黄土丘陵沟壑区梯田聚流补灌试验研究

黄土丘陵沟壑区水土流失严重 ,水资源短缺 ,旱灾频繁 ,影响农作物生长和产量。为探索减少水土流失 ,提高水资源利用效率 ,增加农作物产量的方法 ,进行了聚流补灌试验研究。试验结果表明 ,聚流补灌试验区玉米产量比对照区增产 7.2 2 %～ 5 7.3 % ,其中 ,穴灌 1∶8丰产沟覆膜和穴灌周边丰产沟覆膜两种模式增产幅度最大     

梯田聚流补灌增产效果研究

采用2种耕作方式和5种聚流形式，设置了11种试验处理（包括对照），根据王家沟流域梯田系统雨水径流资源的量化分析结果，制定出试验小区补灌量及补灌制度，研究了梯田的聚流补灌增产效果，试验结果表明，聚流补灌措施能优化雨水资源配置，大幅度提高梯田作物产量；耕作方式间，补灌形式间及其二者的交互作用，对作物产量影响较大，其中垄作覆膜以1：7聚流形式最好，丰产沟覆以周边补灌形式最好，充分显示出了聚流补灌措施抵御旱灾的能力。     

旱地胡麻覆膜穴播种植与节水补灌试验研究

干旱是威胁宁南山区胡麻生产持续发展的首要限制因子.采用地膜覆盖穴播种植技术,探索了旱地胡麻覆膜穴播种植的增产机理及其增产效应.结果表明,覆膜穴播可以提高土壤地温,保持土壤水分,促进土壤速效养分的充分释放和有效利用.又因穴播种植,胡麻籽粒顶土合力增强,出苗率高达79.4%～96.2%,籽粒产量提高37.9%～46.2%.与此同时,作者于胡麻覆膜穴播种植后,在胡麻的关键生育期枞形后期-现蕾初期,进行了膜上节水补灌试验.结果表明,节水补灌300～450 m3/hm2可提高籽粒产量30%～44%,水分生产效率达0.30～0.32 kg/(hm2.mm),水分生产效率提高8%～14.9%.这一新的种植方式,效益显著,应在干旱半干旱地区的胡麻产地大面积推广应用.     

覆膜集雨与限量补灌对土壤水分及冬小麦产量的影响

依据北京昌平2005－2006年冬小麦田间试验,探讨覆膜集雨和限量补灌措施对土壤水分及产量影响。结果表明：限量补灌明显的增加了田间土壤水分和耗水量,1.6 m土层耗水量比对照增加45.8%,比覆膜增加29%～39%,产量是对照的1.63～1.95倍,比单纯覆膜增产32%～58%,结合覆膜比单纯补灌略增加上层土壤水分,但产量效应不明显;在覆膜面积占种植面积40%,降雨是常年水平一半的条件下,覆膜集雨提升上层土壤水分,降低深层土壤水分,1.6 m土层耗水量较对照增加3.68%～12.23%,且对深层水的利用是对照的1.55～1.69倍,小麦抗旱能力增强,增产63%～95%, 1 m土层水分生产效率提高55.8%～73.8%;在都有覆膜的前提下,追肥比早秋施肥和一次基肥更好地保持了苗期土层水分。总体来看,覆膜结合补灌追肥和限量补灌措施抗旱增产效果显著,值得在华北地区旱地农田推广应用。     

不同覆膜方式对玉米产量和节水保墒的影响

为验证在控制灌水量的前提下不同覆膜方式玉米增产效果,试验研究探讨了不同覆膜方式对灌水量、土壤温度、土壤湿度和玉米性状及产量影响。结果表明,在相同灌溉约束条件下,全膜平铺覆土全生育期灌水总量最少,但其土壤含水量、水分利用效率、产量均高于全膜双垄沟灌和半膜平作畦灌处理,节水保墒效果及增产效果明显;不同覆膜方式对土壤温度影响无差异,不会对玉米生长产生影响;全膜平铺覆土玉米产量最高为14 763 kg/hm~2,分别比全膜双垄沟灌、半膜平作畦灌处理增产4.18%、31.3%。     

