不同水肥条件下春小麦耗水量和水分利用率

通过温室盆栽试验,研究了不同土壤水分和施氮量条件下春小麦的耗水量和水分利用率等相关参数的变化情况。结果表明:春小麦耗水量、生物产量及经济产量均因土壤水分和施氮量的不同而变化。水分充足,春小麦耗水量、生物产量及经济产量均随施氮量的增加而显著增加;中度水分胁迫下,低氮处理的耗水量、生物产量及经济产量均最高,最适氮处理与CK处理接近;干旱条件,低氮与CK处理耗水量和产量接近,而最适氮处理则极显著降低。各生育时期的耗水量和日耗水量在不同生育时期存在差异,其中以灌浆期春小麦日均耗水量为最高。在不同土壤水分条件下,春小麦地上部分干重和籽粒的水分利用效率随施氮量的增加而增加,尤以水分充足条件下水分利用率随施氮量的增加最为显著。     

不同灌溉水平对冬小麦耗水构成及利用效率的影响

以北京地区为典型区域,设计5种不同灌溉处理,即按照生育时期分别进行无灌溉、灌1水、灌2水、灌3水及灌4水处理,利用中子仪和水分平衡法测定冬小麦耗水量,分析全生育期和关键时期的耗水特征.结果表明:冬小麦全生育期耗水量随灌溉次数增加呈增大趋势 ,拔节～抽穗期的耗水量最大,耗水量最少时期为苗期;随着灌溉次数的增加,土壤水消耗量逐渐减少;降水、灌溉和土壤供水是冬小麦耗水的主要来源,降水较少年份土壤供水和降水在耗水构成中所占比例较大,而降水较多年份冬小麦耗水的主要来源为降水;随着灌溉量的增加,灌溉逐渐成为冬小麦耗水构成的主要部分;产量随着耗水量增加渐次增加,水分利用效率和灌溉水利用效率则呈降低趋势.     

黄土塬区降水变化对冬小麦土壤耗水特性及水分利用效率的影响

采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区不同降水条件即正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)条件下,麦田0~4 m土壤水分变化、冬小麦耗水特性及WUE。结果表明:(1)降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用和补给;降水减少,冬小麦对土壤水的利用增强,导致生育期和休闲期深层土壤含水量降低,且很难补充恢复;降水增加,冬小麦也会部分利用深层土壤水,土壤含水量在生育期呈降低趋势,在冬小麦收获后,土壤水得到补给,土壤含水量会逐渐恢复并高于前期土壤含水量。(2)冬小麦优先利用降水转化而来的土壤水,然后利用土壤前期储水;对于越冬~成熟期的总耗水量(ET)组成,R-1/3处理的冬小麦对降水和0~2 m土壤水分的利用增强,降水量(P)和0~20 m土壤贮水变化量(ΔW0-2 m)各自约占ET的40%;R+1/3处理P占ET的比例约是ΔW0~2 m的1倍多;CK处理P占ET的比例比ΔW0~2 m高15%左右;降水减少,降水占耗水量的比例降低,0~2 m土壤水占耗水量比例增加;降水增加,则有相反的结果。(3)降水减少,WUEbio(基于生物量的WUE)相对于CK处理降低了1.3%,但产量下降程度(7.1%)小于耗水下降程度(14.2%),WUEgrain(基于籽粒产量的WUE)反而增加;降水增加,相对于CK处理生物量减少5.3%而籽粒产量增加4.5%,但水分的消耗增加了11.4%,WUEbio和WUEgrain均降低。总之,降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用、土壤水的补给、冬小麦的耗水组成以及生物量和产量的平衡,最终影响冬小麦WUE。     

陇东黄土高原光、热、水对冬小麦产量的贡献及水资源开发利用研究

本文对陇东黄土高原半湿润半干旱气候区光、热、水三要素对旱地冬小麦产量的贡献进行了分析 ,得出对冬小麦产量起决定作用的农业气象要素为 :孕穗～成熟期≥ 0℃积温、全生育期降水、开春土壤水库含水量 +返青～孕穗期降水量 ,并建立了回归方程。同时对越冬期土壤水库水分损耗进行了分析 ,提出了减少越冬土壤水分无为损耗的对策 ,并对有效开发土壤水资源的增产效应进行了评估。     

