春小麦—向日葵复种对土壤水盐及农田生产力的影响

为充分利用自然资源,减轻土壤盐渍化,提高农田生产力,在内蒙古河套灌区以春小麦、玉米和向日葵单作为对照,监测春小麦—向日葵复种对土壤水分、盐分和农田生产力的影响。结果表明:春小麦收获前,春小麦—向日葵复种和春小麦单作0—100cm土层土壤水分低于玉米单作和向日葵单作;春小麦收获后春小麦—向日葵复种、玉米单作和向日葵单作耕层土壤水分高于春小麦单作,20—80cm土层土壤水分则低于春小麦单作。春小麦收获前不同种植模式的土壤盐分变化剧烈,春小麦收获后则变化平缓。不同种植模式主要影响0—40cm土层土壤盐分,对40cm土层以下的土壤盐分影响较小。复种向日葵收获期春小麦—向日葵复种耕层土壤盐分较春小麦单作、玉米单作和向日葵单作分别降低32.52%,16.70%和24.92%,0—100cm土层分别降低13.32%,8.88%和12.07%。春小麦—向日葵复种的等价产量较春小麦单作、玉米单作和向日葵单作分别高出126.01%,3.86%和3.21%。春小麦—向日葵复种可减少土壤盐分,提高农田生产力,在河套灌区具有一定的发展前景。     

向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用

本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较,探讨间作提高产量的机理,提出适合当地生态环境的最优间作模式,并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验,研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用,结果表明,马铃薯/向日葵2种间作模式:2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)和4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)的土地当量比LER为1.2～1.3,都具有较强的间作产量优势。其中,4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26,间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然,2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%,但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此,在马铃薯和向日葵间作模式中,整体的水分利用效率提高了,水分当量比WER在1.2～1.3,其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3,说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为,马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率,在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。     

风沙半干旱区仁用杏间作对作物产量和水分利用的影响

为了探明仁用杏与作物间作对作物产量和水分利用的影响,提出适合东北风沙半干旱区最优的农林间作模式,2012-2013年在大田试验条件下对仁用杏作物间作进行试验,设置仁用杏花生间作、仁用杏谷子间作、仁用杏甘薯间作、仁用杏单作、花生单作、谷子单作和甘薯单作7个处理,对不同处理下作物产量、水分利用效率、土壤水分和水分当量比4个指标进行观测。结果表明,仁用杏作物间作对作物产量影响显著(P0.05),间作花生、谷子、甘薯产量比单作平均减少65.1%、54.3%、64.7%,而对仁用杏的产量影响不显著。土壤水分的空间分布表明,仁用杏谷子间作水分竞争关系最小,仁用杏与甘薯间作水分竞争强烈。仁用杏作物间作系统的水分当量比均大于1,表现出较好的水分优势,其中仁用杏谷子间作系统的水分优势最明显,水分当量比达1.45,分别比仁用杏花生间作、仁用杏甘薯间作高8.2%和9.9%。综合分析认为,仁用杏谷子间作最适宜当地生态环境,在东北风沙半干旱区持续雨养农业发展中具有很好的应用前景。     

宁夏引黄灌区春小麦需水规律及水分指标的研究

采用农田土壤水分平衡方程和联合国粮农组织推荐计算作物蒸散量的方法 ,利用田间试验土壤含水量与气象条件和作物之间关系 ,研究确定宁夏灌区春小麦不同发育期水分指标及发育期需水规律 ,用曲线拟合方法计算出土壤含水量与春小麦生理、生态特征之间统计方程 ,建立了节水灌溉模型 ,并制定了灌区春小麦适宜灌溉量及灌溉时次     

辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行（M2S2）、4行﹕4行（M4S4）、6行﹕6行（M6S6）,玉米单作（M）和大豆单作（S）5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M＞M6S6＞M4S4＞M2S2＞S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米＞大豆,玉米贡献率为79.0%～87.3%,大豆贡献率为12.7%～21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比（LER）分别为1.13～1.19和1.06～1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比（LER）小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比（WER）分别为1.18～1.21和1.05～1.06,水分生产力提高5%～21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比（WER）为0.99～1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。     

