泾惠渠灌区冬小麦合理灌溉制度研究

确定合理的冬小麦灌溉制度,可以达到增产节水的效果。在泾惠渠灌区进行了3 a的大田冬小麦灌溉制度试验,试验设置8个灌水处理,每个处理重复2次。基于试验数据分析不同生育期灌水处理,对冬小麦的产量及水分利用效率的影响,确定了不同降雨年型冬小麦的适宜灌溉制度。研究结果表明:在一定灌溉定额内,灌水期及灌水量对冬小麦的产量影响显著,生育前期出现旱象的情况下,冬灌是冬小麦丰产的基本保证;拔节期和抽穗期间,土壤水分对冬小麦生长影响较大,是其生长发育需水关键期。2013-2014年降雨年型(75%枯水年),最优灌溉制度为压茬灌+冬灌+返青灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额2 700 m~3/hm~2;2014-2015年与2015-2016年降雨年型相似,属50%中水年,最优灌溉制度为冬灌+拔节灌+抽穗灌浆灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额3 412.5 m~3/hm~2。研究成果为泾惠渠灌区农田合理灌溉,农业节水增产提供一定指导依据。     

喷灌定额和灌水频次对冬小麦产量及品质的影响分析

为了解圆形喷灌机不同灌溉定额和灌水频次对冬小麦产量及籽粒品质的影响,于2014—2016年在北京市顺义区进行了水肥一体化大田试验,共设置3种灌水处理(W1、W2、W3),其中2014—2015年灌溉定额分别为135、112.5、90 mm,2015—2016年分别为154.5、132、109.5 mm。每种处理在冬小麦的返青-拔节、拔节-抽穗和抽穗-灌浆期土壤含水率分别达到田间持水量的70%、75%和75%时进行灌水。每个生育时期又按灌水定额设置为1次灌水(C1)和均分成2次灌水(C2),其中C2处理2次灌水时间间隔为9 d。试验结果表明,冬小麦拔节-抽穗期的阶段耗水量和日均耗水量均最大,W1处理产量最高。2015—2016年灌溉定额与灌水频次对水分利用效率的影响均不显著,但水分利用效率有随灌溉定额增加而降低的趋势,最大水分利用效率为W3处理的2.28 kg/m3。在W1和W2处理下,分2次灌水有利于提高冬小麦的穗数、产量和容重等指标,其中W1C2组合获得最高产量9 286.4 kg/hm2。灌溉定额与灌水频次组合对产量的效应中,灌溉定额起主导作用。建议北京地区冬小麦在圆形喷灌机条件下采用W1C2灌水方案,在返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆期分别灌水45、55.5、54 mm,且均分成2次灌水。     

泾惠渠灌区冬小麦夏玉米灌溉制度优化研究

为了提高农业生产用水效率,降低农业灌溉水资源的浪费,2013-2016年,在陕西省泾惠渠灌区进行了连续3年的冬小麦夏玉米连作非充分灌溉制度试验,研究其灌溉制度优化。试验设置8个非充分灌水处理,每个处理重复2次。通过分析3年冬小麦夏玉米生育期的降雨量、灌水量,及其在产量、水分利用效率、益损比方面的影响,进而确定不同降雨频率年型下的冬小麦、夏玉米合理灌溉制度。试验结果表明:冬小麦、夏玉米生长发育阶段不同灌水期和灌水量对其产量影响显著。产量和水分利用效率两者相协调的最优灌溉制度是T4(冬灌+返青灌)与H4(压茬灌+抽雄灌),全年四次灌水,灌溉定额为4800 m~3/hm~2。     

干旱区不同冬灌定额对土壤水盐分布的影响研究

为了研究开孔河流域棉田不同定额冬灌对土壤水分及盐分的影响,缓解地区春季农业用水压力,探究棉田只冬灌的灌水模式是否能够满足棉花出苗阶段生理需水要求,通过大田试验,对比分析了各处理(1 200、1 800、2 400、3 000、3 600、4 200 m3/hm2)灌前与灌后不同时期0~100 cm土层水分、盐分的变化情况。结果表明,小定额灌水条件下耕作层水分易蒸发,保水效果不显著,返盐现象严重,脱盐作用较弱。经比较分析,冬灌定额为3 600 m3/hm2时,具有显著的保墒压盐的作用,可为返春后的棉花播种及出苗提供较好的水盐条件,可起到减少春灌定额或免除春灌的作用。     

