华北平原冬小麦麦田覆盖对土壤温度和生育进程的影响

通过秸秆和薄膜覆盖田间试验,研究了不同覆盖材料对冬小麦田土壤温度(5 cm)以及冬小麦生长发育、穗分化、干物质积累和分配、营养生长期间的N转移、产量和水分利用效率的影响.结果表明,秸秆覆盖平缓了冬小麦整个生育期土壤温度的变化,使冬季土壤温度提高0.63℃,越冬后降低0.35℃;春季降温效应延长了冬小麦穗分化的时间,平均缩短了灌浆持续时间2 d;低温增加了冬小麦穗期干物质和N含量向收获期非籽粒转移的效率,最终造成产量和水分利用效率降低了1.98%和0.14 kg/m3.薄膜覆盖提高了冬小麦灌浆前土壤温度0.44℃,增温效应促进了作物生长,整个生育期的生物量提高116.0 kg/m2;穗分化时期的增温效应使得该处理冬小麦不易形成大穗,同时灌浆期的低温效应影响了籽粒的饱满度,最终产量和水分利用效率分别降低了3.24%和0.17 kg/m3.研究认为,秸秆覆盖和薄膜覆盖具有保墒效应,但其产生的温度效应对冬季作物生长发育造成不利影响,使得最终产量和水分利用效率并没有提高.     

海河平原秸秆覆盖和春季灌水对小麦玉米产量和水分利用的影响

针对海河平原水资源短缺和小麦-玉米水分利用现状,通过2013—2015年大田试验,设置春季不灌水、春季不灌水+秸秆覆盖、春季1水、春季1水+秸秆覆盖四个处理,研究了春季灌水和秸秆覆盖对小麦-玉米两熟作物生长、产量和水分利用的影响。结果表明:灌水和秸秆覆盖效应主要体现在小麦拔节到开花期。小麦拔节~开花期,由于灌溉和秸秆覆盖保温保墒作用,两个生长季中,春季1水秸秆覆盖LAI高于1水不覆盖处理,但开花期后这种效应逐渐消失,花后10天和20天覆盖LAI低于不覆盖处理,且差异显著;春季不灌水由于水分胁迫,无论秸秆覆盖与否,LAI差异不显著。2013—2014年,和不覆盖相比,春季0水覆盖产量降低了1.46%,春季1水处理覆盖后降低了2.76%;2015年春季0水覆盖降低了2.78%,春季1水覆盖降低了1.11%。但春季灌溉1水后,与不灌水相比,2014年产量差异显著,2015年差异不显著。随着灌溉水量的增加,土壤耗水量减少,两年中小麦生长季土壤耗水量都表现为春季0水大于春季1水,且差异显著;相同水分条件下不覆盖大于覆盖处理,但差异不显著。不同处理小麦生长季土壤耗水量的差异及玉米生长期间的降水量共同影响了玉米土壤耗水量,覆盖处理的耗水量小于不覆盖处理。从水分利用效率看,小麦、玉米和周年土壤水分利用效率各处理间和年份间都没有显著差异。海河平原水分有限条件下,秸秆覆盖后在小麦需水敏感期限量灌水在保证产量基础上可降低耗水量,因此春季灌溉1水结合秸秆覆盖是实现本区域小麦-玉米种植制度节水的有效措施。     

不同覆盖方式和灌水量对设施延后栽培葡萄生长特性和产量品质的影响

试验研究了不同灌水量和覆盖方式对葡萄新梢生长期新梢生长特性、膨大期果实粒径大小变化、成熟期品质、产量和水分利用效率的影响,旨在确定延后葡萄栽培最理想的处理模式。研究结果表明:对于同一种覆盖处理,在两种不同的灌水水平下葡萄植株新梢生长特性、果实大小重量和可溶性固形物含量、Vc含量都没有显著性差异(P0.05);不同覆盖方式下,适度调亏灌溉下葡萄的可溶性固形物含量和Vc含量均比标准灌水的高,其中适度调亏灌溉下的秸秆地膜覆盖处理的可溶性固形物含量和Vc含量分别达到18.03%和0.20 mg·g-1;在同一灌水梯度下,覆盖相比不覆盖处理均能不同程度改善植株新梢生长特性、果实大小重量、可溶性固形物含量和Vc含量,且地膜秸秆双重覆盖处理的效果最好,标准灌水下的秸秆地膜覆盖处理各品种指标均最大,其可溶性固形物含量和Vc含量分别达到18.33%和0.22 mg·g-1;不同水分处理均能增加葡萄产量,提高水分利用效率,且适度调亏灌溉的葡萄产量和水分利用率最高,分别达到36 381.1 kg·hm~(-2)和6.29 kg·m-3。由此可知,适度亏水处理的秸秆地膜覆盖处理时,葡萄新梢生长速度、果实大小重量、葡萄品质和产量及水分利用效率均达到最高水平,该结论可以在今后设施栽培葡萄节水、优质灌溉制度中推广应用。     

