春玉米不同生育期土壤湿润层深度调控的稳产节水效应

局部根区水分胁迫可以调节作物的产量、品质及水分利用效率。现有研究多通过调控水平方向作物根区土壤水分分布来构建适宜局部根区水分胁迫环境,而水平方向根区土壤水分分布的调控存在局限性。该文以石羊河流域春玉米为研究对象,通过覆膜和控制不同生育期计划湿润层深度来实现根区土壤水分的垂向调控,分析了调控措施对不同深度土层水分、作物生长指标及水分利用效率的影响。结果表明:根区土壤水分垂向调控措施可以有效调控作物根系分布及根区土壤水分的时空变化;调控中选用大的计划湿润层深度可以有效增加深层土壤内的根长密度及其分布比例,减小不同深度土层水分差异;在调控中,水分胁迫多出现于下部土层(50~100 cm),且含水量随时间在胁迫阈值上下波动,存在空间上的局部水分胁迫和时间上的干湿交替,所构建的水分胁迫环境较为理想;该调控措施亦可对灌水量及作物耗水量进行调控,能够调节作物对降雨及深层土壤水的利用,在各生育期使用较大或较小计划湿润均可以增加对非灌溉水的利用,其中,大的计划湿润层深度有利于对深层土壤水的利用;根区土壤水分的垂向调控也会影响干物质在各组织器官间的分配,实现增产增收。以灌溉水利用效率及水分利用效率来评价各调控方案节水效果,最优根区土壤水分垂向调控方案为:地膜覆盖,灌水下限设为65%田间持水量,苗期计划湿润层深度为30 cm,拔节期计划湿润层深度为40 cm,抽雄期至成熟期计划湿润层深度为50 cm。     

喷灌条件下冬小麦水肥调控技术田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥调控进行田间试验研究,探讨了喷灌不同灌水施肥处理对冬小麦产量、耗水规律的影响,提出了不同生育期的适宜灌水计划湿润层深度。     

喷灌条件下冬小麦水肥调控技术田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥调控进行田间试验研究,探讨了喷灌不同灌水施肥处理对冬小麦产量、耗水规律的影响,提出了不同生育期的适宜灌水计划湿润层深度。     

渗灌灌水定额对温室黄瓜产量和水分利用效率的影响

为了解决不合理灌溉所引发的问题,采用先进的灌水技术和灌水理论,制定合理的保护地蔬菜栽培灌溉制度,即确定适宜灌水控制指标,对于节约水资源、提高产量等都具有非常重要的意义。采用保护地黄瓜栽培小区试验的方法,通过比较单次灌水量、灌水次数、水分利用效率和产量等指标,对不同灌溉计划湿润层土壤湿润比灌溉效果进行了综合评价。研究结果表明,在砂质黏壤土上,当节点式渗灌管埋深为25 cm、计划湿润层深15～40 cm（厚度25 cm）、灌水控制上限和下限分别定为土壤水吸力6 kPa（田间持水量）和30 kPa时,将灌溉计划湿润层土壤湿润比设定为前期0.37～0.38（灌水定额54～56 m3/hm2）、后期0.34～0.37（灌水定额50～55 m3/hm2）并依此进行灌溉,具有较好的高产、优质、节水效果。     

喷灌条件下花生水肥耦合效应的田间试验研究

水肥是影响作物产量的两个重要因子,合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径。通过采用喷灌灌水技术,对花生水肥耦合效应进行田间试验研究,探讨了不同灌水施肥处理对花生产量、耗水规律、氮素运移等的影响,建立了反映花生产量与施肥量、灌水量关系的数学表达式,提出了喷灌条件下花生不同生育期适宜的灌水计划湿润层深度。     

灌溉和尿素类型对玉米水分利用效率的影响

水分和氮素运筹是提高作物产量的重要措施。为了研究不同灌水条件下常规尿素和控释尿素用量对玉米各生育期土壤含水率、籽粒灌浆速率和水分利用效率的影响,该文选用了常规尿素和控释尿素2种类型,施N量各设75和 150 kg/hm2 2个水平,以不施氮为对照;水分设置全生育期不灌水、浇85 mm灌浆水2个水平,随机区组设计。结果表明：相同灌水条件和施氮水平下,与常规尿素相比,控释尿素处理0～140 cm土层土壤含水率在玉米小口期前较高,而收获期却较低,实现了土壤水分的“前贮后用”。相同灌水条件和施氮水平下,与常规尿素相比,控释尿素处理玉米籽粒灌浆速率、总水分利用效率和灌溉水增产效率均显著提高。增加施N量显著提高总水分利用效率和灌溉水增产效率。与不灌溉相比,灌溉降低了玉米的总水分利用效率,但提高了玉米籽粒灌浆速率和籽粒产量。与常规尿素相比,控释尿素与水分对总水分利用效率和灌溉水增产效率的耦合效应更显著,利于高产与水分高效利用的同步。进一步分析表明,土壤水分的“前贮后用”和较高的灌浆速率是控释尿素能提高玉米总水分利用效率和灌溉水增产效率的重要原因。这对半湿润地区玉米节水高产栽培有重要参考价值。     

