膜下滴灌技术在雨水集蓄利用工程中的研究

在黄土高原半干旱丘陵沟壑区,修建集雨蓄水工程并结合滴灌、覆膜坐水等措施,对作物进行补充灌溉,以期适应年内降雨时空分配极为不均,水分供需严重错位的现状。旨在改善土壤蒸发强度、土壤温度和降雨空间分配,提高灌水效率和水分利用效率,最终达到稳产高产的目的。通过2006年的田间试验研究,结果表明:集雨滴灌3次的增产量为2353.61~3845.62 kg/hm2,增产效果为44.07%~72.01%。在同样的补灌水量及灌水次数情况下,把灌浆期增加的灌水定额转移到拔节期更有利于提高玉米增产效果和集雨滴灌效率,将灌浆期多补灌7.5 mm的水量调配给拔节期,使得补灌效率增加2.05 kg/m3,将同样的水量由灌浆期转移给拔节期后,使得增产效果和补灌效率都有不同程度的提高,增产效果提高12.93%~21.89%,补灌效率提高3.41~4.21 kg/m3。     

灌水对引黄地区不同品种玉米产量形成和水分利用的影响

不同品种玉米的耐旱程度不同,因此用相似的灌溉制度对待不同品种玉米进行灌溉会降低灌溉水利用效率。试验选用在引黄地区主推的6个品种,研究了不同品种玉米在充分降雨条件下对不同灌溉制度(蒙头水;蒙头水+拔节水;蒙头水+拔节水+灌浆水)的响应。结果表明,玉米灌浆期的水分消耗土层分布在20~40 cm。不同品种玉米耗水量以中单909最高(434 mm),登海605(411 mm)次之,郑单958(352 mm)最低。先玉335和郑单958的水分利用效率最高,均为28 kg/(hm~2·mm);中单909的最低,为23 kg/(hm~2·mm)。高灌水处理登海605和先玉335的产量分别为12.0和11.4 t/hm~2,较低灌水处理增产13.0%和14.2%;而郑单958和浚单20在高灌水处理的产量分别为10.1和10.2 t/hm~2,与低灌水处理差异不显著。因此,在引黄地区充分降雨条件下,登海605和先玉335灌蒙头水+灌浆水可以获得高产,郑单958和浚单20仅灌蒙头水即可稳产。     

集雨节灌旱地春小麦最佳补灌时期的研究

在宁夏南部半干旱地区 ,对春小麦不同时期灌水对小麦产量及水分利用效应进行了研究 ,得出覆膜春小麦不同生育期灌水 3 0 mm,与不灌水相比 ,均有增产效果。其中在拔节期灌水 3 0 mm产量可增加 3 71 .1kg/hm2 ,水分利用率提高 1 1 .2 %。考虑降雨分布等因素 ,认为拔节期是地膜春小麦集雨节灌最佳补水时期     

覆膜及膜下滴灌对玉米生长发育及水分利用效率的影响

采用田间小区试验的方法,研究了雨养(对照)、覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌等保墒及灌溉措施对玉米株高、叶面积、叶面积指数、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜及膜下滴灌使玉米生育期提前2~3d,增加生长前期株高,提高叶面积及叶面积指数,促进了玉米生长发育。与对照相比,覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌和覆膜限量补灌玉米叶面积指数分别增加0.22、0.11、0.38和0.44;百粒重分别增加3.1g、2.6g、5.1g和5.5g,增产率分别为6.7%、6.1%、12.7%和13.1%。覆膜、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌分别比对照提高水分利用效率0.57、0.83和1.23kg/m3;提高水分生产效率0.23、0.30和0.36kg/m3。其中覆膜限量补灌在产量略有增加的基础上,灌溉水利用效率是常规滴灌和覆膜常规滴灌的2.7倍和2.5倍。因此,从农业节水和作物高产综合考虑,覆膜限量补灌是一种既节水又增产的最佳膜下滴灌措施。     

