不同农艺措施对菜豆生产节水情况的影响

[目的]探索菜豆生产的高效节水技术。[方法]设置不同灌溉方式和不同农艺措施的处理,研究不同处理对菜豆生长和水分利用的影响。[结果]滴灌能明显降低耗水量,比畦灌减少耗水量30.0%,耗水强度也明显降低了,菜豆产量和水分生产效率均显著提高了,增产率为25.5%,水分生产效率提高了7.83kg/mm。在畦灌条件下,不同农艺措施之间耗水总量和耗水强度差异不大,但产量和水分生产效率差异较大。种衣剂和叶面肥处理的产量及水分生产效率显著高于对照的,增产率分别为21.1%和12.0%,水分生产效率分别提高2.48和1.70kg/mm。根瘤菌与对照之间产量和水分生产效率差异不大。[结论]菜豆采用滴灌节水效果虽然较好,但一次性投资较大,应因地制宜采用。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

设施葡萄不同生育期水分胁迫对产量和水分利用效率的影响

为探究水分胁迫对设施栽培葡萄耗水规律、产量和水分利用效率的影响,于2012—2014年在甘肃省张掖市节水灌溉试验中心开展为期3年的设施栽培葡萄水分胁迫试验,在葡萄萌芽、新梢生长、开花、果实膨大和着色成熟5个生育期各设轻度(土壤含水率下限为55%田间持水率,θ_f)和中度(下限为θ_f65%)2个水分胁迫水平,以下限θ_f75%为对照。研究不同生育期水分胁迫对葡萄日耗水强度、耗水量、耗水模数和水分利用效率的影响。结果表明:1)3个试验年度果实膨大期的平均日耗水强度为3.14mm/d、耗水量为220.55mm、耗水模系数为45.84%,均高于其余生育期的耗水指标;2)除开花期外,其余生育期施加中度水分胁迫均显著降低胁迫期葡萄耗水强度;且果实膨大期和着色成熟期轻度水分胁迫也会显著降低葡萄耗水强度;3)萌芽期中度胁迫对提高葡萄产量、水分生产效率(WUE)有利,其3个试验年度比CK平均增产16.2%、WUE提高20.5%。水分胁迫对设施葡萄产量和水分利用效率有重要影响,萌芽期亏水具有明显的节水增产效果;果实膨大期是葡萄需水临界期,该生育期应充分供水。     

黄土高原半干旱区不同覆膜方式对土壤水热环境及糜子耗水特性的影响

【目的】探明黄土高原旱作区不同覆膜方式中的土壤水温效应及糜子增产机制。【方法】 2015-2016年,以陇糜10号为试验材料,设置全膜双垄沟留膜免耕穴播（A1）、全膜双垄沟穴播（A2）、全膜平铺膜上覆土穴播（A3）、全膜平铺穴播（A4）、露地等行距条播（CK）5个处理,研究土壤水热效应及其对糜子耗水特性、水分利用效率及产量的影响。【结果】与露地条播（CK）相比,两年间在糜子生育期内,A1、A2、A3、A4处理5-25 cm土层平均温度变化及土壤平均温度日变化均表现出不同程度的增温效果。糜子生育期内,丰水年份（2015年）A1、A2、A3、A4处理较CK贮水量分别提高94.7、67.9、58.0、21.0 mm,而耗水量表现为CK＞A1＞A4＞A2＞A3,且各处理在不同土层、不同生育阶段耗水均衡;严重干旱年份（2016年）A1、A2处理较CK贮水量提高83.9、57.4 mm,而A3、A4较CK降低27.1、25.3 mm,耗水量表现为A3＞A4＞A1＞A2＞CK,其中,A3、A4、A1、A2较CK依次加强了对80-100 cm土层水分的利用,且播种至苗期4种覆膜方式较CK耗水量降低,均衡调控了拔节至成熟期的耗水强度;基于4种覆膜方式间土壤水热环境的不同和对糜子生育期内耗水特性的差异,A1、A2、A3、A4处理较CK水分利用效率分别提高1.3-3.9、5.2-5.5、3.4-3.5、4.1-4.2 kg·hm^-2·mm^-1,增产9.0%-43.3%、34.8%-58.2%、20.8%-49.4%、29.0%-52.9%,且干旱年份的增产幅度更高。【结论】4种覆膜栽培均改善了糜子生育期内的土壤水热环境,调节了其不同生育阶段的耗水强度,显著提高作物水分利用效率、产量及其相关性状,增产潜力依次为A2＞A4＞A3＞A1。     

