太行山山前平原夏玉米优化灌溉制度研究

5年田间试验研究不同气候年型下灌水次数、灌溉时间对夏玉米生育、产量和水分利用效率的影响结果表明 ,随生育期总耗水量的增加 ,夏玉米产量逐步提高 ,当耗水量增至一定程度时产量反而递减 ;而水分利用效率随耗水量的增加呈逐步递减趋势。并确定了夏玉米最优耗水量 ,建立了不同降水年型下夏玉米优化灌溉制度。     

太行山山前平原冬小麦-夏玉米推荐施肥指标的修正

采用3种肥料效应模型,分析模拟了太行山山前平原高产区冬小麦-夏玉米轮作制度下的施肥量与作物产量之间的效应关系。结果表明,采用线型＋平台模型拟合,冬小麦和夏玉米生育期的最佳施氮量分别为91 kg/hm^2和39.7 kg/hm^2,在保证作物产量不减的情况下,比当地农民采用的传统二次型施肥模型的施氮量分别减少59%和79.7%。华北平原高产区长期过量施用氮肥,造成土壤中有不同程度的硝态氮积累,故施用基肥时,应特别注重测定田间土壤根层（0～60 cm）的硝态氮含量。通过养分平衡长期定位试验表明,该区磷肥合理施用量为P2O575 kg/hm^2。实行冬小麦秸秆还田情况下,冬小麦季宜施用钾肥K2O 45 kg/hm^2,夏玉米季可以不施钾肥。依据该文推荐的施肥指标可使冬小麦季节省肥料投资407.4元/hm^2,玉米季节省肥料投资503.8元/hm^2,两季作物的施肥利润均显著提高。为中国华北平原粮食高产区合理施用化肥、减少资源浪费、提高经济和生态效益提供了参考依据。     

夏玉米水分胁迫判别指标的研究

通过定点实验，研究了夏玉米不同水分胁迫条件下叶水势、冠层温度的变化特征，结果表明，土壤水分胁迫使夏玉米的叶水势降低，冠层温度升高，冠气温差增大。通过与良好供水的田块对照表明，叶水势和冠层温度可以作为作物水分胁迫的判别指标。     

冬小麦、夏玉米水分胁迫监测系统

根据冬小麦、夏玉米田间试验结果分析了作物水分胁迫判别指标叶水势、冠层温度-气温差变化规律,在充分考虑判别指标随作物发育期变化的特征基础上,提出了叶水势、冠层温度-气温差反映土壤相对含水量的指标,并建立了作物水分胁迫监测系统,对指导生产实践具有一定作用。     

夏玉米调亏灌溉的生理机制与指标研究

在人工控制试验条件下,采用子母盆栽土培法,以夏玉米为材料进行了调亏灌溉试验研究。结果表明,玉米调亏灌溉是可行的,可以实现节水、高产和高效的目标。适时适度地水分亏缺显著抑制蒸腾速率,而光合速率下降不明显,复水后光合速率又具有超补偿效应,光合产物具有超补偿积累,且有利于向籽粒运转与分配;抑制营养生长,增大作物根冠比,提高了根系传导力,增强了植株抗旱性。玉米节水高产的调亏灌溉指标是：调亏时段为三叶一心—拔节（七叶一心）,调亏度为４５％～６５％的田间持水率（θ_ｆ）,历时２１天;或拔节～抽穗调亏,调亏度为６０％～６５％,历时２１天;平均比对照增产２５．２４％,节水１５．４１％,水分利用效率提高４５．０５％。     

不同水氮条件下水稻冠层反射光谱与叶片水势关系的研究

研究了不同水氮处理对水稻叶片水势及冠层光谱的影响，确立了叶片水势与冠层反射光谱的相关关系。结果表明，水稻叶水势随土壤含水量的升高而升高；在相同干旱胁迫下，低氮处理的叶水势高于高氮处理的叶水势。研究发现，比值指数与归一化指数的比值与水稻叶片水势、相对含水率呈良好的线性相关，从而获得了一种地面遥感监浏水稻全生育期叶片水势的定量方法。     

霍泉灌区冬小麦夏玉米高产节水灌溉制度

根据山西省霍泉灌区李堡试验区1996年10月～1999年9月3年的试验资料,分析建立了冬小麦与夏玉米的耗水量估算模型及产量与水分关系的数学模型;以1998年10月～1999年9月冬小麦、夏玉米连作为例,对两种作物的需水规律进行了分析,并利用所建模型,分析给出了冬小麦、夏玉米连作套种的高产节水灌溉定额。最后用动态规划法分析提出了有限水量在作物生育期内的最优分配方案     