地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响

在河北省沧州市海兴县选取耕层土壤初始含水量有较大差异的两个地块,于春季利用当地高矿化度咸水(10~15 g·L~(-1))进行灌溉和地膜覆盖,以探究地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响。设不灌咸水不覆膜(对照,CK)、不灌咸水覆膜(PM)及3月29日和4月13日灌咸水不覆膜(SE、SL)、灌咸水后覆膜(SE+PM、SL+PM)6个处理探讨不同咸水灌溉和覆膜对土壤水盐动态的影响;另在耕层土壤含水量≥20%(海兴县小山乡)和20%(海兴县农场)两个地点分别设灌咸水后覆膜(SE+PM)和不灌咸水不覆膜(CK)处理,探讨初始土壤含水量对咸水灌溉下土壤水盐动态的影响。灌水量均为180 mm,灌溉咸水来自排水渠,矿化度分别为12.12 g·L~(-1)和11.53 g·L~(-1),咸水入渗后,播种油葵。结果表明:春季咸水灌溉后覆膜能有效降低耕层土壤盐分,并且该项措施实施的时间越早越好,脱盐深度和脱盐率均较深和较高,本研究中,脱盐效果最优的为SE+PM处理,该处理在油葵收获后0~5 cm脱盐率为58.93%,土壤含盐量由1.15%降至0.51%。此外,脱盐效果也受到土壤初始含水量的影响,耕层土壤含水量20%时,春季咸水灌溉覆膜处理对土壤盐分的淋洗效果较好,平均脱盐深度大于40 cm,保证了油葵正常生长,油葵出苗率和产量分别为73.9%和920 kg·hm~(-2),至油葵收获时,0~20 cm土层土壤含盐量由灌溉前的1.93%降低至0.32%,脱盐率达84.07%;而当耕层土壤含水量≥20%时,脱盐速度慢、深度浅,至油葵播种时,土壤盐分依然较高,导致油葵出苗率低,最终绝收。本研究通过利用春季高矿化度咸水灌溉和地膜覆盖措施,在春季干旱和土壤严重积盐条件下有效降低了耕层土壤盐分,为作物播种出苗提供适宜的土壤水分条件和低盐环境。     

宽幅渗水地膜覆盖集雨式仿丰产沟耕作栽培技术效果研究

宽幅渗水地膜覆盖集雨式仿丰产沟耕作栽培技术(简称"宽膜集雨耕作技术")的核心技术是宽幅地膜和"V"型种植。多年的小区试验和大田示范研究表明,宽膜集雨耕作技术栽培使土壤含水量、降水利用率和生产率都显著提高;作物生育进程明显提前;农田单产提高20%左右。增产的原因是"V"型膜面结构集流效率高,同时宽膜土壤的地积温、单株植株的增温面积也增加。此外,还有土壤板结因素降低等原因。     

秋覆膜对辽西半干旱区土壤墒情的影响

秋覆膜对辽西半干旱区土壤墒情的影响研究,通过秋覆膜及裸地两种试验处理,于春播前观测其土壤含水量的变化,探讨了在辽宁西部旱作区秋季覆膜保墒的可行性。试验于秋季覆膜处理前的2006-11-10测定覆膜区与对照区不同土层土壤含水量,在秋季覆膜处理前,各土层土壤平均体积含水量均超过23%,于2007-05-05同时测定秋覆膜及裸地两种试验地的不同土层土壤含水量,结果表明,秋季覆膜与对照处理土壤含水量差异在0～10cm、10～20cm、20～30cm土层达到了极显著水平,秋季覆膜比对照分别高55.0%、53.8%和61.3%,这一水分条件能够满足玉米等大田作物种子发芽的需要,可以解决春季由于干旱而不能适时播种的难题。同时也避免了该地区冬春季的风蚀问题。     

