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。     

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%。     

塔里木灌区膜下滴灌棉花水分生产函数及其效益

以2007—2012年塔里木灌区膜下滴灌田间灌溉试验数据为基础,采用最小二乘法原理,拟合了棉花的水分生产函数模型,分析并计算了棉花最高产量灌溉定额、最佳效益灌溉定额、高效用水灌溉定额,揭示了棉花的水分效应及需水规律。结果表明:塔里木灌区膜下滴灌棉花需水临界期是花铃期和蕾期;产量与耗水量、灌水量均呈良好的二次抛物线关系;合理灌溉定额为3 091~3 464 m~3·hm~(-2),最高产量灌溉定额为3 464 m~3·hm~(-2),高效用水灌溉定额为3 091 m~3·hm~(-2);水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率最高点和最高产量点,而是存在于3091~3 464 m~3·hm~(-2)区间;当边际效益等于边际成本时,净收益最大,为24 333.1元·hm~(-2),每立方灌水量净收益7.23元·hm~(-2);现状条件下最佳效益灌溉定额为3 459 m~3·hm~(-2),产量为6 360.7 kg·hm~(-2),与最高产量6 360.8kg·hm~(-2)基本相同,但比最高产量节水5 m~3·hm~(-2),每立方灌水净收益增加0.21元·hm~(-2),水分利用效率提高0.003 kg·m-3。     

南疆膜下滴灌棉花耗水规律以及灌溉制度研究

2004年在南疆尉犁县进行了棉花膜下滴灌耗水规律以及灌溉制度的研究,通过设置三个灌水处理:345 mm、420 mm、505 mm,并连续监测每次灌前棉花全生育期土壤含水量变化,得出以下结论:在花期(7月4日)滴灌定额45 mm,灌水只能影响到土壤0~40 cm,灌后第一天,土壤水分损失可达到20 mm;灌后四天,0~40 cm含水量已降至60%以下,棉花已受到水分胁迫。在南疆,在充分满足棉花对水分需求的条件下,膜下滴灌棉花耗水量为625 mm,505 mm的灌溉量可满足棉花对水分的需求。根据实验的灌水安排以及棉花各生育阶段的耗水率,南疆膜下滴灌棉花的灌溉制度为:蕾期每次灌水定额35 mm,每5天灌一次;花铃期每次灌水定额为50 mm,7天灌一次,盛铃期后,灌水定额逐渐降低至35 mm。     

塔里木盆地棉花水分利用效率试验研究

根据田间试验资料,系统地分析了棉花耗水量、产量、边际产量,土壤水分含量,棉花水分利用效率之间的关系。结果表明：（1）棉花水分利用效率与棉花耗水量呈二次抛物线关系;（2）就棉花水分利用效率而言,苗期,蓄期,花铃期,吐絮期对应的1m土体适宜土壤水分下限分别为1m土体田间持水量的74％,68％,67％,（3）塔里木盆地水资源紧缺,按经济效益最佳的灌溉定额进行节水灌溉,可有效地提高棉花水分利用效率,在此基础上将有限水资源首先分配在棉花的需水临界期（花铃期和蕾期）会进一步提高水分利用效率,（4）棉花水分利用效率是衡量棉花是用水效率的指标之一,要获得最好的社会经济效益,必须兼顾产量与水分利用效率。     

