黄土高原旱作农田降水资源高效利用的技术途径

黄土高原属典型雨养农业地区，干旱缺水是制约该区旱作农田生产力进一步提高的瓶颈。然而，大量试验研究表明，严重的水土流失和无效蒸发则是造成旱地作物产量低而不稳的根本原因。近年来，各地在农田蓄水、保水、集水、补水和用水等方面，研究成功许多行之有效的旱作农田降水资源高效利用新技术，显示出黄土高原农业发展具有巨大潜力和广阔前景。     

旱地冬小麦水分亏缺补偿效应研究

1994年～1997年，从有限供水节水角度对冬小麦需水关键期水分亏缺补偿效应进行了研究。结果表明，拔节期为冬小麦需水关键期，此时灌水可增产1878kg/hm^2，增产幅度为42.96%；不同的灌水量未引起小麦产量的显著差异，显示有限补偿供水的高效性；有限补偿供水和一定的农艺措施相结合可实现作物的大幅度增产，每毫米供水的边际产量达20.30kg/hm^2～26.23kg/hm^2。此结果可作为制定高效经济节水方案的参考。     

半干旱地区雨水高效富集利用技术应用

在我国半干旱山区,高效利用雨水资源发展高效节水农业,提高灌溉水的利用率和农田水的利用效率,是解决水资源短缺问题的重要措施。"半干旱区雨水高效富集利用技术"是指天然降水在250～600mm的地区汇集降水进行农田补充灌溉的一整套实用技术。它紧紧围绕提高有限降水的高效富集高效利用,对集雨工程技术、灌溉技术、农业与生物技术、节水农机具及防渗新材料、运行管理模式进行了集成、创新研究及示范,形成了农业高效用水的技术体系。     

旱地玉米垄沟周年覆膜栽培增产效应研究

针对陇东旱作农业区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产中干旱和苗期低温等问题,从改善旱地玉米生长环境和栽培条件、提高降水利用率入手,将小垄沟集水和覆膜增温保墒技术有机地结合在一起,进行了旱地玉米垄沟周年覆膜栽培新模式试验研究。结果使旱地玉米水热条件明显改善,增产效果显著,是陇东旱地玉米自然降水高效利用,实现高产稳产的最佳栽培方式。     

作物获得最佳产量的亏缺灌溉及其实施策略

要想减少对灌溉水量的相对需求，必须尽可能降低或防止不必要的水分损失，同时可通过亏缺灌溉使有限供水得到强化利用。作者在总结前人工作的基础上，提出实施亏缺灌溉的七条原则来优化管理有限水分资源，使作物产量降低较小的同时获得最大水分利用效率。它们是：（１）使用抗旱能力较强的作物；（２）考虑水分亏缺发生时的作物生长发育阶段；（３）增加降雨对作物水分需求的贡献；（４）播前灌溉的需要性；（５）应用于深层土壤具有中等程度以上持水性能的土地；（６）管理地面灌溉系统以降低水分渗漏和径流；（７）改进作物栽培措施。     

旱地春小麦对有限灌水高效利用的研究

在宁夏南部半干旱山区的研究结果表明，满足籽粒产量最大时所需同的补充灌水量为200mm；满足作物水分 利用效率最高时所需的补充灌水量为100mm；满足灌水效率最高时所需的补充灌水量为60mm,60mm，补充灌水条件下可使春小麦的耗水量从240mm增加到320mm左右，同时明显地使作物产量，水分 利用率和灌水效率得以同步提高，作物对土壤储水的利用程度也相应增强。据此认为，旱地春小麦有限灌水量的适宜下限为60mm。对不同生育期有限灌水的研究结果表明，拔节期是春小麦有限供的最佳时期。     

北方旱地农田水分平衡及提高作物生产力研究

根据定位试验和理论计算的资料分析研究认为，我国北方旱地水分生产效率低，自然降水生产潜力大，近期可开发程度达１４％；农田水分供需矛盾大，多数作物在缺水条件下生长、发育，作物缺水率达２５％￣４０％；通过保护性耕作和作物优化栽培技术，水分调控措施可大幅度提高作物产量，促进农业生产持续稳步发展。     

黄土丘陵区县域尺度农业水资源高效利用探讨

以黄土丘陵区安塞县为例,通过系统分析该区域降水特征、作物需水与水资源供应之间的矛盾,并以4～6月水资源供需临界期为主分析了农业用水矛盾,探讨了农业水资源高效利用的潜力及相应的措施与途径。建议农业生产应以秋作物为主,采取避旱方式抵御干旱,与旱作农田雨水资源有效利用技术相配合,保证粮食安全;恢复、改善现有水利设施;发展并实施节水灌溉技术,适度发展灌溉地面积,集约经营灌区农业。这些都是目前黄土丘陵区农业水资源高效利用的有效途径。     

