北方旱区覆膜滴灌对玉米生长发育及水分利用的影响

在北方旱区采用大田对比试验,研究了传统种植、覆膜种植、滴灌种植和覆膜滴灌种植技术对玉米生长发育以及水分利用的影响。试验结果表明:覆膜滴灌技术既能使玉米出苗时间提前,又能在生长期增加玉米株高和叶面积。与传统种植相比,覆膜滴灌技术对玉米产量和水分利用效率增幅效果要好于单独使用覆膜技术或单独使用滴灌技术。从增加作物产量和农业节水角度综合考虑,覆膜滴灌技术是比较适合北方旱区的节水高产种植措施。     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。     

宽垄沟灌对夏玉米生育进程及产量的影响

通过2013～2015年3年的大田试验,研究了宽垄沟灌和传统种植模式对夏玉米生育进程及产量的影响.结果表明:不同种植方式下,水分胁迫均对作物的生育进程有影响,夏玉米生育周期随着水分处理的增大而延长;与常规种植方式相比,宽垄沟灌方式下,夏玉米的生育周期延长了1～4d.过低或过高的水分胁迫均会抑制作物的正常生长,导致灌浆速度缓慢,适当水分处理(L-70)能有效促进籽粒增长,达到节水高产的效益.2013～ 2015年夏玉米的产量及其构成因子基本上都随着灌水量的提高而增加,较常规种植,宽垄沟灌方式下夏玉米平均增产率为2.38％～6.04％.说明宽垄沟灌能有效改善夏玉米穗部性状,促进籽粒灌浆,达到夏玉米节水高产的目标.     

北京地区夏玉米滴灌下土壤水分分布及水分利用效率的研究

在北京地区开展滴灌条件下不同灌溉水量的夏玉米田间试验,通过测定土壤含水量和夏玉米产量,研究滴灌条件下不同灌溉水量对土壤水分分布及水分利用效率的影响.研究结果表明：由于2012年是丰水年份,在相同土层各灌水处理之间的土壤水分分布差异性较小;各灌水处理耗水总量随着灌水量的减小而减小,但在丰水年份均能满足夏玉米需水的需要,各灌水处理夏玉米全生育期内土壤蓄水供水基本平衡;各灌水处理水分利用效率随着灌水量的减小而增大,30豫（ ET0-P）的灌水方式可以获得较高的水分利用效率.因此,在研究区种植夏玉米若采用30豫（ ET0-P）的滴灌灌水方式进行灌溉,耗水量为368.5 mm,灌水量仅为42.9 mm,夏玉米减产幅度较低,提高了水分利用效率,从而实现高效用水的目的.     

不同沟灌方式夏玉米耗水特性及产量试验研究

以夏玉米为试验材料,设置不同水分处理方式,研究了不同灌水方式夏玉米的耗水特性及其对产量的影响。结果表明:水分控制下限越高,耗水量越大;一体化垄作沟灌种植模式全生育期耗水量均低于相同水分处理的常规沟灌种植模式,蓄水保墒效果较好;不同沟灌方式夏玉米产量和水分利用效率差异显著,一体化垄作沟灌种植模式增产明显,平均增产率达8.67%,水分利用效率提高了0.23～0.36kg/m3;过低或过高的水分处理对产量及其构成因子都会造成不利影响。     

基于农业灌溉需水量计算的黄河三角洲作物结构优化EI北大核心CSCD

为优化黄河三角洲作物结构,以东营市垦利区为例,计算了当地主要作物各生育阶段及整个生育期内的作物需水量、有效降水量以及淋洗需水量,并对不同作物的水分盈亏情况进行了分析。结果表明:作物补充灌溉需水量从小到大依次为玉米、棉花、小麦、水稻;玉米水分亏缺程度最低,应适当增加玉米种植面积或者把冬小麦、夏玉米轮作更换为一年种植两季玉米(春玉米和夏玉米);减少棉花在中、轻度盐碱地的种植面积,对耐盐性较好的棉花改用排水回用或微咸水灌溉;兼用灌溉用水和洗盐用水种植水稻,在经水稻种植改良成轻度盐碱地的土壤上种植玉米和小麦。     

