分布式水文模型在徒骇马颊河流域灌溉管理中的应用Ⅱ.水分生产函数的建立和灌溉制度的优化

【目的】优化徒骇马颊河流域冬小麦-夏玉米轮作体系的灌溉制度。【方法】以经过参数率定与模拟验证的SWAT为手段,设置了1种充分灌溉和9种非充分灌溉情形,拟合得到冬小麦和夏玉米的水分生产函数,在此基础上,以不考虑氮磷胁迫的历史灌溉情景为基本情形,设置了3种优化灌溉方案。【结果】模拟结果表明,与基本情景相比,轮作体系粮食稳产,平均节约灌溉用水29.00%,水分利用效率平均提高6.58%;与相应时段的年鉴统计值和模拟的历史情景下的产量相比,情景三下全区轮作体系粮食平均增产8.32%和11.24%;与模拟的历史情景相比,优化情景下轮作体系的水分利用率平均提高36.33%。【结论】优化灌溉方案能够在保证徒骇马颊河流域冬小麦－夏玉米轮作体系粮食稳产的前提下,有效地节约灌溉用水,提高水分利用率。     

安徽省淮北地区旱作物灌溉制度优化的研究

通过对安徽省淮北地区冬小麦、油菜、夏玉米、大豆等主要农作物的分阶段受旱试验,获得了连续5年的非充分灌溉试验资料,用多元回归分析法得到了这几种作物水分生产函数模型参数.运用动态规划法研究了供水不足条件下的非充分灌溉制度,得到了冬小麦、油菜、夏玉米和大豆这4种作物的优化灌溉制度.研究结果表明,在产量相同或相近时,采用优化灌溉制度进行灌溉,可明显减少作物的耗水量和灌溉用水量,提高水分生产率.     

安徽省淮北地区旱作物灌溉制度优化的研究

通过对安徽省淮北地区冬小麦、油菜、夏玉米、大豆等主要农作物的分阶段受旱试验,获得了连续5年的非充分灌溉试验资料,用多元回归分析法得到了这几种作物水分生产函数模型参数.运用动态规划法研究了供水不足条件下的非充分灌溉制度,得到了冬小麦、油菜、夏玉米和大豆这4种作物的优化灌溉制度.研究结果表明,在产量相同或相近时,采用优化灌溉制度进行灌溉,可明显减少作物的耗水量和灌溉用水量,提高水分生产率.     

晋南冬小麦—夏玉米轮作体系的氮肥运筹

冬小麦—夏玉米轮作是晋南的主要种植制度。通过田间小区试验,研究了冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配(控制氮肥总量420 kg/hm2)对作物产量、农学效率和纯收益及肥料利用率的影响。结果表明,冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配量及比例显著影响作物产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55%(231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45%(189 kg/hm2)时,可获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其他分配方式均有提高,是晋南地区冬小麦—夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例。值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦—夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8%。     

漳卫河平原农业水资源高效利用的模拟研究Ⅰ.参数率定和模拟验证

为了优化漳卫河平原地区的农田灌溉制度,本研究以SWAT（Soiland Water Assessment Tool）为工具,首先运用洗牌复形演化（SCEUA）算法在位于该平原及其比邻地区的2个典型试验站率定冬小麦和夏玉米的作物参数,再以遥感监测的蒸散数据为目标,应用拉丁超立方一单次单因素（LHOAT）方法对SWAT中的相关参数进行敏感性分析,选出了对实际蒸散最敏感的参数,并用序贯不确定性（SUFI-2）算法优化参数进行不确定性分析。在此基础上,对冬小麦一夏玉米轮作体系产量的长期模拟结果进行验证。这些参数率定和模拟验证结果为进一步深入研究该地区水分生产函数和优化灌溉制度奠定了基础。     

宁夏引黄灌区滴灌冬小麦、玉米灌溉施肥制度研究

[目的]为宁夏引黄灌区滴灌灌溉制度的确定提供依据.[方法]在2012年,采用对比试验,分析了宁夏引黄灌区典型区域内不同灌溉制度对冬小麦与玉米作物产量及其生育性状的影响.[结果]滴灌可以有效提高冬小麦对水分和养分的吸收.冬小麦、玉米产量和株高随着灌溉量和灌溉次数的增多而增大.与常规灌溉相比,滴灌水肥一体化冬小麦产量和千粒重分别增加14.0％和11.64％,灌溉量和施肥量分别减少63.2％、55.1％.滴灌灌溉下玉米平均产量、平均千粒重分别比对照高35.10％和17.42％,且前者的灌溉量和施肥量分别比后者减少55.5％、50.1％.[结论]在宁夏引黄灌区实施滴灌灌溉冬小麦、玉米时,可以分别采用灌溉量190和200 m3/hm2为其参考编制灌溉、施肥制度.     