保水剂施用方式对河套灌区土壤水热条件及玉米生长的影响

为了鉴别保水剂不同施用方式对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响,在内蒙古河套灌区以不施保水剂为对照,开展了沟施、混施、撒施、穴施的田间试验。结果表明,不同施用方式提高了土壤水分,特别是在干旱的抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用。幼苗期、三叶期不同施用方式的土壤温度上升缓慢,抑制了玉米幼苗的生长。拔节期到收获期不同施用方式促进了玉米生长,延长了玉米生长期,提高了玉米产量及生物量,提高了水分利用效率、水分产出率和灌溉水产出率。不同施用方式中,沟施的效果相对较好,撒施较差。研究表明,河套灌区玉米生产中施用保水剂应以沟施为主。     

玉米‖甘蓝间作对土壤水分时空分布及水分利用效率的影响

为探讨作物间作的高效用水机制,在寿阳旱地农业试验站,开展了不同行比的玉米与甘蓝间作试验。结果表明,(1)玉米‖甘蓝间作生长季节的耗水量均低于玉米单作而高于甘蓝单作,从而使作物生长中后期的土壤水分以玉米单作最低,甘蓝单作最高,间作居中。对间作而言,土壤水分具有随着玉米行数减少(或甘蓝行数增加)而增加的趋势。(2)在作物生长季节中后期,各处理的土壤水分等值线出现明显的分异规律,表现为玉米单作最深,甘蓝单作最浅,玉米‖甘蓝间作居中。8月中旬以前,玉米日均耗水量高于甘蓝,之后则相反,表明玉米‖甘蓝间作通过两种作物对水分需求在时间和垂直分布上的互补性,实现对水资源的高效利用。(3)玉米‖甘蓝间作提高了玉米相对产量,但不同程度地抑制了甘蓝生长,且这种抑制作用随着甘蓝行数的增加而减弱,直至消失。当间作的甘蓝带≥4行(240cm)时,即≥1倍玉米高度(220cm)时,间作群体的玉米和甘蓝的产量、产值和水分生产效益均高于单作。因此,甘蓝带≥1倍玉米高度的玉米和甘蓝间作是较理想的种植模式。     

河套灌区玉米和向日葵ET的S-I估算模型关键参数分析

农田作物蒸散的快速评估对于灌区水资源最优调配和灌溉实时管理至关重要。简化S-I模型综合考虑作物冠层温度、田间气象参数和作物特征参数,可以进行实时农田作物ET的精确估算。该文利用河套灌区解放闸灌域2015—2016年2 a田间试验观测资料,对主要农作物玉米和向日葵的S-I模型中2个特征参数分别进行了率定和验证,并分析了模型蒸散估算的相关影响因素。结果表明:1)利用S-I简化模型可以对玉米和向日葵田间进行作物日蒸散量(daily evapotranspiration,ET_d)的估算,在该地区以13:00时率定和验证结果最优。在玉米主要生育期(6—8月),利用S-I模型估算ET_d可以达到较高的精度;而在7—8月,采用模型估算向日葵地ET_d也可以达到很高的精度;2)S-I模型中特征参数值受风速、地表覆盖度、表面粗糙度等因素的影响,不同作物其值不同。13:00时玉米S-I模型中特征参数值皆为负值,而向日葵中特征参数值为1正1负,进而影响模型估算精度。叶面积指数变化对特征参数值大小的影响在玉米和向日葵田块呈相反的趋势,而风速的影响则为一致。推荐13:00时率定的参数值可以在河套灌区玉米和向日葵作物需水量估算时直接应用。     

激光平地改善土壤水盐分布并提高春小麦产量

为了促进激光平地技术的应用与推广,在河套灌区以普通畦田为对照,分期、分段测定了激光平地畦田0～80 cm土层土壤水分、土壤盐分及春小麦生长状况。结果表明,从渠口到畦尾,激光平地畦田不同地段的土壤水分在春小麦生长的不同时期无显著差异,但从拔节期开始,上层土壤盐分逐渐升高;普通畦田从三叶期开始,上层土壤水分、盐分逐渐提高,且显著或极显著高于激光平地。普通畦田从三叶期开始,激光平地从拔节期开始,从渠口到畦尾,春小麦的生长状况逐渐变差,千粒质量、产量均逐渐降低,但激光平地的春小麦千粒质量、产量高于普通畦田。激光平地改善了畦田的土壤水分、盐分分布,促进了畦田中后段的春小麦生长,提高了畦田中后段的水分利用率及产出率。     

