屯留试验区旱地农田水量平衡的研究

本文对山西省屯留地区主要作物农田的水量平衡进行了研究,计算分析了冬小麦、春玉米、春谷子不同生育时段的水分盈亏状况。结果表明,本区冬小麦缺水较多,一般年份缺水280毫米左右,缺水时期主要在拔节-灌浆期,缺水约184毫米,占缺水总量的65.7％。春玉米生长发育的水分条件较好,除苗期缺水约100毫米外,其它生育时期基本不缺水。春谷子生长发育的水分条件比较适宜,一般都能得到充足的水分供给。     

北京市主要农作物水分利用的系统参数评价

以北京市顺义区典型平原灌溉农田和延庆县典型山区旱作农田为研究对象,依据田间试验数据、气象统计资料,采用农户调查和数学模型等方法,从作物的降水满足率、需水和降水耦合度、水分生态适应性、水分利用率等方面对北京市主要农作物水分利用情况进行系统分析。结果表明:北京市主要农作物水分生态适应性指数排序依次为:灌区夏大豆>灌区春大豆>旱作春大豆>旱作春谷子>灌区夏玉米>灌区春玉米>旱作春玉米>旱作马铃薯>旱作苜蓿>灌区水稻>灌区苜蓿>灌区冬小麦,水分利用效率排序依次为:灌区苜蓿>旱作春玉米>旱作苜蓿>灌区春玉米>旱作春谷子>旱作春大豆>灌区春大豆。     

梯田玉米土壤水分动态研究

依据田间试验资料，对梯田玉米土壤水分动态特征进行了研究。并以谷子和休闲地作为对比，对不同植被覆盖条件下的梯田土壤水分差异进行了探讨。结果表明：（1）雨季降水对玉米地土壤水分的补给起着重要的作用，其土壤贮水量动态与年内的降雨周期相吻合；（2）不同植被覆盖条件对梯田土壤水分状况影响较大，玉米、谷子全生育期的农田蒸散量分别为502．9mm和473．9mm，同期对照休闲地的蒸散量仅为414．1mm；（3）玉米全生育期ET／E0（农田蒸散量／同期水面蒸发量）的比值为0．77，并且在拔节期和抽雄期都大于1，而谷子全生育期该值为0．69。     

甘肃河西绿洲灌区农田水分动态变化模拟系统的研制

利用Visual bas、ic6．0建立了甘肃河西绿洲灌区农田水分变化动态的模拟系统,实现了农作物生育期农田水分运动过程的模拟,为建立精确灌溉决策支持系统提供科学依据。     

三江平原典型低湿地雨养农田水分特征

根据农田土壤水分要素实测资料。结合年度气象因素分析了三江平源大豆田水分收支及生长季农田土壤流水作业发盈亏状况。结果表明,正常年份作物生育期内自然降雨基本能满足大豆蒸散耗水需求;发生季节性干旱且生育期降水与正常年份持平但分配不均时,大豆生长受到阶段性水分胁迫,农田水分收支平衡;若生育期降水量比正常年份少则大豆生长受到严重水分胁迫,自然降雨不能满足作物需水量。近年,该区季节性干旱频繁发生,研究农田水分平衡和区域水资源有效利用是很重要的。     

玉米水分管理动态知识模型的设计与实现

农田水分管理与模型构建一直是农业生产的一个热点和难点问题。运用知识模型的构建原理，将系统分析方法和数学建模技术应用于玉米水分管理专家知识表达体系中，根据土壤水分平衡原理，分阶段定量灌溉与玉米和环境影响因子之间的关系，建立了具有系统性和适用性的玉米水分管理动态知识模型，可用于设计不同地区不同降雨年型玉米生育期所需的灌溉定额和灌水定额。利用北京昌平、山东泰安、辽宁沈阳3个不同地区的常年气象资料和玉米品种农大108的品种特征资料对不同生态点常年气候条件下玉米水分管理模型进行了检验；利用北京昌平区不同降雨年型气象     