半干旱栽培稻田不同秸秆覆盖材料的产量效应

采用田间观测的方法,分析了不同覆盖材料对半干旱栽培条件下杂交水稻田间茎蘖数、干物质积累和土壤水分的影响,探讨了不同覆盖材料的产量效应。结果表明:(1)在川西北丘陵旱区进行秸秆覆盖有利于增加非灌溉期田间土壤贮水量,提高田间茎蘖数;秸秆腐烂所释放的养分,缓解了稻田磷钾供应相对不足的现状,有效提高了杂交稻的结实率、有效穗数和千粒重;覆盖处理稻田0~0.5 m土层贮水量较不覆盖处理增加2%~13%,田间茎蘖数增加4%~15%,有效穗数增加4%~8%,结实率增加3%~7%,千粒重增加0.6%~1.7%。(2)在灌溉水源没有保证的丘陵旱区,将半干旱栽培与秸秆覆盖相结合,可有效提高杂交水稻产量。冈优725和D优363实收产量平均值在油菜荚壳覆盖、麦草覆盖和麦糠覆盖处理下分别较对照增加10.2%、7.0%和7.7%。     

麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉技术试验研究

2008~2009年在甘肃民乐县洪水河灌区进行了麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉大田试验,结果表明:麦草覆盖马铃薯栽培苗期进行轻度水分胁迫,处理的产量较覆盖充分灌溉处理没有显著降低,而马铃薯的水分利用效率、干物质、淀粉以及维生素C含量都与其它处理间存在差异,其值均达到了最大,分别为7.41 kg/m3、22.41%、15.44%1、4.56 mg/100g鲜薯;同时麦草覆盖栽培充分灌溉处理产量等各项指标均优于常规土壤起垄种植充分灌溉处理,说明该技术能更有效地提高作物水分利用效率(WUE),改良块茎品质,提高产量,且幼苗期轻度水分亏缺是覆盖马铃薯调亏灌溉的最佳时期和调亏程度。     

玉米生长指标的土壤水分上下限调控机理

采用桶栽试验,开展了土壤水分不同上下限组合处理对夏玉米生长指标调控效应的研究。结果表明:不同灌水上下限处理夏玉米株高、茎粗、叶面积等生长指标及产量和水分利用效率(WUE)均存在显著差异;苗期55%θF(拔节期以后60%θF,下同)灌水下限的中度水分胁迫和85%θF(90%θF)灌水上限的中水复水有利于提高水分利用效率(2.93)和产量(113.70 g·株-1),相比于苗期65%θF(70%θF)灌水下限的充分灌溉,灌水上限为苗期75%θF(80%θF)的高频次低定额灌溉有利于提高产量(115.44 g·株-1);苗期~拔节期,(根重/干物质重)×全株干重(2.604)较小,拔节~灌浆期,茎粗/根重(5.010)和(茎粗/株高)×干物质量(7.860)较小,灌浆~成熟期,干物质重/株高(0.914)、(茎粗/株高)×干物质重(17.434)或穗重/叶面积(0.044)较大。叶干重/茎干重(0.930)较大的夏玉米为试验条件下节水高产的合理生长株型,对应的水分处理为:苗期~拔节期灌水上下限分别为85%θF和55%θF;拔节~灌浆期,灌水上下限分别为80%θF和70%θF;灌浆~成熟期,灌水上下限分别为100%θF和50%θF。     

