灌水量对土壤水肥分布与春小麦水分利用效率的影响

通过对春小麦不同灌水量土壤剖面水分和可溶性养分分布、农田实际蒸散量、作物水分利用效率及生物指标等的测定与计算,对沙坡头层次性土壤种植春小麦最适宜灌水量进行了研究。结果表明:(1)在春小麦拔节期及扬花期,以500 m³·hm^-2、750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2水量灌溉,土壤剖面30~100 cm深度土壤含水量随灌水量的增加而明显增加。(2)拔节期3个灌溉水平土壤剖面可溶性养分含量分布的峰值均出现在 0~20 cm土层,但其浓度的下移随灌水量的增加而降低;扬花期土壤剖面可溶性养分含量的峰值随灌水量的增加而下移。在灌水量为500 m³·hm^-2时可溶性养分浓度最高。(3)作物耗水量和农田实际蒸散量均随灌水量的增加而增加,春小麦的水分利用效率则随灌水量的增加而降低,与灌水量为500 m³·hm^-2相比,灌水量为750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2时籽粒水分利用率分别降低83.33%和147.50%。可见,在该土壤上种植春小麦的最适宜灌水量为500 m³·hm^-2,灌水量可保持在土壤田间持水量40%左右。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

科尔沁沙地玉米耗水规律初探

运用蒸渗仪对沙地玉米的耗水量做了测定研究。结果表明,玉米在本地区的耗水量为464.6mm,其中播种-拔节期为67.7mm,拔节-抽穗期为164.4mm,抽穗-灌浆期为102.2mm,灌浆-成熟期130.3mm;水分生产率为10.84kg·hm^-2·mm^-1;沙地玉米田的日蒸散曲线在苗期和拔节期呈现抛物线型,但在抽穗和灌浆期则为一个双峰曲线;本地区的降水不能满足玉米的生长需要,需灌溉予以补充。     

干旱沙漠地区春小麦的水分与氮肥利用效率研究

在沙坡头试验站养分循环池进行的水肥正交试验中, 研究了不同水肥条件对小麦生长和产量形成的影响及其水肥利用效率。试验结果表明, 在设计水肥条件下, 肥料因素对小麦生长和产量形成的影响大于水分因素; 中高水肥条件下, 水肥协调有利于小麦生长和获得高产。灌浆期植株上部有效叶面积的大小和维持时间与经济产量的形成有很显著的正线性相关。该地区小麦水分利用效率较高的适宜土壤水分范围在田间持水量的40%左右, 适宜的肥料(N肥)经济施用量为300kg·hm^-2左右, 目标产量为7.0t·hm^-2。     

华北一作区马铃薯生长发育及产量对干旱胁迫响应的模拟研究——以武川县为例

为探究不同程度干旱胁迫对华北一作区马铃薯生长发育及产量的影响,以内蒙古呼和浩特市武川县为例,基于多年马铃薯生长发育资料和气象资料,对APSIM-Potato模型进行调参与验证,评价模型在武川地区的适用性。利用验证后的模型模拟马铃薯叶面积指数（LAI）、地上部生物量和产量对不同发育阶段干旱胁迫的响应。结果表明：（1） 各发育阶段天数的模拟值与实测值的均方根误差（RMSE）均在3 d内;LAI、地上部生物量和产量的模拟值与实测值的归一化均方根误差（NRMSE）分别为12.82%、17.35%和14.48%,均低于20%,表明APSIM-Potato模型在武川地区具有较好的适用性。（2） 随着干旱胁迫时间和强度的增加,马铃薯LAI、地上部生物量和产量随之减小。模拟单一发育阶段干旱胁迫时,马铃薯LAI、地上部生物量和产量对分枝-开花期水分胁迫的响应最大;模拟连续发育阶段干旱胁迫时,LAI、地上部生物量和产量对全生育期水分胁迫的响应最大。     

半干旱地区播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成的影响

两年大田试验研究了播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成及水分利用的影响。试验设4个处理, 对照(CK)、播种前灌水30mm(W), 覆膜60d(M)和播种前灌水30mm加覆膜60d(WM)。结果表明, 播前灌溉后土壤水分状况得到明显改善, 但由于土壤温度显著下降, 播前灌水会影响春小麦苗期的干物质积累。地膜覆盖在作物生育前期可以改善土壤水温条件, 促进干物质积累, 在后期则会导致土壤水分状况恶化, 导致收获指数的下降, 影响产量的形成和水分利用。在春小麦生产中将播前灌溉与地膜覆盖相结合: 一方面可以在作物出苗时及苗期改善土壤水温条件, 促进作物生长发育; 另一方面在产量形成的关键时期可以通过更好的水分条件去除覆膜的负效, 获得产量和水分利用效率的显著提高。     