施肥对春谷子生长发育及水分利用效率的影响

试验研究不同施肥水平对半湿润偏旱区春谷子生长发育和水分利用效率的影响结果表明,春谷子株高、单位面积穗数和千粒重对施肥量的变化均有响应,一定施肥水平内随施肥量的增加,春谷子株高、单位面积穗数和千粒重均有所增加。施肥导致春谷子地2m土体土壤蓄水量下降,且随施肥量的增加而降幅增大;施肥使春谷子水分利用效率增加11.56%~16.24%。但当施肥量超过一定水平时,增加施肥量反而使春谷子产量和水分利用效率下降。     

黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立

为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日—6月28日)和非生育期(6月29日—9月15日)土壤水盐动态规律及其变异性、土壤水盐通量变化特征及影响因素,构建农田-防护林-荒漠复合系统BP神经网络土壤水盐耦合模型,并对所建模型参数敏感性及应用可行性进行探讨。结果表明,各景观单元作物生育期和非生育期土壤含水率、电导率均具有较明显的垂直分层、水平递变和季节波动特征;按变异性可划分为3个典型土层:活跃层(0～40 cm)、次活跃层(40～140 cm)和相对稳定层(140cm);距防护林越近,农田土壤含水率和电导率分别呈降低和升高趋势,荒漠均呈升高趋势;单次降水和灌溉事件后各景观单元各典型土层土壤含水率和电导率随时间分别均呈负指数函数和三次函数变化趋势。土壤控制体(单位面积深140 cm土柱)内,生育期农田和防护林均为向下水分通量,非生育期均为向上水分通量,荒漠两时期均为向下水分通量;农田和防护林土壤贮水量与土壤积盐量随地下水位下降、蒸散发量增大均呈递减趋势;荒漠土壤水盐通量对各因素及其交互效应响应较微弱;生育期最后1次充分灌溉的淋洗作用可使该系统土壤积盐量趋于平衡状态。拓扑结构为32-36-6的BP神经网络土壤水盐耦合模型具有较高的模拟精度;灌溉和地下水位是影响该系统土壤水盐动态的关键因素。研究结果可为节水灌溉条件下绿洲-荒漠共生系统寻求生产和生态之间的平衡机制提供理论依据。     

淮河流域农田旱涝逐日监测指标优化及适用性分析

淮河流域是中国农业旱涝灾害发生最为频繁的地区之一。研究该区农田旱涝时空格局特征,建立主要粮食作物农田旱涝动态监测方法,并提升其时效性与精细化水平,能为区域农田水资源合理调配提供参考。该研究选取1971-2020年淮河流域173个气象站点逐日气象观测数据和土壤水分数据,针对区域土壤及主要种植作物相关特性,优化了农田水分收支项,并计算了站点日尺度标准化前期降水蒸散指数（Standardized Antecedent Precipitation Evapotranspiration Index,SAPEI）。对SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中的适用性进行评价,同时基于SAPEI分析了淮河流域50 a农田旱涝时空特征。结果表明：基于三参数log-Logistic概率分布拟合方法适用于淮河流域SAPEI的计算。SAPEI能较真实地反映面上逐日农田旱涝变化,有93%样本计算的Kappa系数超过0.6,与实际田间土壤墒情旱涝等级一致性程度达到高度一致或者几乎完全一致。基于SAPEI的旱涝时空分布特征显示年平均SAPEI呈上升趋势,总体表现出干旱趋于缓和;冬小麦生育期呈下降趋势,在1992年发生突变,由正常逐渐转变为偏旱;一季稻生育期正负波动明显;夏玉米生育期呈上升趋势,其中2001-2010年指数持续大于0,处于明显偏湿时段。从空间分布来看,流域大部分站点干旱呈现缓和趋势。SAPEI在淮河流域农田旱涝监测中具有较好的适用性,基于该指数开展旱涝监测和评估,能有效预防并减轻农田旱涝对作物影响,并为防灾减灾措施的制定提供决策依据。     