集雨节灌旱地春小麦最佳补灌时期的研究

在宁夏南部半干旱地区，对春小麦不同时期灌水对小麦产量及水分利用效应进行了研究，得出覆膜春小麦不同生育期灌水30mm，与不灌水相比，均有增产效果。其中在拔节期灌水30mm产量可增加371.1kg/hm^2，水分利用率提高11.2%。考虑降雨分布等因素，认为拔节期是地膜春小麦集雨节灌最佳补水时期。     

半干旱区地膜覆盖及补灌对玉米产量及干物质积累和分配的影响

以常规的平作栽培为对照,在不同覆盖方式,不同集雨补灌方式下研究了玉米干物质积累及分配的情况。试验结果表明,地膜覆盖对玉米生物产量和经济产量均有显著提高,与对照处理比较,全膜平作生物产量提高82.8%,经济产量提高108.7%,全膜垄作生物产量提高77.8%,经济产量提高99.0%。拔节期和大喇叭口期补灌可提高玉米产量。大喇叭口期以前以玉米干物质积累以叶器官为主,吐丝期以后以穗部为主。     

夏玉米沟垄覆盖集水效果及生态效应研究

采用垄上覆膜集雨保墒、沟内种植的栽培方法,在半湿润易旱区的陕西关中红油土上进行了夏玉米田间试验,探讨覆膜集雨栽培对玉米产量、养分携出量及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜集雨种植能明显提高夏玉米的籽粒产量、生物产量,有利于植株对养分的吸收利用;覆盖措施具有很好的蓄水保墒效果:在玉米灌浆期,覆膜使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别比对照提高了8.2、17.1mm,覆膜覆草使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别提高了13.6、23.0mm,覆膜覆草处理的集水效果更为显著,水分利用效率更高,平均每消耗1mm水分可生产玉米籽粒比覆膜处理提高了8%。     

不同灌水处理对枸杞产量和品质的影响

针对宁夏中部干旱区枸杞灌溉水资源紧缺的生产实际,采用完全随机区组法进行大田滴灌试验,研究了不同灌水处理,不同种植方式(覆膜与不覆膜)对枸杞产量和品质的影响。研究结果表明:(1)覆膜和不覆膜条件下,灌溉定额为1 620 m~3/hm~2时,枸杞总糖、甜菜碱、胡萝卜素含量均最高。(2)不同采收时间枸杞总糖含量变化呈"先增后降"变化规律,甜菜碱含量呈"先降后增"变化规律,胡萝卜素含量呈"逐渐增加"变化规律。(3)灌溉定额为1 620 m~3/hm~2时,覆膜和不覆膜条件下枸杞产量均最高,覆膜枸杞产量最高为1.040 07万kg/hm~2,不覆膜枸杞产量最高为9 923.40 kg/hm~2,覆膜比不覆膜的产量高4.81%。当灌溉定额小于等于1 620 m~3/hm~2时,枸杞产量均随灌溉定额的增大而增大,当灌溉定额大于1 620 m~3/hm~2时,枸杞产量均随灌溉定额增大而减小。覆膜滴灌条件下,有利于保持土壤水分,有效节约水资源,灌溉定额为1 620 m~3/hm~2适宜在宁夏中部干旱区高效节水生产中广泛推广。     

基于径流调控的集雨补灌苹果利用模式研究

针对我国优质苹果主产区黄土高塬沟壑区苹果的产量和品质常受干旱与水土流失及不合理施肥因素的制约,通过在典型高塬沟壑区塬面的降雨径流收集补灌苹果的水肥耦合试验,分析集雨补灌苹果利用模式的配置指标。结果表明适宜于黄土高塬沟壑区的集雨补灌苹果利用模式指标参数可初步确定为:不同降水保证率年份收集全部径流所需修建固化土集流面面积为360~570 m2/hm2,配置水窖容积为107.44 m3/hm2;补灌灌水定额57.75m3/hm2;补灌时间为萌芽期和果实膨大期;施肥纯量基准为0.2 kg/株;肥料配比N∶P∶K为1∶2∶2,同时该模式产投比达到1.41,且能有效的减少地表径流量,防止水土流失。最后提出了此模式适宜应用和推广的地区。     