灌溉对渭北塬区冬小麦水分利用效率与增产潜力的影响

１９９３年～１９９５年,在渭北旱缝塬通过对冬小麦进行了不同灌溉量试验,研究在不同灌溉条件下冬小麦的水分利用率（ＷＵＥ）和水分增产潜力,结果表明,在一定的供水范围内,随着供水量的增加,冬小麦ＷＵＥ呈非线性增长,冬小麦产量与耗水量的关系为二次曲线函数关系,在冬小麦生长关键时期灌溉６０ｍｍ,每６６６．７ｍ＾２,可增加产量１００ｋｇ。     

黄土高原夏半年降水气候变化特征及对作物产量的影响

利用黄土高原56站夏半年(4~10月)降水总量资料,分析了其空间基本分布特征,用EOF、REOF方法对平均降水总量进行了气候分区,用方差分析方法分析了其时间变化特征,对比分析了多雨年和少雨年降水对冬小麦及玉米产量的影响。结果表明:黄土高原夏半年降水具有明显的南北和东西差异,可分为6个气候分区,不同区域降水的年代际变化明显;在时间分布上少雨年份和多雨年份交替出现,自1986年以来降水总量趋于减少趋势;对比分析表明,上年7~10月和当年4~6月多雨使冬小麦产量增加420~720 kg/hm2,少雨使冬小麦产量减少180~660 kg/hm2,当年4~9月多雨使玉米产量增加435 kg/hm2,少雨使玉米产量减少435 kg/hm2。     

长安少陵塬近5年麦地土壤水分变化与土壤水资源研究

通过对2003.3-2007.4西安市南郊长安区四府村麦地0-6 m土壤含水量的测定,分析了长安区四府村麦地土壤水分变化特点及与降水量之间的关系,同时对土壤水资源量对冬小麦生长的影响进行了研究。结果表明:西安市长安区大贫水年翌年春季冬小麦地0-6m土壤水分主要为中效水,土壤供水明显不足,平水年及丰水年翌年春季主要为极易效水和渗透重力水,水分供应充足。大贫水年的翌年春季冬小麦生长期内土壤水分不能正常下渗补给地下水,形成大气-土壤水分循环模式;平水年及丰水年的翌年春季冬小麦地入渗降水能正常补给地下水,形成大气-土壤-地下水循环模式。平水年和丰水年的翌年春季冬小麦地0-1m根系层水资源量变化主要受地表蒸发和作物耗水的影响,1-2m、2-4m层位水资源量变化主要受前一年降水量的影响,4-6 m层位水资源量主要与前一年土壤原有水资源量有关。经历连续两个贫水年之后的2003年春季冬小麦生长受到水分的严重限制,若要达到正常产量,春季需灌溉水量约300 mm。长安区近13年来干旱年和丰水年交替变化,总体来说降水对地下水的补给状况基本正常,通过采取有效的集水保墒措施,干旱年冬小麦也会获得较高产量。     

渭北旱塬花椒灌溉效应研究

利用试验资料分析了不同水文年份、灌水时间、耗水量对花椒产量、水分利用效率(WUE)、品质及新生枝条生长量的影响,结果表明:在无灌溉条件下,降水量较多的年份花椒产量较高;干旱年份,在水量缺乏的情况下,应把有限的水量灌到果实膨大期,保证果实膨大期的花椒需水,不仅可以获得较高的产量及WUE,而且可以获得较好的花椒品质;枝条生长量与生长期水分供应有关,充足的水分供应,可保树势健旺。同时为便于花椒需水量计算,确定出花椒的作物系数为0.91。     

黄土高原半湿润区旱地一年两熟复种模式土壤水分效应

以冬小麦—夏闲种植模式为对照,比较了不同作物种植模式的土壤水分动态、作物耗水量及作物产量等指标。研究了旱地"一年两熟"种植模式的农田土壤水分动态及耗水规律,揭示了不同种植模式对土壤水分的影响机理。结果表明:旱地一年两熟种植模式具有较好的水分利用效率和经济效益,4种一年两熟种植模式的水分利用效率和经济效益较对照分别高48.4%~107.5%和62.3%~119.2%;发展旱地复种对土壤水分的影响程度有限,各复种处理与对照相比,水分差异主要存在于1 m以下的深层土壤;冬小麦—芝麻、冬小麦—大豆、冬小麦—玉米3种作物模式的全季度耗水强度仅较对照分别高0.05、0.07和0.09 mm/d。综合经济效益及土壤水分可利用性分析,冬小麦—玉米模式的经济产量、收益最佳,冬小麦—大豆则为水分生产效益次佳,但显著降低了对土壤水分的消耗。     

