砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

秸秆覆盖农田的小气候特征和增产机理研究

利用2000～2002年的试验资料和2002～2003年的示范推广资料,对秸秆覆盖的农田小气候和增产机理进行分析.结果表明:秸秆覆盖对农田近地层气温、空气湿度和地温均产生明显影响,但对风速的影响不明显;秸秆覆盖可使地表层显热通量增大,潜热通量和土壤热通量减小,从而使土壤蒸发受限;由于覆盖抑制土壤表面蒸发,使土壤水分无效消耗减少,增加前期土壤水分积累,有利于植株后期蒸腾,使水分消耗从物理过程向生理过程转化,从无效消耗向有效消耗转化,从而增加作物产量,提高水分利用效率.秸秆覆盖可使冬小麦增产8.08%～10.71%,水分利用效率提高3.5%～8.4%;夏玉米增产6.08%～11.97%,水分利用效率提高7.8%～14.4%.     

贵州岩溶易旱区不同耕作覆盖方式玉米产量及水分利用率的研究

以常规平作为对照,探讨了贵州岩溶易旱区玉米在不同耕作覆盖方式下的产量及水分利用效率。试验结果表明：无论哪种耕作覆盖方式,玉米不同生育期的耗水规律与平作不覆盖是基本一致的;秸秆、地膜覆盖可减少棵间土壤蒸发,总体耗水量有所减少;垄作覆膜、垄作秸秆覆盖可使玉米产量大幅度提高,水分利用率也相应提高;垄作比平作有较明显的增产节水效果。因此,垄作地膜覆盖,垄作秸秆覆盖及单纯垄作在贵州岩溶易旱区是提高作物降水利用率及水分利用效率的主要途径。     

玉米马铃薯间作群体的蒸腾量和蒸腾效率研究

以玉米(Zea mays L.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)间作为研究对象,结合大田和盆栽试验,通过观测土壤蒸发、土壤含水量和作物蒸腾量,分析作物的水分竞争能力和间作的产量优势,研究间作对作物水分利用的影响特征与机理。大田试验结果表明:1玉米与马铃薯在同一时期的蒸腾量差异导致了两作物种植区域之间的土壤含水量差异;2间作的蒸腾量4 424.07 t·hm-2显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾量的加权平均值3612.27 t·hm-2(P0.01);3间作的土地当量比LER(land equivalent ratio)1(P0.01),说明间作表现了增产优势。盆栽试验结果表明:1玉米和马铃薯在同一时期的蒸腾量存在差异,这意味着两作物种植区域的土壤含水量也存在差异(盆栽试验已基本消除土壤蒸发,土壤含水量主要受作物蒸腾影响);2间作的蒸腾量51.79 kg·盆-1显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾量的加权平均值48.36 kg·盆-1(P=0.011);3作物的种间相对竞争力RC(Relative competitive abilty)1(P0.001),说明玉米在种间水分竞争中占据优势地位;4玉米的蒸腾效率5.38 g·kg-1显著大于马铃薯的3.68 g·kg-1(P0.001);5间作的蒸腾效率4.82 g·kg-1显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾效率的加权平均值4.53 g·kg-1(P0.001);6间作的土地当量比LER1(P=0.001),说明间作表现了增产优势。以上结果说明:玉米和马铃薯在同一时期的蒸腾量差异可以导致它们种植区域之间的土壤含水量差异,进而使得在间作中,一种作物可以利用另一种作物种植区域的较多土壤水分,所以间作可以提高作物群体蒸腾量;玉米既具有较高的蒸腾效率,又在种间水分竞争中占据优势地位,因此玉米马铃薯间作可以提高作物群体蒸腾效率;蒸腾量和蒸腾效率的协同提高是该间作表现增产优势的重要原因。     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

黑河流域中游制种玉米农田土壤水分运移规律

基于2009年中国科学院临泽内陆河流域研究站绿洲农田小气候、土壤蒸发和土壤水分动态监测等多源观测试验数据,运用Hydrus-1D模型模拟大田制种玉米生长条件下,土壤水分运移过程和各水分通量,并对当前灌溉制度下农田水分利用率进行评估.结合相关监测数据对模拟结果进行评价,整个模拟期作物蒸腾量、土壤蒸发量、土壤蓄水变化量和渗漏量分别为316.4、100.3、45.5 mm和339.5 mm.玉米在初生阶段、发育阶段、中期阶段、后期阶段的蒸腾水量占灌溉水分的3.6％、10.6％、46.7％和49.6％,占蒸散量的7.2％、28％、82.7％和81.4％.农田系统各水分通量的变化规律及相对比例明显受作物生长和灌水事件影响,当前灌溉制度下农田水分利用率较低,在初生阶段减少土壤蒸发和中后期阶段增加灌溉频率、减少灌溉定额是提高干旱区灌溉水分利用效率的有效手段.     

