基于ORYZA＿V3模型的水稻节水灌溉模式研究——以赣抚平原灌区为例

作物生长模拟能克服田间试验的不足,为水稻种植的节水增产提供参照。基于江西省灌溉试验中心站2012、2013年的田间试验资料对ORYZA_V3模型进行率定及验证。使用率定后的模型模拟1961-2016气象条件不同灌溉模式下试验区的早晚稻生长,分析丰、平、枯水文年组早晚稻产量、灌溉定额、灌水次数、腾发量、降雨利用率、水分生产率的差异。结果表明:在一定范围内降低灌前水分下限能提高试验区早晚稻的产量。当灌前水分下限降低到一定水平后增产率将有所下降。降低灌前水分下限,能降低灌溉定额、灌水次数及腾发量,提高降雨利用率,提高水分生产率。从节水增产的角度,推荐试验区早稻在丰、平水年采用重度干旱的节水灌溉模式W4(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率65%),枯水年采用中度干旱的节水灌溉模式W3(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率75%)。与传统淹灌模式W0相比在丰、平、枯水年能分别增产2.1%、2.6%、1.6%,节水38.4%、48.8%、47.4%。推荐试验区晚稻在丰、平水年采用中度干旱的节水灌溉模式W3,枯水年采用轻度干旱的节水灌溉模式W2(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率85%)。与传统淹灌模式W0相比在丰、平、枯水年能分别增产2.7%、3.2%、1.9%,节水37.6%、27.9%、15.7%。     

沙封膜孔对盐碱地土壤及向日葵幼苗生长的影响

为了提高河套灌区盐碱地向日葵的出苗率和存活率,试验采用了沙封膜孔,土封膜孔和常规种植三种种植方式。在向日葵的播种前、出苗期和幼苗期分别监测不同处理0～100cm的土壤水分、盐分及向日葵出苗率和幼苗生长状况。结果表明：在向日葵播种前,不同处理土壤含水率、土壤盐分均无差异,在出苗期和幼苗期出现差异且幼苗期差异更显著。在幼苗期沙封膜孔较常规种植在0～10 cm 土层土壤含水率降低了15.79%,土壤盐分降低了23.13%,在10～20 cm 土层土壤含水率降低了14.51%,土壤盐分降低了26.19%,沙封膜孔较土封膜孔在0～10 cm 土层土壤含水率降低了9.1%,土壤盐分降低了6.61%,在10～20 cm 土层土壤含水率降低了6.78%,土壤盐分降低了11.43%,在大于40 cm土层以下的土壤含水率和盐分基本保持一致,没有差异。沙封膜孔的出苗率和存活率较常规种植,分别提高了23.42%和20.96%。沙封膜孔促进向日葵幼苗的生长,株高、茎粗、根系深度和幅度都有不同程度的增加,地上部分和地下部分的生物量显著增加。河套灌区盐碱地地膜采用沙封膜孔种植,可降低土壤含水率,阻碍土壤盐分表聚,提高了向日葵出苗率和存活率。     

水稻三种灌排模式的节水增产和改善土壤肥力效果比较分析

水稻生态灌排模式对改善农田生态环境和保障水稻生产可持续发展具有重要的作用。在南京淳东灌区采用田间小区试验对水稻"控灌中蓄"灌排新模式进行试验研究,观测淹灌、浅湿灌和控灌中蓄三种不同的灌水模式结合晒田程度(轻晒和重晒)条件下降雨的利用率、土壤含水量和水稻产量、土壤速效N和速效P等指标。初步的试验结果表明,控灌中蓄灌溉模式较淹灌处理节水幅度平均达47.2%,控灌中蓄处理的降雨利用率和水分生产效率为最大,分别达到47.8%和1.30kg·m-3,同时控灌中蓄灌溉模式下土壤氧化还原电位和速效性养分较为适宜,水稻实际产量比淹灌增产19.9%~46.6%。水稻控灌中蓄灌排模式在节水、增产和改善农田生态环境中有着显著作用。     

生物炭施用和灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化的影响

为了揭示生物炭施用和灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化的影响,基于田间试验,分析了不同生物炭施用量下节水灌溉(无水层灌溉)稻田土壤呼吸速率日变化特征,同时还分析了相同生物炭施用量下不同灌溉模式稻田土壤呼吸速率日变化特征。结果表明:分蘖期、拔节孕穗期、乳熟期稻田土壤呼吸速率日变化趋势均呈现多峰型特征;节水灌溉稻田土壤呼吸速率随着水稻生育期的推进表现出先增加后降低的特征。生物炭施用可以促进节水灌溉稻田土壤呼吸速率,高量生物炭的促进作用更明显。与对照相比,施用中量生物炭的节水灌溉稻田土壤呼吸速率日均值增大了2.85%～17.80%,施用高量生物炭的节水灌溉稻田土壤呼吸速率日均值增大了9.36%～30.58%。除了生物炭施用,灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化也有一定影响。与淹灌模式相比,控灌模式促进了稻田土壤呼吸速率。控灌稻田土壤呼吸速率日均值较淹灌稻田增大了2.03%～62.61%。另外,各生育期控灌稻田土壤呼吸速率日变化幅度均大于淹灌稻田。研究结果旨在丰富水稻节水灌溉理论,同时为进一步实现稻田生态系统的固碳减排提供理论依据。     