保水剂施用方式对土壤水分及向日葵生长的影响

为鉴别BJ2101-L保水剂不同施用方式对土壤水分和向日葵生长的影响效果,在内蒙古河套灌区以不施为对照,开展了沟施、混施和撒施BJ2101-L保水剂的田间试验。结果表明,沟施、混施和撒施均提高了0-80 cm土层土壤水分,特别是在向日葵开花期分别提高了10.71%,8.24%,6.63%。不同施用方式均促进了向日葵根系向深层土壤分布,促进了茎秆增高和增粗,提高了根、茎、叶、花盘生物量。沟施、混施、撒施籽粒产量分别较对照提高了26.80%,24.52%,10.86%,水分利用效率分别提高了49.29%,46.94%,25.06%,水分产出率分别提高了33.02%,29.79%,13.11%。河套灌区向日葵生产中BJ2101-L保水剂应以沟施或混施为主。     

单作与间作的棵间蒸发量差异及其主要影响因子

在甘肃河西走廊区, 通过大田试验, 研究了不同供水水平下小麦间作玉米与单作小麦、单作玉米的耗水量和棵间蒸发量差异, 探讨了影响作物棵间蒸发量的关键因子。结果表明, 小麦间作玉米的耗水量较单作小麦、单作玉米耗水量的平均值增加了41.44%~47.15%; 间作全生育期的总棵间蒸发量显著大于单作, 但间作的日均棵间蒸发量显著低于单作玉米、高于单作小麦; 间作的棵间蒸发量占总耗水量的比重显著低于单作玉米, 说明间作可提高农田水分利用的有效性。随灌水水平的提高,间作总耗水量显著增加,单作相邻灌水处理间的差异不显著;灌水水平对单作玉米、间作棵间蒸发量的影响不显著,说明间作耗水量增加主要是由蒸腾作用造成的。作物的日均棵间蒸发量与0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度、全生育期的平均叶面积指数均呈显著正相关关系。单作玉米日均棵间蒸发量较大的主要原因是0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度均相对较高。小麦间作玉米可提高作物的土地利用率, 其水分利用效率较单作平均提高25%以上。     

限量单次灌溉对套作冬小麦和春玉米产量的影响

A field experiment was conducted during the 2002/2003 cropping season of winter wheat (Triticum aestivum) and spring maize (Zea mays) to evaluate the effect of limited single drip irrigation on the yield and water use of both crops under relay intercropping in a semi-arid area of northwestern China. A controlled 35 mm single irrigation, either early or late, was applied to each crop at a certain growth stage. Soil water, leaf area, final grain yield and yield components such as the thousand-grain weight, length of spike, fertile spikelet number, number of grains per spike, and grain weight per spike were measured, and water use efficiency and leaf area index were calculated for the irrigated and non-irrigated relay intercropping treatments and sole cropping controls. The results showed that yield, yield components, water use efficiency, and leaf area index in the relay intercropping treatments were affected by limited single drip irrigation during various growth stages of wheat and maize. The total yields in the relay intercropping treatment irrigated during the heading stage of wheat and the heading and anthesis stage of maize were the highest among all the treatments, followed by that irrigated during the anthesis stage of wheat and silking stage of maize;so was the water use efficiency. Significant differences occurred in most yield components between the irrigated and non-irrigated relay-intercropping treatments. The dynamics of the leaf area index in the relay-intercropped or solely cropped wheat and maize showed a type of single-peak pattern, whereas that of the relay intercropping treatments showed a type of double-peak pattern. Appropriately, limited single irrigation and controlled soil water content level could result in higher total yield, water use efficiency, and leaf area index, and improved yield components in relay intercropping. This practice saved the amount of water used for irrigation and also increased the yield. Therefore, heading stage of wheat and heading and anthesis stage of maize were suggested to be the optimum limited single irrigation time for relay-intercropped wheat and maize in the semi-arid area.     

