宁南黄土丘陵区旱地作物水分平衡特征与水分生态适应性研究

依据田间试验结果,对宁南黄土丘陵区主要作物水分平衡特征与水分生态适应性进行定量评价。结果表明,夏熟作物全生育期水分满足率,干旱年份为55.9%~63.8%,丰水年份为84.1%~86.4%;秋熟作物全生育期水分满足率,干旱年份为67.7%~79.0%,丰水年份为92.1%~95.1%。水分生态适应性因作物类型和降水条件而存在差异,秋熟作物水分生态适应性指数高于夏熟作物,丰水年份的作物水分生态适应性指数高于干旱年份。旱地6种主要作物的水分生态适应性指数排序依次为：谷子＞马铃薯＞糜子＞胡麻＞豌豆＞春小麦。研究结果可为制定合理的旱区种植制度决策方案提供理论依据。     

科尔沁沙地南缘地区主要作物耗水规律及水分利用评价

采用FAO-Penman Monteith公式法和水量平衡法对科尔沁沙地南缘地区玉米、花生和谷子等主要作物的耗水规律进行了研究。结果表明,玉米的日需水量、全生育期需水量和土壤水分亏缺量均最大,需水量与降水的吻合程度最差,作物系数平均值较大;谷子的日需水量、土壤水分亏缺量和作物系数平均值较大,由于生育期相对较短,全生育期需水量最少,需水量与降水吻合程度较好;花生的日需水量和土壤水分亏缺量均最小,全生育期需水量较少,需水量与降水吻合程度最好,作物系数平均值较小,作物系数变化较为平稳,生育中前期需水量相对较小。从水分利用效率的角度,区域优先种植的作物应为玉米、谷子、花生。从水分经济效益的角度,区域优先种植的作物顺序为花生、玉米、谷子;优先灌溉的作物顺序为花生、谷子、玉米。     

覆膜种植方式对旱作大豆生长发育、产量及水分利用效率的影响

针对甘肃东部旱作区年降水量少、季节分布不均及大豆生产春季干旱严重等问题造成大豆产量不高、水分利用率低等生产实际,以露地平播为对照,研究全膜覆盖沟播、半膜覆盖沟播、半膜覆盖平播、膜侧播种等4种不同覆膜种植方式对旱作大豆生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜覆盖沟播使大豆提前出苗5天,生育期缩短12天,促进了大豆生长发育进程;大豆各生育阶段株高、叶面积指数和干物质积累量均高于其他处理。全膜覆盖沟播能够有效协调大豆营养生长与生殖生长的关系,增加地上部分生物量,促进光合产物向籽粒转移,有利于灌浆和高产,连续4年平均产量和水分利用效率分别为2680.8 kg/hm²和7.30 kg/(mm·hm²),较露地平播提高40.9%和53.4%。因此、全膜覆盖沟播可作为甘肃东部旱作区大豆生产的高产栽培模式,对提高旱作区大豆降水利用效率和高产田创建具有重要意义。     

半干旱地区不同前作模式对后茬大豆产量和土壤水分的影响

土壤水分是限制旱作农业生产的重要因子。采用等值线法分析6种不同前作模式下后茬大豆田土壤水分的时空分布规律,并对其水分利用效率和产量进行比较,以期为筛选半干旱地区节水高效型种植模式提供理论依据。结果表明:不同前作模式下大豆种植季土壤水分的时空动态变化相似,土壤贮水量均先降低后增加;随着时间的推移和土层深度的变化,土壤水分动态变化有一定的差异。其中,谷子→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线密集,耗水速率快;玉米→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线最疏松,左部等值线边缘数值大,土壤贮水量变化较小。各种植模式之间大豆生育期的耗水量差异明显,且不同种植模式下大豆产量和水分利用效率差异显著。其中玉米→马铃薯→甘蓝→大豆轮作模式下大豆产量显著高于其他种植模式,达到3 767.39kg/hm~2,水分利用效率为12.83kg/(hm~2·mm)。因此,玉米→马铃薯→甘蓝→大豆的种植模式优于其他种植模式,是适宜半干旱地区的较好种植组合。     