干旱年份地膜覆盖模式对春小麦土壤水分和产量的影响

在西北半干旱雨养条件下,采取不同地膜覆盖方式,研究了春小麦地膜覆盖的水分效应。结果显示,覆膜可显著提高土壤表层（0-20cm）墒情,但在拔节后土壤深层墒情覆膜明显不如露地。从200cm土体全生育期平均水分状况来看,地膜覆盖的耗水量比对照少;6种模式中,甘谷模式和甘肃模式的秋覆膜的土壤水分状况明显优于露地;覆膜的春小麦产量高于露地（平均增产率44.45%,增产711.45kg·hm^-2）,且秋覆膜的平均产量略高于春覆膜。试验表明,覆膜春小麦在更干旱土壤上获得更高产量的水分保障和增产机制是能有效利用深层土壤水分,同时把深层的水分输送到表层。     

秸秆还田对微咸水补灌的土壤盐分抑制及作物产量的影响

通过田间小区试验,研究了鲁北低平原地区小麦、玉米两熟制下微咸水补灌对土壤盐分与作物产量的影响以及玉米秸秆还田对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用.结果表明:麦季利用2 ～4 g/L矿化度的微咸水补灌1～2次,秸秆还田的小区没有发生明显积盐现象,对粮食产量基本无影响.用4 g/L矿化度的微咸水连续补灌2次,没有秸秆还田的小区土壤耕层明显积盐,对小麦生长产生明显危害并影响产量.秸秆还田后的土壤耕层结构疏松,容重降低,非毛管孔隙度显著增加,能有效抑制土壤盐分表聚,使作物主要根系活动层保持较低盐分水平而不影响作物正常生长.利用咸淡水轮灌压盐、秸秆还田抑盐、雨季降水淋盐综合措施,能使土壤盐分保持周年平衡,保证了微咸水补灌的安全高效.     

汤峪河流域径流小区水土保持监测点2017—2019年监测结果分析

汤峪河流域径流小区水土保持监测点主要对气象因子(降水)、径流泥沙、田间管理、土壤含水量和植被覆盖度/郁闭度等进行监测,监测数据能反映宁南陇东丘陵沟壑区的典型特征。在监测点选择5个相同坡度不同治理措施的标准径流小区——人工草、灌乔混交、灌木、乔木和裸地小区,对治理前后小区径流深、径流系数、土壤流失量、雨前土壤含水量和雨后土壤含水量进行对比分析,结果表明,治理后各小区径流深、径流系数、土壤流失量均有明显减少,尤其土壤流失量减少最为明显,减少比例为82.58%~99.46%,而雨前土壤含水量有所增加,雨后土壤含水量则变化不大。     

旱地全膜双垄沟播玉米适宜覆膜时间研究

播前全膜双垄沟播技术未能最大限度保蓄土壤水分,实现秋雨春用.以秋季、顶凌、播前3个时间覆膜为处理,进行了为期3a的小区试验,探讨了甘肃省旱作区全膜双垄沟播技术的适宜覆盖时间.结果表明,秋季全覆膜、顶凌全覆膜较播前全覆膜在播前→出苗→拔节期0-100 Cm土壤平均含水量分别增加2.7%和1.5%;1 m土壤贮水量分别相当于增加245～501 m3/hm2,138～317 m~3/hm~2;降水利用率分别增加了8.5%和5.6%;水分利用效益分别增加了5.54和2.88 kg/(mm·hm~2).秋季和顶凌全膜双垄春季沟播技术是海拔2 300 m以下,年降雨350～500 mm的干旱、半干旱旱作农业区玉米降水高效利用的技术模式.以秋末土壤封冻前(一般10月中下旬至11月初)及早春土壤昼消夜冻时(一般3月上中旬)覆膜为宜.     

垄作覆膜种植对夏玉米生长和土壤水分动态的影响

旨在探索垄作覆膜对夏玉米动态生长过程、作物产量和水分利用效率及土壤水分运移规律的影响。试验设置垄作覆膜(RM)和平作不覆膜(NM)处理,在试验数据分析的基础上,采用Logistic方程及其修正方程分别拟合株高和叶面积指数生长动态,结合数值模型HYDRUS-2D模拟典型降雨过程的土壤水分动态。结果表明:Logistic方程拟合下,垄作覆膜与平作未覆膜处理夏玉米株高最大增长速率及其出现时间分别为5.1,5.2cm/d和播种后39,41天(3年均值),同时垄作覆膜夏玉米叶面积指数最大增长率较平作未覆膜提高了14.6%,增长速率最大值出现时间提前了2天;垄作覆膜夏玉米穗长、穗粒数、百粒重、产量及水分利用效率较平作未覆膜分别增加了7.8%,15.4%,1.3%,6.0%和3.1%(3年均值)。HYDRUS-2D模型对典型降雨后土壤剖面水分变化的模拟结果表明,垄作覆膜能增加降雨入渗,增大0—20cm土层和0—200cm剖面平均含水量。垄作覆膜种植具有增产保墒效应,但其增产效应与生育期气象条件有关,生育季降雨过多或过少都会影响其增产效应。     