不同轮作方式对免耕农田土壤CO2排放的影响

【目的】研究免耕条件下不同轮作方式对土壤CO2排放的影响,以期为农田固碳减排提供参考。【方法】采用大田定位试验的方法,以冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏闲、冬小麦-夏玉米(Zea mays L.)、冬小麦-夏大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和冬油菜(Brassica campestris L.)-夏玉米4种轮作方式为研究对象,在免耕条件下,分析2012年3-6月冬小麦和冬油菜生长季土壤CO2排放规律,以及其与土壤温度和湿度之间的关系。【结果】免耕条件下4种轮作方式土壤CO2排放通量具有明显的变化规律,整体呈先上升再下降的趋势;平均CO2排放通量表现为冬小麦-夏玉米(13.91μmol/(m2·s))冬小麦-夏大豆(9.09μmol/(m2·s))冬小麦-夏闲(6.43μmol/(m2·s))冬油菜-夏玉米(4.56μmol/(m2·s)),且不同处理间平均土壤CO2排放通量差异达极显著水平(P0.01);冬小麦-夏闲处理土壤温度最低,土壤湿度最大,平均土壤温度和湿度分别为14.49℃和13.28%,且与土壤CO2排放通量的相关性最小,说明土壤温湿度变化对冬小麦-夏闲处理土壤呼吸的影响较小。【结论】4种轮作方式中,冬油菜-夏玉米轮作最有利于减少农田温室气体排放,缓解全球气候变化。     

缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作高产体系高效简化的施肥技术。【方法】通过两年定位试验,采用冬小麦-夏玉米轮作一年两熟高产（22 500 kg•hm-2）生产的土壤条件及栽培管理措施,分别以不施氮肥（CK）和普通尿素施一次基肥和三次追肥（简称一基三追）常规施肥模式（CK1）为对照,研究一次基肥和一次追肥（简称一基一追）施肥模式下缓释尿素和普通尿素不同配比模式对冬小麦-夏玉米轮作体系产量、地上部氮素积累量、氮肥利用效率、土壤无机氮动态等指标的影响。【结果】两年试验表明,在冬小麦季,与CK1相比,100%缓释尿素处理（T1）在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面与前者无显著差异,80%-20%缓释-普通尿素组合、60%-40%缓释-普通尿素组合处理（T2、T3）上述各项指标显著低于CK1;夏玉米季,各缓释尿素处理在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面均不低于CK1,表现出较好的施肥效应,其中T2处理两年产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均达最高。与CK1相比,在冬小麦季,T1在灌浆后具有相对较高的无机氮水平;在夏玉米季,T2在吐丝后15 d具有相对较高的无机氮水平,且在吐丝期土壤无机氮水平亦高于其它缓释尿素处理。【结论】本试验条件下,冬小麦-夏玉米轮作体系采用T1、T2处理一基一追模式的产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均高于CK1,总产量均超过22 500 kg•hm-2,实现了高产高效简化的施肥目标。     

~(15)N示踪控释氮肥的氮肥利用率及去向研究

选用15 N同位素标记的新型回收塑料包膜控释肥和大颗粒尿素,采用池栽试验研究夏玉米-冬小麦轮作体系中肥料氮的去向及利用率。结果表明,整个轮作体系中,控释肥处理(PCU)作物吸收的肥料氮为241.03kg/hm2,高于尿素处理(Urea)的211.02kg/hm2。控释肥处理施用的肥料氮主要残留在0~40cm土层,而尿素处理则残留在0~60cm土层,控释肥延缓了肥料氮向土壤深层迁移的趋势。在夏玉米和冬小麦轮作体系中,控释肥处理的氮肥利用率(32.86%,32.47%)高于尿素处理(28.23%,30.16%)。在冬小麦季,控释肥处理损失率相比尿素处理从36.07%降至28.75%,而夏玉米季,控释肥处理损失率相比尿素处理从37.17%降至29.50%。玉米季控释肥处理与尿素处理差异不显著,但在冬小麦季控释肥处理的产量显著高于尿素处理。因此,在玉米和小麦整个生长季,新型回收塑料包膜控释肥的养分释放与作物养分需求吻合,既提高氮肥利用率,也降低了肥料氮的损失。     