胡麻生理生化代谢指标对干旱胁迫的响应及其模拟模型的研究

为进一步研究胡麻生理生化代谢指标响应干旱胁迫时对胡麻产量的影响,采用盆栽控水法模拟胡麻干旱胁迫,依据2013—2014年甘肃省定西市西巩驿镇胡麻试验数据,建立并检验胡麻干旱胁迫模型,模拟干旱胁迫时对胡麻生理生化指标及产量影响,利用均方根误差（RMSE）和决定系数（R²）描述模型拟合度。结果表明：（1） 模型产量模拟值的RMSE为41.3159~155.6685 kg·hm^-2,平均值为80.1837 kg·hm^-2;R²为0.8929~0.9894,平均值为0.9387,该模型具有较好的拟合度、可行性也较强。（2） 在重度干旱胁迫下,抗氧化代谢指标——超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）中,CAT活性表现趋势为下降,终花期POD活性增幅（26.09%~28.00%）最大;渗透调节的3种物质含量均显著上升,其中脯氨酸增幅最大,达236.22%。（3） 呈现出极显著相关性的各指标有3组,分别是脯氨酸与叶绿素、丙二醛和CAT活性;可溶性蛋白与丙二醛和CAT活性;POD活性与SOD活性。胡麻生理生化指标响应不同程度干旱胁迫与胡麻的产量有极强的关联,此模型的建立是对胡麻生理生化指标响应干旱胁迫的科学补充,进一步为胡麻的高效生产管理及农业生产系统提供理论依据和支持。     

荒漠绿洲区间作和密植对作物产量和水分利用效率的影响

针对间作种植模式下密植潜力薄弱、水资源不足、生产实践中难以同步提高产量和水分利用效率(WUE)的问题,在河西荒漠绿洲区通过大田试验研究了4个(5.25、6.00、6.75、7.50万株·hm^-2)玉米密度水平下玉米间作豌豆群体的产量和水分利用效率,以期为构建禾豆间作在密植条件下的高效节水技术提供理论依据。结果表明:玉米间作豌豆的土地当量比(LER)平均达到1.16,且LER随玉米密度的增大而增大。单位面积间作玉米的产量平均达到了相应单作的74.87%;随玉米密度的增大,作物产量的最大值均出现在高密度(6.75、7.50万株·hm^-2)处理中。间作0~120 cm土层平均土壤含水量平均低于单作玉米1.60%,但平均高于单作豌豆6.70%;两年内单作玉米和间作0~120 cm土层平均土壤含水量均在高密度(7.50万株·hm^-2)处理时最大。由于土壤贮水量、降雨量、灌水等诸多因素的影响,间作较单作增加了耗水量(ET),上述间作的ET比单作高19.23%~23.66%。与单作WUE加权平均相比较,间作的WUE分别高于单作11.08%、13.32%、18.86%和28.06%;不同玉米密度处理中,密度3(6.75万株·hm^-2)的WUE表现出了优势。因此,在河西荒漠绿洲区,同步提高作物产量和水分利用效率的有效措施之一是间作和密植条件。     

施肥及刈割对干旱地区紫花苜蓿产量和品质的影响

在黄土高原中部干旱区采用随机区组试验,研究3个施氮水平(0、51.75、103.5 kg·hm^-2)和3个磷水平(0、126、252 kg·hm^-2)下不同刈割次数(3、4次)对“甘农3号”紫花苜蓿种植当年和第2年产量、株高、再生速度及品质的影响,并对紫花苜蓿生长两年中各指标进行比较.结果表明:干旱地区“甘农3号”紫花苜蓿在具备灌溉条件下,种植当年施肥可显著提高产量、株高和再生速度,且4次刈割下显著高于3次刈割;施肥也能增加紫花苜蓿粗蛋白含量,降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量,4次刈割下品质更好;高氮低磷处理(N 103.5 kg·hm^-2+P₂O₅ 126 kg·hm^-2)下效果最好,单施氮肥较单施磷肥效果好.同时,第2年紫花苜蓿产量显著高于第1年,第1年增幅较第2年明显,说明在试验地区,“甘农3号”紫花苜蓿种植当年施肥更有效,第2年施肥仍有益;在灌溉和配施N103.5 kg·hm^-2+P₂O₅ 126 kg·hm^-2条件下,种植当年即可实现4次刈割.     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

有限灌溉对荒漠绿洲春玉米产量及产量性状的影响

对干旱环境下临泽荒漠绿洲春玉米进行了有限灌溉试验研究,旨在探究有限灌溉对绿洲玉米农田生产力的影响。结果表明,在所有处理中,全生育期灌水最少的处理MI1玉米籽粒产量比灌水量略高于它的处理MI2和灌水量较高的处理MI4增产25.7%和38.8%,但MI1与其他处理及对照间差异不显著。MI1处理全生育期灌水量最少,其产量不但未显著下降,反而高于灌水最多的对照CK。不同灌溉处理及对照间玉米穗粗、秃顶长、穗行数均不存在显著差异,但个别处理及对照间其他产量性状却存在差异,其中对照CK、处理MI5、MI1的穗长分别比处理MI4增加15.3%、13.6%和12.4%,对照CK和处理MI1、MI5的行粒数分别比MI4处理增加17.3%、13.9%和12.2%,对照CK的穗粒数分别比处理MI4、MI2和MI3增加19.3%、19.1%和14.5%,处理MI1的千粒重分别比MI4、MI5、CK增加26.9%、14.0%和14.0%。     

