坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数

采用大型非称重式蒸渗仪法,研究了河北省坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数.结果表明:坝上地区2007年紫花苜蓿第1茬、第2茬和主生长期(1～2茬)需水量分别为499.5mm、213.3mm和712.8mm,第1茬需水量占主生长期需水量的70%,显著高于第2茬(P<0.05);需水强度分别为7.7mm/d、3.8mm/d和5.9mm/d,第1茬需水强度显著高于第2茬(P<0.05),达其2倍以上.采用Penman-Monteith公式计算参照作物蒸散量,利用需水量测定值和同期参照作物蒸散量计算了紫花苜蓿的作物系数,其第1茬、第2茬和主生长期(1～2茬)作物系数分别为1.61、0.88和1.29,第1茬作物系数明显高于第2茬,接近其2倍.     

坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数(Ⅳ)

采用大型非称重式蒸渗仪法,研究了河北坝上地区紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的需水量、需水强度和作物系数。结果表明:坝上地区2010年紫花苜蓿第1,2,3茬和全生长季(1～3茬)需水量分别为243.4,134.2,184.0和561.6mm,第1茬显著高于第2和第3茬(P<0.05),第3茬显著高于第2茬(P<0.05);需水强度分别为3.9,4.5,3.5和3.8mm·d^-1,第2茬显著高于第1和第3茬(P<0.05),第1茬和第3茬差异不显著;作物系数分别为0.83,0.74,0.75和0.77,第1茬最高,第2和第3茬相近。依据连续4年的测定结果综合分析认为,坝上地区紫花苜蓿全生长季需水量、需水强度和作物系数分别在430～720mm,3.1～4.9mm·d^-1和0.77～1.12之间。     

北京平原区紫花苜蓿建植当年的需水规律

采用小型蒸渗仪法研究了北京平原区中苜1号和WL323紫花苜蓿建植当年的需水量、需水强度及行间蒸发占蒸散量的比例。结果表明:中苜1号和WL323全生长季的需水量分别为909.2mm和928.0mm,两个品种之间差异不显著;不同茬次之间差异显著(P<0.05),第2茬最低,第3茬最高。中苜1号和WL323全生长季的需水强度分别为4.4mm/d和4.5 mm/d,两个品种之间差异不显著;不同茬次之间差异显著(P<0.05),第2茬最高,第1茬最低。中苜1号和WL323全生长季行间蒸发占蒸散量的比例分别为26.0%和25.5%,两个品种之间差异不显著;不同茬次之间差异显著(P<0.05),第2茬最高。     

阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿需水规律与灌溉定额

为了给阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿(Medicago sativa)灌溉提供科学依据,利用1984-2013年30年气象数据,采用联合国粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯公式法,研究了阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿需水规律和灌溉定额。结果表明,阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿第1茬、第2茬、第3茬、第4茬、生长季、非生长季和全年需水量分别为221、187、169、179、755、70和825mm,需水强度分别为4.3、4.7、4.1、2.5、3.7、0.4和2.3 mm·d~(-1),灌溉需水量分别为194、118、66、131、508、56和564mm,灌溉定额分别为228、139、78、154、598、66和664 mm。     

紫花苜蓿的需水量、耗水量、需水强度、耗水强度和水分利用效率研究

为明确紫花苜蓿Medicago sativa的需水量、耗水量、需水强度、耗水强度和水分利用效率的影响因子和范围,对其进行了较为详尽地探讨.不同气候区域和年份紫花苜蓿的需水量和耗水量不同;增加刈割次数可降低需水量;在一定范围内耗水量随着灌溉量的增加而提高,不同灌溉模式耗水量不同.紫花苜蓿全生长季需水量和耗水量的范围分别为400～2 250和300～2 250 mm.不同气候区域、气候年份、刈割茬次及生长发育阶段紫花苜蓿的需水强度和耗水强度不同;需水强度与大气蒸发力成正相关,耗水强度与土壤含水量成正相关;增加刈割次数可降低需水强度;在一定范围内耗水强度随着灌溉量的增加而提高,不同灌溉模式耗水强度不同.紫花苜蓿全生长季需水强度和耗水强度的范围分别为3～7和2～7 mm/d;短期极端最高需水强度为14 mm/d.不同气候区域、气候年份、灌溉量、灌溉模式、施肥量、施肥模式及刈割茬次紫花苜蓿的水分利用效率不同;建植2年及以上高于建植当年;不同品种差异不显著.在相对正常的田间栽培管理条件下,建植当年紫花苜蓿的生物产量和经济产量(含水量14%)水分利用效率的范围分别为8～12和9～14 kg/(mm·hm2),建植2年及以上者分别为12～25和14～29 kg/(mm·hm2).     