石羊河流域气候变化对春玉米发育及水分利用效率的影响

为了用好有限的水资源,提高农业用水的有效性。以石羊河流域春玉米生长发育、水分利用效率和气象观测资料为基础,分析气候变化对春玉米生长发育和水分利用效率的影响。结果表明：石羊河流域气温年际变化呈显著上升趋势,气温变化线性拟合倾向率为0.383℃/10年,作物生长季4—10月呈现气温明显升高、气候变暖趋势。降水量除秋季呈减少趋势外,年降水、作物生长季和其他季节降水均呈缓慢波动增加趋势,作物生长季降水对年降水量增加的贡献最大。受气候变暖影响春玉米三叶期、拔节期、开花期每10年提前2~3天,乳熟期、成熟期每10年推后1~2天。而春季营养生长期每10年缩短2~3天,秋季生殖生长期每10年延长2~3天。由于气温显著升高,春玉米水分利用率呈上升趋势;气温对春玉米水分利用效率的影响为正效应,气温每提高1℃,春玉米水分利用效率提高0.46~0.57 kg/(hm²·mm)。而降水量与灌溉区春玉米水分利用效率呈负相关,降水量每减少1 mm,水分利用效率可提高0.19~ 0.78 kg/(hm²·mm)。随着日照时数的波动增加,春玉米的水分利用效率呈明显增加趋势,对水分利用效率影响为正效应,日照时数每增加10 h,春玉米水分利用效率提高0.2~0.6 kg/(hm²·mm)。     

免耕轮作对内蒙古地区农田贮水特性和作物产量的影响

2005—2011年,在内蒙古清水河县进行了免耕留高茬覆盖(NHS)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬(NL)和常规耕作(T)5种耕作方式与3种轮作模式(燕麦-大豆-玉米、大豆-玉米-燕麦和玉米-燕麦-大豆)对土壤贮水特性和作物产量影响的研究。结果表明,不同免耕轮作处理中以免耕留茬覆盖结合燕麦-大豆-玉米轮作模式对土壤贮水量的提高程度最大,增幅为常规耕作的35.66%~41.63%。不同免耕轮作模式均能提高作物水分利用效率和作物产量,且作物产量高低与降雨量的变化趋势一致。第一个轮作周期后NHS、NLS、NH和NL分别较T作物水分利用效率增加43.77%、31.45%、26.74%和13.91%,作物产量增加29.68%、27.69%、18.05%和15.66%。第二个轮作周期内由于干旱比较严重,免耕方式结合燕麦-大豆-玉米模式效果较轮作第一个周期有所下降,但NHS、NLS、NH和NL仍分别较T作物水分利用效率增加29.83%、20.51%、6.18%和3.15%,作物产量增加17.52%、13.60%、4.33%和1.95%。因此,在土壤水分基本来源于自然降水的内蒙古旱作区,免耕轮作能够提高土壤蓄水保墒能力,增加作物产量,尤其以免耕秸秆覆盖结合燕麦-大豆-玉米模式效果最佳。     

兴安盟扎赉特旗主栽作物垄膜沟种集水效果分析

内蒙古兴安盟扎赉特旗主栽作物（玉米、高粱、谷子、大豆和花生）采用垄膜沟种田间微集水栽培方式,使自然降雨向沟内富集,能够改善作物根区土壤水分环境,提高农田降水资源利用率。垄膜具有产流和控制农田土壤水分蒸发的双重作用,既可增加土壤贮水量,又能减少作物棵间蒸发,有效抑制了农田水分的非目标性输出。通过2018—2019年垄膜沟种田间微集水栽培方式,春玉米增产19.36%、高粱增产38.24%、大豆增产30.44%、谷子增产19.33%、花生增产3.46%。垄膜沟种田间微集水栽培方式对玉米、高粱、大豆、谷子增产显著,具有一定的推广价值,且田间微集水栽培省工省时,一年挖沟可多年利用,该项技术还有减少地表土壤风蚀和水土流失、增加地温、减少田间杂草等作用。     

降解地膜覆盖对土壤环境和旱地马铃薯生育的影响

为减轻农田白色污染,提高旱作区农作物水分利用效率,在内蒙古阴山北麓进行了地膜覆盖模拟试验。研究不同覆膜处理对土壤温度、水分和旱地马铃薯生长发育的影响。不同覆膜处理土壤温度无显著差异。2008与2009年降解膜C水分利用效率分别为73.25与63.05,均高于其他2种降解膜。从马铃薯生长发育来看,3种降解膜处理出苗率均显著高于普通膜,株高和叶片数降解膜处理要显著低于普通膜,商品薯产量和数量不同膜处理无显著差异。降解膜保温效果良好,但保水性能相对较差;多年生产实践表明当地农作物生长发育主要限制因子为水分,所以降解膜在该干旱区的推广还有待考虑。     