不同覆膜方式与覆膜时期对旱地玉米的影响

试验观测了不同覆膜方式与覆膜时期对土壤水分、温度、旱地玉米生育期、生物学性状、产量及水分利用效率、经济效益的影响.经分析得出,全膜覆盖优于半膜覆盖,早覆膜优于晚覆膜.该地区玉米的最佳栽培方式为在扩大推广全膜双垄沟播秋季覆膜的基础上,进行全膜双垄沟播早春揭膜.     

不同灌溉方式对干旱区制种玉米产量及水分利用效率的影响

探索干旱区制种玉米的优良灌溉方式。以制种玉米为研究对象设置了4种灌溉模式,并于2022年在民勤县开展了畦灌、滴灌、常规沟灌、交替沟灌4种灌溉方式下制种玉米的大田试验,在民勤县制种玉米种植上采取交替隔沟沟灌可显著提高制种玉米的生理、产量和水分利用效率,全膜交替沟灌对比全膜畦灌产量提高12.22%、水分利用效率提高了45.35%,对比膜下滴灌产量提高了产量提高14.23%、水分利用效率也只降低了0.8%,对比全膜沟灌水分利用效率提高17.92%、产量增加17.57%。干旱区制种玉米采用交替灌溉的灌溉模式可以提高作物产量和水分利用效率。     

宁夏扬黄限额灌区降水资源高效利用技术研究

在宁夏中部干旱带年平均降雨量350 mm的限额灌溉区,以滴灌玉米种植为对象,集成覆膜微集雨、土壤保水、抑制蒸腾等技术,开展降水资源就地高效利用试验研究,通过对试验区玉米在不同模式下产量及水分生产效率的对比分析,从而提出深翻20～40 cm+半覆膜膜侧种植+保水剂(秦威加力7.5 kg/hm2)+喷施抗蒸腾剂(万代红1.05 L/hm2)为宁夏中部干旱带限额灌溉区适宜的玉米降水资源高效利用模式,产量达到13 785 kg/hm2,水分利用效率达到4.22 kg/m3。     

黄羊灌区小麦、玉米春季储水灌溉技术试验研究

通过土钻取土烘干法及作物指标常规测定方法测定了不同年春季储水灌溉定额及种植方式下小麦、玉米出苗率、土壤水分变化规律、耗水规律及水分利用效率,并结合气象数据比较不同灌水处理的优越性,分析了不同春季储水灌溉定额对土壤水分及作物产量的影响。研究结果表明,将冬季储水灌改为春季储水灌从技术层面上切实可行。在适宜灌水定额条件下,小麦可减少储水灌灌溉水量45 mm,水分利用效率提高16.0%;玉米可减少储水灌灌溉水量45 mm,水分利用效率提高13.06%。在实际种植生产中小麦应以春灌定额105 mm,生育期灌水2次(灌水定额105mm)为宜,玉米应以春灌定额105 mm,采用垄沟种植,生育期灌水3次(灌水定额60 mm)为宜。这样不仅可节约有限水资源,还可提高地温及水分利用效率,达到节水、增效的目的。     

条带覆盖下土壤水热动态的田间试验与模型建立

描述了夏玉米生长期间麦秸条带覆盖(行间覆盖)条件下土壤水热动态的田间试验.在此基础上，采用交替方向有限差分法建立了模拟苗期条带覆盖下土壤二维水热迁移的数值模型.其中覆盖部分土壤表面的边界条件由能量平衡方程确定.模型的输入只需常规气象资料、土壤水热迁移参数及覆盖参数.数值计算结果表明，该模型具有一定的实用价值。     

