揭膜对土壤温湿度及棉花根系发育的影响

为缓解残膜污染对棉田生态的影响,在新疆农垦科学院作物所1~2号试验地进行了棉田揭膜试验,研究头水后揭膜和2水后揭膜对土壤温湿度和棉花根系发育的影响,以期为新疆滴灌棉田揭膜工作的开展提供理论依据。本研究设置头水后(6月14日)和2水后(6月23日)揭膜两个处理,以正常覆膜为对照,连续测定头水后到灌溉结束棉田土壤温湿度的变化,同时测定棉花根系发育及干物质积累动态,成熟期进行产量测定。结果表明:7月5日之前,揭膜会降低土壤温度且幅度随着深度增加逐渐减少;4水前揭膜会降低土壤湿度,降低幅度随着浇水后天数增加逐渐变大。揭膜可促进棉花根系提前建成,增加干物质的积累量及侧根数的发生。揭膜处理地上部干物质积累线性增长期较CK缩短8.54~12.72 d,根系干物质积累时间缩短9.91~11.68 d。揭膜处理干物质积累量较CK增加12.34%和11.67%,产量较CK增加6.0%~8.3%。     

极端干旱区降解膜对棉田耗水、籽棉产量及水分利用的影响

为探明降解膜在极端干旱区滴灌棉花的应用效果,设置4种不同类型的降解膜(黑色氧化—生物双降解膜M1、白色氧化—生物双降解膜M2、黑色全生物降解膜M3及白色全生物降解膜M4),以普通塑料地膜为对照(CK)开展试验,分析降解膜的降解情况、棉田耗水规律、株高、茎粗、叶面积指数、单株干物质累积量,籽棉产量及水分利用效率。结果表明:M2降解效果最好,覆膜80 d时开始降解,180 d时与M4存在的地膜残片均≤16 cm~2,M1与M3降解缓慢,生育期末出现≥20 cm的自然裂缝,而普通塑料地膜始终没有降解。生育期内棉田耗水先升后降,花铃期达到最高,苗期各种地膜处理的棉田耗水没有显著差异,花铃期与吐絮期差异显著;降解膜M2处理的棉田耗水量在花铃期比降解膜M1、M3及CK分别高出1.93%、1.95%及5.59%(P0.05),在吐絮期比降解膜M1、M3及CK分别高出4.79%、4.50%及6.22%(P0.05);M4仅次于M2,且没有显著差异。苗期各种地膜处理的棉花生长差异较小,蕾期和花铃期差异较大,蕾期各种降解膜处理的棉花株高较CK低2.30%～15.63%、叶面积指数低11.59%～31.31%,单株干物质积累量低1.84%～11.48%;花铃期降解膜M2处理棉花生长最好,茎粗比其他降解膜及CK大0.83%～15.19%,叶面积指数大1.09%～16.09%,单株干物质积累量大0.20%～13.99%;降解膜M2的籽棉产量比降解膜M1、M3及M4分别高7.33%、13.53%及9.50%,比CK低2.05%;降解膜M1、M2、M3及M4的棉田水分利用效率分别比CK低11.08%、7.28%、16.82%及14.56%,M2的产量及水分利用效率仅次于CK,差异不显著。因此降解膜M2替代普通塑料地膜用于极端干旱区棉花种植实践是可行的。     

长期膜下滴灌对根区土壤盐分及棉花生长影响研究

通过比较典型灌区内7个(试验设计两个研究区共14块棉田)不同膜下滴灌年限棉田盐分分布,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤中盐分演变趋势。两研究区均表现为,应用膜下滴灌技术棉田根区盐分随着该技术应用年限的延长而逐渐降低;且表现为滴灌<6a为迅速脱盐阶段,6~8a为平稳脱盐阶段,>8a为盐分稳定阶段。头年10月至翌年4月,膜下滴灌棉花根层盐分降低显著。滴灌棉田根层盐分的逐年降低,使得棉花根区生境得到改善,应用膜下滴灌技术5~7a内,其对棉花根层生境改良效果较明显,3~7a棉花成活率年均增幅大于26.75%、产量年均增幅超过19.57%。滴灌7~9a以上,棉花根层生境良好,成活率大于82%,产量超过5200.00kg/hm2。     