绿洲膜下滴灌调亏对马铃薯土壤环境及产量的影响

为测定膜下滴灌调亏马铃薯全生育期内不同调亏水平土壤养分、土壤水热动态、生长动态、产量效应和水分利用效率,于2016年在河西荒漠绿洲灌区民乐县益民灌溉试验站开展了马铃薯不同生育阶段水分调亏灌溉的试验研究,结果表明,马铃薯膜下滴灌调亏土壤水热变化均匀且利用率高,有利于马铃薯对土壤养分的充分吸收和利用;土壤养分是土壤肥力的核心,是植物在生长发育过程中不可或缺的重要因素,膜下滴灌调亏栽培能有效减少土壤速效养分的流失,并提高马铃薯对土壤速效养分的利用效率;不同生育阶段马铃薯耗水量受水分调亏程度影响较大,其耗水量随调亏程度增大而显著减少(P0.05),水分调亏处理马铃薯全生育期总耗水量均低于全生育期充分灌水CK处理。块茎形成期轻度水分亏缺马铃薯水分利用效率、灌溉水利用效率、生物量均达到最大,较全生育期充分灌水显著提高29.04%,35.61%。因此,块茎形成期轻度水分亏缺灌溉方式能使马铃薯根区土壤始终保持湿润状态,有效减少渗漏损失和植株间无效蒸发损失,改善土壤水、肥和热量状况,有利于提高作物水分利用效率,且不显著降低马铃薯最终产量。     

灌溉方式和播期对地膜春玉米产量和水分利用效率的影响

为了缓解气候变化加剧的水资源短缺危机和生态风险,寻求合理高效节水灌溉方式,提高农田作物水分利用效率的适应性。通过不同灌溉方式和不同播期对大田地膜春玉米进行试验,采用全生育期连续定点观测春玉米发育期、产量结构和水分利用效率,分析了不同灌溉方式和不同播期对春玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明：滴灌、喷灌和漫灌3种灌溉方式中滴灌最有利于春玉米干物质积累、第二播期生长状况好,干物质累积量高,尤其是乳熟期和成熟期差异明显(P<0.05)。滴灌、喷灌较漫灌根系多;喷灌根系长而粗,与滴灌、漫灌差异极显著(P<0.01)。滴灌、喷灌果穗长、果穗粗好于漫灌,滴灌秃尖最短,籽粒重和百粒重呈现为滴灌>喷灌>漫灌,且差异显著(P<0.05)。第二期产量构成优于第三期和第一期。滴灌产量高,耗水少,水分利用效率最高,而产量较高耗水最少的第三期水分利用效率高,差异显著(P<0.05)。总之,滴灌是最适宜于干旱区的抗旱、节水、节肥和增产的灌溉方式;第二期是最适宜的播种期,且气候变暖有利于晚播、晚熟品种的推广和获得高产。     

雨养春玉米农田耗水特征研究

１９９７～１９９８年研究了春玉米在不同降水年型的耗水特征,并就肥力水平对产量的影响及不同降水年型的水分生产潜力开发程度进行了探讨。结果表明,无论是正常降水年型,还是干旱年型,春玉米在不同的生育时期耗水规律基本是一致的,即拔节至抽雄期是玉米的耗水高峰期。在降水正常年份,降水量基本能满足玉米生长的水分需求,提高自然降水的水分利用率是本区农业发展的主攻方向,科学施肥可以提高水分利用率。玉米在自然降水条件下的生产潜力还有约５０％的开发程度。     

紫花苜蓿品种的TWINSPAN分类与筛选

应用"康乃尔生态学"程序(Cornell ecological program,CEP)中的二歧指示种分析TWINSPAN(Two-Way Indica-tors Species Analysis)数量分析方法,以不同紫花苜蓿品种的生理生态特性值和牧草产量值为指标,对24个紫花苜蓿品种进行分类。结果表明:用TWINSPAN可将24个苜蓿品种划分为8类,并且根据试验站所在地区的干旱半干旱的气候特征,筛选出高产、高水分利用效率、高光能利用效率的4个优良品种—超级阿波罗、胜利者、WL232、中苜1号。     

陇中半干旱区马铃薯集雨限灌效应研究

采用大田试验与实验室分析相结合的方法,研究了集雨限灌对旱作马铃薯田蒸散量、灌水利用率、产量、产量性状及薯块品质的影响。结果表明,集雨限灌45 mm条件下马铃薯水分利用效率(WUE)显著提高,在此基础上增加灌水量,WUE降低;苗期限灌处理的WUE和灌水利用效率(IWUE)均高于薯块膨大期;苗期限灌45 mm处理综合用水效率较高。限灌可提高旱作马铃薯产量、大薯率与中薯率,降低小薯率,苗期限灌有利于大薯率的提高,薯块膨大期限灌有利于中薯率的提高;限灌降低马铃薯单株结薯数,可提高单株薯产量;超过45 mm随限灌量的增加,产量增加不显著,绿薯率和烂熟率显著增加。限灌能降低马铃薯薯块淀粉含量,提高薯块蛋白质含量。苗期限灌45 mm为半干旱区马铃薯最佳集雨限灌模式。     