用冠气温差指导冬小麦灌溉的指标研究

对6个不同灌水处理的冬小麦测定其冠气温差,计算水分胁迫指数,并建立水分胁迫指数与冬小麦产量之间的关系结果表明,冠气温差与土壤含水量有良好的相关关系,冠气温差由正值变为负值相对应的1m土层土壤含水量为田间持水量的60％左右,可作为灌水的下限指标。对充分供水的冬小麦,中午时段随大气饱和水汽压差的增加,冠气温差的负值越大,具有良好的线性关系。据此建立了充分供水条件下冠气温差与饱和水汽压差的关系方程,作为基线方程,计算不同灌水处理的冬小麦旺盛生长期间水分胁迫指数（CWSI）。水分胁迫指数与最终作物经济产量的关系是一非线性关系,随水分胁迫指数的减少而产量增加,但当水分胁迫指数减少到一定程度时产量达到最大,这时水分胁迫指数若再减少,产量反而降低。结果显示平均水分胁迫指数在0.1-0.2左右,是冬小麦最优产量所允许的水分供应状态。     

山东省禹城市冬小麦夏玉米高产灌溉制度及其管理

根据中国科学院禹城综合试验站蒸渗仪所测的作物耗水量资料,简要分析了山东省禹城市冬小麦、夏玉米的耗水量及其耗水过程。该市冬小麦平均耗水量为４８２．２ｍｍ,水分利用率为１１．０１ｋｇ／（ｈｍ^２·ｍｍ）;夏玉米平均耗水量为３９８．９ｍｍ,水分利用率为１９．７９ｋｇ／（ｈｍ^２·ｍｍ）。文中还研究了公顷单产为６０００ｋｇ的冬小麦、公顷单产为９０００ｋｇ的夏玉米的高产灌溉制度及其管理。该市冬小麦高产灌溉定额为３６０ｍｍ,应灌播前或越冬水,返青或起身水、拔节水、抽穗水和灌浆水;夏玉米高产灌溉定额为１５０ｍｍ,应灌苗期水、开花水和灌浆水。     

冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉制度多目标优化模型

该文针对望都灌溉试验站全年作物种植模式,分别建立冬小麦及夏玉米水分生产函数模型,运用粒子群优化算法(PSO)求解模型中的敏感指数,并以该模型为基础建立冬小麦-夏玉米全周期灌溉制度多目标优化模型,利用改进分组非支配排序遗传算法(GNSGA-Ⅱ)对模型进行求解,得出全年不同可用灌溉水量情况下的灌水日期与灌水量。结果显示,随着可用总灌水量的增加,冬小麦和夏玉米的灌水量与产量均随之增加,但由于受到两种作物不同敏感指数的影响使得二者增加的趋势有所不同。当全年总灌水量为472mm时两种作物均接近充分灌溉,若继续增加灌溉水量,则灌水的边际效益逐渐减小。依据优化结果可在全年合理分配利用有限的水资源以获得较高的作物总产值。     

冬灌对越冬期土壤水分状况影响的数值模拟

根据土壤水动力学、地表能量平衡、空气动力学理论建立了越冬期土壤冻融条件下土壤—大气连续体的水热传输模型，包括冻融条件下土壤水热迁移子模型、地气间水热交换子模型。在该模型的基础上，模拟了北京地区冬灌对越冬期土壤水分状况的影响，从理论上得到了冬灌具有贮水作用的结论，并分析了合理的冬灌定额。     

干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。     

基于冠层上下部温差的冠层阻力计算

为了研究交替隔沟非充分供水下玉米冠层阻力的计算方法,于2009—2010年在中国农业科学院农田灌溉研究所作物需水量试验场进行了田间试验.根据实测资料分析了玉米气孔阻力与各环境因素的关系,基于 Jarvis (1976)多因子冠层阻力模型,引入冠层上、下部温差变量(ΔTc),提出了交替隔沟非充分供水下玉米冠层阻力的计算方法,即基于ΔTc的冠层阻力法,并分别与Jarvis(1976)、Ortega-Farias(2004)和Brisson et al(1998)法作对比研究,验证其准确性.结果表明,Javias(1976)、Ortega-Farias(2004)、基于ΔTc的冠层阻力法和Brisson (1998)的日平均冠层阻力计算结果分别为355.93、318.75、300.61和253.42 sm-1.其中,Ortega-Farias(2004)法和Javias(1976)法模拟结果分别偏高9.70%和22.50%;Brisson(1998)法模拟结果偏低12.78%;基于ΔTc的冠层阻力法计算结果比实测值偏高3.46%,二者的相关性最好,其计算结果与实测值间的平均绝对误差(MAE)、标准差(SD)和拟合度(d1)值分别为2.42、6.77和0.89,R2为0.86,计算精度优于Jarvis(1976)、Ortega-Farias (2004)和Brisson et al(1998)模型.基于冠层上、下部温差的冠层阻力计算法,考虑了作物、土壤、气候3大因素,模型的模拟范围、数据获取和精度都优于其他方法,能够较准确地表达交替隔沟非充分供水下的玉米冠层阻力.     