华北典型区域农田耗水与节水灌溉研究

本文总结了中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心围绕华北典型地区冬小麦-夏玉米一年两熟开展的节水灌溉研究。在位于华北中北部的中国科学院栾城农业生态系统试验站的定点试验结果显示,从1980年到2017年,在充分灌溉条件下冬小麦产量增加55.7%、夏玉米产量增加59.7%。冬小麦生育期耗水(ET)从400 mm增加到465 mm;玉米耗水年平均稳定在375 mm左右;年耗水量从777.0 mm增加到834.4 mm;满足冬小麦、夏玉米生育期耗水条件下,年灌溉需水量平均300 mm,必须减少灌溉用水和田间耗水,才能解决区域地下水超采问题。研究发现在限水灌溉条件下,冬小麦拔节期1次灌溉可显著促进作物营养生长和根系生长,利于后期土壤水分高效利用,在维持作物稳产基础上,比充分灌溉年节水165.2 mm。研究发现进一步利用小定额灌溉技术,通过增加灌水频率、缩减次灌水量,可增加有限水对作物的有效性,实现作物根系、土壤水分和养分在空间上的耦合,进一步提升有限灌溉对作物的增产作用。只考虑维持播种时良好土壤水分条件、生育期不进行灌溉的最小灌溉模式,与充分灌溉模式相比,产量减少28%,但可节约灌溉水69%,田间耗水减少43%,水分利用效率提高13%,年耗水量维持在560 mm左右。相对于减熟制节约灌溉水措施,冬小麦-夏玉米一年两季最小灌溉模式总产量高于两年3作5.5%~12.0%,年耗水量低于两年3作10%~13%,可显著消减减熟制带来的休闲期土壤蒸发损失。因此,实施冬小麦、夏玉米生育期节水灌溉,如最小灌溉、关键期灌溉,可大幅度降低灌水量和作物生育期耗水量,同时又能维持一定的生产能力,是华北实施地下水限采措施下应优先考虑的技术选择。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

聚丙烯酰胺对干旱半干旱区不同作物水分利用及产值的影响

为了在半干旱区和干旱区农业生产中推广应用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),在半干旱区选择了西瓜、马铃薯、玉米和谷子,在干旱区选择了春小麦、向日葵、玉米和番茄,以不施PAM为对照,测定PAM对不同作物产量、产值、水分利用效率和水分生产率的影响。结果表明半干旱区西瓜、马铃薯、玉米和谷子的产量分别提高了36.76%、24.83%、20.20%和13.16%,产值提高了36.32%,23.04%,9.37%,10.18%,水分利用效率提高了30.15%,18.83%,13.42%和6.24%,水分生产率提高了30.57%,22.97%,16.79%和11.66%。干旱区春小麦、向日葵、玉米、番茄的产量分别提高了18.56%,12.82%,13.65%和16.54%,产值提高了12.78%,10.70%,9.53%和14.71%,水分利用效率提高了13.49%,17.03%,12.96%和25.12%,水分生产率提高了16.14%,11.62%,11.79%和14.85%。干旱区春小麦的增产率和增值率虽然高于向日葵,但增产值却极显著低于向日葵。建议半干旱区应用PAM应优先选择西瓜和马铃薯,干旱区应优先选择番茄和向日葵。     

华北平原小麦－玉米两熟制节水潜力与灌溉对策

利用详细校正的农业系统模型可以综合土壤、气候及作物等因素综合评价节水灌溉制度,为农田水分优化调控提供理论和技术支持。该文利用根系水质模型（RZWQM-CERES）模拟分析了华北平原2个代表性站点（禹城和栾城）小麦-玉米两熟制下作物产量、农田蒸散和灌溉需水量多年的变化特征（1961－1999）,结果表明栾城站小麦季农田最大蒸散量与灌溉需水量多年平均分别为632和496 mm,明显高于禹城站,而玉米季最大蒸散量相近,分别为395和384 mm。2个站点灌溉需水量都集中在小麦季（3－5月）,但在栾城站播种期（6、10月）灌溉需水量较高。由于2站点气候和土壤条件的差异,作物产量对水分胁迫的响应特征明显不同,在获得相似目标产量时,禹城站灌溉需水量低于栾城站。以作物水分胁迫指数为基础的节水灌溉制度模拟评价表明2个站点冬小麦水分敏感期为孕穗期,但播前灌溉的产量效应差异明显。综合以上结果初步建立了2个站点高效用水和环境友好型的节水灌溉策略。     