化学覆盖与干湿变化对玉米生长及水分利用效率的影响

采用干旱防雨棚下盆栽的方法，研究不同土壤含水量下土壤表面化学覆盖对玉米抗旱成苗及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明，利用保水剂和土壤改良剂PAM进行土壤表面覆盖能够提高玉米出苗率，有效降低土表蒸发，同时土壤干湿变化对玉米的生长更为有利，它可以引起强烈的生长补偿效应。     

作物水分利用效率和蒸发蒸腾估算模型的研究进展

针对当前水农业研究的需求，系统地介绍了有关作物水分利用效率和蒸发蒸腾估算模型的研究进展，并就水分利用效率研究中存在的问题进行了探讨     

宁南山区保护性耕作对农田水分状况影响的研究

为研究保护性耕作对宁南山区农田水分状况的影响,在宁夏彭阳县对三种不同保护性耕作措施下玉米农田休耕期及生长期土壤水分、作物生长发育指标进行了实验研究。结果表明:(1)在休耕期,整秸秆覆盖处理的土壤水分贮存量(236.80mm)最高,半秸秆覆盖(224.10mm)次之,传统无覆盖(208.45mm)最低;(2)在生长期,采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。研究认为,保护性耕作可有效改善玉米田土壤水分状况,促进玉米的生长发育。     

秸秆覆盖对夏玉米生长过程及水分利用的影响

研究了冬小麦秸秆覆盖对夏玉米生长及水分利用的影响，结果表明：覆盖条件下，可增加0－60cm尤其是20－40cm土壤的储水量，并可有效地抑制土壤蒸发，整个生育期内覆盖与不覆盖相比，土壤蒸发量平均降低56.5％；由于覆盖改善了土壤的水分状况，影响了夏玉米的生长发育和产量形成，叶面积、株高、生物量、产量和水分利用率均明显高于不覆盖。     

化学覆盖与干湿变化对玉米生长及水分利用效率的影响

采用干旱防雨棚下盆栽的方法,研究不同土壤含水量下土壤表面化学覆盖对玉米抗旱成苗及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,利用保水剂和土壤改良剂PAM进行土壤表面覆盖能够提高玉米出苗率,有效降低土表蒸发,同时土壤干湿变化对玉米的生长更为有利,它可以引起强烈的生长补偿效应。     

不同覆盖条件下春玉米田耗水特征及提高水分利用率研究

以常规小畦平播为对照，探讨了春米玉田在不同覆盖条件下的耗水特征。试验结果表明，无论哪种覆盖种植方式，春玉米在不同生育阶段的耗水规律与不覆盖是一致的，秸秆覆盖和地膜覆盖可减少棵间土壤水分蒸发，总体耗水量有所减少。秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种植春玉米产量大幅度提高，地膜覆盖垄背种植在一定程度上保蓄土壤水分，但由于垄背较镐，土壤水分供应不足，较不覆盖减产显著。因此，秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种 提高作物对降水的利用率及水分利用效率的主要途径之一。     

旱区间作水分高效利用机制探讨

间作系统充分利用光热水肥资源具有高产高效特征，在旱区得到了广泛应用。综合国内外间作群体水分利用的研究成果，论述了间作具有水分优势的高效利用机制。间作系统减少土壤蒸发、提高作物蒸腾、降低棵间蒸发与耗水量的比值，增加土壤水分的有效性，提高作物根系对土壤水分的吸收利用，进而提高水分利用效率。间作系统的水分利用机制包括生态位分离减少竞争以促进资源的充分利用、水力再分配调节作物及邻体作物土壤的水分条件缓解旱区作物的水分胁迫。间作系统水分利用的影响因素包括作物种类、种植密度和空间布局、水肥管理和耕作措施。针对研究中的不足，指出未来间作系统水分高效利用研究应关注以下方面：不同区域间作群体增产和节水的规律；水分与源库关系及对种间关系的响应；量化水分与根系生长的关系，建立间作作物对水分吸收的模型；地下部对间作水分优势的响应。     