气候变化对陇东冬小麦生态影响特征研究

对黄土高原比较有典型代表性的残塬"董志塬"的变暖及冬小麦生态响应特征进行研究,发现"董志塬"近35 a来年平均增温线性趋势达0.0505℃,增温表现出平均气温、最高气温、最低气温同时上升,且冬春季增温速度最快,秋季次之,夏季增温最平缓;增温对冬小麦的生态影响主要体现在全生育期(线性趋势0.91 d/a)、越冬期(线性趋势0.85 d/a)显著缩短,春季发育期普遍提前(返青期以0.57 d/a的线性趋势提前,拔节期以0.42 d/a的线性趋势提前,成熟期以0.48 d/a的线性趋势提前),而春季各发育期间间隔日数并未出现缩短的趋势.认为气候变暖对当地农业生产有利有弊,气候变暖,尤其冬春气温显著升高将导致越冬期土壤水分损耗增大,春旱加剧,不利于春季农业生产;另一方面冬小麦全生育期缩短,成熟期提前,能有效提高复种指数和土地利用率.     

半干旱区春小麦水分与产量关系及其影响因素分析

水分是影响半干旱雨养作物生长、发育及产量形成最重要的环境因素。以中国西北半干旱区田间试验为基础,收集长期观测资料和文献数据,分析春小麦产量与水分之间的关系及其环境影响因素,揭示不同环境条件下春小麦水分限制特征和调控机制。研究表明：半干旱区常规管理水平下,雨养春小麦产量与水分间的关系相对稳定,然而播前土壤储水影响生育期降水与春小麦产量间的关系,不同播前土壤储水条件下,每增加1 mm降水量,春小麦产量的增加量分别为21.3 kg·hm^-2和16.8 kg·hm^-2。生育期大气干湿条件（潜在蒸发量与降水的差值）对播前土壤储水与春小麦产量间的关系也有影响,其中大气较为干燥时（潜在蒸发量与降水的差值大于425 mm）,产量与土壤水分间关系斜率为22.9 kg·hm^-2·mm^-1,大气较为湿润时（潜在蒸发量与降水的差值小于425 mm）,斜率为20.1 kg·hm^-2·mm^-1。相较生育期降水,播前土壤储水对春小麦产量更具有决定性作用。半干旱雨养春小麦的气候年型由播前土壤储水和生育期大气干湿条件共同决定。增加播前土壤水分储量、在生育期的特定阶段灌溉均会改变小麦耗水量与产量之间的关系,并最终导致小麦水分利用效率发生变化。大气干湿条件和灌溉条件共同导致中国西北不同地区春小麦边界函数存在差异。     

陇东黄土旱塬不同耕作方式及施肥处理对冬小麦产量和土壤肥力的影响

在陇东旱塬覆盖黑垆土的土壤上,通过3年冬小麦田间试验研究了不同耕作方式及不同施肥处理对旱塬冬小麦产量、水分利用效率(WUE)和土壤肥力的影响。结果表明:传统深耕配施有机无机肥有利于作物高产和提高WUE;免耕年限增加不利于产量的增加;随着耕作年限的延长,传统耕作和免耕配施有机无机肥土壤有机质含量均有不同程度提高,传统耕作土壤有机质含量从试验前的11.75 g/kg提高到13.0 g/kg,提高了10.6%,免耕土壤有机质含量从试验前的11.75 g/kg提高到13.93 g/kg,提高了18.6%。从产量、WUE和土壤养分等方面综合分析,在陇东旱塬以传统深耕配施有机无机肥有利于增加作物产量,提高WUE,改善土壤肥力状况。因此,传统耕翻配施有机无机肥是目前陇东黄土旱塬培肥土壤和抗逆减灾最为有效的措施之一。     

黄土塬区降水变化条件下冬小麦田土壤水分消耗与补给

通过人工实时降水分配试验,研究了黄土塬区冬小麦田3种降水条件:正常降水(R_(CK))、降水增加1/3(R_(+1/3))和降水减少1/3(R_(-1/3))下,土壤水分变化速率、消耗深度以及水量平衡状态。结果表明:R_(CK)和R_(-1/3)处理0~3.8 m土层土壤储水量以91.85 mm·a~(-1)和109.39 mm·a~(-1)的速度下降,而R_(+1/3)处理土壤储水量在0~3.0 m深度以48.94 mm·a~(-1)的速度减少,而在深层(3.0~3.8 m)土壤水以17.39 mm·a~(-1)的速度增加;降水增加使得土壤水分的补给次数增多,减少了土壤水分的时空变异;当土壤底墒充足且生育期降水量较多时,各降水处理土壤水分的消耗深度较浅,反之,则较深;在休闲期,降水的转化效率与生长季土壤水的消耗率呈现极显著的指数相关。     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。     