交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响

为探明交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理状况和生长发育的影响,揭示交替灌溉的节水机理,以小麦、蚕豆为材料,采用根箱试验,设置交替灌溉(A)、传统灌溉(T)2种灌溉方式和单作小麦(SW)、单作蚕豆(SF)、小麦间作蚕豆(IWF)3种种植模式,于2008年3—11月在甘肃农业大学网室系统研究了交替灌溉对小麦/蚕豆间作作物叶片水分生理和生物量分配的影响。结果表明:1)与传统灌溉相比,交替灌溉条件下间作小麦、间作蚕豆叶片的叶绿素含量增加,叶片相对含水量、叶水势等水分生理指标减小;不同灌溉方式间小麦间作蚕豆生理特性差异不显著。不同种植模式之间,间作显著增加了小麦和蚕豆叶片的叶绿素含量、叶片相对含水量和叶水势。2)交替灌溉小麦间作蚕豆在保持光合速率基本不变的情况下,蒸腾速率、气孔导度降低,与传统灌溉相比,交替灌溉间作小麦蒸腾速率、气孔导度分别降低了10.99%、20.99%,间作蚕豆分别降低6.66%、11.63%。3)与传统灌溉相比,交替灌溉降低了作物的地上部干物质量,增加了根冠比,其中交替灌溉间作小麦和间作蚕豆的根冠比分别较传统灌溉提高14.47%和18.18%。4)间作有利于作物产量的提高,交替灌溉和常规灌溉间作小麦的收获指数分别较相应单作增加8.68%和2.72%,间作蚕豆分别较相应单作处理增加4.78%和5.23%。可见,对小麦间作蚕豆实行交替灌溉,可以调节光合产物在根冠间的分配,优化根冠比,是一种切实可行的灌溉方式。     

玉米苜蓿间作的蓄水保土效益试验研究

为了在种植作物的同时减少水土流失,采用玉米苜蓿间作的种植模式,研究其蓄水保土效益。试验对玉米苜蓿间作与单作玉米的土壤含水量,径流量以及产沙量进行观测,进而研究两者的蓄水保土效益。结果表明:玉米苜蓿间作地的土壤含水量大于玉米单作地的土壤含水量;玉米苜蓿间作的径流量和产沙量均小于玉米单作,说明了玉米苜蓿能够有效地减少径流的冲刷侵蚀,具有良好的拦沙性能;经计算得出玉米苜蓿间作的蓄水效益为87%,保土效益为98%,表明玉米苜蓿间作的蓄水保土效益显著。     

覆土浅埋滴灌对春小麦耗水特性及水分利用效率的影响

  目的  探索新疆伊犁河南岸灌区覆土浅埋滴灌条件下春小麦耗水规律和水分利用效率。  方法  通过对覆土（覆土深度5 cm）浅埋滴灌（4个灌溉定额水分处理:W1 = 450 mm、W2 = 360 mm、W3 = 315 mm和W4 = 270 mm）和地表滴灌（灌溉定额CK = 450 mm）的春小麦各生育期耗水量分析,研究覆土浅埋滴灌对春小麦生长阶段各土层水分动态变化、耗水特性、作物系数及水分利用效率的影响。  结果  覆土浅埋（5 cm）滴灌可以显著性提高20 ~ 40 cm土层水分含量,滴灌小麦全生长阶段0 ~ 40 cm土层水分变化率大,该土层是小麦根系吸水主要利用层,40 ~ 60 cm土层为小麦根系稳定吸水层,该土层水分波动不明显。灌水量为360 mm处理下,全生育期内覆土浅埋滴灌小麦耗水量为482.78 mm,日均耗水量为4.88 mm d?1,耗水量呈抛物线变化趋势,在拔节 ~ 抽穗阶段达到抛物线最高点;小麦全生育期各滴灌量处理耗水量存在显著差异。在滴灌小麦整个生长周期内作物系数呈初期小、中期大、后期小的变化规律,在春小麦需水关键期拔节 ~ 抽穗期作物系数达到最大值为1.5。覆土浅埋滴灌小麦W1、W2、W3和W4处理的水分利用效率分别比地表滴灌CK提高了16.47%、38.73%、36.37%和13.20%,且覆土浅埋滴灌处理显著性高于地表滴灌处理。滴灌量为360 mm的W2处理产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均达到最优;CK处理最低,但产量除外。  结论  在本试验条件下覆土浅埋滴灌灌溉定额为360 mm为理想的高产节水滴灌处理。