旱地小麦产量及其构成因素灌溉效应的模拟分析

为揭示灌水时期与灌水量对黄土丘陵区小麦产量及其构成因素的影响规律，依据黄土丘陵典型区域定西1971-2016年气象数据及定西市安定区凤翔镇安家沟村2016年大田试验数据，利用APSIM（Agricultural Production Systems Simulator）平台，动态模拟各灌溉处理下的小麦生长发育过程，并对各灌溉响应进行模拟分析。结果表明：小麦全生育期需水量为315.25 mm，各生育阶段需水量为播种~出苗21.13 mm、出苗~分蘖26.60 mm、分蘖~拔节33.27 mm、拔节~孕穗77.17 mm、孕穗~开花69.31 mm、开花~灌浆36.19 mm、灌浆~成熟51.58 mm。为提高产量，最佳灌水时期应在播种至拔节，灌水量不宜超过60 mm；开花前各生育阶段灌溉处理都明显提高了单位面积籽粒数量，其中以分蘖~拔节阶段（TS）最明显，拔节~孕穗阶段（JS）灌水量不宜超过80 mm、孕穗~开花阶段（BS）灌水量不宜超过20 mm。开花~灌浆阶段（FS）灌水量40 mm对粒重增加的促进作用最明显。     

河套灌区玉米膜下滴灌灌溉制度研究

为研究河套灌区膜下滴灌条件下玉米高产、节水、高效的灌溉制度,通过两年的田间试验,分析了膜下滴灌条件下玉米的耗水量规律,用Jensen模型建立了玉米的水分生产函数,并对玉米的灌溉制度进行了优化。结果表明:膜下滴灌条件下玉米在苗期对水分的敏感性较弱,此时期缺水对产量的影响较小;在拔节—抽雄、抽雄—花期和花期—灌浆期对水分的敏感性较强,此时期亏水将会减产。对玉米膜下滴灌灌溉制度优化得出:灌溉定额为275~325 mm,玉米的产量较高;对灌水量的分配为苗期—拔节灌水量为20~40 mm,拔节—抽穗的灌水量为40~60 mm,抽雄—开花的灌水量为115 mm,开花—灌浆的灌水量为80 mm,灌浆—乳熟的灌水量为20~40 mm,较本地常规地面灌每公顷节水2 546.25~3 296.25 mm,节水效果十分显著。     

基于Jensen模型的压砂地西瓜灌溉制度优化研究

针对压砂地西瓜水资源高效利用和合理灌溉制度问题,于2008年和2009年采用试坑对比试验方法进行了研究,利用水分生产函数Jensen模型分析了压砂地西瓜耗水规律及需水关键期,并用Jensen模型对压砂地西瓜灌溉制度进行了优化,结果表明:(1)压砂地西瓜全生育期耗水量为79.6~409.9 mm;(2)西瓜需水关键生育阶段顺序为"苗期开花坐果期膨大初期膨大中期伸蔓期膨大后期";(3)压砂地西瓜各生育阶段的水分敏感系数λ_1=0.6171,λ_2=0.2707,λ_3=0.0355,λ_4=0.1097,λ_5=0.1390,λ_6=0.1106;(4)通过灌溉制度优化发现:供水量范围为80~240 mm时增产效果最明显,供水量达到320 mm时,压砂地西瓜可获得高产。最优灌溉制度为:苗期灌水20~30 mm,伸蔓期灌水50~55 mm,开花坐果期灌水40~45 mm,膨大初期灌水70 mm,膨大中期灌水60~70mm,膨大末期灌水60~65 mm。     