旱原地膜冬小麦集雨节水灌溉研究

旱原地膜冬小麦集雨节灌具有显著的产量和水分效应，试验结果表明，随着有限供水量的增加，冬小麦经济产量相应提高，日耗水量增大，２ｍ土层土壤供水增加，冬小麦水分利用效率和供水效率依次增大。集雨节灌妈拔节期效果最佳，增产５７．１％，同时拔节期供水１２ｍｍ，较其它时期等量 水的效率提高２倍－６倍，表现出旱地集雨节灌的超补偿效应。     

旱作农田改土截流蓄水种植沟耕作技术研究

通过在水土流失严重的山坡耕地上，采取人、机结合修建“改土截流蓄水种植沟”耕作法，辅以作物单作套种，覆盖保墒措施，优良品种配制等一系列技术，从而大幅度提高坡地生产力，使有限降水充分高效利用。在严重春早气候年份下，取得了较高的产量，保墒率提高１２．５％－１４．７％，雨季蓄墒期土壤水分比传统耕作增加２４．４￣３９．４ｍｍ，土壤蓄墒率达到４５．１％￣５８．７％，比传统耕作法提高２９．７％￣５４．７％。作物     

Mulching mode and planting density affect canopy interception loss of rainfall and water use efficiency of dryland maize on the Loess Plateau of China

High and efficient use of limited rainwater resources is of crucial importance for the crop production in arid and semi-arid areas. To investigate the effects of different soil and crop management practices(i.e., mulching mode treatments: flat cultivation with non-mulching, flat cultivation with straw mulching, plastic-covered ridge with bare furrow and plastic-covered ridge with straw-covered furrow; and planting density treatments: low planting density of 45,000 plants/hm~2, medium planting density of 67,500 plants/hm~2 and high planting density of 90,000 plants/hm~2) on rainfall partitioning by dryland maize canopy, especially the resulted net rainfall input beneath the maize canopy, we measured the gross rainfall, throughfall and stemflow at different growth stages of dryland maize in 2015 and 2016 on the Loess Plateau of China. The canopy interception loss was estimated by the water balance method. Soil water storage, leaf area index, grain yield(as well as it components) and water use efficiency of dryland maize were measured or calculated. Results showed that the cumulative throughfall, cumulative stemflow and cumulative canopy interception loss during the whole growing season accounted for 42.3%–77.5%, 15.1%–36.3% and 7.4%–21.4% of the total gross rainfall under different treatments, respectively. Soil mulching could promote the growth and development of dryland maize and enhance the capability of stemflow production and canopy interception loss, thereby increasing the relative stemflow and relative canopy interception loss and reducing the relative throughfall. The relative stemflow and relative canopy interception loss generally increased with increasing planting density, while the relative throughfall decreased with increasing planting density. During the two experimental years, mulching mode had no significant influence on net rainfall due to the compensation between throughfall and stemflow, whereas planting density significantly affected net rainfall. The highest grain yield and water use efficiency of dryland maize were obtained under the combination of medium planting density of 67,500 plants/hm~2 and mulching mode of plastic-covered ridge with straw-covered furrow. Soil mulching can reduce soil evaporation and retain more soil water for dryland maize without reducing the net rainfall input beneath the maize canopy, which may alleviate the contradiction between high soil water consumption and insufficient rainfall input of the soil. In conclusion, the application of medium planting density(67,500 plants/hm~2) under plastic-covered ridge with bare furrow is recommended for increasing dryland maize production on the Loess Plateau of China.     

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。     

Effects of variation in rainfall on rainfed crop yields and water use in dryland farming areas in China

Crop production in the dryland farming areas of northern China is constrained by low and variable rainfall. This article presents the analysis of the relationships between variations in rainfall and yields of winter wheat and spring maize. The analysis is based on data from both several short-term and our ongoing long-term field experiments in dryland farming research projects in Tunliu, Linfen, Shouyang, and Luoyang. Grain yields of wheat and maize ranged from 1,548 to 5,169 and from 2,612 to 8,789 kg ha^-1 respectively, with differences up to above 200% (between dry and wet years). Wheat yields are sensitive to growing season rainfall but also correlated to water use (ET), whereas maize yields are sensitive to the critical time of water supply (especially June rainfall) but not correlated to ET. The ratio of grain yields to soil water at sowing is an important indicator, showing close relationships between yields and soil water-related ratio within the rainfed crops site. Comparison between the indices of water use efficiency (WUE) and precipitation use efficiency (PUE) suggests that the index WUE is more grain-related indicator than the PUE used for assessing rainfed crop water use by both maize and wheat. The index PUE should be used in caution, especially for wheat crops in dry years. Our results indicate that options to alleviate crop moisture stress must be tailored to the rainfall pattern. This holds especially for conservation tillage with response nutrient management practices that aim at enhancing water use efficiency.     