作物需水量与灌溉制度模拟

从作物需水量的基本概念出发，以水量平衡原理为基础，建立了模拟农田根层土壤水循环的计算机模型-ISAREG.这一模型具有多种功能，可模拟根层土壤水分变化，评价给定的灌溉制度，计算作物需水量和灌溉需水量，也可用以制订多种供水限制条件下的优化灌溉制度．用望都灌溉试验站的小麦、玉米、棉花3种作物两年的试验观测资料对上述模型进行了验证．     

Simulation of maize drought degree in Xi'an City based on cusp catastrophe model

Drought generally has significant impacts on crops. It is essential to quantitatively evaluate the relationship between crop production and drought degree to provide technical support for drought disaster prevention. In this study, a drought degree index that can reflect the changes in precipitation, evapotranspiration, and soil moisture was developed on the basis of crop yield reduction rate. Four drought scenarios were set up to simulate the effects of meteorological drought on drought degree of crops at different growth stages. A cusp catastrophe model was constructed to analyze the mutation characteristics of the drought degree of maize at different growth stages under different meteorological drought conditions. Xi'an City in China was selected as the study area, and summer maize was selected as the research crop. Precipitation and crop yield data from 1951 to 2010 were used as the fundamental data to investigate drought degree mutation of summer maize. The results show that, under the meteorological drought conditions at the emergence-jointing stage, drought degree may change abruptly, and soil moisture content at the sowingemergence, jointing-tasseling, and tasseling-mature stages should be kept higher than 39%.     

气象因子和土壤水分变化对河北省夏玉米产量的影响

利用国家农业气象站河北省10个站点2001年-2010年的农业气象、夏玉米产量和农田土壤湿度等资料,采用线性回归分析等方法,研究了河北省夏玉米产量与降水量、积温及土壤湿度之间的关系。结果表明:多数站点夏玉米产量与降水量、积温、土壤相对湿度呈正相关关系。在夏玉米生长季节内当降水总量为250～450mm、积温大于2 200℃、土壤相对湿度大于田间持水量的70%时,河北省玉米产量可达其最高产量的70%以上。若降水量低于250mm,需通过灌溉补充土壤水分,以保障玉米产量。     

保护性耕作对黑土区坡耕地水土流失防治效应影响研究

采用室内实验分析与野外试验监测相结合的方法 ,对研究区不同保护性耕作措施下坡耕地土壤含水量、水土流失量、养分含量及作物产量进行了分析,研究了保护性耕作对黑土区坡耕地水土流失防治效应的影响。结果表明：（1）与对照处理相比较,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理产流次数分别减少3次、5次和6次,年径流量分别降低15.6%、29.9%和46.9%;（2）在拔节期、开花期及收获期,不同土层土壤含水量的大小为秸秆覆盖〉轮作〉留茬〉对照;（3）与对照处理相比,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理产泥沙次数分别减少4次、5次和6次,年产生泥沙量分别减少94.4%、95.5%和97.7%;（4）与对照处理相比,保护性耕作措施对土壤有机质、全氮及全钾含量产生的影响作用大于对全磷的影响,轮作方式对土壤有机质和全氮含量增加促进作用最强,效果最佳;（5）对照小区相比,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理玉米作物产量分别提高5.03%,8.39%和9.48%。     

黏弹性人工边界地震动输入方法及实现

本文对实现黏弹性边界的常用方法进行了总结,对相应于黏弹性边界的地震动输入公式进行了详细推导,把自由场应力的求解也转化为自由场速度的求解,简化了地震动输入公式,并给出了地震动输入的简化方法。基于ABAQUS软件,进行算例分析并和理论解进行对比,验证了各种黏弹性边界实现方式及本文地震动输入方法的合理性和正确性。最后,对大朝山重力坝典型挡水坝段进行地震响应分析,通过施加黏弹性边界并输入相应地震动,评价了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行了比较。结果表明,考虑辐射阻尼效应后坝体地震响应明显降低,故在实际工程抗震分析时对其影响应予以适当考虑。     