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。     

根据气象信息指导南疆棉花膜下滴灌的试验研究

为了探索利用气象信息指导膜下滴灌棉花科学灌溉的可行性，在南疆阿拉尔布设田间试验，根据自动气象站采集的气象信息计算作物蒸发蒸腾量（ET_c），当蒸发蒸腾量与降水量的差值累计达到30 mm时即进行灌溉。试验设置3个灌水定额处理，T1：24 mm，T2：30 mm，T3：36 mm，分别为水分亏缺量的0.8，1.0和1.2倍，同时设置1个当地生产中的常规灌溉处理作为对照（T4），重复3次。试验过程中，对不同处理棉田的土壤水分动态变化、植株生理指标、籽棉及皮棉产量、灌溉水利用效率和田间水利用效率进行了监测与分析。结果表明：根据气象信息指导灌溉的处理生育期耗水量在361.8~435.2 mm，且灌水定额越大，全生育耗水量越多，但均显著低于常规灌溉处理522.1 mm的总耗水量。根据气象信息确定灌溉时间的处理，籽棉产量与灌水定额呈显著的正相关关系，T3处理籽棉产量7 072.05 kg·hm^-2与T4对照处理7 245.28 kg·hm^-2的籽棉产量无显著差异，但灌水量却减少了164 mm；灌溉水利用效率随着灌水定额的增加而减小，但均显著高于对照处理。综合灌水量、产量及水分利用效率等因素考虑，认为当棉田作物蒸发蒸腾量与降水量的差值累计达到30 mm灌溉+灌水定额36 mm的组合，可以在保证棉花不减产的条件下，显著提高灌溉水利用效率和田间水利用效率，适用于南疆地区根据气象信息指导膜下滴灌棉花的灌溉管理。     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花生长、品质及水分利用的影响

针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题，研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料，以田间持水量(FC)为土壤水分上限，棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(T2)、65%FC(T3)、55%FC(T4)和45%FC(T5)5个土壤水分下限来调控土壤水分。结果表明：土壤水分下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用, 土壤水分下限从 45%FC增至85%FC，棉花株高和生物量分别增加了25.80%和25.38%；随着土壤水分下限的降低，灌溉定额减少，T1处理灌溉定额最大（378 mm），T2、T3、T4、T5处理与之相比分别节水11.64%、33.07%、33.95%、46.83%；随着土壤水分下限的提升，棉花产量逐渐增大，但土壤水分下限过高，棉花单株有效铃数降低，产量增加不再明显，水分利用效率较低；土壤水分下限为75%FC时棉花单株有效铃数、单铃重增加，产量和水分利用效率分别达到7 146.4 kg·hm^-2和1.40 kg·m^-3；土壤水分调控对棉花纤维品质有显著影响，土壤水分下限越低，马克隆值越大，成熟度指数越高，断裂比强度和断裂伸长率减少，采用主成分分析法得出T2为棉花品质综合较优的处理。因此，建议在膜下滴灌方式下南疆盐碱地区棉花土壤水分下限控制在75%FC为宜，非生育期进行冬灌淋盐，冬灌定额为300 mm，生育期灌溉定额为334 mm，整个生育期灌水12次，灌水周期为8 d。     

民勤沙漠绿洲膜下滴灌洋葱灌溉试验研究初探

在民勤沙漠绿洲进行了洋葱膜下滴灌灌溉试验研究,结果表明:膜下滴灌适当减少灌水可以促使洋葱更多的利用土壤底墒,灌水相对较少的处理T2底墒利用率最高,分别比T1、T3、对照CK高10.73%、9.85%和9.92%。膜下滴灌不同灌水处理以灌水最多的T3洋葱产量最高,水分利用效率也最高;灌水最多的常规灌溉CK水分利用效率最低,分别比T1、T2、T3低35.28%、55.21%、58.79%。膜下滴灌条件下适当增加灌水量在一定程度上可增加洋葱产量,当灌水量在一定范围内,洋葱产量和水分利用效率均会显著提高。     