京郊山地旱作区持续高效农业发展对策

以延庆县为典型研究区域，针对京郊山地旱作区粮食产量低而不稳，农业生产水平低，高效种植养殖开始起步的现状，以及区域内存在的生态环境脆弱，生产结构不合理，农产品加工发展不足和产业化要素配置不完整等主要问题，提出该地区农业持续高效发展的方向是：充分利用当地生态资源优势，通过创建绿色安全农产品品牌，建设一批蔬菜、果品、养殖基地，大力发展绿色种植业、养殖业。具体对策主要是重视资源合理高效利用和生态环境保护；促进特色主导产业的形成和发展，调整农业生产结构；按现代农业产业化经营体系要求配置其要素组合，同时启动主导产业工程和可持续能力建设工程两类工程建设。     

不同农艺措施对旱地谷子水分利用效率的影响

１９８８￣１９９０年在山西省屯留试点进行了不同农艺措施对旱地谷子水分利用效率影响的研究，结果表明，肥料是影响旱地农田水分利用效率的主要因子，其次是品种、密度和播期。     

西南地区不同套种模式对土壤肥力及经济效益的影响

为探讨不同作物组合的种植模式对土壤肥力及经济效益的影响,寻找作物搭配合理、低投入高产出的套作模式。采用单因素随机区组试验,研究比较了4种套作模式(小麦/玉米/大豆、小麦/玉米/甘薯、小麦/高粱/大豆、马铃薯/玉米/大豆)的土壤肥力、产量及经济效益的差异。连续种植3年后,各种植模式的土壤养分含量基本维持或得到提升(速效钾除外)。甘薯茬口对全钾、速效钾消耗均较大,需适当提高钾肥用量。小麦/玉米/甘薯的总产量最高,小麦/玉米/大豆模式的大豆单产量最高,小麦的单产各模式无显著差异。不同模式收益表现为,小麦/玉米/大豆马铃薯/玉米/大豆小麦/玉米/甘薯小麦/高粱/大豆;产投比表现为,小麦/玉米/大豆马铃薯/玉米/大豆小麦/玉米/甘薯小麦/高粱/大豆。小麦/玉米/大豆收益为14196.41元/hm~2,产投比为3.69:1,均为所有模式中最高,加之大豆茬口可以活化土壤养分,是相对理想的套作模式。     

不同耕作方式对旱区春谷根系发育、产量及水分利用效率的影响

不同耕作方式对旱区春播谷子根系的生长发育有极为重要的影响。以晋谷21号为材料,以传统旋耕为对照,研究了翻耕、秋季深松和春季深松3种耕作方式对谷子地下根系性状与垂直分布、产量和水分利用效率的影响。结果表明,3种耕作方式均能提高谷子根系的长度、表面积、体积、平均直径与干重,深松处理能使谷子根系向40~60cm土层有效生长。与传统旋耕相比,2个深松处理均能显著提高穗长和穗粒重,3种耕作方式的谷子产量较传统旋耕均显著提高,提高幅度排序为春季深松、秋季深松和翻耕,2个深松处理间产量差异未达显著水平。春季深松耕作方式替代传统旋耕能有效提高旱作春谷区的谷子生产水平。     

中国谷子主产区谷子生态区划

以160个代表点的14个与谷子适应性有关的生态因子综合效应因子荷载值、全国谷子生态联合试验所确定的谷子品种光温生态类型以及谷子品种全国统一熟期分类三者结合划区。将中国谷子主产区(占全国谷子播种面积的97％)划分为春播特早熟区、早熟区,中熟区、晚熟区和夏谷区等5个生态区11个亚区。分区分析了生态特点和品种特性,指出存在的问题。本区划具有以下特点:(1)以气候地理因子与谷子生态特性,特别是按谷子统一熟期分类结合划区,使相同生态条件地区连片,突破了大行政区的框架;(2)代表地点和因子多,且又通过运算综合成因子荷载值划区,代表性大;(3)解决了过去划区中承德、朝阳、赤峰、铁岭、锦州等重要产谷区归属模糊的问题。