灌水定额对玉米膜孔灌土壤水氮运移转化试验研究

为研究不同灌水定额条件下玉米膜孔灌土壤水分和氮素的运移转化特性,通过灌水定额分别为300,450,600,750m3/hm2的玉米膜孔灌施氮肥试验,提出了不同灌水定额条件下玉米膜孔灌农田土壤含水率、土壤硝态氮和铵态氮含量随玉米生育时间的变化规律及其经验公式。结果表明:生育时间相同,土壤含水率随灌水定额增大而增大,土壤铵态氮含量随灌水定额增大而减小,土壤硝态氮含量随灌水定额增大而减小;灌水定额相同,土壤含水率随生育期的变化规律呈正余弦函数,土壤铵态氮含量随生育期的变化规律表现为先增大后减小,然后又增大,最后减小,土壤硝态氮含量随生育期的变化规律表现为先增大后减小,然后又增大,最后减小;不同灌水定额条件下玉米膜孔灌农田土壤含水率、土壤硝态氮和土壤铵态氮含量与玉米生育期之间的经验公式的相关系数均大于0.930 0,标准误差均很小。     

休闲与施肥对夏玉米生长季节土壤矿质氮的影响

采用田间试验方法研究了休闲、施肥与夏玉米生长季土壤矿质氮动态的关系.结果表明:种植玉米可明显降低0～200cm土层硝态氮残留量,且主要减少100cm土层以下的硝态氮残留量,但对铵态氮残留量及其剖面分布无明显影响.夏玉米吐丝期,种植玉米0～200cm土层的硝态氮残留量是198.1kg·hm-2,休闲小区的残留量是562.2kg·hm2,前者比后者降低364.1kg·hm-2.施肥可明显增加土壤中硝态氮残留,并影响其剖面分布,但对铵态氮的影响较小.夏玉米出苗期施用氮肥处理的0～200cm土层的硝态氮残留量是857.3kg·hm-2,而不施氮肥处理仅为165.7kg·hm-2,前者比后者增加4.2倍;与不施肥相比,出苗期施肥不仅增加表层土壤硝态氮含量,且表层硝态氮随降水和灌水淋失到200cm土层;施肥处理收获期60cm以下土层硝态氮含量明显增加,特别是在180～200cm存在硝态氮的累积峰.     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

施氮和豌豆/玉米间作对土壤无机氮时空分布的影响

为探明甘肃河西走廊绿洲灌区豌豆/玉米间作体系土壤无机氮时空分布现状和过量施用氮肥对环境的影响,2011年在田间试验条件下,采用土钻法采集土壤剖面样品,采用Ca Cl2溶液浸提、流动分析仪测定土壤无机氮含量的方法,研究了不同氮水平[0 kg(N)·hm?2、75 kg(N)·hm?2、150 kg(N)·hm?2、300 kg(N)·hm?2、450 kg(N)·hm?2]下豌豆/玉米间作体系土壤无机氮时空分布规律。结果表明:作物整个生育期内,灌漠土无机氮以硝态氮为主,其含量是铵态氮的7.55倍。在玉米整个生育期内,与不施氮相比,75 kg(N)·hm?2、150 kg(N)·hm?2、300 kg(N)·hm?2和450 kg(N)·hm?2处理的土壤硝态氮含量分别增加29.7%、67.5%、88.2%和134.3%。与豌豆收获期相比,在玉米收获时土壤硝态氮含量平均降低44.2%。间作豌豆和间作玉米分别比对应的单作在0~120 cm土层硝态氮含量降低6.1%和5.1%。豌豆/玉米间作体系土壤无机氮累积量在不同施氮量和不同生育时期都是表层(0~20 cm)最高。豌豆收获后,0~60 cm土层土壤无机氮累积量间作豌豆和间作玉米分别比相应单作降低4.9%和1.9%,60~120 cm土层降低10.8%和9.2%;玉米收获后0~60 cm土层平均降低28.2%和9.4%,60~120 cm土层平均降低23.5%和12.5%。土壤无机氮残留量间作豌豆比单作豌豆在0~60 cm土层降低4.9%,60~120 cm降低10.9%。因此,施用氮肥显著增加了土壤无机氮含量和累积量,且主要影响土壤硝态氮。过量的氮肥投入会因作物不能及时全部吸收而被大水漫灌和降雨等途径淋洗到土壤深层,造成氮肥损失和农田环境污染。间作能显著降低土壤无机氮浓度和累积量,特别在作物生长后期对土壤无机氮累积的降低作用更加明显。     

