黄淮海平原主要农作物全生育期水分盈亏变化特征

根据1957-2013年黄淮海平原40个气象站的逐日气象资料,利用FAO推荐的作物系数计算冬小麦、夏玉米、夏大豆、棉花全生育期需水量及有效降水量,利用线性趋势、M-K检验、GIS插值分析黄淮海平原主要农作物水分盈亏的分布特征及其演变。结果表明:4种作物全生育期均处于缺水状态,小麦全生育期水分亏缺值1974年前存在波动,之后下降;玉米、大豆、棉花水分亏缺持续下降,大豆、玉米在2007-2103年下降显著,棉花在1985-2013年下降显著。4种农作物全生育期水分亏缺呈阶梯状分布,北部、东北部为水分亏缺最严重区域,向南部、东南部逐渐递减。小麦、玉米、大豆、棉花亏缺值分别为386.5mm、251.5mm、191.3mm、437.6mm。     

水分亏缺对膜下滴灌制种玉米生长及产量的影响

张掖国家重点灌溉试验站大田采用膜下调亏滴灌试验方法,在苗期、拔节、抽穗和灌浆期分别进行不同强度水分胁迫(土壤水分梯度:田间持水量的75%、60%、45%),观察分析制种玉米对水分亏缺的反应.结果表明,拔节～抽穗期缺水抑制叶面积的扩展,造成植株矮小,产量降低;抽穗～灌浆期胁迫影响制种玉米库容建立,籽粒小,千粒重低;苗期～拔节、灌浆～成熟期缺水对产量影响甚微;持续或交替水分胁迫严重抑制叶龄进程,显著降低产量.据此提出了在拔节～灌浆期充分供水,成熟期减小供水、保持适度的水分亏缺的制种玉米节水高产水分调控模式.     

太行山前平原区作物—水分模型

依据田间试验数据,采用Jensen模型,研究了太行山前平原区冬小麦、夏玉米的作物—水分模型。结果表明,小麦在拔节期缺水敏感指数(iλ)最大,对缺水最为敏感;其次是孕穗至灌浆前期;而返青起身期间和灌浆后期iλ是负值,在这些生育期适当控制水分供应对产量更有利。对于夏玉米,每个生育期iλ均为正值,说明玉米任何生育期的水分亏缺最终均会对产量产生影响,特别是抽雄至灌浆前期,是对水分最敏感的时期。     

黄淮海地区夏玉米对干旱和涝渍的生理生态反应

利用黄淮海地区多站点的夏玉米水分控制试验,探讨旱涝对夏玉米发育进程、光合能力、干物质分配、叶面积扩展、产量结构及最终产量的影响,进而分析旱涝对夏玉米生长过程的影响机制。结果表明:干旱减缓了夏玉米营养生长阶段的发育速率,但加快了生殖生长阶段的发育进程,而涝渍对夏玉米发育进程的影响较小;夏玉米全生育期土壤湿度距适宜湿度减小1%,其叶片最大光合速率将下降0.3 mol·m~(-2)·s~(-1),比叶面积上升8×10-6hm~2·kg~(-1);夏玉米全生育期土壤相对湿度下降1%,其地上总干重和穗干重均下降0.55%,而产量将减少155kg·hm~(-2);干旱不仅使玉米灌浆时间变短,而且使叶片光合能力下降;营养生长阶段干旱使干物质更多地分配向茎秆,导致叶面积扩展乏力,生殖生长阶段干旱减少干物质向贮存器官的分配而影响产量构成;尽管干旱使叶片变薄而促进其扩展,但仍不足以减缓干旱的整体负面影响,最终导致玉米减产;而涝渍主要使玉米叶片光合能力下降,并导致干物质向穗的分配减少而减产。     