降解地膜和渗水地膜覆盖对中国北方主要旱地作物产量和水分利用效率效应的Meta分析

[目的] 明确降解地膜和渗水地膜的最佳适宜区域、适宜作物，以及和普通地膜的效应差异，为降解地膜和渗水地膜的应用提供理论指导。[方法] 通过文献检索，分析整理关于降解地膜和渗水地膜的田间试验研究成果，进行了Meta分析。[结果] 降解地膜覆盖的所有作物产量及水分利用效率均显著高于无覆盖；和普通地膜比，降解地膜覆盖下玉米减产，棉花增产，对其他作物产量无差异；在降雨量小于500 mm时，降解地膜覆盖下作物产量低于普通地膜，而降雨量高于500 mm时产量无显著差异。渗水地膜覆盖下玉米、小麦、谷子和高粱等作物的产量和水分利用效率均显著高于无覆盖；和普通地膜比，渗水地膜覆盖下玉米和谷子产量及水分利用效率高于普通地膜，尤其是谷子增产效果显著。在降雨量小于500 mm的地区，渗水地膜和普通地膜比增产显著，高于500 mm则无差异。降解地膜生育后期的土壤温度低于普通地膜，而渗水地膜在低温下增温效果优于高温，且整个生育期温度更适合作物需求。[结论] 降解地膜在降雨量大于500 mm的短生育期作物上基本可以替代普通地膜，但是在长生育期作物上及降雨量较低地区应用有风险；而渗水地膜应该优先在降雨量低于500 mm地区的短生育期高叶面积指数作物上应用。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。     

谷子不同栽培模式对土壤水温环境及水分利用效率的影响

通过大田试验研究了山西中部地区谷子不同栽培模式(覆膜穴播、精量条播、传统穴播)对土壤水温环境、谷子叶片及群体水分利用率的影响。结果表明:覆膜穴播处理与不覆膜的精量条播和传统穴播处理相比,全生育期土壤平均含水量分别增加1.59%和1.84%,土壤平均积温增加182.3℃,为谷子生长提供了良好的土壤环境条件。覆膜穴播与2个不覆膜处理相比,显著提高了谷子各生育阶段的叶片水平水分利用效率(WUEl)和群体水平水分利用效率(WUEc),促进了谷子的生长发育,产量显著增加。精量条播处理与传统穴播处理相比,在部分生育期的WUEl、群体WUEc、部分生长指标及产量上有着更好的表现。不同栽培模式之间的水分利用差异,WUEl提高的主要原因是净光合速率的显著增加,而WUEc提高的主要原因则是产量的显著增加。综合试验研究结果,可以确定覆膜穴播是山西中部地区谷子最适宜的高产高效栽培模式,而在不使用地膜覆盖的条件下,则应当优先选择精量条播栽培模式。     

旱地春玉米草纤维膜覆盖的农田生态效应

试验研究了草纤维膜旱地农田春玉米及其对土壤理化性状,土壤温度和水分状况及作物生长发育的影响,结果表明,草纤维膜覆盖在改善土壤结构、调节土壤温度、蓄水保墒、促进作物生长发育等方面效果明显,是解决我国北方旱农地区干旱缺水与土壤瘠薄缺肥的有效途径之一。     

不同水肥条件对宁南旱地谷子产量、WUE及光合特性的影响

在宁南(海原)旱农试验区,通过谷子生育期补充灌水模拟当地不同降水年型,研究了不同水肥配合对谷子产量、水分利用效率(WUE)及旗叶光合特性的影响。结果表明:在欠水年型(不补灌)和平水年型(中补灌和高补灌)水分条件下,谷子产量和WUE的最高值均在中肥水平(N 120 kg/hm2,P2O5108 kg/hm2)时获得。然而,在欠水年型,从施肥增加当季作物产量和提高有限水分利用效率方面考虑,中肥水平的施肥量并不经济,而应适当减少施肥量,以节约农业生产成本,但从培肥地力的角度看,这种施肥水平是可取的。在丰水年型(高补灌)水分供应条件下,高肥水平(N 180 kg/hm2,P2O5162 kg/hm2)可使谷子产量达到最高,而中肥水平WUE却最高,因此,从提高旱作农田作物WUE和肥料利用效率角度看,施中等肥量更为合理。不同水肥条件通过改善土壤水分状况而改善作物净光合速率(P n)和蒸腾速率(T r),在水分亏缺的年份,作物受土壤水分胁迫严重,施肥对P n和T r的效应不明显;但当土壤水分供应状况较好时,P n和T r随施肥量的增加有增加趋势。     

作物水分胁迫监测的国内外研究进展

介绍了计算蒸散的方法和作物蒸腾估算的方法。通过气象资料和土壤水分资料，监测土壤水分和作物体内水分状况的动态模型进行水分亏缺诊断的动态化管理，并与系统科学和计算机的应用相配合，形成了实用的农田水分管理系统。     

