秸秆量对垄沟二元覆盖夏玉米农田耗水及产量的影响

于2015—2016年通过两年夏玉米大田试验,设置4个秸秆覆盖量水平2 500、5 000、7 500、10 000 kg·hm~(-2)(分别记为M1、M2、M3、M4),以不覆盖秸秆为对照(CK),探索了垄沟二元覆盖下不同秸秆量对土壤水分及夏玉米生育期耗水量、干物质累积量、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,4个处理均增大了玉米生育期耗水量,2a中各处理夏玉米成熟期平均土壤贮水量较对照分别减少1.93、5.23、9.47 mm和11.54 mm,生育期耗水量分别增大0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm,其中,M2处理的土壤贮水量及生育期耗水量在2016年与对照差异显著(P0.05),M3、M4与对照2 a均差异显著(P0.05);干物质量在苗期覆盖处理小于对照,中后期显著大于对照,2 a平均增加4.67%、16.58%(P0.05)、21.99%(P0.05)和23.36%(P0.05);M3处理2 a平均产量及水分利用效率表现较优,分别较CK增加18.80%(P0.05)、14.80%(P0.05),较M1增加14.13%(P0.05)、10.92%(P0.05),较M2增加8.14%(2016年,P0.05)、5.11%(2016年,P0.05),虽然较M4处理2 a平均减少1.77%、0.26%,但均差异不显著。综合而言,在干旱半干旱地区垄膜沟播条件下,7 500 kg·hm~(-2)为合理的秸秆覆盖量。     

不同麦秸覆盖量对夏玉米田棵间土壤蒸发和地温的影响

采用微型蒸渗仪(Micro-lysimeter)和曲管地温表观测了不同麦秸覆盖量下夏玉米田的棵间土壤蒸发和土壤温度,试验设置5个处理(秸秆覆盖量分别为0(对照)、1 500、4 500、7 500、10 500 kg/hm2),分析了不同秸秆覆盖量下夏玉米田棵间土壤蒸发和土壤温度的动态变化规律.结果表明,麦秸覆盖夏玉米田有效抑制了棵间土壤蒸发,平抑了地温的变化幅度;夏玉米生育期内,4种覆盖处理(由高覆盖量至低覆盖量)棵间土壤蒸发比对照依次减少了63.51%、60.98%、52.94%、34.07%,0～20 cm的地温平均日变幅比对照分别降低了3.14℃、2.93℃、2.32℃、2.02℃.麦秸覆盖处理的抑蒸稳温效应,促进了夏玉米生长,提高了夏玉米的产量和水分利用效率.     

秸秆覆盖量对土壤水分利用及春玉米产量的影响

为了探明半干旱区秸秆覆盖栽培中适宜的秸秆覆盖量,在宁南旱区进行了春玉米栽培试验。试验设1.35、0.9、0.45和0万kg/hm24个覆盖量处理,分析了不同覆盖量对土壤水分、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,4年玉米生育期覆盖量从高到低0～200 cm土层平均土壤贮水量分别较CK(无覆盖)高15.47、10.79 mm和6.26 mm(P<0.05)。试验期间,2009年玉米生育期降雨量最低(为266.1 mm),各处理依次较CK增产13.10%、17.37%和5.40%(P<0.05);2010年玉米生育期降雨量最高(为433.6 mm),各处理依次较CK增产3.91%、7.58%(P<0.05)和1.70%。0.9～1.35万kg/hm2覆盖量增产效果明显,4年平均比CK增产14.23%～12.03%,水分利用效率提高了10.64%～8.87%。宁南旱区,0.9万kg/hm2秸秆覆盖量能更好地蓄水保墒,促进农田土壤水分良性循环,且对提高玉米产量和水分利用效率有显著效果。     

渭北旱塬不同覆盖材料对旱作农田土壤水分及春玉米产量的影响

为了探索半湿润区沟垄覆盖栽培条件下春玉米田的蓄墒效果和增产增收效应,2009—2010年在渭北旱塬采用普通地膜、生物降解膜和液态膜,设置了不同沟垄覆盖栽培模式,连续2a对土壤水分、产量和经济效益进行分析研究。结果表明,在玉米全生育期,普通地膜和生物降解膜能有效改善土壤的水分利用状况。与传统平作(对照)相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,0~200 cm土壤平均贮水量分别增加了9.2%和8.6%,液态膜覆盖表现不稳定。2 a玉米平均产量普通地膜和生物降解膜分别较对照提高19.23%和17.82%(P<0.05),水分利用效率平均提高21.49%和20.25%;经济效益以普通地膜和生物降解膜最高,2 a平均纯收益分别较对照增收22.09%和20.44%,而液态膜处理的产量、水分利用效率及经济效益与对照均无显著差异。可见,覆盖生物降解膜和普通地膜有良好的蓄水保墒效果,显著增加了作物产量和水分利用效率,因此生物降解膜可以代替普通地膜应用于农业生产。     