基于CiteSpace的华北冬小麦-夏玉米周年优化灌溉制度的节水潜力分析

为探究华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的节水潜力,基于文献计量学方法,系统梳理了1995—2020年有关华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的文献发文量、被引量、高影响力期刊、作者、研究单位、高频词、试验站点,以分析其研究态势,并利用CiteSpace进行了可视化与关联分析。在此基础上,进一步整理了该模式中高灌溉需水量作物冬小麦的关键节水技术,包括了工程节水技术(喷灌、滴灌、微喷灌)、生物节水技术(品种选育)与典型农艺节水技术(优化灌溉制度)等,系统分析了各节水技术对冬小麦产量、耗水量、水分利用效率的影响。结果表明:1)华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度研究的相关发文量在近年来呈明显增加趋势,发展态势良好,但同时缺乏高被引论文。中国农业大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、河南农业大学发文数量排在前三位,分别占总发文数的27%、10%和10%,在该领域具有较高的活跃度;2)从高频词来看,该领域主要聚焦于水分利用效率、产量、光合特性、生长特性、模型模拟等。但相关领域也存在问题,如主要作者、一些研究机构间合作不够密切,田间实验站点分布不均匀且缺少长期稳定的定位观测试验等;3)对于高灌溉需水量作物冬小麦的文献计量研究表明,喷灌、滴灌、微喷灌、选用抗旱节水品种等技术,可降低田间耗水量7%~13%、产量不同程度增加2%~10%,水分利用效率提高约5%~28%。优化灌溉制度,减少灌溉次数,且根据不同降水年型保证冬小麦关键生育期的需水,可降低田间耗水9%~25%,产量降低2%~18%,水分利用效率提高约6%~9%。综上,为进一步保证粮食生产与水资源安全,应将冬小麦-夏玉米一年两茬作为一个整体来充分考虑周年的水分利用,合理优化周年的灌溉制度,构建整合配套的农艺节水技术体系和灌溉设备与技术。     

低压微喷对小麦、玉米产量和水分利用效率的影响

在大田条件下,设置小麦、玉米不同灌溉量和灌溉时期的组合模式,对低压微喷条件下冬小麦、夏玉米产量、周年水分利用效率、经济效益进行分析。结果表明,与传统漫灌相比,低压微喷灌溉可以提高水分利用效率、灌溉水分利用效率和作物千粒质量,延缓灌浆后期叶片SPAD值的下降速度;测墒补灌结合低压微喷模式(S3)作物周年产量与对照间差异不显著(P0.05),但水分利用效率较对照显著提高32.8%(P0.05),灌溉水分生产效率较对照显著提高54.8%(P0.05),经济效益比对照提高10.5%。在此试验条件下,测墒补灌结合低压微喷(S3)为最优灌溉模式。     

连续施氮对冬小麦-夏玉米轮作体系产量和氮素吸收与利用的影响(英文)

[目的]为冬小麦-夏玉米轮作体系高产、稳产,合理施用氮肥提供依据。[方法]研究了连续施氮对冬小麦-夏玉米产量、经济效益、氮肥吸收利用效率和土壤无机氮的影响。[结果]施氮使冬小麦-夏玉米轮作体系显著增产,2个轮作周期分别增产17.76%～30.32%、22.24%～46.63%;施氮量660.0kg/hm2在2个轮作周期的产量均最高,分别为23391.19和23444.35kg/hm2,经济效益和产投比较佳,氮肥利用率分别为22.2%和30.7%,农学效率分别为8.3kg/kg和11.3kg/kg。施氮量540.0和660.0kg/hm2的氮肥利用率和农学效率均无显著差异。2个轮作周期后,施氮量540.0kg/hm2的0～40cm土壤无机氮积累量与试验前基本平衡。[结论]该试验条件下,综合产量、效益、氮肥效率及土壤无机氮平衡考虑,高产冬小麦-夏玉米轮作体系适宜施氮量为625.3～660.0kg/hm2。     