水分胁迫对冬小麦物质分配及 产量构成的影响

通过设置不同土壤水分条件和不同生育期受旱处理,研究土壤水分条件对冬小麦生长发育的影响。从器官水平上详细考察了水分条件对小麦物质积累、分配以及产量的影响,并建立产量和耗水量关系。在相对适宜的土壤水分条件,茎秆所占比例较小,为24%,穗部则占56%;而过度灌溉和水分亏缺条件下,茎秆所占比例较大,分别为36%和37%,穗部比例相对较小,仅为43%和48%。各种条件下均以茎秆对产量的贡献量大。相对适宜的土壤水分条件,茎秆对产量的贡献量最大,为0.308g/茎;水分亏缺条件下,叶鞘对产量贡献量较适宜土壤水分条件的叶鞘贡献量要大,分别为0.18克/茎和0.09克/茎;而过度灌溉条件下各器官对产量的贡献量均较小。根据实测产量和蒸散耗水量模拟的产量、水分利用效率与蒸散耗水量的关系可知：禹城地区在现有的肥力水平和栽培管理措施下冬小麦的理论最大产量为6240kg/hm²,蒸散耗水量为473mm,而获得最高水分利用效率的蒸散耗水量为403mm。由于该地区地下水埋深浅,地下水对冬小麦生育期需水量的补给作用明显,试验年份冬小麦拔节期至成熟期地下水补给量占同期耗水量的22%。     

沙地不同施肥量对玉米产量形成的影响

对沙地玉米进行不同施肥量的试验研究。结果表明,试验条件下在沙地增加施肥量特别是N肥可显著增加玉米的产量,增幅达14.2%~73.8%,而增施P肥则对产量增加不显著;玉米产量与施肥量显著相关,相关系数为0.827;同时随着沙地玉米产量的增加,其水分利用率也明显提高,增幅达13.5%~70.8%。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦产量、水分利用效率及氮肥表观利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm、节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量(0、140、221 kg·hm-2和300 kg·hm-2)对留茬免耕春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数、水分利用效率和氮素表观利用效率的影响。结果表明,在各施氮处理中,春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数随灌溉量增加而增加,水分利用效率和氮素利用效率随灌溉量增加先增加后降低。节水20%灌溉的水分利用效率和氮素表观利用效率最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg·hm-2,春小麦籽粒产量(6 365 kg\5hm-2)、收获指数 (0.49)、水分利用效率 (14.51 kg·mm-1·hm-2) 和氮素表观利用效率(21.8%)达到最大值。在与该试验条件相似地区,综合考虑籽粒产量、水分利用效率和氮素表观利用效率,节水20%灌溉和221 kg·hm-2施氮量为最优组合。     

荒漠绿洲农田土壤水热动态及硝态氮淋溶特征北大核心CSCD

灌溉和氮肥的施用是保障干旱荒漠区农田生产的关键措施,但过量的氮肥会随水分淋溶至深层土壤或地下水中,从而导致氮素的损耗和地下水的污染。本研究以黑河中游荒漠绿洲过渡带两种开垦年限的农田土壤(风沙土和灰棕漠土)为研究对象,通过土柱模拟试验监测分析了玉米生育期和休闲期内土壤水分和温度的动态变化及硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的淋溶规律,揭示了不同耕作年限农田土壤中硝态氮损耗的差异。结果表明:新绿洲农田深层渗漏及NO3--N的淋失主要发生在苗期-拔节期以及休耕期,深层渗漏年损失量97.65-105.1 mm,占年灌溉水总量(810 mm)的12%-13%,NO_(3)^(-)-N淋溶年损失量68.1-123.8 kg·hm^(-2),占年施氮总量的18.7%-34.2%,休耕期灌水致使生育期内土壤中大量积累的氮素淋溶至深层,NO3--N淋失量是当年生育期内NO_(3)^(-)-N淋失量的2.2倍;开垦年限较长的老绿洲农田在相同灌溉施肥条件下无深层渗漏和NO_(3)^(-)-N的淋失现象发生,其“蓄水保墒”及抑制水分和NO_(3)^(-)-N渗漏淋失的生态效应优于开垦年限较短的新垦绿洲农田。因此,为降低土壤水分损失和NO_(3)^(-)-N淋失风险,建议新绿洲农田生育期内减少春季灌溉次数或降低灌水定额,冬季休耕期降低灌水定额或采取免冬灌措施,以此保证灌溉水资源的优化利用并减少农田氮素的淋失。     

不同施氮量对沙地春小麦株穗性状及产量的影响

在内蒙古奈曼旗对沙地春小麦进行了氮肥施量试验。结果表明,不同施氮量(尿素15.0~51.5g·m^-2)对沙地春小麦穗粒数、千粒重、有效小穗数及其百分率、籽粒产量、生物产量的影响具有显著差异,但对成穗数、株高的影响差异不明显。产量水平以施氮量为37.5g·m^-2时最高。