灌溉量对冬小麦产量和土壤硝态氮含量的影响

研究了池栽条件下灌溉量对冬小麦籽粒产量和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:与对照相比,灌溉增加了籽粒产量,显著提高蛋白质含量和蛋白质产量。试验还表明:灌溉处理0～80cm土层的土壤硝态氮含量显著低于对照,而在80～200cm土层的土壤硝态氮含量显著高于对照。在成熟期,两次灌溉总量为180m(m每次灌90mm)的处理W6硝态氮含量在160～200cm显著高于其他处理,向深层运移幅度最大。本试验中,两次灌溉总量为90m(m每次灌45mm)的处理W3的籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量和收获指数均较高,且土壤硝态氮损失少,为最佳灌溉量。     

农田浅层土壤氮素空间分布研究

采用田间随机抽样法研究了麦田氮素的空间分布规律。从均值看，硝态氮在土壤0-20cm表层大量累积，20-40cm层锐减，下层变化减慢；土层中铵态氮含量低且表现出不同层次间的稳定性，小麦生长期间灌溉显著影响土壤中硝态氮的分布；与不灌水土壤样本相比较，灌溉大大降低了表层土壤硝态氮的累积量，土壤全氮0-20cm层明显高于20-40cm层。     

不同滴灌施肥量对沙地玉米氮效率及硝态氮的影响

探索沙地春玉米最佳滴灌施肥方案是提高其生育期氮积累和氮效率的有效途径。试验采用三因素D饱和最优设计,研究拔节期、抽雄期和收获期玉米产量、生育期植株不同器官氮积累和硝态氮含量的差异,结果表明:(1)随着玉米生育期推进,整株氮积累逐渐增加,叶片、茎下降,籽粒增加,高氮处理(氮肥240 kg·hm~(-2))显著高于其他处理;(2)N_3P_1K_3处理产量最高(13 875 kg·hm~(-2)),氮素转运量和营养器官贡献率显著高于其它处理,氮收获指数和氮肥偏生产力较低;(3)土壤硝态氮含量随植株生长吸收逐渐降低,以滴头处0～20 cm硝态氮含量最高,20～60 cm逐渐降低;(4)不同施氮处理的硝态氮含量有差异,拔节期施肥处理均与CK差异显著,抽雄期和收获期中氮处理和高氮处理对硝态氮影响显著。高氮处理中土壤0～60 cm硝态氮含量与播前基本一致,维持了土壤硝态氮的平衡。综合考虑产量、氮效率及土壤硝态氮平衡方面的因素,膜下滴灌条件下,陕北风沙滩地玉米合理的施肥为N_3P_1K_3处理,即施氮肥240 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2),钾肥225 kg·hm~(-2)。     

施氮量对冀西北春玉米氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响

在田间条件下研究了施氮量对春玉米产量、氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响,旨在为冀西北春玉米氮肥优化管理提供理论依据。研究结果表明,春玉米产量随施氮量的增加而提高,当施氮量高于225 kg/hm2时,春玉米产量和氮肥利用率显著降低。从春玉米播种前到收获后,不施氮处理0-90 cm各土层硝态氮含量不断降低,施氮处理0-30 cm和30-60 cm土层硝态氮含量呈先上升后迅速下降并保持稳定的趋势,而60-90 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势;春玉米收获后随着土层深度的增加,硝态氮呈波浪式下降,施氮量300,375 kg/hm2处理60-90,120-150,150-180 cm土层硝态氮含量显著高于其它处理。随着施氮量的增加,春玉米0-90,90-180,0-180 cm土层硝态氮累积量均呈增加趋势,高施氮量土层累积的硝态氮存在着更大的淋溶风险。因此,综合分析氮肥用量对春玉米产量、氮肥利用率的影响,并考虑土壤硝态氮时空分布下的环境风险,合理的施氮量应控制在195~225 kg/hm2之间。     