不同水分调亏下冬小麦适宜灌水定额研究

通过测坑试验,对比研究了不同灌水控制下限和灌水定额下冬小麦的生长发育、耗水及产量形成的差异。结果表明,分蘖数倍增是拔节以前冬小麦LAI增加的主要动力;各轻旱和中旱处理间的总耗水量差值以及冬小麦苗期耗水量均随灌水定额增加而增大;冬小麦的茎粗和千粒质量受土壤水分及灌水定额影响均不大;各受旱处理的总耗水量和籽粒产量分别较适宜水分处理下降了约11.98%~35.32%和8.87%~31.12%。综合考虑籽粒产量和WUE,选择灌水定额105 mm作为冬小麦受旱条件下的适宜灌水定额。     

滴灌水肥耦合对农田水氮利用的影响

为了寻求适宜华北地区的滴灌优化水肥耦合制度,针对华北地区冬小麦,以Φ20cm蒸发皿的水面蒸发量(E)为参考,通过大田试验,研究了大田滴灌水肥耦合模式对土层储水量、储氮量及水分利用效率的影响。结果表明,土壤水分的变化和冬小麦产量受灌溉定额的影响更为明显;由于水肥耦合的效应,高施氮量未必产生较大的硝态氮累积,适宜的灌水定额和施肥量配比能够促进产量的累积和提高水分利用效率;试验组合中,在灌水定额0.8 E、施肥量为190kg/hm~2的水肥耦合模式下,产量和WUE最高,硝态氮淋失潜在风险相对较小。     

黄淮海平原播前土壤水分对冬小麦产量的影响

通过2个生长季的田间试验,研究了黄淮海平原播前土壤水分对冬小麦生长发育、籽粒产量及水分利用的影响。结果表明,在播前不灌水条件下,越冬期或返青期灌水都可以获得较高的籽粒产量和水分利用效率,表明播前土壤贮存的水分可以满足冬小麦返青以前对水分的需求。在播前储水灌溉条件下,越冬期不需要灌溉,返青期是适宜的灌水时间;在拔节期或灌浆期灌水都会降低冬小麦的产量和水分利用效率。     

泾惠渠灌区冬小麦非充分灌溉模式研究

为了提高农业用水效率,解决用水矛盾,2013-2016年在陕西泾惠渠灌区连续进行了4年的冬小麦非充分灌溉制度试验,试验共设置8个非充分灌水处理,每个处理重复2次。通过分析不同生育期灌水量对冬小麦株高、产量、水分利用效率及经济效益在不同降雨频率年型下的影响,确定了泾惠渠灌区合理的冬小麦非充分灌溉制度及模式。试验结果表明:不同生育期灌水量对小麦生长发育和产量有不同的影响。返青灌、拔节灌、抽穗灌均有利于冬小麦的生长发育,其中返青灌的影响尤为显著;返青灌和灌浆灌是影响冬小麦产量的重要时期,返青灌也是提高水分利用效率和经济效益的敏感期。平水年和枯水年降雨年型下,追求高产的最优灌溉模式是冬灌+拔节灌+灌浆灌,灌溉定额为3 600 m3/hm2;然而综合考虑产量、灌溉水利用系数及节水经济效益的最优灌溉模式是冬灌+返青灌,灌溉定额为2 550 m3/hm2;推荐泾惠渠灌区非充分灌溉模式为冬灌+返青灌。研究成果为泾惠渠灌区提供了具体可行的灌溉模式,为非充分灌溉制度的进一步完善奠定了基础,对灌区农业用水的合理配置具有一定的指导意义。     

基于Meta分析的中国灌溉冬小麦产量及水分利用效率影响因素研究

【目的】目前针对灌溉冬小麦产量与水分利用效率影响因素的研究大多集中于某一特定区域,研究结果零散,针对上述问题,揭示宏观尺度下灌溉冬小麦产量和水分利用效率的影响因素。【方法】综合已发表的田间试验数据,采用Meta分析方法得出灌溉在不同地区的增产效应和水分效应,在异质性检验的基础上,通过Meta亚组分析探究灌溉定额、降雨量和平均气温等对冬小麦产量和水分利用效率的影响机制。【结果】与生育期不灌溉相比,灌溉使冬小麦总体增产39.34%,水分利用效率提高3.39%;增产率随灌溉定额的增加而增大,增幅最终趋于稳定,水分利用效率随灌溉定额的增加呈先增加后减少的趋势,当灌溉定额>240 mm时,冬小麦相对水分利用效率变化率显著降低11.29%;随着生育期平均温度上升,灌溉冬小麦增产效应显著提高,生育期均温>9℃时,冬小麦增产率高达45.81%;生育期降雨量对灌溉冬小麦产量影响显著,生育期降雨量处于干旱年份时灌溉增产效应最明显,增产率为72.48%。【结论】灌溉定额为60~120 mm更有利于提高冬小麦产量和水分利用效率。     