灌溉量对紫花苜蓿水分利用效率和耗水系数的影响

采用大型非称重式蒸渗仪法,在河北省坝上地区研究了灌溉量对紫花苜蓿（Medicago sativa L．）水分利用效率和耗水系数的影响。结果表明：随着灌溉量的增加,第1、2、3莅和全生长季（1～3茬）生物产量和经济产量水分利用效率皆呈现先升后降的趋势;第1茬中灌溉量处理显著高于低和高灌溉量处理（P〈O．05）。随灌溉量增加,各茬次和全生长季（1—3茬）生物产量和经济产量耗水系数均呈先降后升趋势;第1茬中灌溉量处理显著低于低和高灌溉量处理（P〈0．05）。不同茬次间水分利用效率及耗水系数差异显著（P〈0．05     

北京地区紫花苜蓿建植当年的耗水系数和水分利用效率

采用小型蒸渗仪法研究了北京地区中苜1号和WL323紫花苜蓿建植当年的耗水系数和水分利用效率。结果表明,中苜1号和WL323的生物产量耗水系数分别为915.0和939.7,经济产量耗水系数分别为786.9和808.1,2个品种之间差异不显著;不同茬次之间差异显著(P<0.05),第2茬最低,第3茬最高;中苜1号和WL323的地上部生物产量的水分利用效率分别为11.0和10.6kg/(mm.hm2),全部生物产量分别为19.2和17.9kg/(mm.hm2),经济产量水分利用效率分别为12.8和12.3kg/(mm.hm2),2个品种之间差异不显著;不同茬次之间差异显著(P<0.05),第2茬最高,第3茬最低。     

刈割茬次与制粒对紫花苜蓿维生素和化学成分的影响

为探究不同刈割茬次与制粒对紫花苜蓿(Medicago sativa)草颗粒的营养品质、维生素含量与大肠杆菌数量间差异，本研究以内蒙古自治区农牧业科学院试验基地紫花苜蓿为研究材料，选择3个刈割茬次(第1茬、第2茬、第3茬)紫花苜蓿现蕾期刈割，制作草颗粒，取样测定其维生素含量、化学成分及大肠杆菌数量。结果表明：刈割茬次对紫花苜蓿维生素B2、B3、B5、B6和Vc含量影响显著(P < 0.05)，其中，第2茬紫花苜蓿维生素B2、B3、B5含量显著高于第1茬和3茬(P < 0.05)，第1茬和第2茬维生素B6、Vc显著高于第3茬(P < 0.05)。刈割茬次对紫花苜蓿干物质(dry matter, DM)、有机质(organic matter, OM)、粗蛋白(crude protein, CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量影响显著，第2茬紫花苜蓿品质优于第1茬和第3茬。制粒对紫花苜蓿维生素B3、B5含量无显著影响(P > 0.05)，而制粒显著降低了维生素B2、B6、Vc、VK1含量(P < 0.05)。两个因素的互作效应对紫花苜蓿B1、B6、OM、DM含量影响显著(P < 0.05)。大肠杆菌数量由低到高的顺序为第1茬 < 第3茬 < 第2茬，制粒显著抑制了大肠杆菌的活性(P < 0.05)。第1茬紫花苜蓿草颗粒大肠杆菌数量最低。     