不同水肥条件对滴灌制种玉米产量和水分利用效率的影响

在甘肃扬黄灌区滴灌水肥一体化栽培模式下,研究了不同灌溉定额和施肥条件下制种玉米的产量表现、水分利用效率和生产效益,结果表明:适宜的灌溉定额和施肥量均有利于制种玉米增产,灌溉定额偏低,制种玉米产量下降;施肥过量,增产效果不再显著。在灌溉定额3 450 m3/hm~2、施N 270 kg/hm~2、P2O590 kg/hm~2、K2O 54 kg/hm~2的水肥条件下,制种玉米比其他处理增产1 395.5～3 600.0 kg/hm~2,水分利用效率增加1.13～9.38 kg/(mm·hm~2),种植纯收益增加7 779.0～21 920.0元/hm~2,产投比增加0.09～1.41。水肥利用效果和种植效益相对优化。     

集雨补灌条件下旱塬小麦玉米带田节水灌溉试验研究

对旱塬地区小麦套作玉米带田集雨限量补灌条件下带田产量、水分利用效率、叶日积(LAD)及作物复合群体生长率(CGR)进行了分析研究,认为该区发展小麦玉米带田限量补灌(35mm)的最佳生育时期为小麦抽穗期和玉米抽雄开花期,有条件时灌2水以小麦抽穗期、玉米抽雄开花期和小麦扬花期、玉米吐丝期为宜。这与各处理0～90cm土层水分利用效率的大小表现一致。带田复合群体总LAD、平均CGR灌水与不灌水处理间差别不明显,说明LAD、CGR并非单一水分因素所致,水分条件的改善对此二者的作用仅为其中一个方面,今后的栽培管理中也应重视其它方面如增施有机肥等。     

水肥耦合条件下小麦田根系层土壤总磷迁移特征

以小麦为研究对象,通过田间小区试验对生育期内水肥耦合条件下小麦根系层(0~100 cm)总磷浓度迁移过程的监测,系统分析了不同灌水量(高水7.6 mm、低水6.1 mm)及不同施肥量下(高肥125 kg/hm~2、低肥75 kg/hm~2)总磷在根系层的迁移转化规律。     

沟垄集雨系统垄宽对玉米水分和养分利用效率的影响

为探索沟垄集雨模式下不同垄宽对玉米产量及水分和养分利用效率的影响,2019-2020年采用垄沟集雨种植方式,以传统平作(垄宽60 cm)为对照,研究3种沟垄比对玉米叶面积指数、地上生物量、水分利用效率、养分利用效率和产量的影响.研究结果表明垄沟集雨种植方式下,采用60 cm:60 cm沟垄比,两年平均叶面积指数最大,为2.9,较对照增加42.16％;产量最高,为13.13 t/hm2,较对照增加26.37％;水分利用效率最高,为27.15 kg/(hm2·mm),较对照增加42.37％;养分利用效率最高,为N:7.55 kg/kg;P:48.49 kg/kg;K:4.66 kg/kg,分别较对照增加177.57％,142.69％,59.58％.在华北地区,垄沟集雨种植方式下,垄沟比60 cm:60 cm,能够促进玉米增产和水肥高效利用.     

补灌对旱作集雨下麦田微生物呼吸与熵值的影响

为探明沟垄集雨条件下限量补灌对麦田土壤质量的影响,在冬小麦生育期设置3种降雨年型(丰水年P1:275 mm、平水年P2:200 mm、干旱年P3:125 mm)和4个补灌量水平,以传统畦灌(Traditional flat planting, TF)为对照,对沟垄集雨补灌(Ridge-furrow mulching system, RF)条件下不同土层土壤微生物呼吸、土壤有机碳含量、微生物量碳含量及其熵值(土壤代谢熵和微生物熵)进行研究。连续3年的研究结果表明,与深层土壤相比,沟垄集雨补灌对表层土壤微生物呼吸强度和微生物熵影响更为显著。在冬小麦生育期降雨量和补灌量相同的情况下,沟垄集雨较传统畦灌表层和深层土壤微生物呼吸强度分别增加2.47%～21.67%和3.28%～24.59%,且均在干旱年(降雨量125 mm)达到显著性差异;而土壤有机碳含量分别降低0.42%～15.49%和3.34%～11.52%。微生物熵分别增加9.09%～27.05%和11.9%～24.76%;对同一降雨量下不同补灌处理进行显著性分析结果表明,与传统畦灌对比,沟垄集雨补灌对土壤代谢熵影响不显著。研究结果可为沟...     