不同残膜量对土壤水盐运移及棉花生长发育的影响

为了研究不同残膜量对棉田土壤水盐运移及棉花生长的影响,通过大田试验设置150 kg·hm^-2（T1）、230 kg·hm^-2（T2）、465 kg·hm^-2（T3）、857 kg·hm^-2（T4）、1 250 kg·hm^-2（T5）、1 640 kg·hm^-2（T6）以及原位土512 kg·hm^-2（CK1）和无残膜（CK2）等8个残膜量梯度,测定棉花全生育期土壤体积含水率、灌水后盐分变化动态、株高、茎粗、叶面积产量。结果表明：随着残膜量的增加,0～60 cm剖面土壤体积含水率逐渐减少,其中0～20 cm土壤体积含水率减少幅度最大;花铃期随灌水后天数的增加土壤含盐量逐渐增多,且残膜量越多盐分分布越不均匀;棉花各生育期株高、茎粗、叶面积以及产量均表现为随残膜量的增加逐渐减小,且在残膜量为150 kg·hm^-2时达到最大;当残膜量大于857 kg·hm^-2时,棉花株高、茎粗、叶面积和产量下降幅度...     

不同连作年限对棉花根系形态和产量的影响

以新疆典型棉区(玛纳斯县棉花种植地区)连作5、10 a和20 a的棉花为研究对象,利用田间根钻取样结合图像扫描分析方法,研究了不同连作年限棉田花铃期根系分布状况与形态特征。结果表明:根系集中分布于表层,即分布在0～10 cm土层的根质量约占总根质量的74.38%～87.08%;连作促使根干重增加,连作10 a和连作20 a处理的根干重较连作5 a处理分别提高了57.16%和50.80%;连作明显提高了棉花的根长密度和根表面积指数,连作10、20 a处理0～0.4 mm直径范围内的总根长较连作5 a处理的分别显著提高了约0.79～2.76倍和0.07～1.46倍;连作10 a处理的产量(平均产量为5 633.90 kg·hm~(-2))显著高于连作20 a处理和连作5 a处理(P0.05),较其平均分别提高了14.96%和26.53%。因此新疆棉花连作年限控制在一定时域内(连作10 a)并不会抑制棉花根系的生长,反而能够提高根长密度和根表面积指数,进而促使棉花产量提升,但棉花连作超过一定年限(10～20 a)后可能出现连作障碍,影响根系生长和产量的提高。     

不同生育期灌水和施氮对河西地区春小麦生长和产量的影响

通过大田小区试验,设置4个氮肥水平和6个不同生育期灌水处理,研究了不同生育期灌水和施氮对河西地区春小麦的生长及产量的影响。结果表明:与春小麦各个生育期都灌水(CK)相比,苗期、拔节期、抽穗期以及苗期+灌浆期不灌水对春小麦的株高、叶面积指数(LAI)和干物质的累积都有显著的影响,其中苗期、苗期+灌浆期不灌水对株高、叶面积指数(LAI)和干物质的累积量影响最大。在平均氮肥水平下,苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期以及苗期+灌浆期不灌水春小麦的产量与对照相比分别降低25.63%、11.88%、13.67%、10.38%及34.06%。因此,苗期不灌水和苗期+灌浆期不灌水对春小麦的产量影响最大,其次为抽穗期不灌水、拔节期不灌水和灌浆期不灌水。施氮对不同生育期灌水的春小麦的株高、叶面积指数(LAI)、干物质的累积量、收获指数(HI)、穗粒数、有效小穗数和产量都有显著的促进作用。     

膜下滴灌棉花耐盐预警值的研究

以不同次生盐渍化膜下滴灌棉田为对象,研究次生盐渍化对棉花生长发育的影响,并以此为基础探讨其状态预警问题.结果表明:在各生育期,土壤盐度与株高、干物质重、叶面积指数均呈极显著的负相关关系.低土壤盐度对棉花生物量和产量不会产生影响,说明棉花具有一定的耐盐性.籽棉产量的降低主要是由于土壤盐度的升高使棉花单株结铃数明显减少造成的.不同生育期棉花耐盐程度不同,各棉田的警度随着生育期的进行有逐渐减轻的趋势;0.6 dS/m以下的土壤盐度在各生育期都不会对棉花生长造成较大危害,2.8 dS/m以上的土壤盐度在前期更易对棉花生长造成严重影响,到吐絮期2.8 dS/m左右的盐度已不能对棉田造成较大危害.     

