灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率的影响

针对河西灌区水资源紧缺的问题,探索玉米合理的灌溉量,以期指导区域玉米合理灌溉。通过在石羊河流域设置不同的灌水量梯度,研究不同灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率,以及土壤含水率、产量要素的影响。结果表明:全膜垄作沟灌玉米灌水量从4 500 m~3·hm~(-2)增加到4 725 m~3·hm~(-2)、4 950 m~3·hm~(-2)时,产量并没有随着灌水量的增加而增加,灌水量增加到5 175 m~3·hm~(-2)时,在水分利用效率没有降低的情况下,产量相对于4 500、4 725 m~3·hm~(-2)和4 950 m~3·hm~(-2)处理明显增加11.46%、8.39%和8.54%,其中果穗长度、穗粒数和百粒重平均增加4.88%、3.27%和4.31%是其产量增加的主要原因。对于土壤含水率,玉米需水盛期的7月16日至8月3日,5 175 m~3·hm~(-2)处理显著高于其他三个处理,而灌浆期各处理间则差异不显著。与播前期相比,收获期土壤含水率降低层主要集中在20~80 cm土层,土层贮水量平均降低6.72 mm,且各处理0~110 cm土层贮水量差异并不明显。因此,本研究表明5 175 m~3·hm~(-2)为石羊河流域全膜垄作沟灌条件下的适宜灌溉量,但灌浆中后期的最后一次灌水应考虑适当降低灌水量。     

不同水肥组合对高原夏季露地紫甘蓝产量和土壤理化性状的影响

为探究不同水肥条件对高原夏季露地紫甘蓝产量和土壤理化性状的影响效应,筛选适宜水肥管理制度,以当地灌水量和施肥量为对照(CK),设置3个灌水下限水平,即土壤相对含水量分别为田间持水量的80%(W1)、60%(W2)、40%(W3),3个施肥水平分别为当地常规施肥量的100%(F1:N、P、K分别为466.5 kg·hm~(-2)、756 kg·hm~(-2)、269.91 kg·hm~(-2))、80%(F2:N、P、K为373.2 kg·hm~(-2)、604.8 kg·hm~(-2)、215.93 kg·hm~(-2))、60%(F3:N、P、K为279.9 kg·hm~(-2)、453.6 kg·hm~(-2)、161.95 kg·hm~(-2)),共10个处理,分析紫甘蓝产量、土壤养分积累、pH、EC、土壤酶、土壤呼吸对不同水肥组合的响应规律。结果表明:(1)水肥一体化处理紫甘蓝单球重、经济产量、生物产量和经济系数均大于当地施肥灌水(CK)处理,其中,W2F2处理单球重、经济产量和经济系数较CK显著提高,分别提高了16.37%、16.37%、10.42%;(2)水肥一体化处理土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性和土壤呼吸强度均高于CK,其中,中水中肥(W2F2)处理较CK土壤有机质含量显著提升,增加26.76%;(3)在灌水下限相同时,随施肥量的增加,土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性和土壤呼吸强度表现为中肥(F2)处理高于高肥(F1)和低肥(F3)处理,土壤有机质含量表现为先升后降的趋势,在中水(W2)处理中F1、F2显著高于F3处理,而W1和W3各处理间并无显著差异;(4)施肥水平相同时,土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性和土壤呼吸强度表现为中水(W2)处理高于高水(W1)和低水(W3)处理。因此,60%田间持水量和N、P、K分别为373.2、604.8、215.93 kg·hm~(-2)的组合(W2F2)在节水减肥的基础上能最大程度提高产量和维持土壤理化性状,是高原夏季露地紫甘蓝适宜的灌水施肥组合。     