杨凌地区冬小麦-夏玉米水分供需适配性分析

采用1984—2015年气象观测站逐日气温、降水等资料,计算冬小麦-夏玉米各生育期阶段的需水量和有效降水,采用趋势分析及数理统计方法分析近32 a陕西杨凌示范区冬小麦和夏玉米生育期的降水特征,并结合作物需水特征分析其水分供需的适配性。结果表明:冬小麦和夏玉米生育期的有效降水都表现出不稳定性,除个别年份外,大多年份降水不能满足作物的需水要求。冬小麦播种~返青阶段有效降水量仅为18.9 mm,需水量在126.5 mm左右;返青~拔节阶段有效降水13.5 mm,且变异系数达130%,而需水量为81.2 mm;拔节~孕穗阶段有效降水为37.6 mm,但小麦在此阶段需水量达206.6 mm;根据小麦生理需水规律,一般年份在冬前灌水45~50 mm,拔节期灌水50 mm左右,孕穗期视情况而定。夏玉米播种~出苗阶段有效降水变异系数最大,其次是拔节~抽雄阶段,各生育阶段有效降水均表现出不稳定性。出苗~抽雄阶段平均有效降水量为126.8 mm,此阶段玉米需水量为157.2 mm;玉米抽雄~灌浆阶段平均有效降水73.9 mm,而需水量为166.6 mm;根据玉米生理需水规律,一般年份可在夏玉米大喇叭口期灌水50 mm左右,抽雄灌浆期灌水60 mm。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。     

幼龄期压砂地枸杞产量和品质多指标耦合灌溉制度优化

为提高宁夏中部干旱带幼龄期压砂地枸杞灌水效率,保障枸杞产量和品质,进行了3水平灌水定额(300、225 m~3·hm~(-2)和150 m~3·hm~(-2))的田间对比试验,采用综合指标增量最优方法对灌溉制度进行了优化。研究发现:枸杞5月上旬萌芽期耗水以土壤蒸发为主,日耗水量0.6～1.2 mm,6月中旬进入夏果花期耗水量增大,日耗水量2.5～3.7 mm,7月中旬枸杞夏果期耗水量继续增大,达2.4～4.3 mm,7月下旬日耗水量最大,为3.2～4.7 mm,8月中旬耗水量下降,日耗水量3.0～4.2 mm。灌水定额对枸杞产量影响显著(P0.05),灌水定额300 m~3·hm~(-2)时产量最高,为1 402.65 kg·hm~(-2);灌水定额225 m~3·hm~(-2)时枸杞多糖、β-胡萝卜素和黄酮较高,含量分别为4.56%、0.15%和0.41%;灌水定额150 m~3·hm~(-2)时枸杞甜菜碱含量较高,为0.77%。进一步通过综合指标增量最优方法进行优化,结果表明β-胡萝卜素含量最高时得到综合指标增量最大,为-5.4%,总耗水量为450 mm。枸杞夏果花期进入需水关键期,阶段耗水量达70 mm以上,进入6月中旬枸杞需水量增大,旬耗水量达29 mm以上。可见,幼龄期压砂地枸杞产量及品质指标均达到最优的耗水量较难获得,但是在β-胡萝卜素含量最高时可以获得产量和品质多指标耦合的最优耗水量,据此进行灌溉制度优化,可以一定程度上实现幼龄期压砂地枸杞优质高产。     

限量灌溉对冬小麦水分利用的影响

利用防雨池栽方式研究了不同灌水处理的土壤水分变化规律及其土壤干旱对冬小麦水分利用的影响。实验结果表明,冬小麦对土壤供水具有较高的利用能力。耗水强度最大的时期是拔节至开花期,平均日耗水量达到5.71mm;耗水强度最小的是越冬至返青期,日耗水量不足0.25mm。灌水后使耗水强度加大,总灌水量为420mm的处理(E)的耗水强度是只在播前灌60mm底墒水处理(A)的4.65倍,而前者全生育期耗水量是处理A的1.92倍。生育后期过多灌水或土壤严重缺水均显著影响冬小麦对土壤水分的利用效率。过多灌水显著地降低了灌溉的边际效益,造成了水资源的浪费。     

绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。     

干旱区膜下滴灌高密度栽培加工番茄耗水规律研究

在覆膜滴灌条件下,对高密度栽培加工番茄的耗水规律及产量进行研究。结果表明:高密度栽培加工番茄最大耗水时段在6月26日—8月7日,日均耗水量6.15 mm,其中7月上旬的日均耗水量为6.8 mm,7月中旬的日均耗水量最大,为7.3 mm,7月下旬的日均耗水量为5.1 mm。日平均气温在20℃~25℃时,田间蒸散量最大,均值达205.19 mm,天数为56 d,日均耗水量3.66 mm,以每次灌水40mm,应灌水次数为5~6次,间隔9~10 d。同时,大田不同灌溉量试验表明,随着灌溉量的增加,加工番茄的产量逐步提高。利用蒸渗计计算理论灌量,通过回归计算,可得最大理论产量约188.69 t/hm2。     