膜下滴灌水分调控对番茄产量影响和经济效益评价的研究

通过膜下滴灌条件下不同灌水定额对番茄生长及产量的研究,分析了充分灌水和不同水分胁迫下土壤水分动态变化规律,进而讨论了在不同水分处理和不同灌水方式下番茄的营养生长、产量、水分利用效率以及经济效益的差异。结果表明:(1)膜下滴灌不同水分处理的土壤各层水分变幅不同,重度胁迫的变幅最大,各次灌水均比充分灌溉大4%~5%;(2)水分对番茄株高的影响成正效应,对茎粗的影响不明显,充分灌溉株高、茎粗分别比重度胁迫分别大44.7%和18.5%,各胁迫处理在灌水后表现出不同的补偿生长效应;(3)滴灌充分供水处理条件下的水分利用效率、产量、经济效益为别为26.64 kg·m-3、75 349 kg·hm-2、49 747元·hm-2,均比沟灌高37.1%、3.8%、3.7%。     

交替灌溉条件下水氮供给对番茄生长及水分利用的影响

为探讨控制性分根区交替灌溉条件下不同水氮供给对作物生长特性的影响,采用番茄盆栽试验,研究了交替灌溉和水氮处理对番茄生长、产量和水分利用的影响.结果表明:交替灌溉方式下,低氮处理的番茄株高较大;高水低氮和低水中氮处理的茎粗较大;中氮处理的干物质累积总量分别是高氮和低氮的1.25倍和1.01倍.交替灌溉高水处理的水分利用效率均值分别是交替灌溉低水处理和常规充分灌水处理的1.05倍和1.12倍.交替灌溉增加根冠比7.89％～ 31.61％.常规充分灌水处理的产量均值最大,分别是交替高水和交替低水的1.05倍和1.39倍.在交替灌水条件下,中氮处理的耗水量分别是低氮和高氮的1.04倍和1.16倍.     

长期秸秆覆盖条件下施氮对冬小麦生长的影响

通过9年定位试验,研究了秸秆覆盖(不覆盖和秸秆覆盖4 500 kg·hm~(-2))和施氮量(0、75、150、225、300 kg·hm~(-2))对冬小麦群体动态、产量三要素和籽粒产量的影响。结果表明,秸秆覆盖显著降低冬小麦越冬期分蘖数和春季总茎数,越冬期分蘖数最多降低24%,春季总茎数最大降幅为40.7%;秸秆覆盖导致单位面积穗数减少,平均降幅5.6%,但穗粒数有增加趋势,对千粒重无显著影响;与无覆盖相比,秸秆覆盖的冬小麦籽粒产量略有降低。无论秸秆覆盖与否,小麦越冬期分蘖数、春季总茎数以及单位面积穗数均与施氮量呈抛物线的关系,穗粒数随施氮量的增加而增加,千粒重则随施氮量增加而降低;施用氮肥使小麦籽粒产量最高增幅接近70%;在供试条件下,秸秆覆盖无增产效应。相比秸秆覆盖,同样小麦产量水平下,常规栽培需氮肥较少。     

有限灌溉对燕麦产量和水分利用效率的影响

在防雨池栽培试验条件下,研究了有限灌溉对两个燕麦品种产量品质和水分利用效率的影响.试验为裂区设计,主区为7个灌溉处理,副区为品种(内农大莜1号,白燕7号).研究结果表明:水分过分亏缺或后期灌水过量均显著影响到燕麦干物质积累;内农大莜1号的干草产量、籽粒产量以及粗蛋白产量均为E处理(底墒水 拔节水 抽穗水)最高,而白燕7号的以上三种产量是以F处理最高;两个品种均是E处理具有最高的水分利用效率(WUE),过度干旱(处理A)或后期灌水过多(处理G)均显著影响燕麦土壤水分利用效率;内农大莜1号具有更强的抗旱性,而白燕7号则对水分更为敏感.     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