干旱缺水区膜下滴灌棉花节水机理及灌溉制度研究

在石羊河流域进行了一管多行的棉花膜下滴灌节水机理及灌溉制度试验研究。结果表明:G1方案(灌水定额为20、15 m~3·667m~(-2)和10 m~3·667m~(-2))和G2方案(灌水定额为20 m~3·667m~(-2))的耗水量变化范围基本一致,变化于247~276 m~3·667m~(-2)。膜下滴灌棉花产量随灌水定额增加而增加,G2方案(灌水定额等于20 m~3·667m~(-2))是膜下滴灌棉花的高产灌水定额。灌溉定额在80~90 m~3·667m~(-2)以下时,产量随灌溉定额呈直线增长,灌水对棉花产量起决定性作用;在90~115 m~3·667m~(-2)时,产量随灌溉定额呈曲线增长,水的增产作用逐渐减缓;大于115~120 m~3·667m~(-2)时产量随灌溉定额的增加而减少。灌溉定额一定时毛管配置方式对棉花耗水量影响差异不大。一管三行略高于一管四行,随灌溉定额的增加而增加,耗水模数与灌溉定额呈逆向关系。不同灌溉定额下,日蒸腾水量变化趋势一致,即中期大前后期小。一管三行、一管四行两种灌溉方式均能达到高产水平,毛管间距可扩大到80~100 cm,毛管投入量比现状减少33%~50%,是干旱缺水区膜下滴灌棉花节水高效的田间灌溉方式。现蕾期第一次灌水,吐絮初期最后一次灌水,棉铃期灌水2~4次,全生育期灌水4~6次,灌水定额20 m~3·667m~(-2),灌溉定额80~120 m~3·667m~(-2)的灌溉制度,是一管多行的高产灌溉模式。土壤水分下限值保持在适当范围内(开花期之前60%以上,棉铃期45%~60%,吐絮期至收获期50%以下),可满足作物营养生长和生殖生长对土壤水分的需求。     

盐碱棉田地表-地下接力式滴灌下水盐分布及棉花生长特征

地表-地下接力滴灌是集膜下滴灌和地下滴灌优点于一体的新型节水控盐技术,但目前针对该技术应用效果的研究尚少。针对如何对地表-地下接力式滴灌中的地表滴灌和地下滴灌进行水量分配效果最优这一问题,设置100%地表滴灌(W1)、75%地表滴灌+25%地下滴灌(W2)、50%地表滴灌+50%地下滴灌(W3)、25%地表滴灌+75%地下滴灌(W4)、100%地下滴灌(W5)共计5个处理,比较了不同水量分配下的地表-地下接力式滴灌与单一地表滴灌、单一地下滴灌对盐碱棉田土壤水盐分布和棉花产量的影响。结果表明：(1)W3处理根区土壤含水量分布最均匀,干燥区域面积最小。(2)W4处理窄行区域淋洗范围最大,脱盐效果最显著。(3)W3处理棉花吐絮期总干物质量和籽棉产量最大,分别为112.66 g和9 147 kg·hm^-2;吐絮期总干物质量比W1和W5处理分别提高11.3%和19.1%,籽棉产量比W1和W5处理分别提高14.1%和11.9%。地表-地下接力式滴灌处理下土壤含水量得以显著改善,在对土壤盐分进行淋洗的过程中表现出接力效应,淋洗面积和淋洗效果均有所增大。相比于单一地表滴灌和单一地...     