甘肃民勤荒漠绿洲区调亏灌溉对西瓜水分利用效率、产量与品质的影响

2005～2006年在甘肃民勤地区对大田西瓜进行了调亏灌溉试验,结果表明:水分亏缺同时降低了土壤含水率和作物的蒸腾速率,土壤含水率的降低减少了作物的棵间蒸发,二者综合作用降低了土壤的水分消耗速率;开花-座果期的水分亏缺会同时降低西瓜的蒸腾速率、光合速率和单叶片水平的水分利用效率,并且最终会造成产量的下降;座果-膨大阶段轻度水分亏缺处理在复水后获得补偿生长的效应,产量高于充分灌水的对照;各调亏处理均不同程度提高了西瓜的Vc含量和可溶固形物浓度,其中以座果-膨大期进行水分亏缺的处理提高程度最大.综合考虑不同调亏处理对西瓜各项指标的影响,座果-膨大期轻度的水分亏缺不仅提高了果实的Vc含量和可溶固形物浓度,而且与对照相比,产量也有所提高,达到了大量节水而不减产,提高水分利用效率,改善果实品质的综合效应,是实施调亏灌溉的理想阶段.     

砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

调亏灌溉对荒漠绿洲膜下滴灌马铃薯生长、产量及水分利用的影响

以马铃薯品种青薯168为研究材料,研究了膜下滴灌条件下不同生育期土壤水分亏缺对马铃薯生长、薯块产量与水分利用等指标的影响。在不同生育阶段设置了8个水分亏缺处理(RD1~RD8)和1个充分灌水处理(CK)。结果表明:膜下滴灌调亏灌溉马铃薯产量、收获指数、水分利用效率、灌溉水利用效率等指标受水分亏缺影响显著,块茎形成期轻度水分亏缺RD1效果最佳,产量略有下降,但其水分利用效率、灌溉水利用效率与收获指数分别较其他处理及对照高8.10%~41.57%、3.57%~42.62%、10.16%~34.38%;水分亏缺影响马铃薯各生育阶段耗水量,且亏缺程度越大,生育阶段消耗的水量减少越明显;全生育期马铃薯光合势和叶面积指数变化趋势基本一致,即生育前期缓慢上升,中期快速上升,后期缓慢下降,总体呈现单峰曲线。因此,适度水分亏缺有利于提高膜下滴灌马铃薯产量、水分利用效率、灌溉水利用效率,促进马铃薯生长并改善其水分利用状况。     

不同氮磷营养条件下苗期水分亏缺对玉米生长及水分利用的影响

利用盆栽,以玉米兴民- 338为试验材料,采用随机区组设计了3个氮磷水平和4个水分亏缺处理,研究不同水分亏缺和氮磷营养对玉米生长、干物质累积及水分利用效率的影响.试验表明:在氮磷营养相同情况下,玉米苗期轻度亏水对玉米干物质累积有显著的补偿效应,水分利用效率也有很大的提高.和不亏水(CK)相比较,苗期轻度亏水处理,复水2...     

辽宁地区玉米耗水量与产量的关系

为探讨生长季自然降水条件下水分状况对玉米产量的影响,利用锦州2011、2012年和2014年玉米分期播种试验数据和1981—2010年辽宁农业气象历史资料,研究干旱年份水分与玉米产量的定量关系。结果表明:玉米产量和总耗水量间呈二次抛物线的关系(R~2=0.793,F=105,P=0.0001,n=57),当耗水量达到400~600 mm时,玉米能够获得高产;玉米不同生育阶段需水量呈现抽雄~乳熟期拔节~抽雄期出苗~拔节期乳熟~成熟期播种~出苗期的变化规律,各阶段日耗水强度分别为5.75、4.78、2.36、1.84 mm·d~(-1)和1.35 mm·d~(-1)。在分析相对叶面积指数和相对作物系数关系的基础上,提出了作物水分胁迫系数的相对叶面积订正方法,建立了以Jenson模型为基础的玉米水分生产函数模型。     