干旱处理对土壤水分变化及大豆产量的影响

采用框栽方式,研究不同阶段干旱处理对土壤水分、大豆植株干物质积累及产量的影响。结果表明,土壤含水率随干旱历时的增加而递减,长时间干旱后稳定在20%～24%;对于短期干旱处理,灌溉量较大时,土壤含水率会迅速恢复到稳定值32%～34%,但是对于18d以上的干旱历时,较少的灌溉量并不能保证土壤含水率在1～2次灌溉后得到恢复,表明较少的灌溉量对土壤含水率的提升能力有限。各干旱处理结束时期,大豆植株干物质积累均随干旱历时增加呈下降趋势,长期干旱会使全株干物质积累下降13%～30%;苗期和花荚期的短期干旱处理产生激发补偿效应,不会使大豆减产,结荚鼓粒期对水分供应较为敏感,干旱导致大豆减产。     

基于ORYZA＿V3模型的水稻水肥综合调控模式研究

[目的]探索赣抚平原灌区不同水文年型适宜的水稻水肥综合调控模式,为灌区水稻水肥管理提供决策依据。[方法]基于江西省灌溉试验中心站2012 2013年晚稻试验资料对ORYZA_V3模型进行了率定与验证,并以率定后的模型模拟分析了不同水文年组及水肥模式下晚稻灌溉定额、产量、氮肥利用率等指标。[结果]降低灌前水分下限能降低腾发量与灌溉定额。耕作层灌前土壤含水率大于饱和含水率的70%~75%时,降低灌前水分下限均能提高晚稻的产量与氮肥利用率。耕作层灌前土壤含水率低于饱和含水率的60%~65%时,晚稻产量、氮肥利用率均有所下降。施氮肥量增加会降低氮肥利用率,施氮肥次数增加能提高氮肥利用率,二者增加均能增加晚稻产量,但会导致晚稻耐旱能力降低。从节水、增产、增效的角度,推荐试验区采用的水肥综合调控模式:氮肥量135 kg/hm2,分3次施用(基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2),丰水年采用重旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的60%~65%),平、枯水年采用中旱节水灌溉模式(耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率的70%~75%)。[结论]与传统水肥模式相比,所推荐水肥模式在丰、平、枯水年能分别节水41.4%、30.0%、21.9%,增产7.5%、5.4%、3.4%,提高氮肥利用率57.3%、51.2%、44.9%,节省氮肥25%。     

对新疆发展喷灌的认识

根据中国水利水电科学院试验资料和前苏联及美国喷灌发展情况,结合多年从事节水灌溉研究的理性认识,认为新疆荒漠绿洲区采用常规喷灌与先进地面灌比较不但不节水,而且耗能高,因此,新疆荒漠绿洲灌区一般不适合发展常规喷灌;新疆适合发展常规喷灌的地区是降水较多的补充灌溉区。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

畦田节灌对冬小麦光合特性、产量和水分利用效率的影响

【目的】充分利用土壤贮水和自然降水,减少灌溉水投入,研究依据自然供水状况确定最佳畦灌时期和次数的畦田节灌技术。【方法】试验在播种期水分管理一致的基础上,设置4个水分处理,W0为不灌水处理,W1为灌3水处理(越冬水+拔节水+开花水),W2为灌2水处理(拔节水+开花水),W3为灌1水处理(开花水),研究了畦田节灌对冬小麦开花后旗叶SPAD值、光合特性、产量及水分利用效率的影响。【结果】与W2处理相比,W3处理开花后旗叶SPAD值、净光合速率、干物质同化量及其对籽粒的贡献率均降低,穗数、穗粒数和籽粒产量减少,但水分利用效率较高;W1处理籽粒产量及其构成因素没有明显变化,但水分利用效率显著降低。与W0处理相比,W3处理的籽粒产量增幅达16.2%～20.7%。结合关键生育时期土壤相对含水率分析,冬小麦越冬期0～20 cm和0～40 cm土层土壤相对含水率分别不低于65%θf(θf为田间持水率)和66.8%θf时,灌溉越冬水对籽粒产量无明显增益作用。拔节期0～20 cm土层土壤相对含水率降至50.6%θf及以下,即使0～200 cm土层土壤含水率接近80%θf,仍不能满足拔节后冬小麦对水分的需求,应及时灌溉拔节水。开花期0～20 cm和0～200 cm土层土壤相对含水率分别为24.8%θf～35.6%θf和57.9%θf～58.8%θf,及时灌水增产幅度较大。【结论】在冬小麦播种期供水适宜的条件下,于拔节期和开花期实施畦灌,生长季内灌2水,能获得较高的籽粒产量和水分利用效率,避免过量灌溉。     

