节水灌溉条件下乌龙茶需水规律及灌溉定额研究

[目的]探讨乌龙茶节水灌溉的需水规律及其水分利用效率。[方法]以2年生铁观音茶树为试验材料,研究微喷灌节水灌溉方式下乌龙茶的需水规律、灌溉水量、有效降雨量以及节水灌溉定额。[结果]5月、7～10月是乌龙茶的需水量高峰期,占全年需水量的59.15%。1983～2009年乌龙茶节水灌溉定额为551.4 mm,降雨有效利用率33%;其中大雨、中雨和小雨的有效利用率分别为17%、50%和77%。随着降雨量的增加,乌龙茶需水量下降,降雨有效利用量增加,而降雨有效利用率下降。[结论]乌龙茶的最佳灌溉量是40～50 cm土层的土壤湿度达到75%时的田间持水量。乌龙茶生长需水关键期7～10月,适宜的灌水定额21.0 mm,灌水次数10～15次,灌水周期8～12 d。     

滇中水分调控条件下水稻需水规律及节水潜力

在云南农业大学寻甸试验基地开展不同灌溉条件下水稻需水规律及节水潜力研究。结果表明,平均气温、平均风速、土壤热通量、净辐射与日均需水量呈正相关关系,相对湿度与日均需水量呈负相关关系,受滇中高原气候影响,水稻需水高峰期出现在分蘖期,而不是常见的拔节孕穗期与抽穗开花期,且生育期较长。控制灌溉较淹水灌溉相比,渗漏量、排水量、耗水量均有所降低,减少了无消耗水,提高了水分利用效率,达到了高效节水的目的。与淹水相比,滇中地区水稻种植区全生育期控灌Ⅰ耗水节水潜力为8 346.24万m~3,控灌Ⅱ耗水节水潜力为1 0672万m~3,表明滇中水稻种植区节水潜力巨大。     

冀中南多样化种植模式的适水效应分析

为优化冀中南作物种植结构,本研究以河北省典型地下水漏斗区邢台市为例,基于作物需水SIMETAW模型系统量化1965—2018年冬小麦、春棉花、春玉米、夏谷子、夏大豆和春绿豆等10种主要农作物的生育期需水量与灌溉需水量,针对当地不同降水年型和水资源条件以及不同作物的生育期、生长发育特点和前后茬作物的农学特性等构建11种不同的种植模式,分析不同种植模式需水及降水耦合度等参数。结果表明:1)各作物年均生育期需水量表现为春棉花(515.2mm)冬小麦(466.6mm)春玉米(424.9mm)春油葵(420.0mm)春甘薯(362.1mm)春马铃薯(354.2mm)夏大豆(313.9mm)夏玉米(298.7mm)春绿豆(288.1mm)夏谷子(217.5mm)。2)各作物年均生育期灌溉需水量表现为冬播作物春播作物夏播作物。冬小麦年均生育期灌溉需水量最大,为329.2mm;夏谷子最低,为82.8mm。3)传统麦玉一年两熟制周年需水量最大(753.4～780.3mm),相比之下,多样化轮作模式的生育期需水量可显著降低15%～34%,生育期灌溉需水量明显降低9%～32%。春玉米-冬小麦-夏玉米、春玉米-冬小麦-夏谷子、春甘薯-冬小麦-夏玉米和春甘薯-冬小麦-夏谷子等两年三熟制在丰水年、平水年和枯水年下的生育期需水量、灌溉需水量和周年需水量均较低。春绿豆-夏谷子一年两熟模式的年均生育期需水量最低,为504.4mm,年均生育期灌溉需水量为286.8mm。因此,在保证粮食安全的前提下,为减缓河北省地下水位持续下降的趋势,发展适水种植模式是节水农业的重要途径之一。     

宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

烤烟灌溉试验研究

本课题为"2013年烤烟灌溉用水量试验研究"课题,来自贵州省水利厅,课题试验研究时间自2013年4月开始,到2013年12月结束,总工期9个月。试验目的是得出2013年水文频率年下烤烟的灌溉定额、灌水定额和灌水次数,各生育阶段的需水量和需水特点,不同生育期的凋萎系数,提出烤烟需水关键期和非关键期的灌溉控制指标。     