基于养分专家系统的小麦-玉米推荐施肥效应研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作体系科学施肥技术。【方法】采用田间试验研究了小麦、玉米养分专家系统和国际农化服务中心（Agro Services International Inc,ASI）法推荐施肥对冬小麦-夏玉米轮作周期产量、经济效益、养分积累量、肥料利用效率及周年磷钾素平衡的影响。【结果】施肥显著增加冬小麦、夏玉米产量,新郑市航空港区和鹤壁轮作周年分别增产24.75%-65.26%和8.18%-35.53%,施氮分别增产31.14%和24.40%、施磷增产11.62%和9.42%、施钾增产11.52%和8.64%,施氮、磷和钾肥平均增收9 369、4 095和3 923元/hm²。养分专家系统推荐施肥较习惯施肥,植株氮、磷和钾积累量分别增加了7.87%、12.72%和4.79%,分别增产6.63%和4.63%,增收18.27%和20.48%,产投比为4.01,与ASI推荐施肥效果相当。基于养分专家系统推荐施肥的周年氮、磷和钾肥平均农学效率分别为10.99、10.67和10.69 kg·kg^-1,氮、磷和钾肥当季利用率分别为35.82%、22.30%和45.33%。冬小麦、夏玉米秸秆全量还田下,推荐磷钾肥量可实现周年磷钾素分别盈余49.6和71.5 kg·hm^-2。【结论】小麦（玉米）养分专家系统推荐施肥优化了氮磷钾肥配比,促进了冬小麦和夏玉米对氮、磷、钾养分的吸收利用,在冬小麦-夏玉米轮作体系中较习惯施肥具有增产增收效果,肥料利用效率较高,实现了周年磷钾素养分盈余,方便快捷,可在冬小麦-夏玉米轮作区推广应用。     

夏玉米追肥技巧

夏玉米的生产正处于高温多雨季节,这一季节土壤养分的供应加强,应按照冬小麦—夏玉米轮作制度的季节性特点合理分配肥料,提高肥料利用率,实现高产高效,减少环境污染。现在已进入夏收夏播季节,华北地区多为冬小麦-夏玉米轮作制度种植。在生产管理上尤其是施肥的养分管理上,要把冬小麦和夏玉米两茬作物视为一体化加以统筹,要看到夏玉米的生产正处于高温多雨季节,此季节     

黄淮海中部地区作物水分胁迫和干旱研究结果

 根据河南巩县和山东泰安不同水分处理的冬小麦和夏玉米的农田试验资料，分析了两种作物的耗水规律，确定了最佳耗水量，求出干旱指标，阐述了农田水分变化规律，从提高水分利用效率和经济效益出发，制订了冬小麦的优化灌溉方案。事实表明这种优化灌溉方案能节约用水，对缓解水资源的紧张局面有重要意义。     

分布式水文模型在徒骇马颊河流域灌溉管理中的应用Ⅰ.参数率定和模拟验证

【目的】建立徒骇马颊河流域的分布式水文模型,为进行该地区灌溉制度优化提供支持。【方法】首先运用洗牌复形演化（SCE-UA）算法在禹城试验站和洪门试验站对分布式水文模型（SWAT）中的作物参数进行率定,接着以遥感监测的蒸散数据为目标,应用拉丁超立方-单次单因素（LH-OAT）方法对蒸散发（ET）相关的参数进行了敏感性分析,用序贯不确定性（SUFI-2）算法优化出一套参数范围并进行不确定性分析。在此基础上,在考虑模型不确定性的情况下对冬小麦－夏玉米轮作体系产量的长期模拟结果进行验证。【结果】作物参数率定结果表明,禹城试验站上冬小麦和夏玉米产量的相对误差分别为7.02%和16.60%,洪门试验站上冬小麦和夏玉米产量的相对误差分别为0.09%和0.10%。ET参数率定和统计年鉴产量验证结果：除了NS系数,P_factor、R_factor以及R2的模拟精度较高。【结论】依据徒骇马颊河流域的特点进行SWAT模型相关参数的率定,得到较好的模拟结果,为进一步深入研究该地区水分生产函数和优化灌溉制度打下了基础。     