氮磷配施对旱地春小麦水分利用效率及水肥交互作用的影响

通过盆栽和多年田间定位试验,系统研究了旱地春小麦水肥交互效应和氮磷配施对土壤水分有效利用、作物蒸腾和水分利用效率的影响.结果表明,盆栽试验中水肥交互作用增产效果明显,水、肥利用效率分别提高124%和28.6%.在本试验水平下,水肥单位用量的产量互补效益为471.5∶7.0,即水肥主次效应的转换阈值为17.4%.当水分合量为19.7%,总施肥量为247.4 kg/hm2时(N:P2O3=1∶0.75),最高收入达4 970.0元/hm2.小麦收获时,施肥使0～200 cm土层有效水分利用率从44.9%提高到54.2%.N60P45、N120P90和N180P135处理较对照,蒸腾分别增加22.7、38.0和47.8 mm,蒸傲比值分别提高0.04、0.07和0.08,较对照籽粒蒸腾效率分别提高0.08、0.24和0.14 g/kg.氪磷配施提高了土壤有效水分的利用、作物的蒸腾效率和水分利用效率,提高作物的经济产量.因此,合理施肥是提高作物水分利用效率和农业生产水平的重要措施.     

喷灌农田小气候变化及其对作物生长影响的研究进展

喷灌对田间小气候和作物生长的研究综述与分析认为：喷灌水滴蒸发和冠层截留蒸发是喷灌能够调节农田小气候的主要原因，喷灌水滴蒸发量一般小于25％，冠层截留一般在1％－42％的范围内，喷灌农田冠层温度降低，湿度增大，在寒冷季节，通过喷灌可改善作物冠层的热量状况，喷灌后田间作物光合速度提高，蒸腾强度降低，最终表现为喷灌条件作物耗水量较小，产量和水分利用效率较高，作物冠层的截留水量是喷灌能够长时间调节田间小气候的主要原因之一，进一步研究冠层截留水量在冠层内的分配，存储，冠层内的水汽交换，温湿度变化，冠层内水分的消散过程，喷灌后温湿度的空间分布等，将会更加清楚的解释喷灌条件下的作物耗水量和水分利用效率。     

不同麦秸覆盖量对夏玉米田棵间土壤蒸发和地温的影响

采用微型蒸渗仪(Micro-lysimeter)和曲管地温表观测了不同麦秸覆盖量下夏玉米田的棵间土壤蒸发和土壤温度,试验设置5个处理(秸秆覆盖量分别为0(对照)、1 500、4 500、7 500、10 500 kg/hm2),分析了不同秸秆覆盖量下夏玉米田棵间土壤蒸发和土壤温度的动态变化规律.结果表明,麦秸覆盖夏玉米田有效抑制了棵间土壤蒸发,平抑了地温的变化幅度;夏玉米生育期内,4种覆盖处理(由高覆盖量至低覆盖量)棵间土壤蒸发比对照依次减少了63.51%、60.98%、52.94%、34.07%,0～20 cm的地温平均日变幅比对照分别降低了3.14℃、2.93℃、2.32℃、2.02℃.麦秸覆盖处理的抑蒸稳温效应,促进了夏玉米生长,提高了夏玉米的产量和水分利用效率.     

晋东豫西（寿阳）旱农试区水肥效应研究

在晋东豫西（寿阳）旱农试区，研究土壤水肥状况及施肥措施对玉米产量和水分利用效率的影响，结果表明，播前土体贮水量影响玉米的产量和生育期耗水量，适宜的土壤水分状况，有益于产量的提高，耕层土壤养分越充裕，玉米产量和水分利用效率就越高，相反，则越低，适宜的土壤养分状况。促进玉米水分的吸收及其有效利用，各种肥料的优化施用，培肥土壤实行秋季施肥，是改变该区低产面貌，有效利用降水的重要途径。     