膜上灌作物需水量和地膜覆盖效应试验研究

1998年和 1 999年在新疆自治区乌兰乌苏农业气象实验站内进行了膜上灌条件下的覆膜棉花和玉米的需水规律及地膜覆盖效应的试验研究。结果表明地膜覆盖具有明显的增温保墒效应 ,在苗期增温效应尤为显著 ,覆膜农田地表下 5 cm、1 0 cm、1 5 cm、2 0 cm和 2 5 cm在 8:0 0、1 4:0 0和 2 0 :0 0等 3个时刻 ,苗期平均地温比露地棉田分别高 5 .7℃、3 .3℃、3 .5℃、1 .5℃和 1 .2℃。同一灌水下限条件下 ,在整个生育期内覆膜棉花、玉米耗水较未覆膜棉花、玉米分别减少水分蒸发损失 73 .6mm和 60 .1 mm。在当地气候条件、土壤质地和作物栽培方式下覆膜棉花、玉米在全生育期内分别耗水 3 74.5 mm和 3 74.81 mm,平均耗水强度为 2 .2 6mm/d和 2 .97mm/d。     

垄沟集雨补灌对冬油菜根系、产量与水分利用效率的影响

为确定垄沟集雨栽培条件下冬油菜蕾薹期的适宜补灌量,设置垄沟集雨雨养(T1)、垄沟集雨补灌60 mm(T2)和120 mm(T3)3个处理,并设平作补灌120 mm作为对照(CK),通过2年田间试验,系统地对比分析了不同补灌处理对冬油菜0~30 cm和30~100 cm土层的平均土壤含水率、地上部干物质量、主根性状和侧根密度、产量构成及水分利用效率的影响。结果表明,T2和T3处理不同时期0~30 cm土层的平均土壤含水率、花期和角果期地上部干物质量均明显高于T1和CK处理,T2和T3处理角果期的主根直径和干质量、0~10 cm和10~20 cm侧根密度显著增加,且T2和T3处理间不存在显著差异。T2和T3处理能显著增加油菜籽粒产量和水分利用效率,T2和T3处理2年平均分别比T1增产50.99%和58.15%,比CK增产53.89%和61.19%;T2和T3处理2年平均水分利用效率比T1分别提高37.28%和25.98%,比CK分别提高92.77%和76.90%。2年中T3处理均能获得最高的籽粒产量,但T3与T2处理间产量不存在显著差异,T3较T2仅增产4.74%,但T2比T3能够减少灌水量60 mm,减少耗水量45.5 mm,水分利用效率提高8.97%。从节水和农业可持续发展的角度来看,垄沟集雨种植并在蕾薹期补灌60 mm(T2)为较优的冬油菜栽培灌溉措施。     

覆膜和种植密度对旱作春玉米产量和蒸散量的影响

为探究黄土高原旱作玉米的适宜种植密度,开展了玉米露地与覆膜6个种植密度的大田试验。结果表明:覆膜加速了玉米的生长和发育,表现在株高和叶面积指数的增加,生育期的提前,如抽穗期(即最大高度出现时)比露地种植提前了11 d。在玉米生长的中后期,露地玉米株高具有随密度增加而降低的趋势,而覆膜玉米则无显著差异。无论是覆膜还是露地种植,玉米叶面积指数都是随种植密度的增加而提高。玉米的蒸散量随种植密度的增加而增加,但覆膜种植降低了玉米对水分的消耗,在不同程度上缓解了因种植密度增加而导致的蒸散量增加与降水不足之间的矛盾。覆膜显著提高了玉米产量和水分利用效率,平均产量和水分利用效率较露地种植分别提高52.79%和60.55%。露地与覆膜种植产量和水分利用效率随种植密度的增加都呈现先增加后减小的趋势,但获得最高产量与水分利用效率对应的种植密度不同:露地种植在密度为52 500株/hm~2(D2)时获得最高产量和水分利用效率,而覆膜种植增大了单位面积土地可支撑的群体,最高产量和水分利用效率分别在密度为82 500株/hm~2(D4)和67 500株/hm~2(D3)时获得,但D3与D4下水分利用效率无显著差异,所以在试验气候年型下,黄土高原东部露地和覆膜种植的春玉米适宜密度分别为52 500株/hm~2和82 500株/hm~2。     

