不同抗旱性小麦品种耗水量及产量形成的差异

为明确年际间不同抗旱性旱地小麦品种的产量差异,筛选适于黄土高原东缘种植的旱地小麦品种,于2012—2017年在山西省运城市闻喜县试验基地进行田间试验。选取10个小麦品种,将降水年型与小麦品种抗旱性进行分类(降水年型:欠水年、平水年;小麦品种:强抗旱性、弱抗旱性),比较分析不同年型下抗旱性不同的小麦品种水分利用效率、干物质积累量、产量及产量构成要素的差异,分析产量及干物质积累量与耗水量的关系,明确不同品种小麦的节水增产效果。结果表明,强抗旱性品种包括‘晋麦92’‘运旱20410’‘运旱22-33’‘运旱618’‘运旱719’和‘长6697’,弱抗旱性品种包括‘洛旱6号’‘洛旱9号’‘洛旱11号’和‘洛旱13号’。欠水年,强抗旱性品种的平均耗水量高于弱抗旱性品种,当耗水量增加1 mm时,强抗旱性品种产量提高29.6 kg·hm~(-2),且影响其产量的主要因素是穗数和穗粒数,营养器官干物质积累量提高50.8 kg·hm~(-2),从而水分利用效率较高,尤其‘晋麦92’和‘运旱20410’。此外,强抗旱性品种较弱抗旱性品种单位粮食生产的节水量提高13.61%,消耗1 mm土壤水分增产量提高15.74%,具有较好的节水增产效果。平水年, 6个强抗旱性品种耗水量普遍较高,其中‘运旱20410’和‘晋麦92’的水分利用效率较高,产量也较高。因此,本研究条件下,欠水年和平水年表现均较好的品种是‘晋麦92’和‘运旱20410’。     

播期、播量对旱作小麦‘小偃60’生长发育、 产量及水分利用的影响

在旱作条件下,探讨播期及播量对小麦新品系‘小偃60’群体性状、产量及水分利用的影响,可为小麦适雨栽培提供技术依据。试验于2014—2015年在中国科学院南皮生态农业试验站进行,自10月15日至11月14日,每6 d设置一个播期,共设6个播期(T1~T6),设播量不变(B1)和逐期增加播量(B2)两个处理:B1为300 kg·hm~(-2),T1到T6播量相同;B2为随播期推迟播量逐期增加,每推迟1 d增加7.5 kg×hm~(-2),各播期的播量分别为300 kg·hm~(-2)(T1)、345 kg·hm~(-2)(T2)、390 kg·hm~(-2)(T3)、435 kg·hm~(-2)(T4)、480 kg·hm~(-2)(T5)和525 kg·hm~(-2)(T6),研究了不同播期和播量下‘小偃60’群体性状、产量及水分利用的变化规律。试验结果表明:1)随播期推迟,出苗时间延长、生育期推迟,全生育缩短;播量对生育期无显著影响。2)随播期推迟,出苗率和单株成穗数逐渐降低;播量增加,基本苗及穗数提高。3)随播期推迟,株高和生物量降低;播量增加,生物量提高,株高无显著变化。4)随播期推迟,籽粒产量下降;逐期增加播量后,11月2日前籽粒产量可达6 600 kg×hm~(-2)以上且无显著差异。5)若随播期推迟增加播量,前4个播期产量、水分利用效率无显著变化,皆达29 kg×hm~(-2)×mm-1以上。研究结果表明,‘小偃60’是一个播期宽泛的品种,随播期推迟产量下降,但在一定播期范围内通过增加播量,提高群体(穗数),可以获得与适时播种相近的产量,播量与播期推迟天数的理论关系为y=0.368 2x2+1.193 9x+316.7(R~2=0.983 9)。     