水肥用量对制种玉米水肥利用及种子活力的影响

为明确水肥耦合对垄膜沟灌制种玉米产量及种子活力的影响,提出适宜高活力种子的最佳水肥耦合模式。试验采用3414设计,三因子为水分因子、氮肥因子和磷肥因子,2016—2017年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站进行定位观测试验,分析了不同水肥模式对制种玉米水肥利用、产量及种子活力的影响。结果表明:制种玉米产量在不同灌水水平和施氮水平下差异较大,W2N2P2(灌溉定额480 mm,施氮240 kg·hm~(-2),施磷120 kg·hm~(-2))、W2N3P2(灌溉定额480 mm,施氮360 kg·hm~(-2),施磷120 kg·hm~(-2))、W2N2P0(灌溉定额480 mm,施氮240 kg·hm~(-2),不施磷)处理产量显著高于对照(W0N0P0)处理(灌溉定额240 mm,不施氮、磷),较对照分别增产36.0%、27.9%和30.6%,水分利用效率平均增加29.3%,氮肥利用率提高20.75%～28.59%,磷肥利用率增加11.49%～13.23%。对种子活力的分析可知,同一灌溉量下,发芽指数、发芽率均随施氮量的增加而增加,各处理间的差异不显著,活力指数则随施氮量的增加先增加而后有降低的趋势;同一施氮量下,发芽指数、发芽率、活力指数均随灌溉定额的增加而先增加后降低,即中灌溉量W2处理的种子活力最高。综合分析种子活力指标,处理W2N2P2、W2N2P0种子活力显著高于处理W0N0P0和处理W0N2P2(灌溉定额240 mm,施氮240 kg·hm~(-2),施磷120 kg·hm~(-2)),活力指数较对照(W0N0P0)分别增加0.41%、0.40%。综合考虑制种玉米产量、水肥利用效率和种子活力,推荐灌溉定额为375～480 mm,施氮量(N)210～240 kg·hm~(-2),施磷量(P_2O_5)120～150 kg·hm~(-2)为最佳的水肥耦合模式。     

不同施肥条件下甘肃夏玉米农田灌淤土土壤氨挥发研究

通过间歇密闭室抽气法对不同施肥方式下甘肃农田灌淤土土壤氨挥发,以及不同施肥方式对玉米生长发育与氮素平衡的影响进行了研究。结果表明,基肥与追肥氨挥发分别持续了15 d与11 d,基肥时期氨挥发累积量在2.970~4.123 kg·hm~(-2)之间,占施肥量的0.81%~1.65%;追肥时期累积量在6.240~8.347 kg·hm~(-2)之间,占施肥量的3.1%~4.6%;覆膜+尿素施肥条件下农田氨挥发损失较小,氮肥利用率高,千粒重比常规施肥高出3.6%~11.9%;产量比常规施肥高出24.98%~36.73%;降低氮盈余量40.46~68.67 kg·hm~(-2)。综上所述,覆膜施肥(尿素深施/表施灌水)能降低土壤氨挥发损失,促进夏玉米生长发育及产量,增加生产效益,农业面源污染小。因此,可以在甘肃灌淤土玉米种植区进行大面积推广使用。     

膜下滴灌水肥调控对玉米生长和水肥利用的影响

针对汾河灌区农业生产中施肥量大,水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌条件下不同水肥供应对春玉米生长、干物质累积、分配、转运和产量及水肥利用的影响,为合理的水肥调控措施提供参考。在山西省水利水电科学研究院节水高效示范基地进行大田滴灌试验,设置3个灌水水平,即W_1:60%ETc、W_2:80%ETc、W_3:100%ETc(ETc为作物蒸发蒸腾量); 3个施肥水平(N-P_2O_5-K_2O),即F_1:100-50-50 kg·hm~(-2)、F2:170-75-75 kg·hm~(-2)、F_3:240-100-100 kg·hm~(-2)。结果表明:除产量构成要素外,施肥单因素对其它各指标影响有统计学意义,株高、叶面积指数、干物质累积和产量均随灌水和施肥量的增加而增加,水肥交互作用对产量和灌溉水利用效率影响不显著;高水(W3)处理比低水(W1)处理籽粒分配比例高4%,高肥(F_3)处理比低肥(F1)处理籽粒分配比例高4.64%; W_3F_3处理产量最大为12 474.34 kg·hm~(-2),比W_1F_1处理增产38.36%,W_2F_2处理比W_3F_3处理减产5.2%,但节水528 m~3·hm~(-2),节肥120 kg·hm~(-2)。灌溉水利用效率随灌水量增加而降低,随施肥量增加而升高,肥料偏生产力随灌水量增加而增加,随施肥量增加而降低; W_2F_2处理产量灌溉水利用效率为5.61 kg·m~(-3),比W_3F_3处理高18.9%,产量偏肥料生产力为37.05 kg·kg~(-1),比W_3F_3处理高30.7%。综合高产、高效和节水、节肥等因素,灌水量为80%ETc,施肥量NP_2O_5-K_2O 170-75-75 kg·hm~(-2)为最优灌溉施肥模式。     