不同灌溉定额对膜下滴灌水稻耗水特征及水分生产效率的影响

【目的】研究膜下滴灌水稻不同水分处理对耗水特征和水分生产效率的影响。【方法】2017年设置5个灌溉定额,对比分析不同水分处理下水稻产量、各生育期耗水量。【结果】W₅处理(灌溉定额910.00 mm)的水稻产量比其他处理分别增加21.95%~458.43%。膜下滴灌水稻全生育期5个水分处理的耗水强度分别为3.75~7.14 mm/d。随着灌水量减少叶面积衰减指数逐渐增大,叶片表现出早衰特征,株高受到灌水量抑制。W₅处理与其他处理水分生产率相比分别提高7.61%~193.06%。生育阶段耗水强度变化规律为拔节孕穗期＞抽穗扬花期＞灌浆期＞分蘖期＞成熟期＞苗期。【结论】水稻全生育期适宜灌溉定额910.00 mm,在拔节孕穗期、分蘖期2个关键需水期,满足水稻水分需求。     

寒地水稻超稀植节水高产灌溉制度及其需水规律的试验研究

本文通过水稻超稀植栽培不同灌溉制度与灌水、田间需水量关系，不同灌溉制度对产量的关系，不同水层对温度的影响和超稀植水稻的需水规律等方面试验研究了分析，明确了寒地水稻超稀植栽培的最优灌溉制度和超稀植水稻的需水规律，为应用水稻超稀植培的节水灌水技术提供了依据。     

不同水分管理方式对水稻生长、产量及品质的影响

为探讨提高水稻产量和稻米品质的水分管理方式,通过盆栽试验,以中优849为材料,研究了常规淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉3种水分管理方式对水稻分蘖动态、生长、产量、产量构成和稻米外观品质的影响。结果表明,与常规淹水灌溉处理相比,干湿交替灌溉能促进分蘖,分蘖发生早,对株高无明显影响,而湿润灌溉不仅造成前期茎蘖增长慢,茎蘖数下降,而且还会影响地上部干物质积累。干湿交替灌溉能增加有效穗数和结实率,使产量提高12.63%,而湿润灌溉的结实率较低,产量降低8.71%。不同水分管理对穗长、千粒质量影响不大。干湿交替灌溉下稻米的精米率和整精米率均高于常规淹水和湿润灌溉,但垩白率和垩白度低于常规淹水和湿润灌溉。在水稻生产中以干湿交替灌溉取代常规淹水灌溉不仅可促进水稻生长、提高产量,而且还可以改善稻米品质。     

喷灌条件下茶叶需水量与灌溉制度试验研究

作物需水量是进行科学灌溉及制定作物灌溉制度的重要依据,通过试验研究了茶叶需水量和需水规律,分析了茶叶灌溉制度,结果表明,多年生茶叶需水总量平均为1 274.60 mm,年平均日需水量为3.49 mm;茶叶的灌水计划湿润层深度定在50 cm比较合适;茶叶的灌溉定额为307.2 mm。     

不同降雨年型冬小麦生长前期的田间水量平衡与节水灌溉

针对河北低平原水资源匮乏和气候变异大的特点,观察分析了该区冬小麦的耗水特征。根据降雨量及其时空分布,从田间水量平衡和节水出发,研究了不同条件下冬小麦拔节前(包括拔节期)的适灌期和灌溉定额。结果表明:根据夏季和播前降雨确定小麦播前造墒灌水量可节水约20%;小麦拔节前主要消耗0～50cm 土层的水分,耗水量约占全生育期总耗水量的1/3,为150mm 左右。在造墒播种的条件下,拔节前常年麦田土壤水分基本维持平衡,提倡不浇冻水,春一水应推迟到拔节期灌溉;推迟春一水的灌溉时期可减少前期灌溉次数,降低全生育期灌水定额,提高水分利用率,但同时降低分蘖成穗率,可通过适当增加播量来弥补。每次的灌水量应在60mm 左右。     

不同水分管理条件下秸秆还田方式对作物养分吸收、产量及土壤培肥的影响

为了探明不同水分条件下秸秆还田方式对土壤肥力变化及水稻产量的影响,采用盆栽试验,结果表明,常规淹水和无水层栽培,秸秆还田的水稻产量提高,油菜秸秆和小麦秸秆处理之间差异不显著,秸秆不同利用方式以覆盖效果较好。秸秆还田处理的后茬油菜产量比不施秸秆的提高1.8%～9.3%。对氮磷钾吸收的影响,常规淹水多于无水层栽培,但秸秆还田能促进氮磷钾的吸收利用。无水层栽培比常规淹水栽培的土壤有机质等养分提高,说明无水层栽培条件下更利于还田秸秆的养分释放和土壤对养分的保持。     

Water Consumption Processes of Different Planting Models in Rice Production of Northeast China