长期施用保水剂对小麦生长和水分利用的影响

[目的]开展保水剂长期施用对作物增产和水分利用效率的研究,为探索浅山丘陵旱作区资源利用效率和生产效率的关键提升技术提供科学依据。[方法]采取田间定位试验的方法于2011—2019年在河南省农科院节水农业禹州基地进行了不同保水剂用量对小麦产量与水分利用的影响研究。试验设置未施保水剂(CK)、保水剂15 kg/hm~2(F)、保水剂30 kg/hm~2(T)、保水剂45 kg/hm~2(V)等4个处理。[结果](1)同一年份施用保水剂处理随小麦生长发育土壤耗水量略有增加,各处理表现为:VTFCK;不同年份之间,贫水年土壤耗水量相对较大,富水年增减不一,表现为:2019年2014年2015年2011年2012年2016年2018年2013年2017年。(2)小麦总耗水量与生育期降水量趋势基本一致,即不同年份之间丰水年小麦总耗水量较大,贫水年总耗水量较小。(3)施用保水剂处理有利于改善小麦生长发育,提高单位群体数量、株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量,减少不孕穗。(4)小麦产量表现为:VTFCK,保水剂处理较CK增产2.31%～19.20%。随着施用年限延长,F处理至第4 a后对小麦的增产幅度趋于稳定,T处理的增产率随施用年限的增加逐步提升,V处理则表现为先增再减再逐步提高的过程。(5)单位净收益、水分利用效率与产量的趋势一致。水分利用效率不同年份间表现为先降低再升高(2012—2016年),再降低再升高(2017—2019年)的过程。与土壤耗水量变化趋势一致,与贫水年降水量、总耗水量的变化趋势相反。并以V处理的水分利用效率提高幅度最大,较CK提高1.70～4.51 kg/(hm~2·mm)。(6)小麦产量、水分利用效率、土壤耗水量、总耗水量之间呈显著的正相关关系。[结论]基于不同降水年型、小麦产量、水分利用效率、净收益等综合考虑,小麦最佳的保水剂用量为45 kg/hm~2。     

基于APSIM模型小麦-玉米不同灌溉制度作物产量和水分利用效率分析

针对海河平原地下水位持续下降和维持小麦—玉米两熟较高产量之间的矛盾,对不同降水年型小麦—玉米不同灌溉制度下产量和水分利用效率(WUE)进行模拟分析,结果对平衡该区域地下水可持续利用与粮食生产提供重要科学决策依据。利用研究区域站点长时间序列气象数据,以小麦不同水分处理地上部生物量、叶面积和周年土壤水分动态田间试验数据为基础,对APSIM小麦玉米遗传参数和土壤水分等相关参数进行了校准和验证。利用校准和验证的APSIM模型,对不同降水年型小麦—玉米不同生长阶段水分亏缺指数(CWDI)进行了分析,并模拟了8种不同灌溉制度情景下小麦玉米产量、水分利用效率和灌溉水利用效率(IWUE)。结果表明:不同降水年型小麦各生育阶段CWDI均较高,说明无论干旱、平水和湿润年份小麦需水量远大于降水量,尤其是拔节—成熟期水分严重亏缺,属极旱;玉米抽雄前基本不受干旱胁迫影响,但抽雄后的灌浆阶段处于中旱或重旱,对水分需求迫切。兼顾产量和水分利用效率的灌溉制度,干旱、平水及湿润年份全年灌溉3次,灌水量为225 mm(小麦播种75 mm+拔节期75 mm+开花期75 mm)时可获得较高的周年产量和最大WUE。不同降水年型周年产量和WUE在干旱年份分别为17 357.6 kg/hm~2和29.6 kg/(hm~2·mm),平水年份分别为18 827.9 kg/hm~2和25.9 kg/(hm~2·mm),湿润年份分别为19 685.2 kg/hm~2和25.8 kg/(hm~2·mm)。此灌溉制度下,小麦、玉米可获得较高的产量和水分利用效率,为该区域水—粮权衡的重要灌溉策略和措施。     

半干旱地区不同年代冬小麦品种根系生长和水分利用效率对种植密度的响应

优良的品种与科学合理的种植密度是提高小麦产量的基础。试验以3个不同年代在黄土高原半干旱地区大面积推广的冬小麦品种为试验材料,设置了3个种植密度（100万株/hm²、250万株/hm²、350万株/hm²）,通过田间小区实验研究了种植密度对其根系生长,产量及其水分利用效率的影响。结果表明:不同年代冬小麦品种的根系生长,水分利用效率及其产量对种植密度的响应不同。1960s品种（丰产3号）的根系生长、产量及水分利用效率随种植密度的增加而降低;1980s品种（小偃6号）在中密度时根系生长,产量及水分利用效率最大,低密度次之,高密度最小;现代品种（长旱58）根系生长,产量及水分利用效率随种植密度的增加而提高。在本实验条件下,现代品种较前品种的最高水分利用效率和最高产量均显著增加,而相应的根重密度和根长密度却显著降低。这表明在黄土高原半干旱地区小麦品种更替过程中,小麦的根系生长可能存在对其产量和水分利用效率不利的冗余,只不过这种根系生长的冗余随品种的更替而降低,并因此提高了其水分利用效率和产量。     