精细水平畦灌灌水质量及效益评价

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜畦田规格参数,通过不同畦宽下的精细水平畦灌灌水试验,分析了水流运动状态、灌水质量以及成本效益等变化情况。结果表明:(1)畦宽对土壤入渗水深以及灌水质量均有较大影响,畦宽为23m时水流推进时间延长,畦首入渗水深增大,有效水利用效率BWUF和灌水均匀度Du仅有59.78%~77.40%,84.61%~87.02%,灌水效果不佳;畦宽缩小到10~15m时,BWUF和Du分别增加11.96%~20.61%和2.49%~5.95%,灌水质量有显著提高;畦宽缩小到5m时,相对入畦单宽流量增大,大量灌溉水聚集在畦尾,使得畦尾入渗水深增加,畦首入渗不足,导致田面水流分布不均匀,灌水质量降低。(2)通过分析各处理成本构成以及产量效益情况,可以发现农业生产中花费最大的仍然是化肥、种子、地膜等其他费用,占到总种植成本Tc的70%以上;实施激光平地和缩宽等措施后田埂数量增加,导致机械成本较当地对照处理增加0.3~4.6倍,尽管水费略有减少,但Tc仍增加2.72%~9.98%。(3)在开展节水试验时,其节水效果和经济效益通常是矛盾的,节水效果好的方案往往经济效益较差,而节水效果较差的方案其经济效益反而会有所提高,建议在灌区推广节水新技术时按照1095~1665元/hm^2的补贴标准对农民发放节水补贴进而来增加农民积极性。(4)通过分析经济、节水效益不同权重组合下的综合效益函数,初步确定在进行方案优选时,若优先考虑节水可适当缩小畦宽,若优先考虑经济效益可适当放大畦宽,均可使其综合效益达到最大。研究结果可为灌区农业高效可持续发展提供理论依据。     

山地果园渗灌与大水漫灌对比试验

果园渗灌与大水漫灌对比试验结果表明 ,大水漫灌年用水 2 970～ 44 5 5t/hm2 ,公顷次平均土壤冲刷量10 .2 6m3 ,折算年侵蚀模数 2 65 2t/km2 ,而渗灌年用水量仅 13 2 0～ 1980t/hm2 ,不产生水土流失 ,水保效益显著 ,且能提高果品的产量和品质 ,减少管理用工 ,每公顷平均可增加效益 4840元     

节点式PE渗灌管灌水效果的研究

为了探求更加经济节水的保护地蔬菜栽培灌溉技术,应用特殊打孔工艺研制了节点式PE渗灌管。田间灌水性能试验表明,自行研制的渗灌管灌水均匀度达到了90%以上;豇豆试验结果表明,相同的田间管理条件采用节点式渗灌技术的灌水量仅为沟灌用水量的1/3,而每方水豇豆的生产力为沟灌的3.42倍。     

交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响

以玉米为试验材料,通过大田灌水技术和灌溉制度试验对交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉与常规灌溉相比,水分的侧向入渗比较明显,由于其湿润锋到达深度小于常规灌溉,因此,交替隔沟灌溉可以减少土壤水分的深层渗漏;交替隔沟灌溉不降低光合速率而蒸腾速率有所下降,并有利于提高蒸腾效率;在同等灌水量水平下,交替隔沟灌溉因为其低蒸腾和较高产量总水分利用率和灌溉水利用效率均高于常规灌溉;在同等灌水量水平下,采用交替隔沟灌溉不降低玉米产量;收获等产量的玉米,交替隔沟灌溉比常规灌溉省水33.3%。     

以灌区小流域为单元进行节水和非点源污染管理的探讨

分析了灌区节水和非点源污染存在尺度效应的原因和机理,针对田间尺度不能代替灌区尺度、而灌区尺度又过于复杂的特点,提出灌区小流域的尺度概念。灌区小流域既是灌区流域的基本生态结构单元,又是田块这一更小尺度的集合体。论述以灌区小流域为单元进行节水和非点源污染管理的可行性和必要性,并对灌区小流域节水和非点源污染管理的研究内容和研究方法提出参考意见。     