Different irrigation schemes have different effects on water consumption in rice production. However, few studies have been conducted on the water consumption processes between dry direct seeding rice and transplanting rice under different irrigation schemes. Water consumption process, water use efficiency and correlation effect of water consumption on yield under different planting models in rice production were investigated in northeast China in 2018. Seven treatments were implemented: drip irrigation dry direct seeding rice(DDSR), wet irrigation dry direct seeding rice(WDSR), flooded irrigation dry direct seeding rice(FDSR), transplanting flooded rice(TFR), controlled irrigation transplanting rice(CTR), intermittent irrigation transplanting rice(ITR) and wet irrigation transplanting rice(WTR). Among them, TFR was the control. The results showed that the peaks of the water consumption amount, intensity and its modulus coefficient of the seven treatments all appeared in the middle tillering and the jointing booting stages. The total water consumption amount(ET) and average water consumption intensity of DDSR, WDSR, FDSR and WTR were lower than those of TFR, CTR and ITR. The maximum water use efficiency of yield(WUEy) occurred in DDSR with a value of 3.8 kg · m~(-3).WUEy of DDSR, WDSR and FDSR were significantly higher than those of TFR, CTR and ITR. In the middle tillering and the heading and flowering stages, the water consumption amount of each treatment had a positive effect on yield formation, and the water consumption amount in the late tillering stage had a negative effect on yield formation. The relationship between ET and yield(Y) of dry direct seeding and transplanting planting models showed a quadratic function curve. ET of transplanting planting model had a significant positive impact on Y, and ET of dry direct seeding planting model had no impact on Y. DDSR had the least total water consumption of 199.8 mm · m~(-2), the lowest water consumption intensity of 2.0 mm · d~(-1) and the greatest water use efficiency of 3.8 kg · m~(-3), which suggested that DDSR had the most significant water saving effect. The combination of dry direct seeding planting model and drip irrigation scheme would be a good option for determining a water-saving rice planting model in northeast China.     

云南蒙自坝子主要作物需水量及灌溉需水量研究

根据蒙自坝子中部蒙自气象站1980—2010年逐月气象资料和相应的作物数据及CROPWAT软件,计算了蒙自坝子近31年来的作物需水量和灌溉用水量,通过排频,确定了不同作物在相应保证率下的灌溉用水量。研究结果表明,水稻、玉米、马铃薯、烤烟、花生等大春作物的多年平均作物需水量分别为696．2、427．7、517．8、414．0和469．0mm,作物需水量离差系数较小。大春作物生育期有效降雨量较多,故灌溉需水量很少,但水稻因为泡田用水、秧田用水、生长期渗漏等,导致灌溉用水量很大,成为灌溉需水量最大的作物;小春作物蚕豆、小麦、油菜的多年平均作物需水量分别为394．8、412．5、476．2mm。因为生育期内有效降雨量相对较少,小春作物灌溉需水量很大;甘蔗、蔬菜为全年种植（生长）作物,作物需水量分别为1308．3和1186．9mm,灌溉需水量分别为675．2和523．51／11／1,成为仅次于水稻的第2和第3位灌溉需水量最大的作物。该研究为蒙自坝子灌溉制度制定、作物种植结构调整提供了理论依据。     

华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系周年水分利用特征

【目的】定量研究华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系的水分周年利用特征。【方法】在大田条件下,通过在小麦季设不灌水（W0）、拔节水（W1）、拔节水+扬花水（W2）和起身水+孕穗水+扬花水+灌浆水（W4）4个水分处理,进行了两个周期的研究。【结果】（1）小麦产量和周年最高产量两年分别在节水灌溉处理W1和W2获得,玉米产量在不同处理间无显著差异。小麦水分利用效率（WUE）与产量的表现相似,玉米WUE显著高于小麦,并随灌水量的增加显著降低;周年WUE则在W0或W1处理最高,而后随灌水量的增加显著降低。（2）W4处理的2 m土体土壤水分含量在各个阶段没有明显变化,其它处理则随小麦生育进程而不断降低（即土壤水分库容不断变大）,且灌水次数越少降幅越大,至小麦收获期达到最低点;到玉米拔节期,由于降雨补充所有处理的土壤含水量趋于一致,相应地,2 m土体接纳汛期降雨分别为178-188 mm（W0）、124-160 mm（W1）、38-93 mm（W2）和-30-21 mm（W4）。（3）随灌水量增加,作物耗水强度和季节蒸散量变大;玉米拔节期后,作物耗水特性与土壤水分变化无差异。（4）降雨致使出现水分的深层渗漏,丰水年和平水年分别为163 mm（W0、W1）、181 mm（W2）、253 mm（W4）和13 mm（W0、W1、W2）、45 mm（W4）,丰水年小麦季W4处理也有54 mm水分深层渗漏。丰水年W0和W1处理实现了127 mm和57 mm对地下水的净回补。【结论】小麦节水栽培显著减少了对地下水的开采,大幅提高了降雨的利用效率,可实现作物对水资源的高效利用和丰水年降雨对地下水的净回补。丰水年W1处理或平水年W2处理有利于水分高效利用与高产的统一,对于华北地区农业的可持续发展具有重要意义。     