农艺措施和保水剂对土壤蒸发和夏玉米 水分利用效率的影响

为进一步研究黄淮海地区免耕夏玉米栽培节水问题,于2011年进行大田试验,研究了农艺措施(播后镇压、秸秆覆盖)和保水剂对土壤蒸发和夏玉米水分利用效率的影响.结果表明,夏玉米整个生育期平均,处理A(播后镇压)、B(播后镇压+秸秆覆盖)、C(播后镇压+保水剂)和处理D(播后镇压结合秸秆平茬覆盖和保水剂)比处理E(播种后覆土)在0～40 cm土层,土壤含水量增加了4.78％、7.96％、5.50％和11.08％,水分蒸发减少了16.33％、103.78％、28.37％和128.77％,产量提高了9.68％、17.60％、11.78％和24.01％,水分利用效率也增加了9.64％、17.55％、11.71％、23.96％,效益增加了1 536.34、2 516.42、801.74、2 553.10元/hm2.这种作用在夏玉米的生长前期更明显,拔节前的土壤水分比较,处理A、B、C、D比E增加了8.74％、15.81％、10.48％和20.28％,水分蒸发减少了17.81％、164.68％、40.35％和209.43％.处理D集成了镇压、秸秆覆盖、保水剂的作用,能够充分提高土壤水分含量和抑制水分蒸发.建议在黄淮海区夏玉米实行播后镇压结合秸秆覆盖等农艺措施,有条件的地方可以再结合增加保水剂的应用.     

渭北旱塬不同覆盖材料对旱作农田土壤水分及春玉米产量的影响

为了探索半湿润区沟垄覆盖栽培条件下春玉米田的蓄墒效果和增产增收效应,2009—2010年在渭北旱塬采用普通地膜、生物降解膜和液态膜,设置了不同沟垄覆盖栽培模式,连续2a对土壤水分、产量和经济效益进行分析研究。结果表明,在玉米全生育期,普通地膜和生物降解膜能有效改善土壤的水分利用状况。与传统平作(对照)相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,0~200 cm土壤平均贮水量分别增加了9.2%和8.6%,液态膜覆盖表现不稳定。2 a玉米平均产量普通地膜和生物降解膜分别较对照提高19.23%和17.82%(P<0.05),水分利用效率平均提高21.49%和20.25%;经济效益以普通地膜和生物降解膜最高,2 a平均纯收益分别较对照增收22.09%和20.44%,而液态膜处理的产量、水分利用效率及经济效益与对照均无显著差异。可见,覆盖生物降解膜和普通地膜有良好的蓄水保墒效果,显著增加了作物产量和水分利用效率,因此生物降解膜可以代替普通地膜应用于农业生产。     

绿洲灌区地膜秸秆交替覆盖玉米农田土壤水分利用特征

在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验研究了不同耕作(免耕、传统耕作)与覆盖方式(全膜覆盖、70%地膜覆盖+30%捆状玉米秸秆覆盖、70%地膜覆盖+30%不覆盖、50%地膜覆盖+50%捆状玉米秸秆覆盖、50%地膜覆盖+50%不覆盖)对土壤耗水特性、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明:免耕地膜秸秆交替覆盖(NTP7S3、NTP5S5)较传统耕作全膜覆盖(CTP)降低了玉米农田棵间蒸发量,降低比例分别为20.7%与19.1%,玉米秸秆捆状覆盖显著降低了棵间蒸发量,较不覆盖降低59.0%～60.8%,而相邻地膜覆盖较秸秆覆盖提高棵间蒸发量达到29.9%～32.3%,说明NTP7S3与NTP5S5降低棵间蒸发量主要源于秸秆覆盖带较好地抑制土壤水分蒸发的作用。免耕地膜秸秆交替覆盖减小了玉米营养生长期(拔节～开花期)的耗水量,增大了生殖生长期(开花～完熟期)的耗水量,有效协调玉米各生育阶段耗水互补、竞争关系,NTP7S3与NTP5S5较对照CTP降低全生育期总耗水量3.6%与11.6%,棵间蒸发量占总耗水量之比(E/ET)降低17.7%与8.6%,以NTP7S3处理水分高效利用的调控效应较好;NTP7S3处理玉米获得较高的籽粒产量与水分利用效率,较CTP增产4.6%,水分利用效率提高8.4%。西北绿洲灌区地膜秸秆交替覆盖结合免耕替代传统耕作全膜覆盖并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,反而具有增产增效的作用,是玉米生产中地膜减投增效的可行措施。