不同水氮处理对滴灌冬小麦生长、产量和耗水特性的影响

通过滴灌小麦大田试验,研究了不同灌水下限(灌水下限为田间持水量的45%、60%、75%)和施氮处理(45、111、146 kg·hm~(-2))对田间冬小麦生长、产量和耗水特性的影响。结果表明:灌水下限对小麦株高、叶面积指数和干物质的影响是显著的,且比施氮量影响更大。W3(灌水下限为田间持水量45%)和N3(施氮量45 kg·hm~(-2))处理不利于小麦株高、叶面积的增长。在小麦生长后期,增加灌水量和施氮量有利于小麦株高的生长。小麦的产量随着灌水下限的增大而增加;施氮量在0~111 kg·hm~(-2)时,冬小麦产量随着施氮量的增加而增加,超过111 kg·hm~(-2)时不再显著增加甚至抑制产量的增长;灌水下限和施氮量相对较小的处理有利于提高水分利用效率。不同水肥处理,小麦各生育期内耗水量和耗水模数都表现为灌浆完熟抽穗扬花期拔节孕穗期返青起身期。在此试验条件下,W2N2的处理(灌水下限为田间持水量的60%,灌溉定额为290 mm,施氮量为111 kg·hm~(-2))的干物质、产量和水分利用效率最大,是产量和效益兼优的最佳组合。     

水肥调控下苹果-玉米间作系统作物生长及经济效益分析

为了探求适用于晋西黄土区果粮间作系统的水肥管理制度,以当地典型的苹果-玉米间作系统为研究对象,通过设置二因素三水平水肥耦合试验,分析不同水肥调控下玉米灌浆期穗位叶叶绿素和叶水势相对含量及水平分布特征,从而建立灌水量、施肥量与各叶片生理指标及产量的回归关系,进一步分析各处理投入产出值及经济收益。试验设置灌水量上限三水平分别为:田间持水量(Fc)的50%(W1)、65%(W2)和85%(W3),施肥量分别为:N 289 kg·hm~(-2)+P_2O_5118 kg·hm~(-2)+K2O 118 kg·hm~(-2)(F1,70%经验施肥量)、N 412.4 kg·hm~(-2)+P_2O_5168.8 kg·hm~(-2)+K2O 168.8 kg·hm~(-2)(F2,100%经验施肥量)、N 537 kg·hm~(-2)+P_2O_5219 kg·hm~(-2)+K2O 219kg·hm~(-2)(F3,130%经验施肥量)。结果表明:水肥调控对植物叶绿素含量影响较小,对叶水势影响较大;随着施肥量的增加,植物叶水势、叶面积指数及产量均逐渐减小;不同水肥调控措施通过种间竞争对叶片生理参数产生的影响不同。玉米叶绿素随着距树行距离的增加而逐渐递增,不同灌溉水平对距树不同距离处玉米叶水势影响差异较大。多元回归分析结果显示:当全生育期氮肥施用量为289 kg·hm~(-2)、磷肥施用量为118 kg·hm~(-2)、钾肥施用量为118 kg·hm~(-2),间作系统可获得较高的产量,理论最大值分别为10 133.50 kg·hm~(-2)、10 205.90 kg·hm~(-2)。在本次试验设计范围内采用全生育期灌水上限设定值为田间持水量的50%,总施肥量为525 kg·hm~(-2)(F1,70%经验施肥量)的水肥管理制度可使间作系统净收益最高,可达10 470.38元·hm~(-2)。因此,低量灌水和施肥不仅可使系统净收益最大,还可避免盲目施肥和灌溉造成的环境污染和资源浪费,是最有利于晋西黄土区果粮间作系统的水肥管理制度。     