覆膜集雨补灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为确定半湿润易旱区垄沟集雨种植模式下冬小麦拔节期的适宜补灌量及探究不同地膜对土壤蓄水保墒和节水增产效果的差异,设置垄上覆普通地膜(P)和生物降解膜(J) 2种处理,并结合雨养(I0)、拔节期补灌20 mm(I_1),40 mm(I_2),60 mm(I_3),对比分析不同地膜不同补灌量下0～200 cm土层土壤贮水量、冬小麦产量和水分利用效率的变化.结果表明:覆膜可显著提高0～100 cm土壤贮水量,处理J在苗期保墒性与P相当,之后显著低于处理P;覆膜使苗期后100～200 cm土壤贮水量显著低于CK,但P,J间差异不具有统计学意义.补灌能显著增加0～200 cm土壤贮水量,处理I_3的土壤贮水量最高,I_2次之.覆膜处理的产量和水分利用效率均显著大于CK,P略大于J,但差异不具有统计学意义.2种不同膜覆盖下处理I_2的平均籽粒产量比处理I_3低1. 50%,但处理I_2的平均水分利用效率与灌溉水利用效率较I_3分别提高2.4%和37.5%.因此,垄覆生物降解膜,沟内种植,结合冬小麦拔节期补灌40 mm(I_2)是缓解残膜污染、增产节水的最优处理.     

黑龙江省半干旱区玉米喷灌水肥耦合效应试验研究

干旱和土壤贫瘠是限制干旱半干旱地区农业发展的主要因素。因此,合理制定不同喷灌水量的玉米施肥方案,对玉米产量效应具有重要意义。在喷灌施肥条件下,采用311-A最优混合设计,开展春玉米水肥耦合大田试验。通过对试验数据的分析研究,发现影响玉米产量的主要因素依次是氮肥用量、灌水量和磷肥用量。各个因素交互作用对玉米产量的影响都表现为正效应,其效应顺序为:N×水P×NP×水。春玉米全生育期喷灌水肥耦合最佳组合为:磷肥134.4kg/hm~2、氮肥282.5kg/hm~2、灌水量1 061.0m~3/hm~2,产量为15 853kg/hm~2。     

水氮互作对宁夏沙土春玉米产量与氮素吸收利用的影响

为探明滴灌不同水氮调控对宁夏沙土地区春玉米生长、产量、氮素吸收和根区土壤硝态氮分布及残留量的影响,设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6,0.6KcET0; W0.8,0.8KcET0; W1.0,KcET0,Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平(N150,150 kg/hm~2; N225,225 kg/hm~2; N300,300 kg/hm~2; N375,375 kg/hm~2),进行了大田试验。结果表明:相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积速率和氮素累积速率(W0.8灌水水平除外)均随施氮量的增加先增加后减小。快增期内,W1.0N300处理的春玉米地上部干物质平均累积速率和W0.8N375处理的氮素平均累积速率最大,分别为513.71、2.75 kg/(hm~2·d)。春玉米地上部干物质累积量(W0.8N375除外)和产量随施氮量的增加先增加后减小,其中W0.8N300处理的产量最大,为16 387 kg/hm~2。相比其他灌水处理,W0.8灌水水平下的营养器官氮素转运量较大,最大为41.14 kg/hm~2。随着灌水量和施氮量的增加,60～100 cm土层硝态氮累积量所占的比例逐渐增加,其中,W0.6灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～60 cm土层中,W0.8灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～90 cm土层中。考虑试验区年际降雨量分布不均,选取灌水量与有效降雨量之和为532 mm、施氮量300 kg/hm~2为宁夏沙土地区适宜的滴灌灌水施肥制度。