砾石覆盖量对农田水分与作物耗水特征的影响

通过大田试验,研究夏玉米-冬小麦轮作条件下砾石覆盖量对土壤水分动态、作物耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,砾石覆盖量的增加提高了土壤对降水的保蓄能力,且主要体现在0~40 cm土层,100~200 cm土壤贮水量变化不明显。在夏玉米-冬小麦各生育期,砾石覆盖措施提高土壤贮水量主要体现在作物苗期和拔节期,其中,S8(砾石覆盖量8 kg/m2)处理提高土壤贮水量效果最好,较无覆盖处理(CK)分别增加12.77%和6.63%。作物耗水系数随着砾石覆盖量的增加而减小。砾石覆盖夏玉米、冬小麦WUE和PUE分别较CK处理最大提高了33.05%、26.65%和12.68%、20.00%,差异显著。此外,作物经济产量和生物产量得到显著提高,夏玉米生长季,各处理其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了4.45%~26.66%和5.81%~25.78%,冬小麦生长季,其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了2.06%~15.34%和2.32%~26.49%。     

沟垄集雨系统垄宽对玉米水分和养分利用效率的影响

为探索沟垄集雨模式下不同垄宽对玉米产量及水分和养分利用效率的影响,2019-2020年采用垄沟集雨种植方式,以传统平作(垄宽60 cm)为对照,研究3种沟垄比对玉米叶面积指数、地上生物量、水分利用效率、养分利用效率和产量的影响.研究结果表明垄沟集雨种植方式下,采用60 cm:60 cm沟垄比,两年平均叶面积指数最大,为2.9,较对照增加42.16％;产量最高,为13.13 t/hm2,较对照增加26.37％;水分利用效率最高,为27.15 kg/(hm2·mm),较对照增加42.37％;养分利用效率最高,为N:7.55 kg/kg;P:48.49 kg/kg;K:4.66 kg/kg,分别较对照增加177.57％,142.69％,59.58％.在华北地区,垄沟集雨种植方式下,垄沟比60 cm:60 cm,能够促进玉米增产和水肥高效利用.     

不同集雨垄面和垄沟宽度对马铃薯产量和土壤含水量的影响

研究了不同覆膜集雨垄面和垄沟宽度对土壤含水量、产量、商品薯率和产量WUE的影响。试验结果表明,对0~100cm土层土壤含水量的影响是随着集雨垄面宽度的增加而增加;对产量WUE、产量和商品薯率的影响具体表现为M_(50)G_(20)M_(60)G_(10)M_(40)G_(30)CK,随着集雨垄面宽度的增加,影响是先增加,当集雨垄面宽度为50cm,垄沟宽度为20cm时影响最大,而后随着集雨垄面宽度的增加影响逐渐降低。综合分析,初步推出M_(50)G_(20)这种模式集雨效果最好,能最大程度增加经济效益。     

宽垄窄行覆膜种植对夏玉米土壤水热及产量的影响

研究了旱作区雨养条件下,不同覆盖栽培模式对农田土壤水热变化动态及夏玉米产量的影响,为完善覆膜集雨栽培技术提供了一定的理论依据。试验设置了宽窄行垄沟覆膜种植(WFL)、宽窄行平作覆膜种植(WFP)、等行距垄沟覆膜种植(DFL)、等行距平作覆膜种植(DFP)、等行距平作不覆膜种植(CK)等5种不同种植模式,分别监测作物全生育期的土壤水分和土壤温度。结果表明,各覆盖处理0~10 cm土层有效积温(TTsoil)均显著增加,整个生育期内,WFL、DFL、WFP和DFP处理的TTsoil较CK分别提高280.2、250.2、162.3和150.5℃(P0.05)。覆盖种植使玉米生育期提前,且延长了玉米的生殖生长期,WFL、DFL、WFP和DFP处理玉米的生殖生长时间分别较CK长19、14、16、12 d。各覆盖处理均能改善玉米前期0~200 cm土层土壤水分,其中,WFL处理在0~20 cm土层内土壤储水量增加最为显著,较CK提高了21.95%。玉米生长后期各处理土壤贮水量与CK无显著差异。与等行距垄沟种植模式相比,宽窄行垄沟覆盖模式促进了个体发育,增加了叶面积指数和干物质积累,作物产量提高13.8%,水分利用效率提高了6.8%,土壤有效积温利用效率提高47.2%,各项指标与CK差异均达极显著水平。因此,宽窄行垄沟覆盖模式可推荐为旱作区一种较为理想的保护性耕作模式。     