基于海棠茎干含水率的智能灌溉控制策略研究

茎干含水率的动态变化是研究植物体水分和生长状况的重要指标,准确判断活立木水分亏缺是人工林抚育和城市园林绿化中灌溉策略制定的重要科学依据。以海棠树为研究对象,以茎干含水率为研究参数,通过干旱胁迫试验探究茎干含水率变化与海棠树生理需水的关系。提出以海棠茎干含水率43%和茎干含水率下降值不超过12%为下限指标、土壤含水率33%为上限指标的灌溉控制策略,依据此策略设计了一套智能灌溉控制系统,并通过该系统验证了所提出灌溉策略的有效性与可行性。     

春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术研究

通过对甘肃河西地区春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术的试验研究,测定了春小麦地土壤水分变化规律、小麦耗水规律及产量效应,分析配套施用保水剂对春小麦地土壤水分的影响。研究结果表明,在河西地区,小麦采用免储水灌全膜覆盖施用保水剂穴播技术能有效地减少农田在休闲期的土壤蒸发量,提高农田的水分利用效率,可减少首次灌水量30mm,全生育期耗水量减少80.0mm,节水16.60%,增产4.37%,水分利用效率提高21.70%。     

晚稻蒸腾速率及其影响因素试验研究

根据国家“863”节水农业重大专项“江西示范区晚稻控制灌溉”试验资料,分析了水稻蒸腾速率日变化、全生育期变化的规律以及不同生育阶段蒸腾速率与环境因子、气孔导度和土壤水分状况的相互关系。研究结果表明,田间土壤含水率的降低推延了蒸腾速率日最大值的出现;常灌处理水稻蒸腾速率一般高于控灌处理,但控灌午后的蒸腾速率等于或高于常灌;空气温度、叶面温度、饱和水汽压差和气孔导度是影响水稻的蒸腾速率的关键因素,并在水稻不同生育阶段表现不同的影响程度;气孔导度与晚稻蒸腾速率具有一定相关性;蒸腾速率受土壤含水率变化的影响,且在恢复供水后,蒸腾速率出现一定的反弹现象并表现出不同程度的滞后性。     

拔节孕穗和抽穗开花期控制灌溉对水稻生长的影响

在水稻拔节孕穗和抽穗开花期,分别以土壤饱和含水率的70%、80%和90%作为灌溉下限进行控制灌溉。结果表明,与常规灌溉相比,拔节孕穗期水分控制条件下水稻生长受到抑制,单穴有效穗数和千粒质量变化较小,每穗粒数和每穗实粒数显著减少,产量也有减小趋势,但差异不显著;抽穗开花期控制灌溉对水稻生长和产量影响相对较小,均未达到显著水平;拔节孕穗期控制灌溉较抽穗开花期节水效应明显,但抽穗开花期控制灌溉有利于获得更高的水分生产效率,因此,制定水稻控灌灌溉制度时,拔节孕穗期轻控,抽穗开花期适当增大水分控制下限有利于水稻节水增产。     

不同节水灌溉模式对水稻生理生长和产量形成的影响

为研究水稻生理生长和产量形成对不同节水灌溉模式的响应规律,设计4种不同节水灌溉模式(浅水勤灌、湿润灌溉、控制灌溉和蓄水控灌),观测不同节水灌溉模式下水稻株高、叶绿素含量的动态变化,分析水稻总产量及其组成(每穴有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量和每穴产量)。结果表明:不同节水灌溉模式下水稻株高变化规律的差异并不明显,水稻收获时的株高以蓄水控灌最高(103.4 cm),控制灌溉处理次之;线性模型和指数模型均能较好地模拟不同节水灌溉模式下水稻株高随移栽后时间的动态变化,相关系数分别为0.978 1～0.982 4和0.975 6～0.982 7;水稻叶绿素含量于移栽后76 d达到峰值,移栽76 d后进入衰退期,叶绿素含量逐渐下降,蓄水控灌处理水稻生长中后期叶绿素含量总体高于其他模式;不同节水灌溉模式对水稻每穴有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量和每穴产量均存在影响,蓄水控灌模式下水稻产量最高,达到10 172 kg/hm~2,而浅水勤灌处理水稻产量处于最低水平(8 735 kg/hm~2)。     