贵州岩溶易旱区不同耕作覆盖方式玉米产量及水分利用率的研究

以常规平作为对照,探讨了贵州岩溶易旱区玉米在不同耕作覆盖方式下的产量及水分利用效率。试验结果表明：无论哪种耕作覆盖方式,玉米不同生育期的耗水规律与平作不覆盖是基本一致的;秸秆、地膜覆盖可减少棵间土壤蒸发,总体耗水量有所减少;垄作覆膜、垄作秸秆覆盖可使玉米产量大幅度提高,水分利用率也相应提高;垄作比平作有较明显的增产节水效果。因此,垄作地膜覆盖,垄作秸秆覆盖及单纯垄作在贵州岩溶易旱区是提高作物降水利用率及水分利用效率的主要途径。     

灌溉频率对滴灌小麦土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同灌水频率对滴灌小麦农田土壤水分分布及小麦水分利用效率的影响。结果表明:从整个生育期来看,在灌水量375 mm条件下,高频灌溉(每4天1次)处理0～40 cm土层含水率和土壤贮水量较高,而深层（40～100 cm）土壤较低;低频灌溉(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率和土壤贮水量较高,但水分补给不及时,表层土壤含水率和贮水量偏低;总体上中频灌溉(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配,有利于作物生长。中频灌溉产量和水分利用效率都最高,分别比高频灌溉和低频灌溉产量增加7.6%和13.5%,水分利用效率增加2.6%和9.9%。在当地自然气候条件下,滴灌小麦采用375 mm灌溉量和每7 d 1次的灌溉频率是较适宜的灌溉模式。     

渭北旱塬秸秆还田对土壤水分及作物水分利用效率的影响

探讨秸秆还田对渭北旱塬区土壤水分状况、冬小麦产量及水分利用效率的影响。在陕西合阳进行连续两年的秸秆还田定位试验,研究秸秆还田对不同层次土壤水分变化、产量及作物水分利用效率的影响。从小麦播种到抽穗期秸秆还田量9 000 kg/hm2和6 000 kg/hm2处理的0~80 cm土层贮水量分别较对照高15.96 mm和10.74 mm,还田量9 000 kg/hm2处理的贮水量与对照间差异达到显著水平(P0.05),且80~200 cm土层贮水量较对照高15.11 mm,差异达极显著水平(P0.01),但还田量6 000 kg/hm2处理的80~200 cm土层贮水量与对照差异不显著。还田量9 000 kg/hm2处理的产量、耗水量和水分利用效率均与对照间差异显著(P0.05),分别较对照增加15.70%、5.66%和8.9%;还田量6 000 kg/hm2处理的产量较对照增加6.22%,较还田量9 000 kg/hm2处理减少8.93%,差异均达到显著水平(P0.05),其耗水量和水分利用效率与对照差异不显著。秸秆还田对土壤蓄水保墒具有重要作用;还可显著地提高冬小麦产量、水分利用效率和耗水量,且表现出随秸秆还田量的增加而增加。     

黄土高原半湿润区旱地一年两熟复种模式土壤水分效应

以冬小麦—夏闲种植模式为对照,比较了不同作物种植模式的土壤水分动态、作物耗水量及作物产量等指标。研究了旱地"一年两熟"种植模式的农田土壤水分动态及耗水规律,揭示了不同种植模式对土壤水分的影响机理。结果表明:旱地一年两熟种植模式具有较好的水分利用效率和经济效益,4种一年两熟种植模式的水分利用效率和经济效益较对照分别高48.4%~107.5%和62.3%~119.2%;发展旱地复种对土壤水分的影响程度有限,各复种处理与对照相比,水分差异主要存在于1 m以下的深层土壤;冬小麦—芝麻、冬小麦—大豆、冬小麦—玉米3种作物模式的全季度耗水强度仅较对照分别高0.05、0.07和0.09 mm/d。综合经济效益及土壤水分可利用性分析,冬小麦—玉米模式的经济产量、收益最佳,冬小麦—大豆则为水分生产效益次佳,但显著降低了对土壤水分的消耗。     