灌水量和灌水时期对冬小麦耗水特性和生理特性的影响

以优质冬小麦品种烟农475为试验材料,研究了不同灌水量和灌水时期对小麦的耗水特性、生理特性、籽粒产量及水分利用效率的影响.结果表明:土壤水分过多或不足都会对冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率造成影响,灌水时期的不同也会对冬小麦籽粒产量产生影响.灌5水的处理W4籽粒产量最高,产量水分利用效率也较高,说明W4处理是兼顾高产和节水的最佳灌溉方式.     

不同畦长灌溉对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨畦长对冬小麦耗水及产量和水分利用特性的影响,本试验以冬小麦品种‘科农2011’为试验材料,在2014—2015年中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦生长季,畦宽为5 m条件下,设置4 m、5 m、10 m(农民习惯畦长)、50 m、100 m共5个畦田长度,各处理均在拔节期和灌浆期用塑料软管从机井口引水到畦首灌水,塑料软管出水口安装水表计量灌水量,用秒表计量灌溉用时,研究不同畦长处理对冬小麦耗水特性、灌溉定额及灌溉用时、畦田内不同部位土壤含水量差异、籽粒产量以及产量和灌溉水利用效率的影响。结果表明:随着畦长增加,灌水量和总耗水量逐渐增加,灌水量占总耗水量的比例逐渐增加;籽粒产量虽逐渐增加,但未达到显著水平。土壤储水消耗量、产量水分利用效率和灌溉水利用效率随着畦长增加逐渐降低。与农民习惯的畦长10 m相比,4 m畦长处理的灌水量减少34.50%,多消耗深层土壤贮水58.92 mm,总耗水量降低1.61%,产量水分利用效率提高1.15%,灌溉水利用效率提高51.96%,次灌溉用时减少42.75%。100 m畦长处理在产量没有显著提高的基础上,总耗水量增加9.58%,灌溉水增加38.08%,产量水分利用效率降低9.88%,灌溉水利用效率降低26.20%,次灌溉用时增加65.61%。综合考虑籽粒产量、灌水量和水分利用效率,4 m畦长是本试验条件下兼顾高产与节水的最优畦长处理。     

豫北地区冬小麦滴灌灌水技术参数研究

为优化豫北地区冬小麦在滴灌条件下的灌水技术参数,通过田间试验系统研究了不同滴头流量(2.0,4.0,6.0 L/h)和滴灌带间距(40,60,80,100,120 cm)对灌溉水在土壤中分布、冬小麦产量以及水分利用效率的影响。结果表明：就灌水均匀度而言,缩小滴灌带间距和增加滴头流量可以提高灌溉水在冬小麦根区的分布均匀度;本试验条件下滴灌带铺设超过80 cm,会影响冬小麦产量及其构成,滴灌带间距相同时,冬小麦产量随着滴头流量的增加呈递增趋势。就水分利用效率而言,适宜的滴灌带间距及滴头流量组合能在同一灌水条件下,有效减小耗水量并提高水分利用效率;本试验条件下滴灌带间距60 cm、滴头流量2.0 L/h的参数组合的产量最高,达到10 626.45 kg/hm²,水分利用效率最高,达到2.42 kg/m³。综合分析灌溉水均匀度、冬小麦产量以及水分利用效率,滴灌带间距60 cm、滴头流量2.0 L/h,以及滴灌带间距80 cm、滴头流量6.0 L/h的参数组合是适宜的冬小麦滴灌灌水技术参数。     