渭北旱塬不同覆盖措施对小麦产量和水分利用效率的影响

为了揭示渭北旱塬覆盖对小麦产量和和水分利用效率的影响,通过田间试验研究了夏闲期和全年时期结合地膜全覆盖和地膜麦草双元覆盖下小麦产量、养分吸收和水分利用效率的差异。结果表明:全年覆盖和夏闲期覆盖均可提高小麦产量,其中全年地膜全覆盖处理小麦产量最高,达5 383 kg·hm~(-2),较传统耕作不覆盖增产15.4%;全年地膜全覆盖对小麦的农艺性状有显著改善作用,穗粒数和成穗数较传统耕作不覆盖增加16.3%和33.0%;全年地膜全覆盖小麦籽粒N、P、K养分吸收总量较不覆盖分别增加12.3%、21%、21.8%,茎叶N、P、K养分吸收总量较不覆盖分别增加55.1%、36.7%、29.3%;覆盖能显著提高小麦水分利用效率,以全年地膜覆盖处理水分利用效率为最高,较传统不覆盖提高了11.3%。总之,全年地膜全覆盖能够显著提高小麦产量和水分利用效率,改善小麦农艺性状,增加小麦籽粒和茎叶N、P、K养分吸收量。     

不同地表覆盖方式油菜花后干物质积累与分配规律研究

为探索春油菜在西北沿山旱作区的最佳地表覆盖栽培方式,采用田间试验法,以常规露地平播为对照,研究了双垄面全膜覆盖沟播、全地面覆盖平播、膜侧沟播、半地面覆盖平播、麦秸覆盖平播等5种地表覆盖方式下春油菜的干物质积累及分配规律。结果表明,不同地表覆盖栽培方式对油菜植株各器官的干物质分配比率产生不同程度的影响,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式与对照差异最大;各种地膜覆盖栽培方式均有利于油菜单株干物质积累,但不同覆膜方式效果不同。双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式油菜单株干物重、单位面积产量最高,秸秆覆盖未能显著提高油菜的单株产量及单位面积产量;油菜单位面积产量同油菜单株干物重呈现正相关关系,并获得最优线性回归方程;采用地膜覆盖栽培技术能有效地加快油菜植株茎秆、叶片同化物向角果的转移速度,提高油菜地上部干物质积累量和单位面积产量。其中,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式比常规露地栽培增产达到30%以上,应在生产上大面积推广应用。     

不同覆盖方式对温室葡萄耗水规律和产量的影响

为筛选出适合河西走廊地区的日光温室葡萄最佳覆盖模式,在张掖市水务局灌溉试验站,设白膜+秸秆覆盖、黑膜+秸秆覆盖、白膜覆盖、黑膜覆盖、秸秆覆盖和砂子覆盖等不同覆盖处理,对温室葡萄耗水规律和产量表现进行了研究分析。结果表明:1不同覆盖方式均可增加土壤含水量,秸秆+黑膜覆盖下的土壤含水量最大,全生育期内秸秆+黑膜覆盖下的土壤相对含水量达到了16.54%,单一的秸秆覆盖的土壤含水量在中后期也增大较快,土壤含水量增大到了17.64%,秸秆+地膜双重覆盖与单一的秸秆覆盖在中后期均能明显提高土壤储水能力;2不同覆盖处理相比对照(不覆盖)均能增加葡萄产量,以黑膜+秸秆覆盖葡萄的增产效果最好,增产高达28.85%(P0.05),白膜+秸秆覆盖增产25.53%(P0.05);3不同覆盖处理均能调节土壤温度,地膜+秸秆覆盖方式兼备了单一地膜和单一秸秆覆盖处理的特点,前期土壤升温幅度大于秸秆覆盖,后期降温趋势小于地膜覆盖,且以黑膜+秸秆覆盖较为明显,其处理下土壤温度保持在21.13℃左右;4各覆盖处理均可提高灌溉水利用效率(IWUE)和水分生产效率(WUE),达到节水增产的目的,以黑膜+秸秆效果最好,黑膜+秸秆覆盖处理的灌溉水利用效率和水分生产效率均最大,分别达到了6.53 kg·m~(-3)和5.88 kg·m~(-3)。     

黄淮地区农业干旱风险综合防御技术推广应用

充足底墒、深耕、药剂拌种、秸秆翻压还田、秸秆覆盖、有限灌溉、喷施多功能防旱剂和防御小麦干热风制剂是提高作物水分利用效率和降低干旱风险的有效措施.这些措施有利于作物生长前期土壤水分的积累,促进后期植株蒸腾作用和干物质的积累,使土壤水分从物理过程向生理过程、从无效消耗向有效支出转化.在黄淮地区的推广试验结果表明,综合运用上述几项措施后,可使小麦、玉米生育期间分别减少灌溉1～2次和1次.此外,八个推广点两年中小麦累计增产1.71亿kg,玉米累计增产2.46亿kg,累计节约水资源约10.8亿m3,取得了巨大的经济效益和社会效益.     

