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。     

小麦开花期适量灌溉提高水氮利用效率减少土壤硝态氮淋洗的机理

  【目的】  探究开花期土壤水分含量对小麦植株氮素积累转移、土壤硝态氮含量、小麦产量及氮素利用率的影响,为小麦氮素高效利用及节水高产栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019和2019—2020年两个小麦生长季,在大田条件下,供试品种为济麦22,在开花期设置3个水分处理:不灌水 (W0)、将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70% (W1) 和85% (W2)。测定了小麦开花期和成熟期氮素的积累和转运、小麦产量及氮素利用率,并对小麦成熟期0—200 cm土层土壤硝态氮含量进行分析。  【结果】  1) W1处理中,两个小麦生长季开花期营养器官贮存氮素转移量比W0和W2处理平均提高11.63%和7.27%,氮素转移率分别增加9.49%和6.11%;成熟期籽粒氮素分配量平均提高22.5%和12.9%,但叶片和穗轴+颖壳中的氮素分配量显著低于W0和W2处理,因而提高了氮素收获指数。2) 补灌至70% (W1) 处理降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,小麦氮素吸收量比W0和W2处理平均提高11.4%和6.5%,土壤氮素表观盈余量平均降低51.0%和40.9%,W1处理减少硝态氮向深层土壤淋溶的风险,降低了0—200 cm土层土壤中无机氮的残留量和土壤氮素表观盈余量,有利于小麦根系对土壤氮素的吸收利用。3) W1处理的小麦千粒重比W0和W2处理平均增加11.0%和5.4%,籽粒产量提高25.9%和11.8%,水分利用效率平均提高17.0%和12.7%,氮素吸收效率提高了11.4%和6.5%,氮素利用效率增加了13.0%和4.9%。  【结论】  在小麦开花期,将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%,可以显著提高小麦灌浆中后期营养器官贮存氮素向籽粒的转移量和转移率,提高小麦成熟期籽粒中氮素的积累量和分配率,进而提高了产量、氮素收获指数、氮素利用率和水分利用效率,同时降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,因而减少了环境风险。灌溉过量导致硝态氮过多向下移动,影响根系吸收,水分不足则降低氮素向籽粒的运转。     

测墒补灌对小麦水分利用特征和产量的影响

为了克服定量灌溉存在的盲目性,在测墒补灌的条件下进行小麦水分利用特征和产量的研究。2012—2013年和2013—2014年2个小麦生长季,以济麦22为试验材料,在大田条件下设置5个处理:全生育期不灌水(W0)、拔节期和开花期均灌水60mm(Wck,定量节水灌溉),依据0—40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,于拔节期和开花期分别补灌至目标土壤相对含水量为65%和70%(W1),70%和70%(W2)以及75%和70%(W3),研究不同土壤水分处理对小麦水分利用特征和籽粒产量的影响。结果表明:(1)与Wck相比,W2处理灌水量小,土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例高,促进了小麦对土壤贮水的利用;(2)2个小麦生长季W2对80—160cm土层土壤水分的消耗量显著高于Wck处理,促进了小麦对深层土壤水分的利用;(3)W2灌浆期棵间蒸发量显著低于Wck处理,降低了开花至成熟期的耗水量,有利于高效利用灌溉水;(4)2个小麦生长季试验结果表明,W2籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于Wck处理,是本试验条件下高产节水的最优处理。     

灌溉量对冬小麦耗水量、旗叶衰老及产量的影响

【目的】研究生育期土壤水分调控灌溉对小麦产量形成的调控效应,为山东省小麦节水高产高效栽培提供技术支撑和理论依据。【方法】于2016—2018年冬小麦生长季,在山东省济宁市开展田间试验,设置3个土壤水分调控灌溉处理：全生育期不灌水(W₁),小麦拔节期和开花期将0—40 cm土层含水量补灌为田间持水量的70%(W₂)、90%(W₃)。测定不同水分调控灌溉条件下小麦日耗水量、耗水模型系数(WSMC)和旗叶衰老指标,收获期测定籽粒产量。【结果】与W₁相比,W₂处理小麦两年平均开花期至成熟期阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数分别提高23.95%、23.92%和13.61%,W3处理分别提高25.15%、25.17%和4.58%,W2和W3处理阶段耗水量、日耗水量无显著差异,而W₂处理的耗水模系数显著高于W₃处理。W₂和W₃处理的开花后旗叶超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量无显著差异,但均显著高于W     