垄作沟灌条件下灌溉定额对土壤水盐分布和制种玉米耗水的影响

通过田间试验对垄膜沟灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐分布及制种玉米产量和水分利用效率的影响进行了研究。结果表明:灌溉定额对垄顶和沟底0~100 cm土层水盐分布具有不同的影响,随着灌水定额的增加,垄顶土层盐分累积效应明显高于沟底土层,深层土壤水分含量高于浅层土壤水分含量;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水定额的增加而增大,土壤蒸发阶段,灌水定额大的处理表层土壤盐分累积效应明显;作物耗水量及土壤的储水能力受灌溉定额影响显著,当灌水定额大于400 m~3·hm~(~(-2))时能显著增加沟底土壤水分的垂直运动,促进水分在深层土壤中储存;随着灌溉定额的增加,制种玉米的穗长、穗行数、行粒数呈增加的趋势。从节水增产角度考虑,制种玉米全生育期灌水5次(播后、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆期),灌水定额为500 m3·hm~(~(-2)),灌溉定额为2 500 m~3·hm~(~(-2)),土壤盐分累积效应最低且作物水分利用效率(0.825 kg·m~(~(-3)))和产量效应(4 219.91 kg·hm~(~(-2)))最优。     

微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄产量的影响

为探明微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄生长和产量的影响,通过大田小区试验,设置灌水矿化度和灌水定额两个因素,其中3个灌溉水矿化度水平分别为S1:1 g·L~(-1)、S2:3 g·L~(-1)和S3:5 g·L~(-1),3个灌水定额分别为W1:305 m~3·hm~(-2)、W2:458 m~3·hm~(-2)和W3:611 m~3·hm~(-2),来进一步寻求适宜本地区加工番茄生长的微咸水膜下滴灌灌溉制度。结果表明:覆膜微咸水滴灌条件下土壤含水量垂直方向的变化趋势表现为0～20 cm土层随深度增加含水量逐渐降低、20～100 cm土层随深度增加含水量逐渐增大、60～100 cm范围内土层剖面含水量最大的分布规律;土壤含盐量随着灌水矿化度的增大而增加,且随着灌水量的增加土壤盐分逐渐向水平距滴灌带35 cm处聚集。灌水矿化度超过3 g·L~(-1)时加工番茄株高、茎粗均受到一定程度的抑制作用,但对产量影响不大。本文通过试验得出:灌水定额为611 m~3·hm~(-2)、矿化度为1 g·L~(-1)处理为本地区最佳微咸水膜下滴灌处理,加工番茄生长健壮且产量最高,达到127 613.2 kg·hm~(-2);同时认为,在我国淡水资源比较缺乏的新疆地区可以考虑采用灌水定额458 m~3·hm~(-2)和灌水矿化度3～5 g·L~(-1)的微咸水对盐分中等敏感的加工番茄进行灌溉。     

不同灌水量对膜下滴灌冬马铃薯生长及水分利用效率的影响

通过田间试验,设置1350 m3·hm~(-2)、1650 m3·hm~(-2)、1950 m3·hm~(-2)、2250 m3·hm~(-2)4个灌水量和1个常规沟灌为对照,研究膜下滴灌对马铃薯的生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:膜下滴灌马铃薯生长发育快,株高、单株茎叶鲜重、单株结薯数、单株块茎鲜重高于常规沟灌,膜下滴灌较沟灌增产6 416.08 kg·hm~(-2),增产21.29%,水分利用率高79.5 kg·hm~(-2)·mm-1。膜下滴灌下不同灌水量马铃薯水分利用率随灌水量增加呈降低趋势,产量和耗水量随灌水量增加而增加,滴灌1950 m3·hm~(-2)的产量最高,为39 732.0 kg·hm~(-2),当灌水量增加到2250 m3·hm~(-2)时,产量较滴灌1950 m3·hm~(-2)处理的下降6 624.5 kg·hm~(-2),下降16.67%。从产量提高和节水方面考虑,在生育期间有效降雨量在70 mm左右时,灌水量在1650~1950 m3·hm~(-2)较为适宜。