不同施氮水平下拔节期灌溉对旱地冬小麦的群体动态、产量及耗水特性的影响

针对目前黄土高原雨养农业区为追求小麦高产而存在的过量施肥现象,以小麦长旱58为材料,采用大田试验方法,拟通过补水减肥措施探究不同氮水平下拔节期灌溉对小麦群体、产量和耗水特性的影响。试验设置了水氮二因素,氮设4个水平,分别施纯氮0kg/hm~2(N_(0))、60kg/hm~2(N_(60)),120kg/hm~2(N_(120)),180kg/hm~2(N_(180)),水分设两个水平,分别是拔节期灌溉30mm水和全生育期不灌溉(各氮水平下灌溉处理记为N_(0)W,N_(60)W,N_(120)W,N_(180)W,不灌溉处理记为N_(0),N_(60),N_(120),N_(180))。结果表明:拔节期灌溉显著提高了120kg/hm~2氮水平下的成熟期的亩穗数、产量和水分利用效率。在施氮120kg/hm~2时拔节期补灌30mm水产量达到5 100~6 100kg/hm~2,水分利用效率达到12~18kg/(hm~2·mm),较施氮120kg/hm~2处理分别提高了19%和22%,和施氮180kg/hm~2处理产量无显著差异。当施氮水平提高至180kg/hm~2时,拔节期灌溉对群体、产量和水分利用效率没有显著的增加。同时,拔节期灌溉导致了0kg/hm~2氮水平下小麦的早衰,即N_(0)W的生物量、产量、水分利用效率在灌溉后显著减小。说明通过少量补灌能够达到减肥增效的目的。综上,试验认为针对黄土高原地区施氮120kg/hm~2条件下拔节补灌30mm水是最优处理。     

播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响

为明确播期、播量和施氮量对小麦产量形成的影响,于2016—2017年和2017—2018年两个小麦生长季,采用3因素裂区试验设计,以播期为主区[10月12日播种(适播, ST)和11月12日播种(晚播, LT)],播量为裂区[2.25×10~6株·hm~(-2)(M1)、3.00×10~6株·hm~(-2)(M2)和3.75×10~6株·hm~(-2)(M3)],每个播量设置3个施氮量[纯N150 kg·hm~(-2)(N1)、225kg·hm~(-2)(N2)和300kg·hm~(-2)(N3)],研究播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响。结果表明,播期、播量和施氮量3因素互作显著影响了小麦产量及其构成要素、氮素利用效率、干物质积累量、花前干物质转运、花后干物质积累以及成熟期干物质在各器官中的分配。其中,ST处理显著提高了开花期群体干物质量、成熟期干物质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率;小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量显著高于LT处理。在ST和LT处理条件下,M2和M3处理有效穗数、开花期干物质量和成熟期干物质量显著高于M1,M2处理穗粒数、花后干物质量及其对籽粒的贡献率、单茎中籽粒重量及其在单茎中所占比例较高,显著高于M1和M3。N3处理的有效穗数、开花期群体干物质量、成熟期干物质量和花后干物质量及其对籽粒的贡献率显著高于N1和N2。在ST处理条件下M1、M2处理和LT处理条件下所有播量处理均以N3的穗粒数、千粒重和单茎籽粒干重及其在单茎中所占比例较高。本试验条件下,增施氮肥和适当增大播量有利于小麦产量的提高。小麦‘安农大1216’在10月12日播种,播种密度3.00×106株·hm~(-2)、施氮量为300 kg·hm~(-2)时可以获得较好的产量。     

保水剂对旱作马铃薯产量及水分利用效率的影响

为探究宁南地区保水剂对马铃薯关键生育期水分利用及作物产量的影响,本研究采用沃特和微生物保水剂,以不施保水剂处理为对照,研究2种保水剂不同用量(30、60、90 kg·hm~(-2))对土壤水分、马铃薯产量及水分利用效率的影响并对经济效益进行分析。结果表明,在作物主要生育期,微生物保水剂可改善马铃薯生育前期耕层土壤水分含量,促进马铃薯的生长,而沃特保水剂的施用可提高马铃薯中后期深层土壤水分含量,其作物地上部生物量显著高于不施保水剂处理。与对照相比,沃特保水剂施用90 kg·hm~(-2)时马铃薯增产效果最佳,其水分利用效率最高,分别较对照提高44.1%和75.8%,微生物保水剂60 kg·hm~(-2)次之;施用沃特保水剂60 kg·hm~(-2)的商品薯率最高(87.3%),微生物保水剂60 kg·hm~(-2)次之。结合经济效益分析发现,在宁南旱地马铃薯生产中,推荐施用沃特保水剂30~60 kg·hm~(-2)能显著提高马铃薯的经济效益。本研究为保水剂在旱作区的应用提供了理论依据。     