Assessment of the Crop Water Stress Index and Color Quality of Bur Clover (Medicago polymorpha L.) Under Different Irrigation Regimes

ABSTRACT

Relationship between canopy temperature and soil moisture is important for using the potential of canopy temperature as an indicator of crop water stress. A two-year field experiment was carried out during June to September 2016 and 2017 at the Research Station of College of Agriculture, Darab, Shiraz University, Iran, to determine crop water stress index (CWSI) for bur clover. Irrigation regimes including well-watered [Irrigation according to 100% field capacity (FC)], mild water stress (75% FC), severe water stress (50% FC), and most severe water stress (25% FC) were arranged in a randomized complete block design with four replications. In 2016, CWSI values showed an increasing trend from June (0.066 in well-watered) to August (0.821 in most severe water stress) as a result of higher vapor pressure deficit (VPD) and depression in canopy-air temperature differences (Tc-Ta). A similar trend was observed in the second year. In both years, by increase in mean temperature from June to August, Tc-Ta differential increased and the highest monthly average value of CWSI for all treatments was obtained in August. By enhancing water stress, the color grading score decreased sharply (from 6 to 3) and stayed constant (2) for August and September. Also, a negative relationship was observed between CWSI and dry matter production (R² = 0.88**) and color quality (R² = 0.94**). It was concluded that mild water stress (75% FC) with mean seasonal CWSI being ranged about 0.198 to 0.294, without any loss in visual color quality might be the best irrigation regime for bur clover production.     

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。     

Behavior of iodine in a forest plot,an upland field and a paddy field in the upland area of Tsukuba,Japan: Seasonal variations in iodine concentration in precipitation and soil water and estimation of the annual iodine accumulative amount in soil horizons

Abstract

In the course of a series of studies conducted to investigate the long-term behavior of ¹²⁹I (which has a half-life of 16 million years) in the environment, seasonal variation in the concentration of stable iodine (¹²⁷I) in precipitation and soil water to a depth of 2.5 m in a forest plot, an upland field and a paddy field in the upland area of Tsukuba, Japan, were determined. Iodine concentration in precipitation tended to increase during the summer (high air temperature) season and low-rainfall period, and a positive high correlation was observed between annual rainfall and the annual amount of iodine supplied by precipitation. No seasonal variations in iodine concentration in soil water were observed at any depth in the forest plot and upland field unlike at shallow depths (0.2 and 0.5 m) in the paddy field. In the paddy field, from the beginning of summer irrigation, under flooding conditions, iodine concentration in soil water at shallow depths (0.2 and 0.5 m) continuously increased, and immediately before mid-summer (intermittent) drainage and drainage, the maximum iodine concentration (approximately 50 µg L^?1) and lowest E_h values (approximately ?150 to ?200 mV) were recorded. These high iodine concentration levels and low E_h values were ascribed to high air temperature (approximately > 25°C on average every 10 days) and the continuation of the groundwater level above the ground surface. As for the temporary winter irrigation period (mean daily air temperature 2?4°C), the iodine concentration was low (1.7–3.7 µg L^?1) at all depths, as was the case in the non-irrigation period. After mid-summer drainage, and drainage, the iodine concentration in soil water at depths of 0.2 and 0.5 m decreased drastically as the groundwater level decreased. The mean annual amount of iodine accumulated in the surface soil horizons (0–0.67 m) in the forest plot was estimated to be approximately 2.9 mg m^?2 (7.5 µg kg^?1 dry soil), which coincided with the mean annual amount of iodine supplied to the earth surface by precipitation. A mildly oxidative subsurface 2Bw horizon (0.60–0.89 m) in the paddy field was estimated to illuviate approximately 3.1 mg m^?2 (20 µg kg^?1 dry soil) of iodine annually by retaining iodine in the soil water percolated to this horizon.     

喷灌条件下耕作方式对土壤水分均匀性与冬小麦水分利用效率的影响

为研究喷灌均匀系数对土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响,进一步探讨喷灌条件下适宜耕作措施,于2018—2019年冬小麦生长季进行试验,试验设置旋耕(RT)、深松(ST)、深翻耕(CT)3种耕作处理,在每个处理选取18 m×18 m区域将其划分为9个6 m×6 m的小区作为试验区。结果表明:在3种耕作方式下历次喷灌均匀系数均值在63.91%~76.83%,而表层土壤含水量均匀系数均值依然可以达到84.20%~89.83%,较前者高14.48%~31.75%;冬小麦产量均匀系数较历次灌溉均匀系数均值高出9.99%~23.79%,比累计灌溉均匀系数低2.11%~7.85%,与表层土壤含水量均匀系数均值相差0.82%~6.04%。与RT相比,ST和CT处理产量分别提高9.38%,13.22%,水分利用效率分别增加10.61%,12.88%。即相较于历次灌溉均匀系数,冬小麦产量均匀系数受累计灌溉均匀系数与表层土壤含水量均匀系数均值影响更大,且ST、CT为该灌溉条件下适宜的耕作方式。