南疆膜下滴灌棉花耗水规律以及灌溉制度研究

2004年在南疆尉犁县进行了棉花膜下滴灌耗水规律以及灌溉制度的研究,通过设置三个灌水处理:345 mm、420 mm、505 mm,并连续监测每次灌前棉花全生育期土壤含水量变化,得出以下结论:在花期(7月4日)滴灌定额45 mm,灌水只能影响到土壤0~40 cm,灌后第一天,土壤水分损失可达到20 mm;灌后四天,0~40 cm含水量已降至60%以下,棉花已受到水分胁迫。在南疆,在充分满足棉花对水分需求的条件下,膜下滴灌棉花耗水量为625 mm,505 mm的灌溉量可满足棉花对水分的需求。根据实验的灌水安排以及棉花各生育阶段的耗水率,南疆膜下滴灌棉花的灌溉制度为:蕾期每次灌水定额35 mm,每5天灌一次;花铃期每次灌水定额为50 mm,7天灌一次,盛铃期后,灌水定额逐渐降低至35 mm。     

旱农区不同种植模式作物最佳补灌时期和适宜补灌量研究

The effect of supplementary irrigation with catchment rainfall on crop yield increment and its water use efficiency was studied on upland field with different cropping patterns to make full use of the natural rainfall. The results showed that the crop yield and water use efficiency was increased significantly after 45 mm～90 mm supplementary irrigation, as compared with no irrigation. The optimum total amounts of supplementary irrigation for all three cropping patterns were 90 mm. The optimum amounts and periods of irrigation for mono-cultured wheat were 8mm before sowing and 82　mm at its boot stage, those for film-covered mono-cultured were 90mm at its big horn stage, and those for multipled cropping wheat and film-covered corn were 4mm before wheat sowing and 19　mm both at jointing and boot stages, and 24　mm both at jointing and big horn stages of corn. The results were suitable for northern upland fields.     

不同生育时期非充分灌溉对间作作物产量构成因子及收获指数的影响

针对内蒙古河套灌区干旱缺水的实际情况,以春小麦间作玉米、春小麦间作向日葵复合群体为研究对象,以不同生育期的非充分灌溉为试验处理,进行间作模式下的非充分灌溉试验。结果表明:间作下小麦分蘖期每多灌溉15 mm有效分蘖数提高5.4%~15.07%,而乳熟期随着水分胁迫加剧间作模式下的小麦穗粒数、千粒重、产量均呈现出先升高后降低的规律。对于间作下的玉米产量构成,适当减少小麦分蘖与拔节期的灌水量,相应增加小麦乳熟与玉米灌浆吐丝期的灌水量,有利于大幅提高缺水地区间作模式下的玉米产量,且随着灌水总量的升高,穗粒数以1.27~2.47粒·mm~(-1)的速度递增,产量以62.24,94.93,29.73 kg·hm~(-2)·mm~(-1)的"S"型曲线逐渐升高。而对于间作下的向日葵产量构成,其主要受小麦乳熟期与向日葵现蕾期水分处理的影响,且随灌水总量的提高间作向日葵的单株粒数呈先升后降的规律,而百粒重和产量则呈"N"型和"M"型规律变化。对于不同水分处理下各间作作物对水分的敏感指数表现为小麦的敏感指数最高,玉米次之,向日葵最低。不同水分处理对各间作作物收获指数的影响表现为间作模式下的小麦受水分胁迫后其收获指数普遍提高,间作模式下玉米的收获指数随灌水总量上升而逐渐上升,而间作模式下受水分胁迫处理的向日葵收获指数反而下降。     

滴灌大豆需水规律及灌溉制度研究

在滴灌条件下,分别设置295 mm、345 mm、395 mm、445 mm这4个不同的灌水处理;同时设置1个沟灌处理为对照,对不同灌水量处理的大豆田间土壤水分动态及大豆田间耗水规律进行分析研究,初步确立在石河子地区,滴灌大豆适宜的灌溉制度参数为:灌溉定额为395～445 mm,灌水定额为35～45 mm,苗期和成熟期取下限,灌水周期为7 d;花荚期和鼓粒期取上限,灌水周期5 d,整个生育期灌水13次.     