基于蒸发皿水面蒸发量制定冬小麦喷灌计划

该研究拟利用直径为20cm的标准蒸发皿,制定简单易行的喷灌冬小麦灌溉计划。试验于2005－2006年和2006－2007年冬小麦生长季节,在中国科学院通州农田水循环和节水灌溉试验基地进行。以布置在冠层上20 cm直径蒸发皿水面蒸发量（E）为基础,研究了不同水面蒸发量倍数（分别为0.25、0.50、0.75、1.00和1.25倍,以及不灌水对照处理）灌溉水量条件下,喷灌水量对土壤水分、冬小麦生长、产量、耗水量和水分利用效率的影响,分析了利用水面蒸发量制定喷灌灌溉计划的可行性。试验结果显示,喷灌条件下土壤水分主要在0～60 cm土层内变化。当灌溉水量小于0.25E时,冬小麦叶面积指数和生物量较小,而大于1.00E也会抑制冬小麦生长。喷灌条件下冬小麦单个生育期内的耗水量在 312～508 mm内变化,耗水量随着灌水量的增加而增加。喷灌0.50E～0.75E时,冬小麦产量和水分利用效率最高或者接近于最高;灌水量较小（≤0.25E）和较大（≥1.00E）时均会降低产量。建议在北京地区冬小麦返青后,喷灌水量可采用0.50～0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量,灌水间隔可采用5～7 d。     

灌水延迟对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

通过田间试验,研究了冬小麦关键生育期灌水延迟对其产量和水分利用效率的影响,结果表明:冬小麦冬浇水延迟20 d灌溉,与优化灌水处理相比,产量与水分利用率均无显著差异;拔节水延迟20 d灌溉,枯水年会显著降低水分利用率,丰水年会显著提高水分利用效率;灌浆水延迟20 d灌溉,枯水年会显著提高产量。冬小麦全生育期内不灌水会极显著的降低其产量和水分利用效率。通过综合分析冬小麦全生育期耗水量、产量与水分利用效率之间的关系,提出半干旱地区冬小麦最佳灌水模式:枯水年份,冬小麦灌浆水延迟20 d灌溉,丰水年份,冬小麦拔节水延迟20 d灌溉,可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。     

喷灌灌水与施肥对春小麦水分动态及产量的影响

为了探索河西走廊春小麦适宜的喷灌灌溉施肥制度,以当地畦灌模式为对照对比分析了不同灌水方式、灌溉施肥水平下土壤水分动态分布及产量效应并对春小麦产量进行了回归分析.研究了喷灌条件下灌水前后土壤水分分布动态、不同生育期内土壤含水率变化特征及不同灌水量水平下土壤水分下渗状况,分析了不同灌水、施肥水平对产量及产量构成要素的影响.结果表明,喷灌灌水定额为75 mm时,有部分水分下渗至春小麦主要根系活动层以下,但较畦灌量小;喷灌灌水定额在45~60 mm时,灌水后大部分水分储存在0~40 cm土层;春小麦整个生育期内,中等灌溉水平40~80 cm土层土壤水分变化不明显;春小麦产量及其构成要素对灌溉量响应大于施肥量,灌溉量过大时,产量有下降趋势;喷灌条件下,中等灌溉、追肥水平下产量较畦灌高1105%,节水增产效果显著.另外,根据产量拟合方程并结合水分利用效率,喷灌中等灌水、施肥水平为该地区适宜发展的灌溉施肥制度.     

不同灌水处理对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

利用2001~2002年度冬小麦测坑试验资料,研究了冬小麦不同生育期灌水处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响。在试验结果分析的基础上,提出冬小麦生育期适宜灌水时间和土壤水分控制指标,这对干旱缺水的华北地区,实现冬小麦节水与高产的统一有重要意义。     

不同灌水处理对灰枣产量、水分利用效率及品质的影响研究

研究不同灌水处理对灰枣产量、水分利用效率及品质的影响。以新疆阿克苏的灰枣为试验材料,考虑灌水定额和滴头流量两个因素,设置4个不同的灌水处理进行大田试验。滴头流量相同时,灰枣全生育期的耗水量随着灌水定额的增大呈先增大后趋于平缓的趋势,当灌水定额相同时,增大滴头流量会增加灰枣全生育期的耗水量;滴头流量相时,灰枣产量及枣果品质中除总酸含量及单果重外均随着灌水定额的增加呈现先增大后减小的趋势,灌溉水利用效率呈现逐渐减小的趋势,当灌水定额相同时,红枣产量与水分利用效率,总糖含量,商品率均随着滴头流量的增大而增加,但上述各指标除总糖含量外在a=0.05的显著水平下均无显著性差异。综合产量、品质及水分利用效率等指标,较优处理为灌水定额30mm,滴头流量为3.75L/h。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