不同灌水水平下少耕地膜覆盖对玉米农田土壤温度和水分利用效率的影响

以大田玉米为研究对象,在少耕地膜覆盖和不同灌水水平下,研究了一膜两年用地膜覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对玉米农田土壤温度和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:与传统耕作覆膜和秋免耕春覆膜两种新膜覆盖处理相比,一膜两年用处理在玉米播种到拔节期的增温效果显著低于新膜覆盖,农田0~25 cm土壤平均温度较传统覆膜处理低13.35%,而对玉米拔节期到成熟期的土壤温度无明显影响,且农田0~25 cm土层土壤积温差异也不显著,相同覆膜方式下不同灌水水平间有显著差异,随着灌水水平的降低土壤积温增加;一膜两年用地膜覆盖方式下玉米籽粒产量和WUE与两种新膜覆盖方式相当,中灌水水平下WUE最高,达到17.89kg·mm-1,且在低灌水水平下获得籽粒产量显著高于传统覆膜处理,一膜两年用覆盖、灌溉定额5 700 m3·hm-2较传统耕作覆膜、灌水定额5 700 m3hm-2处理的玉米产量高出16.39%。说明,一膜两年用地膜覆盖在玉米播种到拔节期的增温效应低于新膜覆盖,但并不影响籽粒产量的形成,且在存在水分胁迫的低灌水水平下一膜两年用覆盖模式可减缓干旱胁迫,提高作物籽粒产量,是适于西北绿洲灌区的具有较好经济效益和生态效益的覆膜农田管理新技术。     

灌溉对粮饲兼用玉米根系分布及产量影响

通过大田试验,在灌溉量2700m3/hm2、3600m3/hm2、4500m3/hm2条件下,对粮饲兼用玉米根系分布特征及产量影响进行了研究。结果表明:1)3600m3/hm2的灌溉量在0～40cm土层的土壤含水率较充分灌溉显著提高4.78%～19.3%;2)各灌溉条件下,根系随生育进程不断向下发展,随灌溉量的减少,根系有向深层发展的趋势;3)3600m3/hm2的灌溉条件下,粮饲兼用玉米籽粒产量较充分灌溉显著提高11.3%;4)秸秆产量在充分灌溉条件下较高,尤其在抽雄至乳熟期达到最高。     

不同灌水水平下一膜两年覆盖的玉米农田土壤水分和经济效益分析

以大田玉米为研究对象,在少耕地膜覆盖和不同灌水水平下,研究了一膜两年用地膜覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对玉米农田土壤水分和产量的影响,以期为灌区玉米生产优化耕作措施、地膜再利用、提高水分利用效率提供理论依据。结果表明,一膜两年覆盖可显著提高播前农田0~60 cm土层土壤含水量和土壤贮水量(0~120 cm),一膜两年覆盖农田贮水量较传统耕作覆膜提高13.31%,且处理间差异显著;在玉米生育期一膜两年用地膜覆盖可明显提高0~30 cm土层土壤含水量,一膜两年用较传统覆膜处理0~30 cm土层土壤含水量提高7.67%,而不同处理对30~120 cm土层土壤含水量影响较小。高灌水水平下,一膜两年覆盖方式可达到与传统耕作覆膜方式相当的产量,在中、低灌水水平下高于传统覆膜处理,分别增产2.40%和16.39%,且在低灌水水平下WUE在不同覆膜方式处理间存在显著差异,一膜两年覆盖的WUE分别较秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜高出5.25%和20.26%;此外,一膜两年覆盖方式可显著减少成本投入,产投比分别较秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜提高7.27%和15.69%。说明一膜两年用地膜覆盖可显著提高播前和生育期0~30 cm的土壤含水量,在水分胁迫的低灌水水平下一膜两年用覆盖模式可减缓干旱胁迫,提高作物子粒产量和水分利用效率,降低成本投入,提高产投比,是适于西北绿洲灌区的覆膜农田管理新技术。     

绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。