冬小麦施氮对下茬夏玉米的后效

对冬小麦施氮在下茬夏王米上后效的研究表明:1)冬小麦收获后土壤残留的无机氮量与冬小麦生长季的总施氮量呈极显著的平台加线性相关关系,即在一定的施氮范围内,土壤残留无机氮保持一恒定的值,但超过一个临界值(93.7 kg.hm-2)后土壤残留无机氮量与冬小麦季总施氮量呈线性正相关;2)冬小麦收获后 0~90cm土壤残留无机氮与下茬夏玉米的籽粒产量呈显著的线性加平台的关系,夏玉米在达到平台产量时的土壤残留无机氮为 63.6 kg·hm-2;3)在该试验所处的土壤和气候条件下,冬小麦189kg·hm-2的施氮量就可以满足冬小麦、夏玉米两茬作物对氮素的需求;4)土壤残留无机氮的利用能极大地提高肥料利用率,在冬小麦/夏玉米轮作体系中,夏玉米生长季氮肥的优化施用应充分考虑前茬作物冬小麦收获后的土壤残留无机氮量。     

分根区灌溉和氮肥处理对星油藤幼苗的影响

探讨分根区灌溉和氮肥对盆栽星油藤幼苗生长的影响.试验设置3个因素,灌水量、灌溉方式和氮肥,共7个处理,测量了幼苗生长、光合和水分利用效率等指标.结果表明:与充分灌溉相比,分根区灌溉的处理,生物量降低5％,节水75％,水分利用率高出60％,表现出极大的节水效益.重度干旱条件下,施氮肥的处理,根冠比增加达30％,但分根区灌溉处理叶面积指数下降38％,光合速率下降9％,生物量下降18％,分根区灌溉在严重干旱条件不适宜施氮肥.总之,在适度干旱条件下,分根区灌溉降低蒸腾,提高水分利用率,是一种有效的节水灌溉技术.     

冀中南多样化种植模式的适水效应分析

为优化冀中南作物种植结构,本研究以河北省典型地下水漏斗区邢台市为例,基于作物需水SIMETAW模型系统量化1965—2018年冬小麦、春棉花、春玉米、夏谷子、夏大豆和春绿豆等10种主要农作物的生育期需水量与灌溉需水量,针对当地不同降水年型和水资源条件以及不同作物的生育期、生长发育特点和前后茬作物的农学特性等构建11种不同的种植模式,分析不同种植模式需水及降水耦合度等参数。结果表明:1)各作物年均生育期需水量表现为春棉花(515.2mm)冬小麦(466.6mm)春玉米(424.9mm)春油葵(420.0mm)春甘薯(362.1mm)春马铃薯(354.2mm)夏大豆(313.9mm)夏玉米(298.7mm)春绿豆(288.1mm)夏谷子(217.5mm)。2)各作物年均生育期灌溉需水量表现为冬播作物春播作物夏播作物。冬小麦年均生育期灌溉需水量最大,为329.2mm;夏谷子最低,为82.8mm。3)传统麦玉一年两熟制周年需水量最大(753.4～780.3mm),相比之下,多样化轮作模式的生育期需水量可显著降低15%～34%,生育期灌溉需水量明显降低9%～32%。春玉米-冬小麦-夏玉米、春玉米-冬小麦-夏谷子、春甘薯-冬小麦-夏玉米和春甘薯-冬小麦-夏谷子等两年三熟制在丰水年、平水年和枯水年下的生育期需水量、灌溉需水量和周年需水量均较低。春绿豆-夏谷子一年两熟模式的年均生育期需水量最低,为504.4mm,年均生育期灌溉需水量为286.8mm。因此,在保证粮食安全的前提下,为减缓河北省地下水位持续下降的趋势,发展适水种植模式是节水农业的重要途径之一。     

华北平原主要农作物灌溉需水量的估算

本文根据华北平原农田水分循环特点,建立了一个农田土壤水分平衡模型.利用研究区内30个气象台站20～40年的气象资料,模拟计算了华北平原主要农作物(冬小麦、夏玉米和棉花)的历年灌溉需水量.在模拟过程中,考虑到华北平原土壤质地层次排列复杂,土壤持水特性不一,将土壤的最大有效含水量划分了5个等级.根据统计排频分析,确定了在干旱年、中等年及湿润年型下冬小麦、夏玉米和棉花的灌溉需水量.并分析了华北平原的1m 土层土壤最大有效含水量为180～240mm 范围时,3种作物多年平均的及不同年型的灌溉需水量在华北平原的区域分布特征.