磷肥种类和施用方式对新疆棉田磷素利用及棉花产量的影响

通过研究不同磷肥种类和施用方式对新疆棉田棉花磷吸收、产量和土壤磷平衡的影响,明确适合新疆棉田的磷肥种类和施用方式。采用田间试验方法,设置6个处理:不施磷肥(CK)、重过磷酸钙基施(TSP-B)、磷酸一铵基施(MAP-B)、磷酸脲基施(UP-B)、磷酸一铵滴施(MAP-D)、磷酸脲滴施(UP-D),在棉花花蕾期、花铃期、吐絮期分别采集土壤及植物样品,测定土壤有效磷含量、棉花各器官吸磷量和籽棉产量,并计算磷肥利用效率和棉田磷平衡。结果表明:磷酸一铵和磷酸脲处理的土壤有效磷含量、植物吸磷量高于重过磷酸钙处理,并且吐絮期时,滴施处理(MAP-D、UP-D)土壤有效磷含量比基施处理(MAP-B、UP-B)增加了46.34%和105.12%。与不施磷肥和重过磷酸钙处理相比,磷酸一铵和磷酸脲处理的籽棉产量显著提高,且滴施处理略高于基施处理,磷酸一铵滴施处理的籽棉产量相较于不施磷肥和重过磷酸钙处理增加了41.38%和37.82%。磷酸一铵滴施的磷肥当季利用率和农学效率最高,分别为25.44%和19.59 kg·kg~(-1),且棉田磷素盈余最少,为-39.99 kg·hm~(-2)。综上,在新疆棉花种植体系中,磷酸一铵和磷酸脲提高土壤有效磷含量、籽棉产量、磷肥利用率和植物利用土壤磷素的效果优于重过磷酸钙,且滴施略优于基施。     

膜下滴灌棉花水肥耦合效应研究初报

对膜下滴灌棉花的水肥耦合效应进行了田间试验。结果表明 :在灌水量不足、农业资源未能充分发挥条件下 ,棉花产量与灌水量及耗水量呈线性关系 ;膜下滴灌棉花的水肥耦合效应明显 ,水肥都具有增产效果 ,但过多的水肥投入并不有利于棉花增产。最后对进一步完善膜下滴灌棉花水肥耦合试验提出了建议。     

膜下滴灌条件下不同矿化度水对土壤水盐动态及棉花产量的影响

塔里木盆地分布着相当大面积矿化度在3~5 g/L之间的浅层地下咸水,有很大的开发利用潜力。通过微区测坑试验,采用膜下滴灌技术,用不同矿化度的咸水灌溉棉花,探求其对土壤水盐动态和棉花产量的影响。研究表明:(1)土壤盐分和水分二者的动态变化是紧密相关的,其中,土壤盐分动态变化主要受大气和灌溉水的影响,土壤水分的动态变化主要受棉花生长阶段和灌溉水的影响;(2)咸水膜下滴灌与淡水膜下滴灌同样具有淋洗和压盐效果;(3)通过棉花产量分析发现:与采用淡水灌溉相比,咸水灌溉对产量,单株铃数和单铃重具有一定的影响,对衣分没有影响;(4)当灌溉水矿化度大于3.24 g/L时,不利于塔里木盆地进行农业生产。     

水肥因素对膜下滴灌棉花产量和棉株群体冠层结构的影响研究

以新陆早7号为试材，进行了不同水肥条件下膜下滴灌棉株群体冠层结构测定和产量结果分析。试验表明，合理水肥条件下的棉株群体叶面积指数(LAI)、叶倾角(MLA)和散射光透过率(TD)，在盛花盛铃期分别为3.55～3.95、40°～48°和18.5%～28.1%。在一定水肥范围内，滴灌棉花产量随灌水量和施肥量的增加而增加，但超过一定阈值产量有下降趋势。适宜水肥条件下产量最高。     

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。     

新疆北部膜下滴灌棉田的蒸散特征

利用乌兰乌苏农业气象试验站2009年6月至2010年6月的涡度相关资料,分析新疆北部膜下滴灌棉田不同生育期的蒸散变化特征及蒸散量。结果表明：各生育期蒸散量与净辐射的日变化表现出很高的一致性,午间蒸散强度最大;播种-出苗期、苗期和吐絮期蒸散量主要受净辐射控制,蕾期与花铃期蒸散量主要受叶面积指数控制;在现行膜下滴灌灌溉制度下（年灌溉定额340~390 mm）,除吐絮期外,其他生育期土壤含水量均可以满足棉田蒸散耗水;播种-出苗期、苗期、蕾期、花铃期和吐絮期平均日蒸散量分别为1.8 mm/d,1.7 mm/d,3.7 mm/d,3.8 mm/d和1.2 mm/d,全生育期蒸散量为514.3 mm。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。