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。     

甘肃中东部旱区秸秆还田量对土壤水分、玉米生物性状及产量的影响

在甘肃省安定区凤翔镇的旱川地上通过大田试验研究了不同秸秆还田量对玉米关键生育期土壤水分、生物性状及产量的影响。试验设计为三个秸秆还田量水平,分别为100%玉米秸秆(10 500 kg·hm-2)粉碎还田、75%玉米秸秆(7 875 kg·hm-2)粉碎还田、50%玉米秸秆(5 250 kg·hm-2)粉碎还田,对照为秸秆不还田。每个处理设3次重复,随机区组排列,玉米秸秆粉碎后均匀翻埋至0~25 cm的土层。结果表明:播前各还田处理0~200 cm土层土壤含水量均较CK有所提高,秸秆还田量由高到低,土壤含水量平均分别提高2.0%、2.8%和1.9%,但不同还田量之间差异不显著;玉米株高、茎粗和叶面积较对照显著增加(P0.05);100%、75%和50%等三个不同秸秆还田量处理的玉米产量较对照分别提高10.3%、5.7%和3.7%,玉米水分利用效率(WUE)较对照分别提高9.2%、4.9%和3.1%。秸秆还田措施可提高土壤的保墒贮水能力,促进作物生长,增加产量,提高水分利用效率。     

北疆春小麦蒸散规律及蒸散量估算研究

通过对2002～2003年北疆春小麦田试验数据的分析结果表明,北疆春小麦全生育期蒸散量在410～430mm左右,蒸散强度为4.11～4.14mm,蒸散量和蒸散强度均在抽穗～乳熟期达到最大,平均棵间蒸发占总蒸散量的比例为38.3%～42.0%。叶面积指数与蒸散强度关系极为密切,可用复合曲线方程来描述二者的关系。通过采用Penman-Montieth模式配合单值平均作物系数和水分胁迫系数估算农田蒸散量的方法,对当地春小麦田的日蒸散量进行估算,精确度检验结果表明该方法是切实可行的。     

不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律

干旱地区地表蒸发引起土壤水分的散失是造成盐分表聚的重要原因之一,土壤表层进行覆盖处理可改变地表结构,从而影响土壤水分蒸发和盐分迁移过程,本研究旨在通过野外田间试验,研究不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律。结果表明:土壤表层进行不同覆盖处理均可有效抑制土壤水分蒸发,土壤保水效果为:覆砂+覆膜覆秸秆+覆砂覆砂覆秸秆+覆膜无覆盖(CK);随土层深度的增加,土壤含水率减小的趋势逐渐减缓。不同覆盖处理也可有效抑制土壤盐分表聚,缩小盐分在土壤中迁移的范围;覆盖处理的土壤盐分向上迁移主要发生在0~20 cm范围内,无覆盖处理在0~35 cm范围内,覆盖后可较好地抑制土壤返盐。综合考虑认为砂石覆盖模式是较适合该试验区的覆盖模式。     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

Investigation of crop evapotranspiration and irrigation water requirement in the lower Amu Darya River Basin,Central Asia

High water consumption and inefficient irrigation management in the agriculture sector of the middle and lower reaches of the Amu Darya River Basin(ADRB)have significantly influenced the gradual shrinking of the Aral Sea and its ecosystem.In this study,we investigated the crop water consumption in the growing seasons and the irrigation water requirement for different crop types in the lower ADRB during 2004–2017.We applied the FAO Penman–Monteith method to estimate reference evapotranspiration(ET0)based on daily climatic data collected from four meteorological stations.Crop evapotranspiration(ETc)of specific crop types was calculated by the crop coefficient.Then,we analyzed the net irrigation requirement(NIR)based on the effective precipitation with crop water requirements.The results indicated that the lowest monthly ET0 values in the lower ADRB were found in December(18.2 mm)and January(16.0 mm),and the highest monthly ET0 values were found in June and July,with similar values of 211.6 mm.The annual ETc reached to 887.2,1002.1,and 492.0 mm for cotton,rice,and wheat,respectively.The average regional NIR ranged from 514.9 to 715.0 mm in the 10 Irrigation System Management Organizations(UISs)in the study area,while the total required irrigation volume for the whole region ranged from 4.2×109 to 11.6×109 m3 during 2004–2017.The percentages of NIR in SIW(surface irrigation water)ranged from 46.4%to 65.2%during the study period,with the exceptions of the drought years of 2008 and 2011,in which there was a significantly less runoff in the Amu Darya River.This study provides an overview for local water authorities to achieve optimal regional water allocation in the study area.     

基于作物水分盈亏指数的昆明水稻生长季干旱特征及成因分析

基于昆明站点1952—2013年逐日气象观测资料,根据联合国粮农组织1998年推荐的PenmanMonteith公式计算了昆明站近62 a来逐日的参考作物蒸腾量、水稻生育期需水量,利用Mann-Kendall趋势检验法研究作物需水量变化规律,同时根据水稻的水分亏缺指数(CWDI),采用通径分析方法研究各气象因子对水分亏缺指数的影响。结果表明:近62年来昆明地区平均旬需水量为32.55 mm;水稻生长季内干旱分布明显不均匀,随着生长季的推进,干旱级别从轻旱到重旱,干旱发生最严重时期是黄熟生育阶段,在整个水稻生长季内,水稻水分盈亏指数均值为38.07%,表明水稻处于重旱状态;在水稻生育期变异系数研究中,水分盈亏指数变异系数均较小,在返青、分蘖、拔节、抽穗、乳熟和黄熟六个阶段中,变异系数分别为1.8%、1.9%、1.3%、1.1%、0.8%、和0.8%,表明昆明地区近年干旱等级变化较小;影响水分盈亏指数最大正相关因素为日照,最大负相关因素为水汽压。     