微润灌对作物产量及水分利用效率的影响

为探明微润灌对作物生长及产量的影响,以夏玉米和冬小麦为研究对象,采用完全随机试验设计,对比研究微润灌不同毛管间距布置(20 cm、40 cm、60 cm)、地下滴灌和无灌溉对大田作物产量、水分利用效率和土壤电导率的影响。结果表明:与地下滴灌相比,微润灌用水量约为地下滴灌的1/4~4/5;由于灌水差异较大,作物产量有所降低,夏玉米产量显著下降(P0.05),冬小麦产量下降,但未达显著水平(P0.05);两作物水分利用效率有所提高,但差异不显著(P0.05);灌溉水分利用效率均显著提高(P0.05)。随微润管布置间距的减小,作物产量呈增加趋势,作物水分利用效率与灌溉水分利用效率均呈减小趋势。综合考虑分析,在较为缺水的塿土区微润管最佳布置间距60 cm,此时可不显著降低产量同时提高水分利用效率。此外,微润灌布置间距对土壤电导率的影响较小。采用微润灌与地下滴灌处理时,随土层深增加,作物各生育期土壤电导率无显著差异(P0.05)且变化趋势基本一致,表明微润灌与地下滴灌对土壤的影响具有一致性。微润灌下作物产量与灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率和10~80 cm土层土壤平均电导率之间相关性显著。因此,采用灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率或10~80 cm土层土壤平均电导率预估微润灌下的作物产量具有可行性。上述研究可为微润灌技术推广应用提供依据。     

滴灌量对北疆复播大豆耗水特性及干物质积累、转运的影响

为北疆麦后复播大豆高产、节水栽培提供理论依据。在大田滴灌条件下,采用单因子随机区组试验设计,研究了不同滴灌量（3 000,3 600,4 200,4 800 m³/hm²,分别用W₁,W₂,W₃,W₄表示）对复播大豆耗水特性及干物质积累、转运的影响。结果表明,随着滴灌量的增加,复播大豆各生育时期0—60 cm土层土壤含水量均呈增大趋势,且处理间0—40 cm土层中土壤含水量差异较大,而40—60 cm土层的差异较小;总耗水量增加,土壤贮水消耗量明显减少。不同处理复播大豆全生育期单株干物质均呈“S”型变化趋势;干物质最大积累速率（V_m）、快增期持续时间（△t）及干物质总量均以W₃处理最高;花前、花后的干物质转运量与籽粒产量均呈正相关关系,但花后干物质转运对产量的影响较大,各处理花后同化物转运量、转运率及对籽粒贡献率均表现为:W₃ > W₄ > W₂ > W₁。产量以W₃处理最高,达3 741.23 kg/hm²,较W₁,W₂和W₄分别高出30.42%,13.98,8.44%,差异显著（p < 0.05）。各处理水分利用效率表现为:W₃ > W₄ > W₂ > W₁;灌溉水利用效率（IWUE）在W₁,W₂,W₃处理间差异不显著,但均显著高于W₄处理。     

磁化水灌溉对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

以春玉米为研究对象,通过磁化水灌溉试验,研究磁化水灌溉条件下不同灌水量(4 200,4 800,5 400 m~3/hm~2)对土壤水盐分布、玉米干物质量积累、产量及生长特性的影响,以探寻3 500 Gs磁化强度磁化水灌溉条件下适宜的灌水量,为促进塔里木盆地农业资源高效利用提供相关数据支持。结果表明:不同灌水量下磁化水灌溉均能提高土壤含水量,40—60 cm土层土壤盐分淋洗效果优于0—20 cm土层;磁化水灌溉可促进玉米植株生长及产量增加,各处理磁化水灌溉玉米产量较非磁化处理增加了2.11%～19.31%;磁化水3 500 Gs磁化强度灌溉4 800 m~3/hm~2处理产量均最佳,水分利用效率及灌溉水利用效率均达到最大,分别为2.64,2.86 kg/m~3。因此,与非磁化灌溉相比,适宜的磁化水灌溉量可改善玉米穗部干物质积累,有利于提高玉米的产量及水分利用效率。     