施肥和降水年型对旱地玉米产量及水分利用的影响

在我国北方半湿润偏旱区的山西省寿阳旱农试验区,经过长达10a的定位试验结果表明,施肥可使水分利用效率明显提高,是不施肥处理的2.25倍;旱地玉米产量和水分利用效率,同时受生育期降水量和播前土壤贮水量两个因素的影响。干旱年份,玉米产量的提高更依赖于土壤水分、养分的协调供应,施肥的增产效果受到土壤水分亏缺的限制,合理施肥、培肥土壤、保蓄水分,可增强旱地玉米抵御干旱的能力;丰水年份和正常年份,肥料的增产作用得到充分发挥,丰水年份应注意蓄水保墒。     

旱地胡麻全膜大小垄侧穴播栽培技术研究

针对甘肃中部半干旱旱作区春季降水少、土壤墒情差、胡麻保全苗难等问题探讨旱地胡麻地膜栽培模式对胡麻产量的影响。试验结果表明,旱地胡麻全膜大小垄侧穴播栽培可防止胡麻出苗板结,有效提高胡麻出苗率,明显减少土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,胡麻生长的前期地温明显提高,胡麻的经济性状明显改善,增产效果明显,经济效益显著;旱地胡麻全膜大小垄侧穴播栽培水分生产率,比全膜平铺覆土穴播栽培、旱地胡麻半膜膜侧穴播和露地穴播栽培分别提高28.28%、40.33%和116.17%;比全膜平铺覆土穴播栽培、旱地胡麻半膜膜侧穴播和露地穴播栽培分别增产22.04%、28.74%和53.74%,是目前旱地胡麻增产稳产高产的最佳的栽培模式。     

稀植栽培对旱地冬小麦光合特性、产量及水分利用效率的影响

为了探明稀植栽培对旱地冬小麦光合特性、产量及水分利用效率的影响,在大田试验条件下,测定分析了不同稀植条件下4个主茎和分蘖成穗并重型冬小麦品种旗叶的光合速率、光合量子产量、相对电子传递速率及群体透光特性、小麦籽粒产量和水分利用效率.结果表明,在从扬花到蜡熟期,稀植栽培可使小麦旗叶光合速率、光合量子产量、相对电子传递速率和群体透光率提高,各品种之间变化较为一致.播量为450万株/hm~2(传统高产栽培播量)处理比150万株/hm2播量处理旗叶的光合衰减率提高25.2～43.5个百分点,光合量子产量和相对电子传递速率分别降低2.95%～20.68%和10.66%～18.32%,群体上层的光截获量增加,中下部受光条件较差.表明稀植栽培下小麦生育后期在光合能力、电子传递和光能转化方面均具有明显优势.适当降低播量(300～375万株/hm~2),建立合理的群体结构,冬小麦籽粒产量和水分利用效率较播量为450万株/hm~2处理分别平均提高12.55%和14.48%,表明适当稀植栽培能显著提高冬小麦的产量和水分利用效率.     

伊犁河流域水资源承载力的综合评价

水资源承载力是关系到一个地区经济可持续发展和群众生活的主要物质基础之一,其平衡与否关系到地区总体规划能否完成。能否合理的利用水资源承载力,使水资源持续利用,是达到地区社会、经济和生态环境不断优化的关键。本文运用模糊综合评价的水资源承载力评价方法,选取了人均水资源可利用量、人均实际供水量、水资源利用率、耕地灌溉率、供水模数、需水模数、生活用水定额、生态用水率等8个主要因素作为评价因素,综合评价了伊犁河流域现状和不同水平年的水资源承载力。结果表明:目前伊犁河流域水资源已达一定规模,但其开发的潜力还比较大。但是随着社会经济的发展,水资源供需矛盾突出,其水资源承载力不断下降,最后提出了提高水资源承载力的途径。     

深层灌水对冬小麦耗水特性及水分利用效率的影响

以高产中晚熟冬小麦品种良星99为材料,在运城市盐湖区山西水利职业技术学院实训基地进行田间试验,研究了深层灌水对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明:整个生育期,深层灌水处理根区20~160 cm土层土壤水分动态变化比地表灌处理明显;T1(地表灌水)处理总耗水量最大,显著高于T2(湿润层深度为根系60%)、T3(湿润层深度为根系75%)和T4(湿润层深度为根系90%),深层灌水增加了降雨和灌溉水的消耗,降低了土壤贮水的消耗;T2和T3处理间无显著差异,T3在抽穗至灌浆期末、灌浆至成熟期的耗水量和耗水模系数均较大;不同湿润层深度条件下,T1处理水分利用效率和产量最低,随湿润层深度增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势。湿润层深度为150 mm和188 mm的T2和T3产量、水分利用效率和灌溉水利用效率表现最好,T1处理最低。T3为本试验条件下高产节水的最佳处理。     

不同覆盖种植方式与平衡施肥对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明,三种覆盖种植方式中,全膜覆盖垄播种植方式有利于马铃薯碳水化合物的合成,增加马铃薯干物质积累量,N、P、K平衡施肥干物质积累量增加效果显著;与裸地平作相比,全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作马铃薯块茎产量分别增加43.4%~60.7%和18.8%~32.5%,水分利用效率分别提高59.4%~79.6%和38.3%~50.3%;N、P2O5和K2O的用量分别为210、105、90 kg·hm-2时,全膜覆盖垄播处理马铃薯产量和水分利用效率最高。研究表明,马铃薯在全膜覆盖垄播栽培条件下,平衡施肥可显著提高马铃薯块茎产量和水分利用效率。