有限灌溉对绿洲春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响

为了探究有限灌溉对绿洲沙地春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响,利用中子仪结合烘干秤重法连续监测了河西走廊荒漠绿洲沙地春玉米不同生育期农田土壤水分动态,分析了玉米农田日耗水量动态与土壤蒸散及作物水分利用效率。结果表明,整个生育期除播种-五叶期和拔节-孕穗期外,所有有限灌溉处理及充分供水对照间日耗水量均无显著差异(P0.05),各生育时段内日耗水量随生育过程呈由小到大再由大到小的变化趋势,其峰值出现在吐丝—灌浆中期且高达6.8~10.0mm/d。灌水最少但产量最高的有限灌溉处理MI1全生育期蒸散量仅次于灌水较多的处理MI5。对照CK全生育期蒸散量远高于MI5,增幅达16.0%,而以MI3最低。水分利用效率以MI1和MI3最高,且与其他处理及对照间差异显著(P0.05)。水分利用效率以MI4最低,MI1和MI3水分利用效率均比MI2、MI4、MI5和CK显著提高19.3%,34.1%,15.3%和25.4%。MI1与其他所有处理及对照间、MI3与其他所有处理及对照间灌溉水利用效率差异显著,且以灌水最少但产量最高的MI1最高,以MI4最低。处理MI1灌溉水利用效率分别比MI2、MI3、MI4、MI5及CK显著提高35.1%,14.6%,61.0%,36.7%,48.4%,而MI3比MI2、MI4、MI5、CK分别显著提高17.9%,40.4%,19.3%,29.4%,MI5比MI4则显著提高17.7%。因此,有限灌溉能提高绿洲玉米水分利用效率和灌溉水利用效率,但有限灌溉对作物水分利用效率和灌溉水利用效率提高的促进作用并不具有稳定性。     

晋南旱垣种植制度及土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态和水分利用效率的影响

为了高效贮蓄利用夏季降水资源,明确不同种植制度及土壤耕作方式的麦田周年土壤水分动态变化规律,在山西临汾采用大区对比方法研究了麦茬复播谷子、休闲期土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明:在夏季降雨较少年型,在小麦播种期0—200cm土层贮水量为休闲制少耕休闲制传统耕作休闲制免耕麦茬复播谷子,麦茬复播谷子全生育期0—200cm土层的耗水量高于休闲制的3个不同土壤耕作方式。在小麦生育期降水较多年型,0—200cm贮水量在小麦返青期和拔节期谷子茬口低于休闲茬口少耕和传统耕作,灌浆期和成熟期高于休闲茬口少耕和传统耕作。播种—返青阶段,谷子茬口各土层的耗水量均小于休闲茬口少耕和传统耕作;返青—拔节阶段谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作在100—200cm土层水分由积蓄变化为拔节—灌浆阶段、灌浆—成熟阶段的亏缺;在播种—成熟全阶段0—200cm土层的总耗水量为休闲茬口传统耕作休闲茬口少耕谷子茬口。周年0—100cm土层土壤水分谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作均有不同程度的积蓄,100—200,0—200cm土层谷子茬口水分积蓄,而休闲茬口少耕和传统耕作水分均为亏缺。水分利用效率为谷子茬口休闲茬口少耕休闲茬口传统耕作。研究结果为该区域正确选择种植制度及夏季休闲制土壤耕作方式提供了理论和技术支撑。     

旱地春玉米草纤维膜覆盖的农田生态效应

试验研究了革纤维膜覆盖旱地农田春玉米及其对土壤理化性状、土壤温度和水分状况及作物生长发育的影响。结果表明,草纤维膜覆盖在改善土壤结构、调节土壤温度、蓄水保墒、促进柞物生长发育等方面效果明星,是解决我国北方旱农地区干旱缺水与土壤瘠薄缺肥的有效途径之一．     

冠层—气温差监测和诊断冬小麦农田水分

以农田生态系统为研究单元，以ＳＰＡＣ的理论为基本原则，深入探讨了冠层－气温差与冬小麦农田土壤和作物水分状况的关系。在比较精确和连续的大田试验基础上，得出了冠层－气温差监测０￣５０ｃｍ土层相对含水量的模型及诊断冬小麦水分状况的指标，该模型和指标可直接用于指导灌溉。