质地和根系深度对水分探头埋设的仿真模拟

利用Hydrus-1D模型模拟不同植物根系深度和不同土壤质地条件下的土壤水分动态与平衡,研究了根系分布深度和质地对控制灌溉土壤水分探头埋设深度的影响,并利用试验进行了验证. 土壤质地和植物根系分布深度对探头埋设深度有显著影响,砂壤土和壤土分别采用高频低灌量和低频率高灌量的方法.浅根系植物（10 cm）在砂壤土条件下探头埋设5 cm深度最佳,但是根系深度增大到30 cm,探头应该埋设到20 cm深度.对壤土而言,利用位于根系1/2至1/3处的探头控制灌溉. 太浅的埋设深度会导致灌溉频率增大,太深的埋设可能造成植物缺水.黏土条件下,结果较为复杂,探头的埋设深度需要田间试验研究. 研究结果表明：针对具体植物,因其需水规律和生理特征的不同,根据植物需水规律来调整探头的控制范围达到高效节水目的.     

水分调控对冬小麦根系生长及抗旱性的影响

为了研究干旱半干旱地区土壤剖面深层水分对冬小麦根系生长及抗旱性的影响,采用PVC管土柱法进行冬小麦生长水分调控试验,设计了4个处理,即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的75%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的90%,测定了冬小麦各生育期根系形态指标和地上部分植株体干重的变化,结果表明:灌水总量一定,改变灌水方式、考虑计划湿润层的深层灌溉,能够促进冬小麦根系深扎,至成熟期,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的根长比处理Ⅰ长27~37 cm,总根干重均增加,但根冠比减小,产量增加。适宜的根冠比能更好地协调冬小麦地上部分与地下部分之间生长关系,提高抗旱能力。处理Ⅱ和处理Ⅲ是冬小麦根冠层生长协调、提高抗旱能力较适宜的灌溉方案,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

灌水深度对冬小麦根系形态的影响研究

为了研究灌水深度对冬小麦根系生长的影响,在大田应用塑料管土柱法进行冬小麦根系试验,测定了冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期的根系形态指标,结果表明:相比地表灌水方式,灌水总量不变,结合含水率的深度灌水方式能够促进冬小麦根系深扎,提高整体根量,且对其根长及根重密度的垂直分布也有显著的影响;通过促进冬小麦下层根系的生长发育,增大根长及根重密度,从而使整体根量提高;至成熟期,深度灌水方式可使根系的入土深度增大30cm左右,总根长增加20%左右,总根重增加10%左右;在生育后期,灌水深度过大会对表层根系的生长发育产生一定的抑制作用,所以要选取适当的灌水到达深度。根系分布深度的60%和75%是本试验条件下节水的适宜灌溉深度,可为华北地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

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。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

不同灌溉模式水稻需水规律研究

试验研究了浅湿型灌溉、控制灌溉Ⅰ、控制灌溉Ⅱ等3种不同灌溉模式下水稻各生育期需水量、模比系数、需水强度及全生育期腾发过程、产量性状,通过方差分析研究了不同灌溉模式对水稻产量的影响、水分利用率、拟合得到需水量与产量的回归方程。试验结果表明:各灌溉模式需水量及各生育期需水强度均表现为浅湿型灌溉控制灌溉Ⅱ控制灌溉Ⅰ,模比系数表明拔节期和抽穗期为需水敏感期,蒸发蒸腾量随温度、灌水情况及生育期变化,不同灌溉模式对产量影响显著,控Ⅱ水分利用率最高,能够达到节水高产的目的。     

水分调控对冬小麦的农艺性状和水分利用效率的影响分析

试验选取我国主要的粮食作物冬小麦为研究对象,通过对其进行水分调控,寻找最佳的灌水深度。试验采用PVC管土柱种植方式进行,试验共设五个灌水深度处理:地表灌溉(T1)、灌水深度为根系分布的40%(T2)、60%(T3)、75%(T4)、90%(T5),在整个生育期内共进行五次灌水,分别为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆水(越冬水均为地面灌溉,其余为深层灌溉)。通过研究冬小麦在各处理下不同生育期内的株高、叶面积指数、根冠比以及最终产量和水分利用效率等指标,分析得出在T4下,冬小麦的产量和水分利用效率最大,视为该试验条件下的最佳灌水方案,为发展节水农业生产提供理论参考。     

污水灌溉对冬小麦根长密度和根系吸水速率分布的影响

由于淡水资源的紧缺 ,已有越来越多的污水被用于农业灌溉。设置田间冬小麦栽培试验 ,分析比较了污水、淡水灌溉条件下冬小麦根长密度分布和相对根长密度分布的变化规律 ,并应用平均根系吸水速率的反求方法对各处理冬小麦不同生育阶段的平均根系吸水速率分布进行了估算与分析。结果表明 :与淡水灌溉相比 ,若采用二级处理污水 (电导率 1.14m S/cm)对冬小麦实施灌溉 ,将使得近地表处的根长密度有所增加 ,而下部土层中的根长密度分布则变化不大 ;尽管灌溉水质不同、生育阶段各异 ,但冬小麦相对根长密度在相对深度上的分布却差异不大 ;污水灌溉能显著降低冬小麦的平均根系吸水速率 ,影响作物对土壤水分的吸收利用。     