不同治理模式对玛曲沙化草原生态恢复过程中土壤水分和植被净初级生产力的影响

为了给高寒区沙化草原生态恢复提供科学依据,在玛曲高原草原选取补播改良、围栏封育和灌草结合3种植被恢复模式,通过测定土壤含水量、田间持水量、地上干物质累积和植被净初级生产力(NPP)等指标,分析不同治理模式对草原生态恢复过程中土壤水分、干物质累积和NPP变化并明确其影响。结果表明,沙化草原生态恢复过程中,土壤田间持水量10月较4月补播改良模式提高50%,灌草结合模式提高31%,围栏封育提高12%;在植被生长季,补播改良和围栏封育土壤模式的含水量均不同程度高于灌草结合,地上干物质量较围栏封育提高57.65%,较灌草结合模式提高230.10%。各恢复模式对NPP有显著影响,影响力补播改良 ＞ 围栏封育 ＞ 灌草结合,均差异显著,补播改良和围栏封育NPP分别较灌草结合提高66.05%和29.22%。可见,补播改良可提高土壤保水能力,为植被生长提高较好的水分环境,同时显著提高地上干物质累积和NPP,沙化草原生态恢复效果较好。     

辽西半干旱地区春播前土壤墒情变化的研究

试验监测了不同种植茬口和玉米地秋后不同处理下土壤含水量变化情况,监测结果表明,春播前玉米地表层土壤含水量分别比谷子和大豆地表层土壤含水量低55%,52%,其他土层深度的土壤含水量也均为玉米地最低,谷子和大豆地较高;秋后玉米地的4种处理方式中,土壤含水量高低依次为覆膜＞灭茬＞刨茬＞留茬,其覆膜处理的表层土壤含水量达到11.76%,覆膜和灭茬处理的土壤含水量随监测时间的延长变化不大,刨茬和留茬处理土壤含水量都随监测时间的延长而下降.     

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。     

自然及管理因素对伊犁河谷草地土壤水分动态的影响

[目的]研究自然及管理因素下草地土壤水分变化特征,为退化草地的生态恢复提供科学参考。[方法]通过定点监测12个坡面小区,利用TDR水分测定仪及其探头测定灰钙土和棕红土两种退化草地坡面表层0—10 cm的土壤含水量,采用数据对比分析和统计分析相结合的方法,分析降雨、气温、坡位等自然因素和灌溉、土壤管理因素对坡面表层土壤水分动态变化的影响。[结果]降雨和气温对表层土壤含水量的变化有显著性影响,不同降雨量对表层土壤含水量的影响不同;坡位对草地坡面表层土壤含水量没有显著性影响;棕红土持水性强,表层土壤含水量高于灰钙土;各管理措施中,水平沟处理能够在降雨后最大化的增大表层土壤含水量,枯草覆盖处理能显著减缓降雨后表层土壤含水量的下降速率。不同集雨补灌方式下,表层土壤含水量差异不明显,但集雨补灌措施可以在短时内提高表层土壤含水量。[结论]表层土壤水分主要受降雨、管理等因素的控制,能够通过人为管理调控土壤水分,从而达到植被恢复的目的。     