灌溉处理对冬小麦-夏玉米不同品种土壤水分和WUE的影响

在冬小麦-夏玉米轮作下,于2008—2010年采用不同小麦和玉米品种,研究不同灌溉处理下土壤水分动态及对冬小麦和夏玉米水分利用效率(WUE)的影响。2a试验结果均表明,灌水在不同土层的入渗是一个缓慢的过程,大致以1a为周期,冬小麦生长期间,0~60 cm土层土壤水分变异较大,60 cm以下土层土壤水分夏玉米无法利用是导致灌水利用效率低的原因。通过分析冬小麦和夏玉米的WUE表明,抗旱节水品种的WUE随着灌溉次数的增加而减小,而非抗旱节水品种的WUE则相反;抗旱节水品种的产量在适度水分胁迫下变化不大,而耗水量有所减少,非抗旱节水品种在适度水分胁迫时,产量减少幅度较大,致使WUE有减小趋势。因此,在冬小麦-夏玉米轮作的华北地区,选用抗旱节水品种,适度减少灌水次数,可以减少无效灌水的入渗,在不影响产量的情况下,提高WUE。     

深松处理对豫北农田土壤水分与作物耗水的影响

为探索豫北潮土区冬小麦-夏玉米周年复种连作合理的深松技术指标,于2017—2018年在河南省获嘉县冬小麦播种前进行深松田间试验。采用2种深松机具(T,传统深松机; A,深松+施肥一体机),在传统深松机(T)上设置3个深松深度(D1,30 cm; D2,35 cm; D3,40 cm)和深松+施肥一体机(A)上设置1个深松深度(D2,35 cm),同时以常规旋耕(CK,平均耕作深度为15 cm)为对照,通过测定土壤容重、作物生育期内不同时间段的土壤含水率以及作物收获后的产量和产量性状,分析各深松处理对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,深松方式能够改变土壤容重,显著降低豫北农田10～30 cm土层的土壤容重。不同深松处理可以显著影响土壤含水率,增加田间蓄水能力,周年0～100 cm土层贮水量两季作物不同处理由大到小依次为TD2、TD1、TD3、AD2、CK,且各处理较旋耕对照依次分别显著增加34. 9%、28. 9%、28. 5%、27. 0%(p 0. 05)。深松处理还可以显著增加作物的穗数和穗粒数,提高作物产量,各处理两季产量较旋耕对照平均增加8. 3%,且冬小麦的增产效应大于夏玉米。同时,深松还能较大幅度地提高冬小麦-夏玉米复种体系作物的水分利用效率,深松处理两季较旋耕对照平均提高12. 4%,并显著降低了作物的耗水量和耗水强度,其中以传统深松机深松40 cm处理的效果最优。因此,在冬小麦播种前深松,有利于土壤耕层合理构建,并提高作物产量和水分利用效率,对以旱作冬小麦-夏玉米复种体系为主的豫北地区有很高的推广价值。     

牛场废水与化肥配施对冬小麦-夏玉米产量和土壤氮素的影响

为寻求农田最佳废水利用模式,以当地习惯施氮量(冬小麦季施氮228 kg/hm2,夏玉米季施氮150 kg/hm2)为对照(CK),研究牛场废水灌溉与化肥配施对冬小麦和夏玉米轮作体系作物产量、吸氮量以及0~100 cm土层氮素分布的影响。结果表明,冬小麦越冬期废水灌溉与拔节期追施化肥处理冬小麦产量达到与CK同一水平,且冬小麦植株吸氮量超过了CK;冬小麦季土壤表层(0~20 cm)NO3--N量最高,20~100 cm土层NO3--N量随深度变化不明显,夏玉米收获后0~100 cm土层NO3--N量随深度增加先降低后升高,80~100 cm土层与0~20 cm土层NO3--N量达到同一水平。冬小麦越冬期灌溉废水与拔节期追施氮肥是养殖废水安全农田利用的最佳模式。     