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。     

绿洲灌区玉米产量及水分利用对绿肥还田方式的响应

针对绿洲灌区小麦-玉米长期连作,麦后休闲期长、光热水资源利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米产量及水分利用效率的影响有重要意义。在石羊河流域,于2017—2019年度通过田间试验研究了麦后复种绿肥的不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥传统翻耕对照)对后茬玉米产量形成和水分利用特征的影响。两年试验结果表明,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压处理玉米籽粒产量平均达14 274.9kg·hm~(-2)和14 687.5kg·hm~(-2),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高18.2%和20.4%(P0.05)。绿肥地表覆盖免耕条件下,玉米穗数、穗粒数、百粒重分别较不复种绿肥翻耕处理(对照)平均高5.4%、9.6%、20.8%(P0.05),且较根茬还田处理(翻压、免耕)增幅显著。与此同时,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压显著增加玉米叶面积指数、干物质累积量和平均净同化率。绿肥地表覆盖免耕处理水分利用效率平均达24.4kg·hm~(-2)·mm~(-1),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高29.9%(P0.05),该处理较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高玉米播前土壤贮水量26.9%(P0.05),平均达280.7mm,且该条件下玉米全生育期耗水量显著低于其他绿肥还田处理。绿肥根茬还田处理(翻压、免耕)下,玉米平均水分利用效率分别较不复种绿肥翻耕处理显著高16.7%、16.0%(P0.05)。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥地表覆盖免耕获得玉米高产的同时,实现了水资源的高效利用。     

保水剂构件的保水保肥效果研究

[目的]针对水土流失造成的肥料养分流失及部分地区干旱缺水的问题,进行节水保肥的系列研究,阐明保水构件的保水保肥效果及其应用前景。[方法]利用保水剂加工成各种形状的保水构件,并使其获得的保水保肥效果优于把保水剂和土混匀的常规方法。[结果]在同等淋水量的情况下使用保水构件可减少65%的水分流失,N,P,K养分流失可减少89%以上;盆栽试验中,在干旱胁迫情况下,保水构件可使玉米增产155%;大田试验显示,自然降雨条件下,保水构件可使玉米增产26%,甘蔗增产10.5%且糖度增加。同时N,P,K养分下渗流失减少而对养分的吸收增加。[结论]系列试验说明保水构件可提高作物产量、质量和对养分的吸收。     

水土保持与绿水资源保护

绿水概念是由瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所水文学家Falkenmark于1995年首次提出的,它拓宽了传统水资源的范畴,更新了水资源的思维,引起科学界对水资源概念和水文功能的重新思考。在水资源越来越匮乏的严峻情况下,从绿水概念出发,可以看出"水土保持"概念的全面性,也更加明确了保水的思路和方法,为全面做好水土资源保护提供了理论基础。水土保持中"保水"的对象就是绿水,水土保持工程措施可以增加绿水比例,林草措施可以储蓄绿水,耕作措施可以提高绿水利用效率。应完善保水评价体系,加强绿水资源管理,发展保水技术,完整地宣传水土保持概念,树立完整的水土保持意识。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

关于水权及水权交易的若干法理思考

水资源是人类生存之本,有效的水权理论以及水权交易体制是保障水资源高效利用的重要条件。目前,我国法律对水权概念界定模糊,水权交易体制存在较大弊病,因此,有必要明确水权的内涵及其法律特征,对现行水权交易体制进行改革。     