不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响

为了探究北京地区夏玉米适宜的耕作和灌溉施肥方式,开展了夏玉米野外田间试验,试验设置了4个处理,分别为不起垄高灌中肥处理(AE)、不起垄低灌高肥处理(BF)、不起垄低灌中肥处理(BE)和起垄不灌低肥处理(CD)。通过测定夏玉米生育期内的土壤含水率、生长及产量指标,研究不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响。研究结果表明:起垄CD处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化不明显,不起垄处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化明显,在垄作方式相同情况下土壤含水率随着灌溉水量和施肥量的增加而增大;夏玉米产量随着灌溉水量和施肥量的增加而增大,不起垄AE处理的产量最大,为10 768 kg/hm~2,起垄CD处理与不起垄AE处理相比,夏玉米产量减产12.86%,起垄CD处理对夏玉米的产量的影响较小;起垄CD处理与不起垄AE处理具有相同的夏玉米水分利用效率,为2.29 kg/m~3。因此,在试验区种植夏玉米,采用起垄不灌溉低肥的方式可以提高夏玉米的水分利用效率,对夏玉米生长及产量影响较小,可以达到节水节肥的目的。     

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅱ——模型验证与应用

在华北平原中国农业大学东北旺实验田开展了水肥耦合灌溉实验,设置了传统和优化水肥4个组合处理,同时应用作者提出的联合模拟模型SPWS对2000年夏玉米生育期内的土壤水分、氮素转化运移以及水氮限制条件下夏玉米的叶面积指数、干物重、吸氮量及籽粒产量进行了模拟,模拟结果与实测数据均吻合良好。水氮平衡分析结果表明,优化灌溉和优化施肥管理措施均能明显减小水分渗漏、硝酸盐淋失和氮素的气体损失,且均有不同程度的增产作用,其中优化水肥处理下水氮利用率分别为1.33kg/m3和31.6kg/kgN,为4个组合处理中最高。     

秸杆条带状覆盖条件下土壤水分运动的实验研究及数值计算

本文在开展了一系列室内外试验研究基础上，建立了有效根量密度分布函数，得到了较为切合实际的二维根系吸水率模型.同时通过田间不同条件下水面蒸发试验资料分析，得到了条带状覆盖时棵间无麦秸覆盖地和棵间麦秸覆盖地水面蒸发量(各布设20cm蒸发皿所观测的值)与大气水面蒸发量(试验场气象站位置布设的20cm蒸发皿观测值)之间的关系式.通过农田作物生理指标观测，得到了作物叶面积指数与水面蒸发量之间的关系.从而更合理地处理了条带状覆盖下上边界条件.并以此为基础，建立相应的数学模型，进行了数值模拟，实测值与计算值吻合较好，表明所建立的数学模型是可靠的，数值分析是可行的。     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅰ：模型参数的灵敏度分析与标定

本文利用禹城试验站田间试验数据对根系层水质模型的输入参数进行了灵敏度分析和标定。参数标定后的模拟结果与实测结果的对比显示:土壤体积含水量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为0.069cm3·cm-3和-8.57%;土壤硝态氮含量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为41.41mg/kg和-69.56%;在冬小麦-夏玉米轮作体系下,作物吸氮量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为97.8kg/hm2和50.6%;作物地上部生物量和产量模拟值的均方根差分别为2392kg/hm2和2239kg/hm2,平均相对误差分别为32.8%和22.2%;叶面积指数模拟值的均方根差和平均相对误差分别为2.83和243.8%。模拟结果表明:RZWQM能够较好地模拟冬小麦-夏玉米轮作体系中土壤水动态和作物地上部生物量及产量,可用于模拟分析农田水氮利用效率。但该模型在禹城试验站对土壤硝态氮含量和叶面积指数模拟精度欠佳的原因有待进一步分析。