灌水控制下限对冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过对冬小麦全生育期实施不同土壤水分控制下限,研究冬小麦的耗水规律,分析水分胁迫对其生长发育和产量形成的影响,并建立了产量与水分关系的数学模型。结果表明,不同水分处理的冬小麦耗水规律基本一致,但日耗水强度和总耗水量各处理间差别明显。各生育时段耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达到45％;其次为拔节期,在20％左右;越冬期最小,只有4．0％～10．0％。土壤水分控制下限为55％的处理冬小麦水分利用效率最高,约为1．75kg／m3,对应的耗水量在350-400mm之间。     

旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010-2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17-26 kg·hm^-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22-26 kg·hm^-2,且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。     

园艺地布微垄覆盖对渭北旱地矮化苹果根域土壤水分的影响

通过田间定位观测,设置(园艺地布微垄覆盖、秸秆覆盖和清耕)3个处理,分析不同降水年型下园艺地布微垄覆盖渭北旱地矮化苹果根域土壤贮水、果园耗水、果树产量及水分利用效率的变化。结果表明:降水欠水年、平水年园艺地布微垄覆盖果树生育期果园0～300 cm土层平均贮水量分别比清耕处理提高6.88%、8.02%,比秸秆覆盖处理提高1.64%、2.92%,显著提高了果树根系主要分布层土壤贮水量与供水能力,增强了对果园深层土壤贮水的调蓄作用,对深层土壤贮水的调蓄作用优于秸秆覆盖,其对果园土壤贮水平衡状况的影响与果树生长发育中后期降水量密切相关。园艺地布微垄覆盖增加了果园耗水量,改变了果园耗水结构,在欠水年、平水年与清耕相比显著减少了无效蒸发,减少量为26.94 mm、26.50 mm,同时与清耕相比显著提高了果树蒸腾耗水量,提高16.57%、12.09%,蒸发量和蒸腾量与秸秆相比皆无显著差异。园艺地布微垄覆盖具有显著的增产作用,欠水年、平水年水分利用效率分别比清耕提高9.32%、5.49%,但果树产量和水分利用效率与秸秆相比皆无显著差异。园艺地布微垄覆盖可作为渭北旱地矮化苹果栽培体系中的一种有效的蓄水保墒技术措施。     

葡萄大棚滴灌耗水规律研究

采用U11(64)均匀设计原理,对葡萄不同生育期分别设置灌水上限,分析不同灌水量处理对葡萄耗水规律、产量及水分利用效率的影响。试验结果表明,全生育期各处理耗水量均随灌水量的增加而增加,耗水强度与灌水定额呈正相关关系,其中新梢生长期和果实膨大期为需水关键期,耗水强度最大达12.3 mm/d(408 mm)和8.3 mm/d(320 mm);当以上2个生育期水分控制上限分别为田间持水率(FC)的60%和85%时有利于葡萄植株生长和产量提高,其中全生育期灌溉755 mm(处理Ⅳ)产量最大,达5 366.7 kg/hm2,且水分利用效率最高,达7.11 kg/(hm2·mm)。适宜大棚滴灌葡萄的灌溉制度参数:灌溉定额为755 mm,灌水周期为2 d,整个生育期灌水60次。     