秸秆覆盖对沟灌夏玉米根系分布及产量影响

【目的】探究夏玉米根系分布、水分利用效率及产量对沟灌种植下不同秸秆覆盖方式的动态响应。【方法】在河套灌区开展不同耕作模式的小区试验,试验设常规垄覆膜沟灌(FM)、垄覆秸秆沟灌(FLJ)、沟覆秸秆沟灌(FGJ)、垄沟覆秸秆沟灌(FLGJ)4个处理。研究了夏玉米各土层的根长密度、作物耗水量、产量及其相关指标,【结果】沟灌种植模式下不同秸秆覆盖方式显著(P<0.05)影响夏玉米根系分布、产量和水分利用效率,通过沟覆秸秆沟灌可改善夏玉米根系分布,提高水分利用效率,达到高产。沟覆秸秆促进了垄上大于40 cm土层根系发育,根长密度较FM处理增加128.1%,显著提高沟里大于20 cm土层根长密度,促进对深层土壤水分养分吸收利用,提高产量。与FM处理相比,FGJ和FLGJ处理的水分利用效率显著提高了51.9%和54.3%,增产9.3%和9.0%,但FGJ处理的收获指数显著高于其他处理(P<0.05),为0.48。【结论】沟灌种植模式下沟覆秸秆FGJ处理改善深层根系分布效果较好,显著提高夏玉米水分利用效率及产量。     

春玉米组合种植模式土壤水分变化规律研究

保墒与灌溉技术的集成是提高作物水分利用效率的有效途径,本研究旨在探索一种新的能同步提高天然降水和灌溉水利用效率的种植模式。试验将垄作栽培、覆盖保墒、补充灌溉、交替隔沟灌溉4个单项节水技术有效组合,形成春玉米组合种植模式。具体设计为,聚土垄作春玉米,在玉米水分亏缺时期以交替隔沟灌水方式补灌,以垄沟表面不同覆盖形式为处理的春玉米种植模式。试验结果表明,在玉米全生育期内各处理垄背、南沟、北沟3处土壤含水量始终存在差异,南沟、北沟土壤含水量在灌水期交替出现峰值;处理之间,0~40 cm土层土壤含水量,垄覆膜沟覆秆处理(MG)垄覆膜沟裸处理(ML)垄覆秆沟覆秆处理(QG)垄沟全裸处理(CK),60~100 cm土层土壤含水量QGCKMGML;本试验所采用的组合节水种植模式能够发挥各单项节水技术的节水特性,并有利于提高水资源利用效率。     

不同覆盖方式对土壤水热与夏玉米生长的影响

为探求西北半湿润地区不同覆盖方式对农田土壤水热和作物生长的定量影响,试验对比研究了平作不覆盖(CK)、秸秆覆盖平作种植(SM)、地膜覆盖平作种植(PM)和垄覆地膜沟覆秸秆(SPM)4种覆盖方式对夏玉米土壤水分、温度、作物生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:覆盖处理在各生育期内0~260 cm土壤贮水量都显著高于对照(P0.05),夏玉米生育期0~30 cm土层内平均温度表现为:PMSPMCKSM(其中15 cm时土壤温度CKSPM),垄覆地膜沟覆秸秆能够有效地聚集降雨。夏玉米地上部生物量随生育进程的动态变化符合Logistic生长模型,SPM处理地上部生物量理论值最大,快速累积期提前,最快累积速率较大,持续时间较长。SM、PM和SPM处理2年夏玉米产量平均值分别较CK处理提高15.4%、23.3%和28.4%(P0.05)。水分利用效率分别较CK处理提高10.2%、31.2%和28.0%(P0.05),各覆盖处理间差异不显著。综合分析,垄覆地膜沟覆秸秆可明显改善农田土壤水热状况,增加干物质积累量,提高夏玉米产量和水分利用效率,是该研究中最适合本地的覆盖栽培方式。     