日光温室番茄控制土壤深层渗漏的灌水量指标

针对菜田灌溉水肥渗漏问题,采用田间试验和室内分析相结合,研究不同灌溉方式下日光温室番茄不同生育期根系垂直分布特征,在此基础上,进一步研究了膜下沟灌方式下不同灌水量番茄田土体水分的垂直分布特征及灌水量与土壤水在根层外渗漏的关系。结果表明,日光温室番茄主要根系层为0～40 cm,最深根层为60 cm。在灌水量7.5～ 22.5 mm范围,灌溉后番茄田不同土层水分增加量呈垂直递减;在灌水量7.5～45 mm范围,灌溉水根层外的渗漏率与灌水量呈线性相关;该文以满足根层水分有效供给和控制根层外渗漏为目标,确定日光温室番茄花果期和采收期适宜每次灌水量为15～22.5 mm。研究结果可为确定浅根性蔬菜根-水同位管理灌溉指标提供依据。     

微润灌溉定额及微润带埋深对农田水盐动态及向日葵水分利用效率的影响

为探明微润灌溉对盐渍化土壤水盐变化及向日葵产量的影响,以河套灌区中度盐渍化向日葵农田为研究对象,设置了2种微润带埋设深度分别是20 cm(T1~T4),10 cm (T5~T8),4种灌溉定额(充分灌溉:T1,T5;轻度缺水:T2,T6;中度缺水:T3,T7;重度缺水:T4,T8)共8个处理。研究不同微润带埋设深度与灌溉定额对土壤水分、盐分分布,向日葵产量以及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:微润带埋深相同,灌溉定额越大,土壤含水率越高,土壤盐分越低。微润带埋深是影响土壤水盐分布的重要因素。灌溉定额相同,与微润带埋深为10 cm的处理相比,埋深为20 cm的处理在20-30 cm内土壤含水率更大,在10-60 cm内土壤含水率变异系数较小,且含盐量显著降低。微润带埋深20 cm条件下,充分灌溉有利于抑制向日葵根区土壤盐分累积。在2015年向日葵成熟收获后,T1处理0-60 cm土层内土壤相对积盐率为9.3%,比T2,T5处理降低53.3%,45.9%。而2016年向日葵成熟收获后,0-60 cm土层内土壤呈现脱盐现象且相对脱盐量随着灌溉定额减少而减少,随着埋深增加而增大。在相同埋深下,产量随着灌溉水量的增多呈逐渐递增的趋势;在相同灌溉定额下,微润带埋深为20 cm与10 cm各对应处理(T1与T5对应,依次类推)产量相比具有增加趋势,且差异显著。综合来看,埋深为20 cm时,充分灌溉的处理,在0-60 cm土层内土壤积盐率最小为9.3%,并且作物产量最高,WUE较高。推荐河套地区种植向日葵农田的微润带布置埋深为20 cm,进行充分灌水的应用模式,并进行秋浇将土壤表层盐分淋洗。该研究为微润灌溉在盐渍化地区的应用提供参考。     

微咸水膜下滴灌不同灌水下限对盐碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响

为了研究盐碱地上微咸水膜下滴灌不同灌水下限对土壤水盐运移和玉米产量的影响,在长胜试验站开展了微咸水膜下滴灌玉米的大田试验。试验采用负压计指导灌溉,控制滴头下20cm深处的土壤基质势下限分别为-10,-20,-30,-40kPa,每个处理重复3次,按随机区组布置。结果表明:膜下滴灌湿润体形状在垂直于滴灌带的滴头所在竖直剖面上近似为半椭圆形,随着灌水下限的增大,湿润层土体含水率增大;玉米根部附近均出现盐分低值区,膜外表层均出现盐分高值区;-20kPa和-30kPa灌水下限适中,既能较充分淋洗膜内表层土壤盐分,又不会造成微咸水中的盐分滞留累积;在玉米生育期内,膜内、膜外地下100cm土体均积盐;-10kPa和-20kPa下限处理对应的湿润体垂直深度约为60cm;玉米收获后,地下100cm土体均积盐,需要进行秋浇或春汇,大量淋洗土壤盐分,保证耕地盐分不逐年累积;试验条件下,玉米产量随着灌水下限的降低而减少。     