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。     

南疆两种膜下滴灌布管方式对机采棉产量和品质的影响

为进一步提高南疆机采棉田水分利用效率，探索机采棉膜下滴灌一膜三管种植模式下最适宜的布管方式，2017年在新疆阿拉尔市兵团第一师农科所试验地开展田间试验。试验设计为窄行布管（滴灌带放在棉花窄行中间）和偏置布管（滴灌带置于棉花窄行外边10 cm处）2种处理，采用定点定时田间调查、取样测试等方法研究2种布管方式下棉花生长势、干生物量、叶面积、黄萎病发病率、产量和品质及0~40 cm土层土壤水、肥、盐运移的情况。结果表明：在棉花花铃期和盛铃期，窄行布管蕾花铃数和铃数显著高于偏置布管方式，分别高13.9%和5.9%；花铃期棉花叶片、茎秆、蕾花铃的干生物量和叶面积同样显著高于偏置布管方式，分别高 21.2%、10.3%、14.9%和29.2%；同时窄行布管方式能够显著降低棉花黄萎病的发病率，比偏置布管发病率低23%；窄行布管棉花生育期消耗根层土壤水分和氮、磷、钾养分量显著高于偏置布管方式，并且土壤脱盐效果相对于偏置布管较好，产量比偏置布管增加14.8%。综上可知，南疆棉田窄行布管方式更有利于提高根区土壤水分和养分利用率，降低含盐量，促进棉花营养生长和生殖生长，提高棉花产量。     

长期膜下滴灌棉田残膜变化趋势研究

为探寻棉田土壤中残膜污染状况以及覆膜30 a棉田土壤中的残膜分布趋势,对试验区121团覆膜年限分别为5 a、9 a、11 a、13 a、15 a和19 a共6块棉田进行取样研究。运用Matlab程序构建BP神经网络模型,对取样数据进行分层预测和整体预测,结果表明:运用模型对残膜面积和质量数据进行整体预测,能够更好地反映实际情况下残膜在棉田土壤中的分布趋势,能够精准地预测本地区覆膜30 a棉田土壤中地膜残留状况;同时随着覆膜年限的增加,土壤表层大面积残膜在耕地作业下逐年碎裂,并向深层土壤移动,在30~40 cm深度的土壤中逐年残留。通过预测得到覆膜30 a棉田残膜密度达到419.19 kg·hm~(-2),超出国家标准限值75.0 kg·hm~(-2)近6倍,为解决此问题可以覆盖厚度大于0.010 mm的农用地膜,并提高地膜回收率来保证棉田的可持续发展。     

膜下滴灌条件下棉花年际需水量变化试验分析

为探索新疆准噶尔盆地南缘区膜下滴灌棉花年际需水量、水分生产率、作物系数、生长动态等变化,连续3年开展了灌溉试验,研究棉花耗水规律及气象因素对耗水规律的影响。结果表明:棉花生育期总耗水量随灌水量增加而增大,各处理(处理T1、T2、T3、T4分别为300、375、450、525 m~3·hm~(-2))耗水量差异显著,耗水量在343~625 mm之间;不同年份气象要素中气温对棉花生育阶段需水量影响最大;棉花皮棉产量与全生育期灌水量呈二次抛物线关系,水分生产率随灌水量的增加而降低,其值范围0.65~0.34 kg·m~(-3);不同时期棉花作物系数大小表现为:开花~吐絮现蕾~开花吐絮~收花出苗~现蕾播种~出苗,全生育期作物系数呈现单峰值变化,峰值出现在开花~吐絮期;生育期内棉花株高、叶面积指数和叶绿素均呈先增后减,最后保持平稳的趋势。不同处理棉花株高和叶面积指数与灌水量呈正比关系,随灌水量增大而增加,全生育期内株高和叶面积指数峰值出现在花铃期,叶绿素峰值出现在蕾期。     