甘肃黄土高原主要农作物水分胁迫敏感性

利用甘肃黄土高原几个代表站点气候、物候、产量、土壤水分等资料,计算了本区几种主要农作物在不同生育时段对水分胁迫的敏感系数。结果表明,不同作物在不同时段对水分亏缺的敏感性有所不同,冬小麦在孕穗—开花期的敏感系数最大,冬前苗期和返青拔节期的敏感系数较大,不同的地方这两个阶段的敏感性大小不同;玉米在拔节—抽雄期敏感系数较大,抽雄—灌浆期次之;春小麦只存在一个敏感性高值区,即拔节—开花期,其余时段敏感性较小。     

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。     

黑龙江省南部玉米田间土壤湿度长期时空变化特征及与产量的关系

应用黑龙江省南部1983—2009年15个农业气象观测站玉米生长季的土壤湿度资料,采用气候倾向率统计方法,利用GIS空间分析模块,分析了黑龙江省玉米生长季不同生育期土壤相对湿度的时空变化特征及与产量的关系。结果表明:近27年来黑龙江省南部玉米生长季不同生育期土壤相对湿度均呈下降趋势,与降水量呈极显著正相关;土壤相对湿度的空间分布存在明显差异,黑龙江省玉米产区松嫩平原中东大部及三江平原土壤相对湿度正常或偏高,松嫩平原西部土壤相对湿度偏低。土壤相对湿度年变化倾向率空间分布特征为松嫩平原中东大部、牡丹江大部呈下降趋势,仅少数地区呈增加趋势。松嫩平原西部偏旱地区的青冈、泰来玉米实际单产与生长季各生育期的土壤相对湿度均呈显著的正相关,土壤偏干或偏湿对玉米的产量形成均存在不利的影响。     

灌水量对包气带水分运移与滞留影响过程研究

包气带水是支持植被生长的关键因子,也是联系地表水与地下水、以及补给地下水的重要水源,为了解地表灌溉量和历时对包气带水分运移和滞留过程的影响,在陕西省泾惠渠试验站开展了夏玉米和冬小麦畦灌试验,应用实测数据和Hydrus-1D模型模拟包气带0~6 m土壤水分运移滞留过程,并对其水分平衡进行定量分析计算,结果表明:不同的灌水量、进水流量和灌溉历时会引起明显土壤水分运移滞留变化。夏玉米模拟期采用大流量、快速灌溉,剖面底部的渗漏量大,占地表总入水量的24.88%;冬小麦模拟期灌溉流量小、历时长,底部渗漏量小,占地表灌溉量的2.29%;夏玉米试验期内蒸发蒸腾量大于冬小麦,分别占地表总入水量的32.32%和27.33%,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例分别为18.15%和16.92%;夏玉米与冬小麦试验期内包气带土壤水分滞留比例分别为42.8%和70.38%,灌溉进水流量和历时是控制包气带水分滞留和进入地下水的关键因素。     

喷灌条件下不同灌溉施肥对玉米耗水和产量的影响

通过野外实测资料,定量研究大型喷灌条件下不同灌水量(3个水平)和肥力(3个水平)处理对玉米耗水规律、产量和水分生产效率的影响。结果表明,拔节期和灌浆期是玉米需水的关键阶段;玉米不同处理在各生育期耗水量在25.63~182.74 mm之间变化,变幅较大。相同肥力处理下,玉米各生育期耗水量总体变化均呈现先升高后降低的变化趋势;相同水分处理下,玉米耗水量、产量随肥力的增加而增加;对比分析发现,产量对水量变化的敏感程度远高于施肥量变化的敏感程度;玉米全生育期总耗水量与玉米产量之间呈现良好的抛物线关系(R2=0.829),耗水量为4 673 m3·hm~(-2)时产量Y值最大,为11 151 kg·hm~(-2)。在同等灌水和施肥条件下,处理SF-9比SF-10(CK)增产8.40%,水分生产效率提高15.0%,其它处理增产7.89%~54.51%,喷灌条件下玉米增产效果明显。     