半湿润气候区土壤水分对冬小麦叶绿素值的影响

利用天水地区2007～2010年的冬小麦叶绿素含量(SPAD值)和土壤含水量实际观测资料,分析了土壤水分含量和SPAD值在冬小麦生育期内的动态变化过程,研究了冬小麦叶片SPAD值与不同深度土层土壤水分含量的关系,以及SPAD值与冬小麦生长量、产量构成要素和地段实产的关系。结果表明:(1)在冬小麦生育期内土壤含水量呈现减小趋势,叶片SPAD值则经历了一个先升高后降低的过程,浅层土壤含水量更易受降水的影响而升高;(2)土壤水分含量对冬小麦叶片SPAD值的影响主要集中开花期至乳熟期,土壤水分含量高的年份叶片SPAD值较高,反之则较低;(3)中浅层土壤水分含量与10d后冬小麦叶片SPAD值有显著的正相关性;(4)冬小麦叶片SPAD值与部分生长量和产量构成要素存在相关关系,但是与地段实际产量关系较弱。     

Effects of mulches on water use in a winter wheat/summer maize rotation system in Loess Plateau,China

Limited water resources often result in reduced crop yield and low water productivity(WP). In northwestern China, crop production is generally dependent on precipitation. Therefore, a variety of agricultural rainwater harvesting(ARH) techniques have been used for conserving soil moisture, ameliorating soil environment, increasing crop yield, and improving water use efficiency. A two-year(2013–2015) field experiment was conducted under a typical sub-humid drought-prone climate in Yangling(108°24′E, 34°20′N; 521 m a.s.l.), Shaanxi Province, China, to explore the effects of mulching(same for summer maize and winter wheat) on soil moisture, soil temperature, crop water consumption, and crop yield with a winter wheat/summer maize rotation. Crops were planted in a ridge-furrow pattern and the treatments consisted of a transparent film mulch over the ridges(M1), a crop straw mulch in the furrows(M2), a transparent film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M3), a black film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M4), and a control with no mulch(CK). Results showed that M4 was the best treatment for improving soil water storage and content, and decreasing crop water consumption during the summer maize and winter wheat rotation. In both maize and wheat seasons, M1 had a higher soil temperature than M2 and CK, and M3 had a higher soil temperature than M4. In the maize seasons, M4 had the highest yield, WP, and precipitation productivity(PP), with the average values for these parameters increasing by 30.9%, 39.0%, and 31.0%, respectively, compared to those in CK. In the wheat seasons, however, M3 had the highest yield, WP, and PP, with the average values for these parameters being 23.7%, 26.7%, and 23.8% higher, respectively, than those in CK. Annual yield(maize and wheat yields combined) and WP did not differ significantly between M3 and M4. These results suggested that M3 and M4 may thus be the optimal ARH practices for the production of winter wheat and summer maize, respectively, in arid and semi-arid areas.     

气候变化对陇东塬区农作物生长发育的影响与对策研究

根据农田试验观测和气象资料平行分析,随着气候变暖,陇东塬区冬小麦冬前各发育期推迟,冬前旺长现象突出,而春季各发育期显著提前,干旱灾害频繁发生;在大秋作物玉米生长过程中,大部分发育期呈现提前趋势,发育期间隔日数显著缩短,春旱和初夏旱危害严重。通过综合分析,在气候变暖情景下,为了提高本区农作物产量,避免不利气候因素的影响,通过调整作物播种期和收获期等农业技术措施,可以有效地提高本区的玉米播种质量,预防冬小麦冬前旺长和减轻春季干旱的危害。同时加强对农业气象灾害的监测、预警和预报服务系统的建设,为地方政府防灾抗灾的正确决策提供科技支撑作用。     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

干旱季节渭北果园土壤水分时空变化特征

针对渭北旱塬干旱季节主要发生在春季到夏初,制约苹果早期生长发育的客观实际,对渭北旱塬苹果园和农田从3月初到5月底,0～100 cm土壤含水量时空变化进行了研究。结果表明:冬春季渭北果园土壤含水量明显高于农田,进入春季随着果树萌发并进入生长旺盛季节,果园土壤水分消耗较小麦农田更为明显,在0～100cm果园土壤耗水量显著,其中5月份0～60 cm土壤水分消耗更加明显。而农田土壤水分消耗层主要在0～30 cm。相对于农田而言,冬春季渭北果园土壤表现出极为明显的保墒性,有助于缓解春旱的威胁;而春季到夏初则表现为极为显著的土壤耗水性,土壤干燥化趋势明显,5月初为果园土壤水分管理的关键时期。