滴灌毛管布置方式对极端干旱区葡萄地上生物量的影响

为了了解滴灌技术对葡萄生长及产量的影响,在吐哈盆地大田条件下以无核白葡萄为研究对象,以传统沟灌(CK)为对照,分别采用地表3管(T1)、地下3管(T2)、地表2管对称滴头流量(T3)和地表2管不对称滴头流量(T4)4种不同的滴灌毛管布置方式进行滴灌,对灌后土壤含水量分布、葡萄叶面积指数和地上干物质量进行对比分析。结果表明:T1、T2和T4处理的湿润体在葡萄根系主要分布区域均能产生交汇,其中,T2处理的土壤含水量分布均匀,在根系主要分布区域均达到田间持水量,湿润范围覆盖了整个根区,且地表含水率较低,能够降低土壤蒸发,最适用于极端干旱区葡萄灌溉;T3处理的土壤含水量分布不均匀,在根系主要分布区域不能产生交汇,导致该区域含水量低于田间持水量,并且湿润范围很难覆盖整个根区。由于滴灌毛管布置方式对根区水分分布的影响,对于叶面积指数和干物质量,T2最高,T1其次,T3最低。并用Logistic修正模型对叶面积指数、地上干物质量和有效积温的关系进行模拟,理论值和实测值无显著性差异,且滴灌毛管布置方式对生物量增长趋势的影响不显著。在此基础上,建立了该地区不同滴灌毛管布置的葡萄叶面积指数和地上干物质量增长模型,有助于通过气象资料来直接推测地上干物质量并及时掌握干物质量的累积情况,为田间管理提供参考。     

棉花膜下滴灌条件下水肥一体化协调管理模式研究

在膜下滴灌棉田,随灌水设置0,90,180,270,360 kg/hm2共5个N肥用量处理,观测不同N用量下棉花生长和干物质积累情况,尝试建立推荐施肥决策支持系统.结果表明:N 270 1g/hm2处理最好,施肥模型为y=3271.82 14.46x-0.0312x2(R=0.9604*),y籽棉产量,x滴灌棉田施N量.     

不同地膜覆盖对春玉米生长发育及水分利用效率的影响

为研究不同类型地膜覆盖在河套灌区农业生产中的适用性,同时筛选出适宜灌区玉米种植的地膜覆盖类型。试验设置普通地膜、生物地膜、液态地膜和不覆膜4个处理,研究了不同覆盖处理对玉米出苗率、生长状况、产量及水分利用效率的影响。结果表明:生物地膜覆盖条件下各指标与普通地膜覆盖差异性不显著(P>0.05),但出苗率平均较液态地膜和不覆膜处理高7.65%和8.24%,差异性达到显著或极显著水平。生物地膜覆盖玉米地上部干物质累积量、株高和叶面积指数均显著高于液态地膜和不覆膜处理(P<0.05),且在玉米生育前、中期差异性更为显著。生物地膜覆盖玉米产量平均较液态地膜和不覆膜处理高12.63%和14.69%,水分利用效率高13.55%和20.47%,差异性显著(P<0.05)。综合分析,河套灌区春玉米种植适宜采用生物地膜覆盖的方式。     

施氮量对膜下滴灌棉花氮素吸收、积累及其产量的影响

2004年在膜下滴灌条件下,研究了施氮量0,180,270,360kg/hm2对膜下滴灌棉花氮素的吸收、累积和产量及氮肥利用率的影响。结果表明:施用氮肥可以显著提高棉花的生物和经济产量及地上部分总吸氮量,但过量施用氮肥对经济产量和生物产量增产不显著,各施氮处理氮肥利用率在27.6~33.8%之间,随施氮量的增加而降低。植株中氮素含量随生育延长而降低,氮素累积总体呈增加趋势,施氮量对棉花氮素吸收有显著影响,同一生育时期,氮素含量和累积量都随着施氮量增加而提高。本试验条件下,棉花的合理施氮量应控制在270 kg/hm2左右。     

膜下滴灌棉田生物改良盐碱地效果研究

通过在膜下滴灌棉田间作苜蓿(Ⅰ)、孜然(Ⅱ)和碱蓬(Ⅲ),并以未间作的处理作为对照(CK),研究不同盐生植物改良盐碱地的效果。结果表明：间作盐生植物的棉田在生育期内可以达到保水和抑制盐分累积的效果,土壤含水量峰值基本保持在40 cm深度,其中以间作苜蓿(Ⅰ)和孜然(Ⅱ)的保水效果较好,在0～40 cm深度范围土壤含水量与对照组相比分别提升了29.80%和14.49%;间作苜蓿(Ⅰ)和孜然(Ⅱ)的处理抑制盐分累积的效果也较好,在0～40 cm深度范围抑盐率分别为125%和70.38%。同时,通过在膜间种植盐生植物,棉花的株高、茎粗和干物质量均有一定程度的增加,籽棉产量也有相应的提升,其中以间作孜然和苜蓿的处理提升较多,分别比对照组提升10.45%和7.74%。由此可见,膜下滴灌棉田间作盐生植物是一种有效的盐碱地改良措施,而盐生植物的选择对改良的效果影响较大,综合试验结果对比,间作孜然和间作苜蓿的生物改良措施效果较好。     