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。     

灌水下限与毛管埋深对温室番茄生长的影响

为探明番茄根系生长与水分分布之间的互反馈机制,通过日光温室地下滴灌试验,设置了4种毛管埋深(0 cm、10 cm、20 cm和30 cm)和3种灌水下限(保持土壤含水量为50%、60%和75%田间持水量),研究了不同灌水下限与毛管埋深对番茄根系生长及干物质分配的影响。研究结果表明,轻度、中轻度水分亏缺(灌水下限为75%和60%田间持水量)时,毛管埋深对番茄耗水量有显著影响,10~20 cm毛管埋深提高番茄耗水量。毛管埋深增加会减少0~20 cm土层根系分布,促进20~60 cm土层根系生长;毛管埋深对0~10 cm、20~30 cm、30~40 cm土层根系生长影响显著,对50~60 cm土层根系生长无显著影响。灌水下限对细根(d1 mm)、粗根(d1mm)的根长与根表面积影响显著,毛管埋深对细根的根长与根表面积有显著影响;轻度水分亏缺及20 cm毛管埋深有利于细根根长和根表面积生长,减少粗根比例。本研究结果表明,轻度水分亏缺及毛管埋深为20 cm更有利于全株干物质积累,灌水下限为75%田间持水量能够增加根系干物质分配比例,而20 cm毛管埋深则能促进干物质向茎叶转移且减少根系干物质的分配比例。     

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。     

膜下滴灌玉米番茄间作农田土壤水分分布特征模拟

间作种植和覆膜滴灌是实现高产和节水的重要技术,已被广泛应用,而掌握覆膜滴灌条件下间作种植农田土壤水分分布特征对于提高水分利用效率以及增产增收都具有重要意义。该文通过2a田间试验设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个灌水定额处理,并通过HYDRUS2D模型模拟了间作滴灌农田不同位置土壤水分的差异性、水平水量交换以及土壤水分二维分布特征。结果表明:基于HYDRUS2D构建的间作种植滴灌农田土壤水分模型精度较高,平均相对误差为5.72%～8.14%,决定系数在0.85～0.90,均方根误差在0.017～0.023 cm~3/cm~3。对于3个灌水处理皆表现为0～40 cm土层含水率出现差异,且在0～20 cm土层含水率差异显著,2014年番茄侧和玉米侧土壤含水率在3个灌水处理下的平均土壤含水率分别较裸地高20.17%和17.83%,2015年为16.02%和12.99%。间作滴灌农田土壤水平水量交换强烈,生育期水流主要由作物侧流入裸地侧,其中对于3个灌水处理在番茄侧0～40 cm土层净流入裸地的平均水量是玉米侧的1.3倍,约为60mm/a,并且0～40cm土层由作物侧流入裸地的水量是40～100cm土层的2.5倍。二维土壤水分分布显示,滴灌湿润体与作物根系分布匹配性较好,灌水后1d湿润饱和区主要集中在0～30cm土层,其中T1、T2、T3处理的饱和区面积分别为559.14,288.61和109.78 cm~2。灌水2 d后,低灌水处理(T3)存在较明显的水分亏缺,缺水区面积是充分灌溉(T1)的30倍。研究结果可为间作滴灌农田制定灌溉制度提供参考。     

不同灌水下限对温室茼蒿生长和产量的影响

该文采用15 cm深处土水势为茼蒿的控制灌水下限,研究在模拟微喷条件下控制灌水下限对温室茼蒿生长和产量的影响。共设6个处理,灌水下限分别是-10 kPa（T1）,-15 kPa（T2）,-20 kPa（T3）,-25 kPa（T4）,-30 kPa（T5）和-40 kPa（T6）。结果表明,不同的灌水下限对茼蒿产量的影响显著,灌水下限为控制在-15 kPa是产量最高,分别比其他处理增加了0.5%,18.7%,62.6%,73.4%,71.7%,在整个生育期灌水量为195 mm,比与其产量相近的T1处理节水56.4%。T2处理的株高和生长速率在生长后期与T1无差异。灌水下限低于-25 kPa,水分亏缺严重,影响出苗,不利于茼蒿生长。以-15 kPa土水势作为控制灌水下限,有利于茼蒿生长,可以达到高产、节水的目的。     

微咸水灌溉对土壤水盐动态与春小麦产量的影响

为了探究合理的微咸水灌溉利用模式,分别于2007年和2008年在宁夏银北惠农引黄灌区开展微咸水灌溉试验,研究了该地区微咸水灌溉对土壤水盐动态、春小麦产量的影响。研究结果表明：表层（0～30 cm）土壤含水率和含盐量变化较大,而30 cm以下土层的含水率和含盐量变化相对较小。渠灌条件下,春小麦全生育期内土壤根区（0～90 cm）处于明显的脱盐状态,而井渠混灌处理即使在相对干旱的年份也可保持根区土壤的盐分平衡,但井灌处理根区则出现明显积盐现象。春小麦耗水量和水分利用效率均随着灌水矿化度的增加而降低。与渠灌相比,井渠混灌模式的春小麦减产较小,而井灌处理的减产为20%～30%。在银北惠农地区,采用井渠1︰1的混灌模式是春小麦的适宜微咸水灌溉利用 模式。