河套灌区典型灌排单元农田耗水机制研究

由于耕荒地交错分布、作物插花种植、地下水埋深浅等特点,河套灌区灌溉水利用情况极为复杂。该研究以灌区典型灌排单元(农渠尺度)为研究对象,基于2 a野外试验观测数据,对整个观测区及其内部的不同作物田块分别建立水平衡方程,推求研究区平均给水度和不同作物田块腾发量,继而对研究区灌溉水利用状况及盐分归趋进行了评价分析。结果表明,研究区给水度为0.062,而仅考虑地下水位变动带的给水度为0.037;该研究提出的经验方法"上升下降法"可以较好地估算不同作物田块的腾发量;2 a中农毛渠系统输水损失水量(包括渗漏和蒸发)约占引水量的18%,灌到田间的水量占76%,直接退走的水量占6%;通过不同土地类型间地下水的横向交换,农田不但全部利用了田间灌溉水量,还通过地下水侧向流入的方式利用了约12%的渠道渗漏量,荒地利用了约65%的渠道渗漏量,排沟排走了23%;最终研究区农田腾发消耗了总引水量的78%,积累了总引入盐分的39%,荒地腾发消耗了总引水量的11%,承纳了总引入盐分的40%。研究结果可为灌区水盐管理提供依据。     

覆膜灌溉的灌水技术方案优化

覆膜灌溉是在覆膜种植基础上进行灌溉的一种新型地面灌溉技术,具有显著的节水、增产效果。由于地膜覆盖对田面水流运动规律有着显著的影响,所以为了提高灌水均匀度和灌水效率,需要对覆膜灌溉的灌水技术参数进行专门研究。该文结合对灌溉地表水流运动的数值模拟,以灌水均匀度最高为目标函数,考虑灌水定额、田面水深、单宽流量、地膜开孔率等约束条件,建立了覆膜灌溉的灌水技术要素优化模型,并利用在新疆乌兰乌苏棉花田所进行的试验结果,通过计算得到了覆膜灌溉的最优灌水技术方案。     

内蒙古东部地区喷灌灌溉制度及其经济效益

[目的]为解决内蒙古东部大兴安岭东南地区由于零灌溉所带来的"单产不高,总产不稳"等问题,确定适合于当地的高产高效节水型灌溉制度。[方法]以当地主要作物大豆为供试作物,开展了喷灌条件下的作物产量、水分生产率和经济效益等方面的研究。[结果]当地原有的零灌溉农业种植模式并不能为大豆的种植提供足够的水分,采用喷灌技术追加2次灌溉,大豆可增产20.0%,但是经济效益并没有提高;追加4水灌溉,虽然总收益最高,但是大豆的作物水分生产率却相比3水灌溉小了很多,造成了不必要的水资源浪费。[结论]在开花期、结荚期和鼓粒期分别对大豆增加3次灌水定额为200m3/hm2的灌水,不但可以提高大豆的产量(增产47.8%),而且可以获得最大的经济收益。     

灌区节水防盐灌溉制度设计方法探讨

黄河上游灌区长期以来过量引水,不仅造成土壤次生盐碱化,而且成为黄河每年多次断流的一个重要原因。引入农业用水量、水盐平衡等新概念,结合典型灌区,进行全区域灌溉制度设计方法探讨,其成果可用于井渠结合类型灌区设计及旧灌区改造。     

充分灌与调亏灌溉条件下苹果树微喷灌的耗水量研究

田间试验设置有两个处理：整个生育期以蒸发量的80％灌溉的充分灌处理；6月中旬到7月中旬以蒸发量的40％灌溉，而其它季节恢复以蒸发量的80％灌溉的调亏灌溉处理（RDI）。 试验得出了苹果树微喷灌在上述两种灌溉条件下不同生育期的日均耗水量与蒸发皿系数。与充分灌比较，调亏灌溉处理的产量基本上没有受到影响，而灌水量减少了17%～20％，耗水量减少了10.2%～11.2%，并有效地抑制了枝条生长。