黄淮流域冬小麦按需补灌方法及其应用

为探索依据冬小麦需水进程和自然供水状况确定各关键生育时期最佳补灌水量的方法,实现高产高水分利用效率的最优补灌方案,为黄淮流域冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持,于2007—2015年度在播种期水肥管理一致的基础上,以生长季雨养(出苗至成熟期间无灌溉)处理为对照进行补灌试验。设置补灌时期和补灌量两个因子。选取各年度雨养处理与籽粒产量和水分利用效率均佳的最优补灌处理,通过对小麦生育期自然供水量、灌水量及籽粒产量等指标进行统计和回归分析。结果表明,在雨养条件下,籽粒产量与播种期主要供水量(0—100cm土层土壤贮水量+播种期灌水量)和各生育阶段自然降水量呈极显著回归关系,而在适时适量补灌的条件下,籽粒产量受播种期土壤供水量和生长季自然降水量的影响明显减小。冬小麦实现高产和高水分利用效率,从播种至各关键生育时期所需的适宜的累计供水量基本稳定。适时适量补充灌溉可有效弥补冬小麦各生育阶段自然供水的不足。在播种期供水适宜的条件下,出苗至拔节期和出苗至开花期的最优补灌水量与雨养籽粒产量分别呈极显著二次曲线关系和极显著负相关。同时发现冬小麦播种期0—20,0—40,0—60,20—40,20—60cm土层土壤体积含水量与0—100cm土层土壤贮水量均呈极显著线性相关,利用0—40cm土层土壤含水量预测0—100cm土层土壤贮水量是可行的。多年试验表明,黄淮流域冬小麦实现9 000~10 000kg/hm2高产和20.3~26.8kg/(hm2·mm)高水分利用效率的全生育期最佳灌水量平均为101.8 mm,变化范围为51.0~172.0 mm。2015—2016年在两试验点的实践验证表明,利用0—40cm土层土壤体积含水量预测0—100cm土层土壤贮水量,模拟值与实测值的一致性较好。采用按需补灌方法,与定额灌溉处理相比,不仅保持了原有的高产水平,而且减少灌溉水36.2~57.6mm,节约用水20.1%~32.0%,显著提高水分利用效率。     

煤矸石和钙结石对植物生长和土壤含水量的影响

确定煤矸石和钙结石对植物生长和土壤水分变化的影响,是准确量化黄土高原地区土壤含水量和科学制定植被恢复策略的基础。通过小区试验实现,将土壤分别与煤矸石和钙结石混合后（碎石含量为 300 g?kg-1）填装至2 m3的地下小区中,以不含碎石土壤为对照,种植柠条（Caragana Korshinskii Kom.）和苜蓿（Medicago sativa.）,定期观测植物生长指标和含水量。研究结果表明：（1）煤矸石对植物生长具有抑制作用,钙结石则无显著影响。含煤矸石土壤中柠条和苜蓿累积生物量较无碎石土壤中分别低47%和21%,较含钙结石土壤中分别低45%和24%。苜蓿对含煤矸石土壤的适应性优于柠条。（2）介质类型对土壤含水量变化的影响较植物类型更为显著,含煤矸石土壤含水量显著高于其他两种介质,30~50 cm土层深度差异更显著。（3）柠条小区中,含煤矸石土壤与钙结石土壤中蒸散量的差值分别占土壤平均储水量的12%和23%。苜蓿小区中,含煤矸石、钙结石土壤与无碎石土壤中蒸散量的差值分别占土壤平均储水量的-11%和11%。可见,煤矸石和钙结石对土壤水分损失的抑制作用不同,随植物种类而变化。在预测区域土壤含水量时,煤矸石和钙结石对含水量的影响不可忽略,尤其在植被生长条件下。     

集雨补灌对玉米生长及产量的影响

该文针对黄土高原半干旱区农业气候资源的特点以及该区降雨年内分布不均、水分供需不平衡的基本特点，以集雨技术及工程设施为基础，通过有限补充灌溉方式，研究了玉米在不同生长时期的补灌水量和覆膜坐水技术带来的增产效果，并分析了集雨补灌对玉米生长、水分利用效率及产量的影响。试验研究表明：在地表水和地下水严重缺乏的旱作区结合不同的微灌方式(该文试验采用滴灌)，在玉米需水关键期进行集雨补充灌溉，增产效果明显，水分利用效率显著增加，表现出需水关键期有限水分供给的高效性。该研究为集雨补灌旱作区节水农业的发展提供理论依据。