垄膜沟播垄沟宽对胡麻水分利用效率和产量的影响

【目的】探讨垄沟宽度对垄膜沟播胡麻水分利用效率和产量的影响,为提高垄膜沟播胡麻经济效益提供依据。【方法】对25 cm垄沟宽垄膜沟播(R25)、35 cm垄沟宽垄膜沟播(R35)、45 cm垄沟宽垄膜沟播(R45)和露地条播(CK)4个栽培条件下胡麻田土壤水分、胡麻生物量、水分利用效率、产量进行了比较分析。【结果】覆膜处理可缩短胡麻生育期2 d,不同处理间出苗率差异较大。胡麻种植区、覆膜区土壤水分垂直变化总体随土层增加呈增加趋势。R25、R35处理的生物量变化趋势一致,先上升后降低,鲜质量和干质量均在灌浆期达到最大值;R45处理和CK的生物量变化趋势一致,鲜质量在开花期最高,干质量在成熟期最高。R25处理的水分利用效率和产量均高于其他处理,R25处理水分利用效率较CK提高了32.81%,产量较CK提高了16.67%。【结论】垄沟宽度是影响垄膜沟播胡麻水分利用效率和产量的重要因素,较小的垄沟宽度(25 cm)有利于提高胡麻水分利用效率和产量。     

微喷补灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

【目的】提高夏玉米用水效率。【方法】2018—2019年设置4个微喷补灌处理,分别以0～10(W10)、0～20(W20)、0～30(W30)和0～40(W40)cm为目标湿润土层,补灌的目标土壤含水率为相应土层的田间持水率,补灌时期均为夏玉米播种时、拔节期开始时和抽雄期开始时;以传统畦灌模式(CK)为对照,研究了不同微喷补灌方案对夏玉米形态发育指标、产量构成、耗水量和水分利用效率(WUE)的影响。【结果】随着补灌目标湿润土层深度的增加,夏玉米株高、叶面积指数(LAI)、地上部干物质量和籽粒产量等指标呈逐渐增大或先增大后减小的趋势,当目标湿润土层达到20cm后,继续增加灌水量对夏玉米生长的促进效应减小,W20处理的各项指标均能获得较高值。耗水量和WUE受补灌目标湿润土层深度影响显著,其中,耗水量随目标湿润土层深度的增加而增大,WUE则与之相反。W20处理与CK和高水分(W40)处理相比,籽粒产量无显著差异,但灌溉用水量减少47.33%～54.73%,耗水量显著降低9.86%～13.85%,WUE显著提高11.48%～19.26%。【结论】建议试验区夏玉米微喷补灌的目标湿润土层为0～20 cm,目标含水率为田间持水率。     

宽窄行配置一穴多株种植对膜下滴灌玉米产量和群体质量的影响

【目的】在保持种植密度和行距一定的条件下,选择适宜机械化运行的宽行距,研究1穴多株种植对膜下滴灌春玉米产量和群体质量的影响,进而实现增产、提高水肥利用效率和实现农业整体机械化的目标。【方法】试验在同一种植密度(9 900株/hm^2),等行距(30 cm)、等株距(30 cm)条件下,设置3种种植规格:1株/穴(H1,宽行37 cm)、2株/穴(H2,宽行104 cm)、3株/穴(H3,宽行172 cm)。【结果】不同种植株数下春玉米叶面积和叶面积指数(LAI)在大喇叭口期后差异显著,且H2处理叶面积显著大于H1、H3处理,分别高13.8%、7.6%;吐丝期以后H2处理干物质积累量显著高于H1和H3处理;吐丝期至成熟期H2处理的光合势、相对生长率显著高于H1、H3处理,光合势分别高4.60%~12.74%、8.97%~9.79%,相对生长率分别高21.15%、103.06%;H2处理的产量较H1、H3处理平均增产21.6%、24.6%,水分利用效率(WUE)分别提高25.0%、33.5%。【结论】春玉米膜下滴灌宽窄行配置1穴2株种植可以提高春玉米叶面积指数,延缓后期叶面积的衰老,增加光合势,有助于后期干物质的积累,提高粒重,最终提高玉米籽粒产量。与常规种植相比,玉米膜下滴灌采用1穴2株种植规格,产量提高约21.6%,WUE提高约25%。     