不同残膜量对土壤水分运移的影响及模拟

为解决绿洲区残膜污染,结合已有研究,根据农田残膜量与覆膜年限的关系,设计了9种残膜量处理(0、50、80、132、160、264、396、792、1 320 kg·hm~(-2)),利用室内土柱模拟试验,对不同处理的土壤水分湿润锋运移距离、运移速率、累积蒸发量、蒸发速率、土壤含水率进行监测分析并进行模型模拟,探究残膜量对土壤入渗和蒸发的影响以及模型模拟精度。结果表明:随着残膜量增加,湿润峰运移距离呈减小趋势,较CK减少2.76%～8.66%(P0.05),0～5 h内的平均运移速率较CK减少0.4%～19.5%(P0.05),总体呈幂函数降低趋势;随残膜量增加,累积蒸发量逐渐减小,较CK减少5.04%～38.92%(P0.05),蒸发速率呈降低趋势,而随着蒸发时间增长,蒸发速率也呈幂函数降低趋势;各残膜处理0～10 cm土层土壤平均含水率比10～20 cm土层降低1.51%～3.08%(P0.05),残膜破坏了土壤水分分布的均衡性。通过评价模型的结果显示,各处理拟合结果的决定系数R~2均大于0.988。随着残膜量的增加,RRMSE值出现差异,CRM值趋近0,CE值出现波动变化,模型拟合的结果呈现先变好后变差。     

不同覆膜方式对旱地玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响

针对甘肃陇东旱作区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产春旱严重等问题,以露地平播为对照(CK),研究了双垄面全膜覆盖沟播,双垄面半膜覆盖沟播,宽膜覆盖平播,窄膜覆盖平播,全地面覆盖平播,膜侧播种等6种覆膜种植方式对旱作玉米出苗率、干物质积累量、株高、叶面积指数、生育时期、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜双垄沟提高了玉米出苗率和出苗速度,提早成熟,整个生育期玉米株高、叶面积指数和干物质积累量始终大于其它处理,显著提高了产量和水分利用效率,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

膜下滴灌条件下不同水分处理对棉花产量和水分利用效率的影响

为探索新疆膜下滴灌棉田方便快捷的高效灌水模式,分别于2007年和2009年在乌鲁木齐采用大田小区试验,通过自制蒸发皿水面蒸发量控制灌水,研究了膜下滴灌条件下棉花生长和籽棉产量以及水分利用效率对不同水分处理的响应;两个生长季的试验结果表明,与全生育期充分灌水处理相比,蕾期和花铃期持续亏水处理均对棉花生长、产量和耗水过程产生不同程度的负面影响,但适时适度的水分亏缺对棉花籽棉产量的影响不明显,而且可节约22.78%~24.88%的灌水量,灌溉水利用效率提高了27.94%~34.85%。蕾期轻度亏水(灌水定额为70%水面蒸发量)、花铃后期重度亏水(灌水定额为50%水面蒸发量)、花铃前期充分供水(灌水定额为100%水面蒸发量)的调亏灌溉模式是一种方便快捷的优质高效灌溉模式,可作为膜下滴灌条件下新疆棉花生产的一种适宜灌水模式。     

水分亏缺对玉米植株干物质累积、水分利用效率及生理指标的影响

在玻璃日光温室条件下,利用盆栽人工控水的方法,研究不同程度的水分亏缺对玉米干物质累积、根系活力、水分利用效率(WUE)、脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响及复水后的变化.结果表明:水分亏缺显著抑制玉米植株的生长、叶面积的扩展及干物质的累积,抑制程度与亏缺程度有关,复水后的株高和叶面积得到了较大幅度的补偿,随着亏缺程度的加重,根冠比、根系活力除了重度亏缺外均有所提高,WUE依次下降,Pro的累积量显著增加,而SOD活性先增大后减小.复水后各处理的WUE均高于对照,SOD活性除中度略高于对照外,其余均低于对照.