半干旱区减氮增钾、有机肥替代对全膜覆盖垄沟种植马铃薯水肥利用和生物量积累的调控

【目的】减氮增钾和有机肥替代是提高中国作物生产中资源利用效率、改善农田生态环境、提升农产品质量和降低作物生产病害风险的有效途径。研究明确半干旱区全膜覆盖垄沟种植马铃薯减氮追施、有机肥替代和增施钾肥对马铃薯干物质积累和水分利用的影响,为该区域实施水肥高效管理提供依据。【方法】在4年大田定位试验基础上,通过测定全膜覆盖垄沟种植条件下传统施肥(PM)、减氮25%并花期追施和增施钾肥(PMN)和减氮50%与有机肥替代并花期追施(PMO)的土壤贮水量、马铃薯的生物量和产量等指标,计算不同施肥模式的耗水量、生长速率、水分利用效率和肥料偏生产力,以明确不同养分管理模式对马铃薯耗水过程的调控及其对干物质积累和水肥利用效率的影响。【结果】2011—2014年PMN花前耗水量较PM分别降低了17.4、28.7、26.8和34.2 mm,花后耗水量增加了31.1、34.7、36.7和49.2 mm;PMO没有显著降低马铃薯花前耗水,而花后耗水量分别增加了17.8、24.3、11.2和10.3 mm。与PM相比,PMN在盛花期后显著提高马铃薯地上地下生物量和生长速率,使马铃薯产量在2012—2014年平均增加2 595.1 kg·hm-2,并使水分利用效率(WUE)在2013—2014年分别增加了14.4%和6.3%,达到显著差异;PMO显著提高马铃薯各生育期的地上地下生物量和生长速率,4年平均马铃薯块茎产量增加了2 945 kg·hm-2,而且WUE在2012—2014年显著高于PM。PMN和PMO较PM均能显著提高马铃薯肥料偏生产力、化肥偏生产力、氮素偏生产力和化肥氮素偏生产力,表明PMN和PMO能协同提高作物的养分和水分利用效率,实现以肥调水和以水促肥的目标。2011年为严重干旱年份,虽然PMN和PMO能调节马铃薯花前花后耗水,提高地上地下生物量和生长速率,显著提高养分偏生产力,但产量和水分利用效率无显著提高。【结论】PMN和PMO均能显著调节马铃薯花前花后耗水量,增加生物量和提高生长速率,使得马铃薯块茎产量、水分利用效率和养分利用效率增加。与PMN相比,PMO对马铃薯产量、WUE和养分偏生产力的增加幅度更大,是资源更加高效和作物增产的养分管理模式。     

不同水分管理下全田土下微膜覆盖的冬小麦耗水特性

【目的】针对海河平原水资源匮乏与冬小麦生产水分高耗的现实矛盾,研究不同水分管理条件下全田土下微膜覆盖的冬小麦耗水特性,探索区域小麦节水生产新方法。【方法】采用大田试验,以小麦常规种植方法为对照,进行两地3年试验研究。【结果】全田土下微膜覆盖下,小麦生育期田间耗水量显著降低116.1—167.9 mm,土壤贮水消耗占总耗水的55.5%—77.9%。覆膜显著减少了小麦返青前的耗水量,生育后期耗水占总耗水量的比例提高。覆膜条件下,拔节前根系吸水深度较露地处理浅40 cm,生育期2 m土体可供水212.2—240.3 mm,春季灌水75 mm小麦对土壤贮水消耗集中在0—140 cm土层,比常规生产（CK,3次灌水共225 mm）深40 cm,灌水时间后移可显著减少2 m土体贮水消耗。土下微膜覆盖条件下,雨养耗水284.3 mm可获得不低于7 500 kg•hm-2的小麦产量,播前灌水≥60 mm或抽穗期灌水75 mm,可获得与CK相当的产量,水分利用效率比CK提高40%以上、净水分利用效率和灌溉水利用效率达到最高。【结论】全田土下微膜覆盖雨养或适时少量灌水是海河平原大幅降低小麦耗水,缓解水资源供需刚性矛盾的一种新型种植方法。     

土壤贮水与旱地作物产量关系的模拟研究

采用人工控制土壤贮水量,研究作物产量与土壤贮水量关系的结果表明:对土壤深层贮水的利用能力油菜最强,小麦、豌豆次之,谷子最差;获得一定籽粒产量的最低土壤水分临界值约为:小麦160mm,豌豆150mm,谷子和油菜300mm;土壤水分超过临界值后,增加水分作物产量大幅度提高;但当水分增加到一定量,豌豆约300mm、小麦400mm、谷子500mm、油菜650mm时,产量则渐趋于稳定;土壤水分生产效率每毫米水最高生产小麦1.18kg,谷子0.78kg,豌豆0.69kg,油菜0.69kg。     