1957-2017年京津冀主要作物水分利用效率及节水潜力分析

水资源短缺以及农业用水效率不高制约着京津冀一体化国家战略的实施。【目的】提高主要作物水分利用效率,缓解京津冀地区农业水资源矛盾。【方法】基于FAO推荐的Penman-Monteith公式及有效降水计算公式估算了1957-2017年京津冀地区冬小麦、夏玉米的耗水量及水分利用效率以及冬小麦、夏玉米的节水潜力。【结果】冬小麦、夏玉米水分利用效率呈逐年线性增长趋势。冬小麦、夏玉米水分利用效率仍有20%~30%的提升空间,在产量不变的前提下,京津冀地区可节约水量43.6亿~60.4亿m^3。冬小麦节水潜力高于夏玉米。【结论】可通过改善土壤条件,优化灌溉管理以及秸秆覆盖等措施提高冬小麦及夏玉米的水分利用效率。     

滴灌施肥对盐碱土壤盐分运移及草木樨生长的影响

【目的】探究不同滴灌施肥条件对土壤盐分运移及对植物生长规律的影响。【方法】在大同盆地以草木樨为试验材料,以当地施肥习惯(N、P_2O_5、K_2O施量分别为180、90、36 kg/hm2)作为传统施肥量,设置5种不同的施肥水平,分别为传统施肥量的0%、40%、70%、100%、130%,分析了不同滴灌施肥水平下土壤电导率、pH值的变化情况及其对植物生长的影响。【结果】当施肥量为40%与70%时,滴头处溶质受淋洗作用较为明显,土壤电导率降幅较大;当施肥量为100%与130%时,表层土壤电导率较大,随土壤深度的增加而减小;土壤pH值随种植时间的延长得到一定的降低;70%处理下草木樨平均株高最高(138.6 cm),同时在此处理下0～100 cm土层土壤平均电导率为299μS/cm,平均pH值为7.73。【结论】N、P_2O_5、K_2O施量分别为126、63、25.2 kg/hm2时土壤电导率与pH值较小,同时草木樨生长最好。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。     

不同秸秆隔层材料对河套灌区土壤水盐运移及玉米产量的影响

通过在内蒙古河套灌区设置秸秆隔层试验,研究小麦、玉米2种秸秆隔层材料对土壤水盐运移及玉米产量的影响。结果表明,秸秆隔层处理在整个玉米生育期0～40cm土层土壤含水率变化波动较大,且土壤含水率总体低于不设隔层的对照处理,不同秸秆隔层处理在玉米生长前期土壤含水率差异不明显,但后期玉米秸秆隔层处理土壤含水率低于小麦秸秆隔层。40～80cm土层不同处理土壤含水率变化趋势与0～40cm正好相反,含水率大小依次为玉米秸秆隔层、小麦秸秆隔层、对照。秸秆隔层处理抑制了土壤盐分随水分的向上运移,同时延缓了水分的下渗过程,增强了盐分淋洗效果,玉米秸秆隔层的控抑盐效果好于小麦秸秆隔层。秸秆隔层处理没有明显增产优势,玉米秸秆隔层处理较小麦秸秆隔层处理的玉米产量要略高。     

夏玉米沟垄覆盖集水效果及生态效应研究

采用垄上覆膜集雨保墒、沟内种植的栽培方法,在半湿润易旱区的陕西关中红油土上进行了夏玉米田间试验,探讨覆膜集雨栽培对玉米产量、养分携出量及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜集雨种植能明显提高夏玉米的籽粒产量、生物产量,有利于植株对养分的吸收利用;覆盖措施具有很好的蓄水保墒效果:在玉米灌浆期,覆膜使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别比对照提高了8.2、17.1mm,覆膜覆草使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别提高了13.6、23.0mm,覆膜覆草处理的集水效果更为显著,水分利用效率更高,平均每消耗1mm水分可生产玉米籽粒比覆膜处理提高了8%。