保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响

为探明保水剂施用后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,在豫西丘陵旱作区,通过大田试验,研究了保水剂对冬小麦不同生育阶段的保水、作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明：保水剂提高了冬小麦不同生育阶段0～100 cm土层的土壤含水量、促进了生物量的积累、降低了小麦耗水量、提高了小麦产量和水分利用效率。各处理中,60和90 kg/hm2处理的土壤含水量及储水量均较其他处理高,而耗水量最低。播种-拔节期,保水剂用量越高干物质积累越显著;拔节-孕穗期及灌浆-收获期,60 kg/hm2处理较对照增加的干物质量最高;而孕穗-灌浆期,30 kg/hm2干物质量增加最为显著。各生育阶段,除孕穗-灌浆期外,60 kg/hm2处理的水分利用效率均较高。最终,60 kg/hm2处理的产量和水分利用效率均最高,较对照增产47.4%,水分利用效率增加10.6 kg/(mm·hm2)。     

灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响

为了探讨中国北方冬小麦高效节水灌溉模式,采用了3种灌溉处理:在拔节期一次灌溉120mm,在拔节期和抽穗期各灌溉60mm及在拔节期、抽穗期和灌浆期各灌溉40mm,研究了在总灌溉量为120mm的情况下,灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响.结果表明,在冬小麦的拔节期和抽穗期各灌溉60mm,显著提高乳熟期和蜡熟期旗叶...     

滴灌频率和施氮量对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2016年和2017年在北方寒旱地区日光温室西葫芦栽培中,灌溉定额为269.87mm,设置2个滴灌频率(低频W1:7天1次,高频W2:2天1次)和2个氮素水平(适氮N1:375kg/hm~2,高氮N2:565kg/hm~2),研究不同处理对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及西葫芦产量的影响。结果表明:(1)高频(W2)滴灌提高了0—40cm土层的土壤水分,减少了水分的深层下渗。(2)高氮(N2)施肥各土层硝态氮含量较高,适氮处理配合高频次滴灌根区0—40cm硝态氮含量维持在相对适宜水平,40—80cm土层硝态氮含量相对较低,提高滴灌频率可降低氮素向深层淋失的风险。(3)在适氮(N1)水平下,西葫芦产量对于滴灌频率敏感,而对于高氮(N2)水平,提高滴灌频率,产量增加不显著。(4)在定额滴灌量下,滴灌频率对西葫芦水分利用效率的影响大于施氮肥对西葫芦水分利用效率的影响。(5)W2N1处理更有利于西葫芦的生长和产量的提高,推荐北方寒旱地区日光温室西葫芦施氮量为375kg/hm~2,灌溉频率为2天1次。     

不同灌水处理对干旱区滴灌核桃树土壤温度的影响

为探究不同灌水处理对干旱区滴灌核桃树土壤温度的影响,通过大田小区试验,研究6年生核桃树在不同灌水处理（灌水定额为15 mm滴灌C₁;灌水定额为30 mm滴灌C₂;灌水定额为45 mm滴灌C₃;灌水定额为30 mm涌泉灌C₄）对核桃树土壤温度的影响。结果表明:灌前0-20 cm的含水率对0-20 cm的土壤温度有显著影响,灌前20-40 cm的含水率对0-40 cm的土壤温度有显著影响;灌后0-20 cm土壤含水率对0-40 cm的土壤温度的影响要显著大于20-40 cm的土壤含水率对其影响。各处理各土层日均土壤温度在各生育期都呈单峰曲线。C₁,C₂,C₃处理各层日均土壤温度随着深度增大呈先增大而后减小的趋势,而C₄处理的涌泉灌各层日均温度随着深度增大呈减小趋势,且C₄处理各层灌前灌后土壤温度变化幅度最大。由于灌溉方式不同,灌后C₄处理土壤温度要小于C₂处理。综合考虑土壤温度、产量及品质情况,灌溉定额为435 mm（C₂）处理的土壤温度最稳定,产量最高,品质最好,是最有益的处理。试验结果将对核桃土壤温度和最优灌溉制度研究,提供一定的理论依据。     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。     