宁南山区主要粮食作物生产力和水分利用的研究

在3个有代表性的气候年份（1981-1983年）,6种地区类型,两种肥力条件下对宁夏南部山区主要粮食作物：小麦、糜子和谷子的生产力和水分利用进行了研究。结果表明：该地区当前粮食作物平均生产水平为亩产75公斤,蒸腾蒸发量（ET）280mm,水分利用率（WUE）0.27,作物对土壤储水利用程度为53.3%。提高土壤肥力可显著提高作物对土壤水分的利用效率和利用程度。根据试验资料,预测了该地区粮食作物的生产潜力,讨论了3种作物对气候、土地的适应能力及合理布局。     

华北高寒区不同耕作方式对农田土壤水分的影响

[目的]不同耕作方式对华北高寒区砂质栗钙土耕层含水率和水分利用效率的影响,探讨区域水分高效利用途径,为作物生产提供理论依据。[方法]供试材料为当地主栽晚熟莜麦品种品五。采用烘干法,分别于苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和收获期测定耕层土壤水分。[结果]耕层平均含水率苗期免耕为6.26%,高于松耕的5.33%和翻耕的5.39%,分蘖期之后三者差异不显著。不同耕作方式不同生育时期间莜麦耗水强度无显著差异,生育期耗水强度变化趋势一致,呈双峰双谷型,峰值分别出现在苗期和抽穗期为2.31～2.51 mm/d,谷值出现在分蘖期和收获期为1.07～1.32 mm/d。免耕平均水分利用效率为2.24 kg/(mm.hm2),显著小于松耕和翻耕的4.10和4.07 kg/(mm.hm2),莜麦产量及水分利用效率年际间与耗水变异趋势相同,但同一年内不同耕作方式耗水量差异不显著,而产量与水分利用效率变化趋势一致。[结论]华北高寒区免耕能在苗期提高土壤耕层含水率,但在苗期之后作用不明显;莜麦耗水强度主要受气候因子的影响,不同耕作方式对其影响不大;翻耕和松耕莜麦水分利用效率明显高于免耕,松耕是该地区兼顾生态环境保护及农田稳产增收的有效技术措施。     

不同灌水量对日光温室黄瓜耗水规律及水分利用效率的影响

[目的]研究不同灌水量对日光温室黄瓜耗水规律及水分利用效率的影响。[方法]在宁夏干旱区日光温室膜下滴灌条件下,研究了不同灌水量对日光温室黄瓜耗水规律和土壤水分利用效率的影响。[结果]灌水量为563 mm时,耗水强度整体随生育期的延后逐渐增大,在结果盛期达到最大,随后逐渐下降,在各生育期各处理日耗水强度随灌水量的增加而增加;而土壤水分的消耗则随灌水量的增加而明显减少,灌水量达到563 mm时完全能满足黄瓜水分需求,并开始向土壤补充水分,且水分利用率达到33.4 kg/m3。[结论]为温室黄瓜生产的水分管理提供了理论依据。     

不同灌水量对日光温室黄瓜耗水规律及水分利用效率的影响

[目的]研究不同灌水量对日光温室温控黄瓜耗水规律及水分利用效率的影响。[方法]在宁夏干旱区日光温室膜下滴灌条件下,研究了不同灌水量对日光温室黄瓜耗水规律和土壤水分利用效率的影响。[结果]灌水量为563不得mm时,耗水强度整体随着生育期的延后逐渐增大,在结果盛期达到最大,随后逐渐下降,在各个生育期各处理日耗水强度随灌水量的增加而增加;而土壤水分的消耗则随着灌水量的增加而明显减少,灌水量达到563mm时完全能满足黄瓜水分需求,并开始向土壤补充水分,且水分利用率达到33.4kg/m3。[结论]该研究为温室黄瓜生产生产的水分管理提供了依据。     

宁南旱区谷子地膜覆盖的土壤水温效应

 对不同覆膜方式降水后土壤水分的变化趋势进行定位观测，并观测了谷子生育期土壤水分动态，结合作物产量分析了农田水分利用效率。研究表明，降水后微集水种植技术的沟内有较好的集水作用，水分可以储备在垄下部位，表层土壤水分变化剧烈。微集水种植技术在生育期间有集水保墒作用，季末土壤供水能力明显改善。冬闲田处理秋平膜与秋垄沟播前贮水量分别较对照高24.9、7.1 mm，且增产效果显著。覆膜处理的谷子产量得到明显提高和农田水分得到高效开发利用。作物各个生育时期以微集水种植技术的集水保墒效果最佳、生育期耗水量较低，表现出良好的社会和生态效益。