水分调控对冬小麦根系活力的影响研究

为了探究水分调控对冬小麦根系活力的影响,本试验分别设置了4个处理,即地表灌水(处理Ⅰ)以及冬小麦根系深度的60%,75%,90%(处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的深层灌水处理,分别测定了冬小麦全生育期的不同深度土壤含水率以及根系活力。结果表明:对于深层灌水方式,灌水总量一定,随着灌水深度的增加,表层灌水量减少,深层土壤含水量增大;地表灌水方式表层根系活力基本保持最大值,处理Ⅳ表层根系活力值最小。但在生育后期,深层灌水处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的下层根系活力超过处理Ⅰ且下层根系活力值甚至超过表层的根系活力值,延缓了深层根系衰老,但灌水深度过大会对表层根系的活力产生影响。本试验中灌水深度为根系分布深度的60%和75%时,冬小麦整体根系活力值较大,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。     

小麦节水高产的土壤水分调控标准研究

简明阐述了小麦节水高产的土壤水分调控理论依据,系统研究了影响土壤水分调控标准的主要因素的相互作用与特点,总结提出了调控标准与范围以及农水措施相结合的栽培技术,小麦的水分利用效率达到１．６１ｋｇ／ｍ３,对指导当前节水农业实践具有现实意义     

间隔交替波涌灌溉对冬小麦土壤水分与水分利用效率的影响

【目的】了解间隔交替波涌灌溉对水流推进速度和灌水质量的影响,探究其替代波涌灌溉的可行性。【方法】以冬小麦为研究对象,设置波涌灌溉组(S)、间隔交替波涌灌溉组(AS)、间隔固定波涌灌溉组(FS)以及连续灌溉组(C)4个处理,分析比较了不同灌溉处理对水流推进速度、灌水均匀度、水分利用效率及小麦产量的影响。【结果】波涌灌溉处理下的水流推进速度明显快于连续灌溉的。4种处理下的灌水均匀度S处理为最佳,均值具体表现为:S处理>AS处理>FS处理>C处理;冬小麦产量均值表现为:AS处理>S处理>FS处理>C处理,其中与S处理、FS处理相比,AS处理有更好的增产效果;3种波涌灌溉方式的水分利用效率均值表现为:AS处理>FS处理>S处理,较C处理依次提高了43.84%、28.76%、26.03%。【结论】间隔交替波涌灌溉可显著提高水分利用效率,在山东泰安对冬小麦采用间隔交替波涌灌溉可以取得明显的节水增产效果。     

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。     

不同土壤肥力条件下水肥运筹对滴灌冬小麦生长发育与产量品质的影响

为提高冬小麦水肥利用效率,旨在探索滴灌冬小麦最佳水肥运筹模式,为滴灌条件下冬小麦优质高产的水肥高效管理提供科学依据。本研究选择两块不同土壤基础肥力的田块,进行冬小麦不同生育阶段的水氮组合处理对比试验研究,通过对冬小麦生长、产量和品质等指标的测定,分析不同土壤肥力条件、不同水氮运筹方案对滴灌冬小麦产量及品质的影响。结果表明:土壤基础肥力对滴灌冬小麦株高的影响显著,再适当增加返青-拔节期灌水量,对滴灌冬小麦株高有更好的调控效应;增施基肥能提高冬小麦光合产物从而提高冬小麦产量。土壤基础肥力提高对滴灌冬小麦籽粒容重、蛋白质含量、维生素B1、氨基酸含量和吸水率具有负效应。推荐高肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W2N2即灌浆期水分调控和氮肥后移的组合方式,低肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W1N3即返青-拔节期水肥调控的组合方式为宜。     

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。     

喷灌条件下冬小麦的水肥利用特征研究

对喷灌条件下冬小麦对水肥的利用进行了研究,探讨了不同灌溉水量对冬小麦产量、耗水规律以及对土壤中硝态氮含量的影响,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额。试验结果表明随着灌溉水量的增加,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少,主要以消耗灌溉水为主;小麦生长期间对土壤中硝态氮的吸收随土壤深度的不同而有所区别;在3个灌溉水平下,随着灌水量的减少,灌溉水的利用效率逐渐升高,经济灌溉量为209.3 mm。     

基于作物生长模型的冬小麦灌溉方案研究

利用作物生长模拟模型(PS123),以黄淮海平原曲周砂壤土种植的冬小麦为例,对2 280个不同淡水灌溉方案和2 055个微咸水灌溉方案进行了模拟研究,分析了不同灌溉方案对作物生产力、水分利用效率的影响。结果表明,曲周地区多年冬小麦平均生产潜力为11.27 t/hm2,冬小麦最高生产潜力的最小需水量为240 mm,与目前节水灌溉试验相吻合;通过灌溉方案模拟,提出了在冬小麦生育期淡水灌溉1到4次,获得高产的最佳灌溉方案;在灌溉4次的冬小麦生产体系中,建议冬前用淡水灌溉,返青后可以考虑1～2次微咸水灌。     

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。     

冬小麦节水增产灌溉模式试验研究

针对华北高产粮区进行了冬小麦节水增产试验研究 ,随着灌水次数和灌溉水量的增加 ,冬小麦总耗水量也增加 ,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少 ,主要以消耗灌溉水为主。 2 0 0～ 30 0 cm土层的土壤水随着灌溉水量的增加 ,利用率逐渐减小 ,最佳灌水模式为春季 2水 (试验年份为偏旱年型 )。冬小麦产量为 771 6.7kg/hm2 ,水分利用效率为 1 5 .92 kg/hm2·mm,灌溉水利用效率为 34 .3kg/hm2·mm。