新疆主要粮食作物滴灌条件下作物系数及水分生产率试验研究

通过3a小区试验,摸清新疆主要粮食作物在滴灌条件下作物系数和水分生产率的变化规律,为提高水资源利用效率、加强灌区用水管理、编制流域综合规划等项工作提供科学的试验数据和决策依据。采用小区试验方法,以小麦、旱稻、玉米、土豆、谷子、大豆6种粮食作物为试验对象,设置灌水定额单因素4水平(300m³/hm²、375m³/hm²、450m³/hm²、525m³/hm²)随机分组的灌溉试验方案,利用测坑传感器实测各处理各年份作物需水量,利用气象数据计算作物参考蒸发蒸腾量,通过考种测产分析产量和灌水量关系。结果显示:滴灌条件下6种作物各生育期阶段作物系数0.45~1.21间,全生育期0.70~1.03之间;6种作物水分生产率在7.65~81.72 kg/(hm²·mm)之间。各作物的需水敏感期分别在快速发育期和生育中期。本研究摸清了滴灌条件下新疆主要粮食作物的作物系数和水分生产率的主要规律,为全区推进现代化灌区建设和田间高效节水提供科学的数据支撑。     

陇东黄花菜越冬不同材料覆盖下的生长特性及气候效应研究

在分析陇东黄花菜的一般生长发育特性基础上,研究了黄花菜在越冬期不同材料覆盖(地膜覆盖、秸秆覆盖)下的生长特性和增温保墒效应。结果表明,采取越冬覆盖措施具有明显的增温保墒效应,其中地膜覆盖可有效提高土壤温度,降低土壤水分在黄花菜非生长季无效消耗,加快黄花菜发育进程,黄花菜长势较好,但产量低成本高;而秸秆覆盖可有效抑制春季土壤温度过快回升,减少土壤水分蒸发,延长黄花菜采摘期,产量高成本低。在陇东地区黄花菜栽培中应推广秸秆覆盖技术,减少传统种植方式。     

秋覆盖的保水效应及对春玉米生长的影响

设置高(9000 kg·hm^-2)、中(6000 kg·hm^-2)、低(3000 kg·hm^-2)3种不同量秸秆覆盖和平覆、垄覆2种不同方式的地膜覆盖,以全程不覆盖为对照,研究了秋季雨后覆盖(休闲期加生育期全程覆盖)对土壤水分及春玉米生长状况的影响。结果表明：在冬闲期,各覆盖处理(除秸秆覆盖3 000 kg·hm^-2处理)的土壤蓄水量分别较不覆盖处理(CK)增加了21.22 mm、20.49 mm、18.37mm和19.5mm,使玉米出苗较CK至少提前了3 d。在播种期~大喇叭口期(播后70 d),平覆地膜和垄覆地膜平均土壤蓄水量分别较对照增加15.57 mm和15.73 mm;秸秆覆盖6 000 kg·hm^-2和9 000 kg hm^-2处理平均土壤蓄水量分别较对照增加12.05 mm和12.03 mm。秸秆覆盖处理在玉米生长后期土壤蓄水量较对照增加不显著。秋覆盖处理均可促进春玉米个体的生长,地膜覆盖处理可以显著提高春玉米生长前期的单株干重、株高和叶面积,秸秆覆盖在生育后期较对照显著提高。平覆地膜、垄覆地膜两个处理的玉米籽粒产量和水分生产效率分别较对照增加14.6%、13.9%和11.0%、11.1%(P<0.05),秸秆覆盖处理增产均不显著。     

施钾对旱地豌豆产量、水分效应及土壤钾素的影响

2006年在陇中黄绵土上进行的钾肥肥效试验表明:黄绵土已出现钾素亏缺,施用钾肥能显著增加豌豆的耗水量,增大叶面积、单株节数、结荚数和单株豆粒数,增加了千粒重,从而提高了产量、经济系数、耗水量和水分利用率.与对照相比,其中施纯K2037.5 kg/hm2时,豌豆增产最大,增产26.7%,耗水量最大,增加14.5%,水分利用效率增加10.5%,经济系数提高17.2%.并建立了陇中地区钾肥适宜施用量与豌豆产量的数学模型y=0.0006x3-0.1576x2 10.973x 895.91,当钾肥施用量达到43.4 kg/hm2时,经济效益最高.施钾能增加土壤速效钾含量和植株全钾含量.