基于CROPWAT模型的非充分灌溉研究

为验证FAO的CROPWAT模型在非充分灌溉中的适用性和精确性,将民勤棉花和春小麦非充分灌溉的试验方案及当地气象资料输入模型,分析CROPWAT模型在模拟作物蒸发蒸腾量和非充分灌溉对产量影响的模拟效果。结果显示,棉花各生育期日平均蒸发蒸腾量的模拟值和实测值表现出相同的分布规律,但模拟值整体高于实测值0.15~1 mm;模拟非充分灌溉对棉花和春小麦产量的影响时,模拟值和实测值显示出一致的变化规律,将结果进行统计分析,棉花和春小麦的RMSE、EF、CRM分别为20.62%和10.35%、0.98和0.856、-0.00051和-0.0155,说明CROPWAT模型总体模拟效果较好,但模型的执行值较实测值偏高。模拟结果表明,模型在非充分灌溉的研究中有着较好的适用性,但为了使模拟结果更准确,使用前需根据当地实测资料对Kc、Ky等参数进行校正。     

基于作物水分盈亏指数的昆明水稻生长季干旱特征及成因分析

基于昆明站点1952—2013年逐日气象观测资料,根据联合国粮农组织1998年推荐的PenmanMonteith公式计算了昆明站近62 a来逐日的参考作物蒸腾量、水稻生育期需水量,利用Mann-Kendall趋势检验法研究作物需水量变化规律,同时根据水稻的水分亏缺指数(CWDI),采用通径分析方法研究各气象因子对水分亏缺指数的影响。结果表明:近62年来昆明地区平均旬需水量为32.55 mm;水稻生长季内干旱分布明显不均匀,随着生长季的推进,干旱级别从轻旱到重旱,干旱发生最严重时期是黄熟生育阶段,在整个水稻生长季内,水稻水分盈亏指数均值为38.07%,表明水稻处于重旱状态;在水稻生育期变异系数研究中,水分盈亏指数变异系数均较小,在返青、分蘖、拔节、抽穗、乳熟和黄熟六个阶段中,变异系数分别为1.8%、1.9%、1.3%、1.1%、0.8%、和0.8%,表明昆明地区近年干旱等级变化较小;影响水分盈亏指数最大正相关因素为日照,最大负相关因素为水汽压。     

河套灌区春小麦高产栽培水氮高效利用研究

在内蒙古河套灌区解放闸灌域沙壕渠实验站,通过田间试验,对节水灌溉模式(拔节+抽穗2水)和常规充分灌溉模式(分蘖+拔节+抽穗+灌浆4水)下,不同施氮量对春小麦产量形成、水分利用和氮素利用等方面进行了研究.结果表明:2水与4水处理间小麦产量及其构成因素均无显著差异,而水分利用效率(WUE)比4水处理提高7.8%.在较低施氮...     

分蘖期干旱胁迫对水稻光合特性及产量的影响

采用测坑试验方式,设置3个水分梯度(相对田间持水量80%～85%、70%～75%、60%～65%),以相对田间持水量为90%～100%为对照,通过对滴灌水稻分蘖期进行干旱胁迫,测定不同处理叶绿素含量、光合特性、叶面积指数、分蘖动态、干物质积累量和产量等指标,分析不同干旱胁迫处理对滴灌水稻光合特性及产量的影响。结果表明:轻度和中度胁迫下水稻拔节期叶片总叶绿素含量分别较CK提高4.66%、17.62%,拔节期净光合速率分别较CK提高5.73%、10.98%,生育后期叶面积指数较CK分别提高21.41%、26.49%;轻度和中度干旱胁迫减少了拔节前干物质积累,提高了拔节后干物质积累量,优化干物质积累动态;轻度和中度干旱胁迫有利于控制水稻的分蘖数量,显著提高有效穗数,与CK相比提高了8.05%、23.29%;轻度和中度胁迫下水稻穗粒数和千粒重显著降低,各处理间结实率无显著差异,成穗率显著高于CK,与CK相比3种胁迫下成穗率分别提高了22.83%、32.50%、13.20%;轻度和中度胁迫下产量与CK相比分别增加2.73%、6.08%。滴灌水稻分蘖期水分调控时应考虑利用干旱胁迫的补偿效应,于分蘖期采用轻中度控水措施,有利于滴灌水稻光合作用和产量的提高。