中国春玉米主产区灌溉问题分析与研究

干旱是制约春玉米产量提高的主要影响因素。根据土壤水量平衡分析,中国春玉米带生长期缺水量从东向西逐渐增高。哈尔滨、长春、沈阳以东地区缺水量在50 mm以下,由此向西逐渐增高,在甘肃河西地区,达到最高值500 mm。据此春玉米主产区可划分为雨养区、灌溉补偿区、干旱区。针对每个区域的具体情况,提出相应的灌溉制度与节水灌溉技术组合,为春玉米增产节水提供参考依据。     

宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区沙拐枣育苗及造林技术

沙拐枣作为一种耐旱、抗风沙植物,在干旱半干旱地区以及土壤沙化土地等地区被大量运用。宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区处于毛乌素沙地西南边缘,属于典型荒漠生态系统类型,年均降水不足200mm,全年风沙天气较多,雨量少而集中,蒸发强烈,气候干燥,所以在保护区治沙造林时选择耐旱、抗风沙的树种至关重要。前期治沙造林中柠条、花棒、沙冬青等耐旱、抗风沙的灌木树种被大量运用,效果十分显著,为丰富保护区的耐旱、抗风沙树种种类,保护区通过开展沙拐枣种苗培育及治沙造林技术示范项目,在灵武毛乌素沙地进行了治沙造林绿化国土行动,研究总结了沙拐枣育苗及造林技术模式,为三北地区开展治沙造林起到示范作用。     

旱地注水补灌技术与设备的开发及推广应用

注水补灌,也称注射灌溉,是指采用特制的注水补灌设备直接向农作物和树木根部土壤注灌水（或水、肥、药液）的一种抗旱节水方法,用很少量的水保障农作物和造林的成活率,最大限度地提高水资源利用率,解决了干旱缺水季节农作物补水保丰产的难题。该技术与设备同集雨窖储水利用和地膜覆盖相组合,抗旱节水效果更为显著,具有投资少、易操作、成本低等特点。     

地下水埋深与土壤含水率对应关系和最优灌溉模式的试验研究

节水高产的浅湿灌溉技术较适合南太湖地区的水稻生产。试验选用苏南太湖地区水稻土中有代表性的粘土和重壤土作试验载体 ,系统地探讨了浅湿灌溉对水稻生理、生态及稻田生态环境的影响 ,水稻平均比浅水勤灌增产 6.1 %。经对降水利用率、稻田耗水量、灌水量测定 ,浅湿灌溉比浅水勤灌分别增加 1 4 .6%和减少 1 9.2 %和 30 % ,收到了节水高产的效果。对地下水埋深和土壤含水率对应关系的测定 ,得出 ,稻田落干时地下水埋深以 30 cm为宜 (烤田期除外 )。在此范围内 ,地下水埋深每下降 1 0 cm,土壤含水率下降 1 %～ 5%。据此大田试验 ,得出了水稻的最优灌溉模式     

北方寒区水稻水肥管理技术节水减排效应研究

以水肥管理(4种节水灌排模式5种施肥量组合)作为调控指标,以田间试验为基础,以理论分析和数值计算为手段,系统研究了北方寒区水稻节水减排效应。研究结果表明,控灌模式综合节水效果最好,浅晒浅灌水分利用效率最低,相比湿润灌、间歇灌、浅晒浅灌,控灌模式节水指标分别提高9.40%、15.67%、35.58%;施肥量相同情况下,控灌模式面源污染物流失负荷最低,相同灌溉模式下,次低肥面源污染物流失负荷最低;方差分析结果表明,灌溉技术和施肥方式对面源污染物排放的影响显著;控灌模式下,产量在试验化肥用量范围内均高于其他节水灌排技术,从低肥到次低肥,每公顷施肥量增加45.00 kg时,每公顷产量约增加132.90 kg,产量增加相对明显。"蓄雨控灌+次低肥"模式最有利于水稻节水、减排、增效效应发挥。     

特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度

农十师南部灌区184团属新疆特早熟棉区,在传统灌水方式和种植方式下,作物生长期短,产量低,一直属于风险棉区.针对北疆荒漠区棉花膜下滴灌技术,分析当地棉花生长、需水规律,各生育期适宜土壤含水率,计划湿润层深度,制定出合理的节水灌溉制度.建议秋冬季土壤保墒采用棉田带茬灌水技术,为春季早播创造条件,延长生育期,充分利用当地光热资源,使北疆特早熟棉区适时早播、棉花长势稳定高产质优.同时提出灌溉制度的拟定应包括全生育期灌水量和非生育期灌水量.