不同灌水定额对冬小麦耗水规律及产量的影响

对比分析了不同灌水定额下冬小麦生长、产量及耗水特性。结果表明,冬小麦拔节至抽穗阶段,灌水定额较小时对株高增长不利。播种—拔节期和灌浆—成熟期阶段耗水量较大,但日耗水量较小;拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期阶段耗水量较小,但日耗水量较大;不同灌水定额对穗粒数和穗长的影响较小,灌水定额越大,千粒质量和产量越高,但亩穗数和水分利用效率越低。综合考虑,灌水定额以900m3/hm2为宜。     

灌溉处理对冬小麦-夏玉米不同品种土壤水分和WUE的影响

在冬小麦-夏玉米轮作下,于2008—2010年采用不同小麦和玉米品种,研究不同灌溉处理下土壤水分动态及对冬小麦和夏玉米水分利用效率(WUE)的影响。2a试验结果均表明,灌水在不同土层的入渗是一个缓慢的过程,大致以1a为周期,冬小麦生长期间,0~60 cm土层土壤水分变异较大,60 cm以下土层土壤水分夏玉米无法利用是导致灌水利用效率低的原因。通过分析冬小麦和夏玉米的WUE表明,抗旱节水品种的WUE随着灌溉次数的增加而减小,而非抗旱节水品种的WUE则相反;抗旱节水品种的产量在适度水分胁迫下变化不大,而耗水量有所减少,非抗旱节水品种在适度水分胁迫时,产量减少幅度较大,致使WUE有减小趋势。因此,在冬小麦-夏玉米轮作的华北地区,选用抗旱节水品种,适度减少灌水次数,可以减少无效灌水的入渗,在不影响产量的情况下,提高WUE。     

非充分灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响研究

通过田间试验,研究冬小麦在不同生育期缺水以及不同程度的缺水对其生长发育及产量的影响,为半干旱区冬小麦建立优化灌溉制度提供理论依据。通过试验观测:枯水年份,冬小麦各生育期耗水比例相差较大,0~80cm土层的耗水量占总耗水量的绝大部分,总耗水量随灌水量的增加而增大,非充分灌溉对冬小麦叶面积、产量和水分利用率均会产生显著影响,灌水可显著提高植株叶面积,不灌水会显著降低作物产量与耗水量;灌1水的灌溉水利用效率明显高于灌2水和灌3水的灌溉水利用效率,其中以T2处理的灌溉水利用效率最高,边际效益最大;灌冬浇水与拔节水可获得较理想的产量和水分利用效率,在半干旱区水资源不足时,可作为冬小麦最佳灌水模式。     

灌溉对中国西北地区冬小麦产量及水分利用效率影响的Meta分析

灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的研究一般为定点小区试验,研究结果受时空差异、降水量等条件的限制,难以反映出不同地区与降雨水平下灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的一般规律。以冬小麦为研究对象,对已发表的相关田间试验数据进行检索与整合,基于Meta分析方法定量研究灌溉对我国西北地区冬小麦产量与水分利用效率的影响。研究结果表明:在我国西北地区,灌溉条件下冬小麦产量较不灌溉平均提高27.9%(95%置信区间23.1%～32.8%),水分利用效率提高6.1%(置信区间0.1%～12.7%)。灌溉的累积平均增产率随灌溉定额逐渐增大,随灌溉定额的增加,累积增产率高达32.1%,累积相对水分利用效率变化率却减小至4.1%。不同降雨年型的亚组分析表明,灌溉条件下的冬小麦产量均得到显著提高,丰水年和枯水年的灌溉可提高冬小麦水分利用效率,但平水年内的灌溉使冬小麦水分利用效率降低。该研究结果可为我国西北地区冬小麦不同降雨年型下灌溉方案的科学制定提供参考依据。     

膜下滴灌对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

在水资源十分紧缺的干旱地区,研究膜下滴灌技术,防止土壤产生盐渍化,对于缓解水资源的紧张状况,提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。通过两年大田定位试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌春玉米农田水盐动态特征,春玉米产量及水分利用效率。研究表明,膜下滴灌灌水定额为430 m3/hm~2时,土壤水分在0~100cm土层分布均匀,不会产生深层渗漏。连续两年的膜下滴灌能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境,不会产生土壤盐分表层累积,但盐分累积区域有向土壤表层扩展的趋势。两年的春玉米产量及水分利用效率差异不显著。T2处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的春玉米灌溉制度。