华北平原水氮优化条件下不同种植制度的水分效应研究

以华北平原冬小麦夏玉米一年两熟制、冬小麦夏玉米春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系为对象,研究了不同种植制度下作物的产量、根层土壤水分动态变化和水分利用效率。结果表明,不同种植制度对产量、耗水和水分利用方面影响显著。一年两熟制下作物的产量、耗水量和水分利用效率均显著高于两年三熟制和一年两熟制,但是降雨量仅能满足总耗水量的72.9%,仍需较多地下水补充灌溉。两年三熟制降雨量能够满足作物耗水量80.4%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少23.1%,12.0%和15.8%。一年一熟制降雨量能够满足作物耗水量的89.2%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少45.2%,27.3%和30.7%。一年两熟制和两年三熟制的各层土壤水分在两年内呈现波浪型变化趋势,一年一熟制各层变化趋势较为平缓。两年三熟制和一年两熟制有利于提高土壤蓄水量,减少灌溉量,进而减少对地下水资源的抽取。两年三熟制降雨量能够较好地满足作物耗水量,产量和水分利用效率介于其它两种种植制度之间,与其它两种种植制度相比;能够兼顾水资源的可持续利用和粮食安全。春玉米高产的适宜栽培措施有待于进一步研究。     

水土保持与水资源可持续开发利用的探讨

水循环是自然界水体的自然规律,也是水资源可持续开发利用的基础,任何破坏水循环机理的因素都将阻碍水资源可持续开发利用;相反,有利于水循环机理的因素都将促进水资源可持续开发利用。这里从水循环机理分析水资源可持续开发利用与水土保持的内在联系,分析水土流失和植被破坏对水资源开发利用的影响,探讨水资源可持续开发利用与水土保持的辩证关系,进一步阐述水土保持在水资源可持续开发利用工作中的重要作用。     

纳米碳混合层对土壤水分入渗特性及水分分布影响

通过室内一维垂直土柱试验,利用TDR和张力计分别研究土壤中纳米碳混合层对土壤水分入渗特性、土壤水分分布以及纳米碳混合层对土壤水分特征曲线的影响。结果表明:(1)随着入渗时间的增加,含有纳米碳的土壤在相同入渗时间内累积入渗量减少,湿润锋推进距离明显减小,施加纳米碳具有明显的减渗作用。利用Philip入渗模型拟合入渗数据,吸渗率S随着纳米碳含量的增加而减小,随着纳米碳含量的增加,水分入渗初期的累积入渗量逐渐减小。对湿润锋分层进行线性拟合,在湿润锋进入第2层土壤时,入渗速率有了显著的降低,纳米碳混合层有着明显的阻水效果。(2)随着纳米碳的加入,纳米碳混合层的含水量明显提高,纳米碳混合层下层的土壤含水量相对于空白对照组土壤含水量更低;当纳米碳含量为0.5%时,纳米碳混合层的土壤含水量达到最大值。(3)随着纳米碳的施入,在土壤脱湿状态下,能显著提高土壤的持水能力,运用van Genuchten模型对水分特征曲线进行拟合,公式中的土壤的滞留含水率、饱和含水率及与进气值相关系数较不加纳米碳的土壤明显增加,形状系数n则小于不加纳米碳的土壤。     

水源涵养林林木耗水称重法试验研究

 为在水源涵养林林木培育中选择耗水量较低的树种,在北京密云水库水源涵养林集水区,采用小型蒸渗系统测定仪和TDR等仪器,用称重法研究了6个野外水源涵养林树种的耗水特性,对6个树种的日平均耗水进行了比较,对不同天气情况下各树种的耗水特性进行了比较。在正常水分条件下,各树种的日耗水量,从小到大依次为荆条(Vitexnegundovar.heterophylla)、油松(Pinustabulaeformis)、臭椿(Ailanthusaltissima)、侧柏(Platycladusorientalis)、杨树(Populussp)、刺槐(Robiniapseudoacacia);6年生荆条在7—9月份平均日耗水量为0.28kg,7年生油松在7—9月份平均日耗水量为0.57kg,3年生臭椿在7—9月份平均日耗水量为0.55kg,7年生侧柏在7—9月份平均日耗水量为0.7kg,3年生杨树在7—9月份平均日耗水量为0.77kg,5年生刺槐在7—9月份平均日耗水量为0.78kg。结果表明,荆条、臭椿和油松是耗水较少树种,适合在水源涵养林中应用。     

东新村农业水资源的开发与节水灌溉现状调查

通过对东新村的水量平衡分析表明:该村农业水资源供需矛盾日趋尖锐,在当前生产水平下,年缺水约50万m³,必须大力推广节水灌溉技术,维持地下水采补平衡,以维持该村农业的持续稳定发展.     

论水土保持在解决中国水问题中的战略地位

洪涝灾害、淡水资源短缺和水污染问题是中国水问题中的三大主要问题,已引起社会各界的高度重视。影响中国三大水问题的因素甚多,但水土保持是解决水问题之根本性、战略性措施。