旱地冬小麦秸秆带状覆盖不同模式的水分效应

在黄土高原半干旱雨养条件下以露地种植为对照(CK),设置了4种玉米整秆带状覆盖方式:带状3行(MS3),带状4行(MS4),带状5行(MS5),带状6行(MS6),比较研究了不同带幅对冬小麦产量、土壤水分变化的影响。结果表明:适宜带幅(MS3、MS4)的秸秆带状覆盖能显著改善土壤水分状况并提高冬小麦产量和水分利用效率,MS3、MS4分别较CK增产69.1%、41.3%,水分利用效率提高88.1%、39.1%。MS3与MS4对土壤含水量在不同时期、不同土层均具有增墒和降墒的双重效应,但增墒效应更为突出,全生育期平均分别较CK提高土壤含水量1.00和0.35个百分点。MS3可以显著改善土壤水分在各生育时期各土层的分布情况,其在播种期~越冬期、返青期~孕穗期的供水效果,以及60cm以下土层对60 cm以上土层的水分补给效果均好于其它处理,有利于冬小麦生长、成穗,提高穗粒数,因此MS3更适合黄土高原半干旱雨养地区的冬小麦生产。     

垄沟覆盖种植对晚播夏玉米生长和产量的补偿效应

针对晚播对夏玉米生长发育造成的不利影响,采用垄覆膜沟不覆盖（LN）、垄覆膜沟覆秸秆（LJ）和垄沟全覆膜（LM）3种垄沟种植方式,以常规播期平作不覆盖（CK1）和晚播平作不覆盖（CK2）为对照,分析了不同垄沟种植方式对晚播夏玉米农田土壤水分、土壤温度及玉米生长和产量的影响,对比不同垄沟覆盖种植方式对晚播玉米生长的补偿效应。结果表明：垄沟种植显著提升了夏玉米0~25 cm土层土壤温度,促进了晚播夏玉米生长;生育期内多雨导致各处理0~200 cm土层土壤含水率一直在18%（75%田间持水率）或更高水平,覆膜对土壤水分的影响不明显;垄沟种植夏玉米整体生长状态在8月中下旬（抽雄~灌浆阶段）与CK1处理达到相同水平;地上部干物质量在成熟期达到或超过CK1处理水平;低温多雨导致晚播夏玉米生育期延长了8~9 d;垄沟种植处理倒伏率较低,最高值仅为3%,平作处理倒伏严重,CK1和CK2处理倒伏率分别达73.1%和20.1%;CK2处理全生育期各项生长及产量指标均较低,LJ处理前期生长状态差,后期贪长,最终相对CK1处理减产7.9%;LN处理产量9 783.8 kg·hm^-2,与CK1处理持平,LM处理达到最高产量11 101.7 kg·hm^-2,相对CK1处理增产12.2%。综合考虑土壤水热、夏玉米生长、产量等各方面因素,多雨条件下垄沟全覆膜方式对晚播玉米生长达到了最好的补偿效果。     

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。     

邢台夏玉米需水量时空分布特征及气象影响因子

选取邢台地区17个国家气象观测站1972—2014年的逐日气象资料，采用联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的Penmen-Monteith公式及作物系数法，计算了夏玉米全生育期和各生育阶段的需水量；运用线性趋势分析、相关系数、Morlet小波、空间插值等方法分析了需水量的时空分布特征及气象影响因子。结果表明：1972—2014年，夏玉米需水量呈下降趋势，年趋势减少量为1.01 mm；夏玉米需水量存在23~32，12~15，3~6 a的周期变化规律，其中23~32 a的周期最稳定；夏玉米需水量在空间上呈现出东部最大，西部次之，中部最少的分布特征；夏玉米需水量和气象因子的关系密切，其中日照时数和需水量呈最大正相关，水汽压呈最大负相关。