施肥对淡灰钙土春玉米产量和土壤水盐运移的影响

在宁夏灌区淡灰钙土上,通过田间试验的方法,研究了喷灌和漫灌条件下不同氮磷钾施用量对春玉米产量和土壤水盐运移动态的影响。结果表明:不同施肥处理的平均产量为6.9～13.2 t/hm²,变异系数为2.7%～13.6%。相对于对照处理,不同氮磷钾配比都能显著提高产量（不施氮肥处理除外,P < 0.05）,增产率为12.7%～92.5%。氮磷钾施用量与春玉米产量都服从二次曲线关系,增产效应为氮肥 > 钾肥 > 磷肥。在玉米生育期内,喷灌更有利于0—20 cm和20—50 cm土层土壤水分分布的均匀性,而漫灌造成土壤水分向深层50—80 cm运移。在喷灌条件下,土壤盐分通常表聚在0—20 cm土层,其最高含量可达2.11 g/kg,而漫灌使盐分向深层土壤运移,50—80 cm土层盐分含量达0.53～1.07 g/kg。因此,在淡灰钙土春玉米种植条件下,喷灌配合氮磷钾施肥可显著增产,但其对耕层土壤的洗盐效果不及漫灌施肥。     

绿洲灌区水氮减施密植玉米的光合源动态和产量表现

为进一步探索河西绿洲灌区玉米在水、氮减量的条件下能否支撑较高的种植密度而获得高产,本研究通过大田试验,设置传统灌水(W₁)和生育期减量20%灌水(W₂)2个灌水梯度,高施氮(450 kg·hm^-2,N₁)、减量30%施氮(300 kg·hm^-2、N₂)2个施氮水平和D₁(7.5万株·hm^-2)、D₂(9.75万株·hm^-2)、D₃(12万株·hm^-2) 3个种植密度,在不同种植密度条件下,采用水氮耦合组合,测定玉米生育期内光合源动态、干物质积累、籽粒产量和产量性状。结果表明,在生育后期W₂N₂玉米光合势(LAD)与W₁N₁无显著差异,在W₂N₂条件下,D₂的LAD较D₁在玉米全生育期内平均增加8.7%,D₂与D₃之间无显著性差异;在W₂N₂条件下,玉米干物质积累量最终与W₁N₁持平,D₂干物质积累量较D₁在玉米全生育期内平均增加21.1%,D₂与D₃之间无显著性差异;D₂玉米籽粒产量在W₂N₂与W₁N₁间保持同等水平,较D₁玉米籽粒产量提高9.0%~33.7%;灌水和施氮因素对玉米穗粒数和千粒重影响均不显著,而在同等水、氮条件下,D₃玉米穗粒数较D₁降低了5.9%~26.1%,千粒重降低了9.2%~12.3%。综上,D₂水平使减量灌水、减量施氮条件下的玉米在生育后期仍然保持较大的LAD,为玉米产量的形成提供了物质保障,从而获得高产。本研究结果为通过水氮减施实现资源节约的高效农业生产提供了技术参考。     

北京地区冬小麦田渗灌高产节水技术研究初报

研究了不同灌溉方式下冬小麦田间土壤水分变化特点及对小麦产量形成的影响。结果表明,渗灌浇根不浇地,冬小麦全生育期渗灌田0～20cm土壤表层含水量较低,比喷灌0～20cm土层土壤水分消耗小,比20～120cm土层土壤水分消耗多;2种灌溉方式120cm以下土层土壤含水量为冬小麦利用较少。渗灌比喷灌增产11.6%,比少灌增产17.6%,比喷灌节水57.1%,其水分利用效率为喷灌的1.35倍。     

垄沟耕作条件下滴灌冬小麦田间土壤水分的动态变化

试验在池栽条件下研究了滴灌与垄沟耕作条件下冬小麦田间土壤水分的动态变化。结果表明：滴灌对0～60cm土壤水分含量影响比较明显，由于受土壤蒸发和作物根系吸收水分的影响，0～30cm土壤水分含量在整个生育时期内变化最为剧烈，其次是30～60cm层次的土壤，90～120cm层次的土壤整个生育时期水分含量最为稳定。灌溉后土壤水分0～120cm土层中呈现“Z”型分布，且与垄作相比，灌溉对沟播处理各层次的影响更大。另外，通过对不同生育时期各个层次土壤水分含量的分析可以看出，冬小麦的灌浆期是其活跃的耗水期，其次是抽穗期。不灌溉处理的耗水深度主要集中在土壤下层，灌溉处理的耗水程度变化较复杂。与畦播处理相比较（见讨论部分），灌溉后沟播处理土壤水分上升最明显，垄作处理次之，畦播最小。灌溉一周后畦播土壤水分下降最快，垄作次之，沟播最小。而就灌溉后土壤水分运动而言，垄作与沟播处理快于畦播处理。