限量灌溉对冬小麦农艺性状与水分利用效率的影响

对冬小麦不同生育时期进行水分控制,研究灌水量、灌水时间对冬小麦农艺性状和水分利用的影响。结果表明,不同生育时期灌水处理的冬小麦农艺性状得到有效改善,其中拔节期灌水能提高冬小麦的穗数和水分利用效率,孕穗期灌水能提高水分利用效率,灌浆期灌水能增加千粒重,拔节期是限量灌溉的最佳生育期。与对照相比,不同灌水时间和灌水量处理分别增产9.49%～29.64%,并以拔节期灌600m3/hm2水和灌浆期灌300m3/hm2的处理增产效果最好;水分利用效率分别提高7.8%～22.7%,并以拔节期灌300m3/hm2+孕穗期灌300m3/hm2的处理水分利用效率最高,为15.7kg/(hm2.mm)。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

Estimation of irrigation requirements for drip-irrigated maize in a sub-humid climate

Drip-irrigation is increasingly applied in maize (Zea mays L.) production in sub-humid region. It is critical to quantify irrigation requirements during different growth stages under diverse climatic conditions. In this study, the Hybrid-Maize model was calibrated and applied in a sub-humid Heilongjiang Province in Northeast China to estimate irrigation requirements for drip-irrigated maize during different crop physiological development stages and under diverse agro-climatic conditions. Using dimensionless scales, the whole growing season of maize was divided into diverse development stages from planting to maturity. Drip-irrigation dates and irrigation amounts in each irrigation event were simulated and summarized in 30-year simulation from 1981 to 2010. The maize harvest area of Heilongjiang Province was divided into 10 agro-climatic zones based on growing degree days, arid index, and temperature seasonality. The simulated results indicated that seasonal irrigation requirements and water stress during different growth stages were highly related to initial soil water content and distribution of seasonal precipitation. In the experimental site, the average irrigation amounts and times ranged from 48 to 150 mm with initial soil water content decreasing from 100 to 20% of the maximum soil available water. Additionally, the earliest drip-irrigation event might occur during 3- to 8-leaf stage. The water stress could occur at any growth stages of maize, even in wet years with abundant total seasonal rainfall but poor distribution. And over 50% of grain yield loss could be caused by extended water stress during the kernel setting window and grain filling period. It is estimated that more than 94% of the maize harvested area in Heilongjiang Province needs to be irrigated although the yield increase varied (0 to 109%) in diverse agro-climatic zones. Consequently, at least 14% of more maize production could be achieved through drip-irrigation systems in Heilongjiang Province compared to rainfed conditions.     

不同灌溉方式对寒地粳稻抗旱生理性状的影响

本试验以东农425和东农427为试验材料,在水稻全生育期内以土壤水势为灌水衡量指标,研究了五种不同灌溉方式对寒地粳稻抗旱生理性状的影响,结果表明:在整个生育期内,处理的叶片脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)积累量、变化幅度基本趋势为:旱作>重干湿交替灌溉>轻干湿交替灌溉>中干湿交替灌溉>常规灌溉,重干湿交替灌溉和旱作处理显著增加了叶片脯氨酸、丙二醛含量。叶片脯氨酸、丙二醛含量与植株抗旱性及产量均呈负相关关系,其中脯氨酸含量相关性显著;重干湿交替灌溉和旱作处理的叶绿素(Chl)含量明显低于常规灌溉及轻干湿交替灌溉、中干湿交替灌溉处理,随着生育进程的推进,轻干湿交替灌溉、中干湿交替灌溉处理的叶片叶绿素含量反而高于其他处理。中干湿交替灌溉处理能够显著增加水稻叶片叶绿素含量,叶片叶绿素含量与植株抗旱性及产量呈显著正相关。中干湿交替灌溉处理是较为合理的灌溉方式,即田间土壤水势灌溉下限不应低于-20kPa。通过对植物抗旱性及抗旱相关生理指标的分析得出东农425的抗旱性较东农427强。     

基于微粒群算法的投影寻踪模型对调亏灌溉模式评价

通过基于微粒群算法的投影寻踪模型评价方法,对水稻调亏灌溉管理模式提出不同生育期调亏对水稻生育特性及产量影响的综合评价,确定水稻调亏灌溉最优管理方案:返青期土壤水分控制下、上限为相对饱和含水率的70%~100%;分蘖初期为90%~100%;分蘖中期含水率90%,田面水层10 mm;分蘖末期为60%~100%;拔节孕穗期为90%~100%;抽穗开花期为0~20 mm,为节水高产型灌水方法和调亏灌溉制度的制定提供基本依据。