榆阳区紫花苜蓿需水规律与灌溉定额

为了给陕西省榆林市榆阳区紫花苜蓿(Medicago sativa L.)灌溉提供科学依据,利用1996-2015年20年气象数据,采用联合国粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯公式法,研究了榆阳区紫花苜蓿需水规律和灌溉定额。结果表明,榆阳区紫花苜蓿第1~4茬、生长季、非生长季和全年需水量分别为249、194、177、199、819、74和893mm,需水强度分别为4.1、4.8、4.3、2.4、3.7、0.5和2.5mm·d-1,灌溉需水量分别为209、143、79、98、529、57和586mm,灌溉定额分别为246、168、93、115、622、67和689mm。     

不同年限紫花苜蓿(生长)水分利用效率和耗水系数的差异

采用小型蒸渗仪法,在北京平原区研究了一年生和二年生紫花苜蓿Medicago sativa水分利用效率和耗水系数的差异。研究结果表明：二年生紫花苜蓿的生物产量和经济产量水分利用效率[14.7和17.1 kg/(hm2·mm)]显著高于一年生紫花苜蓿[12.6和14.7 kg/(hm2·mm)](P＜0.05);生物产量和经济产量耗水系数（679和584）显著低于一年生紫花苜蓿（793和682）(P＜0.05)。研究表明生长年限对紫花苜蓿的水分利用效率和耗水系数具有影响。     

苜蓿种子生产需水规律及其需水量预测预报模型的研究

通过分析影响作物需水量的因素,依据水分在土壤-作物-大气连续体(SPAC)的运移规律和农田水量平衡原理,找出不同灌溉条件下产种苜蓿Medicago sativa各生育阶段的需水规律,确立了苜蓿种子高产稳产的关键需水期,初步得出北疆地区产种苜蓿的作物系数Kc,建立了以潜在蒸散量(ET0)为指标的苜蓿种子生产需水预测预报模型ET=Kc·ET0.     

交替灌溉对紫花苜蓿生物量分配与水分利用效率的影响

交替灌溉是一种节水灌溉技术,广泛用于籽实作物和园艺作物的生产灌溉管理.本研究采用田间试验,分析了交替灌溉对紫花苜蓿地上生物量及其构成要素,根系生物量,地下地上生物量比和水分利用效率的影响,以期为紫花苜蓿生产中应用交替灌溉技术提供科学依据.结果表明,交替灌溉显著提高了紫花苜蓿水分利用效率,但没有显著影响紫花苜蓿的地上生物量;交替灌溉虽然增加了紫花苜蓿单株分枝数,但减少了单株叶片数;交替灌溉增加了0~20 cm土层的根系生物量,降低了20~60 cm 土层根系的生物量,整体上增加了0~60 cm 土层根系的总生物量;交替灌溉增加了紫花苜蓿的地下地上生物量比,提高了紫花苜蓿植株适应干旱的能力.上述结果说明,交替灌溉能够提高紫花苜蓿水分利用效率而不减产,一方面通过增加紫花苜蓿根系发育能力而提高其耐旱性,另一方面增加了单株分枝数,因此交替灌溉能够适用于收获营养体的紫花苜蓿生产的灌溉管理.     

气候变暖对河西走廊绿洲灌区主要作物需水量的影响

作物需水量是农田水分循环系统中最重要的因素之一。在未来温度上升1～4℃的情景下,研究了气候变暖对我国河西绿洲灌区主要作物需水量的影响。结果表明,气候变暖对不同作物需水量的影响程度不同。其中对棉花和玉米需水量的影响最大,对小麦的影响次之。当生长期内温度上升1～4℃时,棉花需水量将增加2.17%～12.66%,相当于15.00～83.00 mm;玉米需水量将增加1.90%～11.49%,相当于14.60～82.50 mm;小麦需水量将增加1.80%～10.03%,相当于9.70～50.70 mm。气候变化对作物需水量的影响存在一定地域性差异。当增加1℃时,对干旱区武威作物需水量的影响略大于极端干旱区敦煌。当增加2℃时,武威和敦煌的作物需水量几乎相当。当增加3和4℃时,则对敦煌作物需水量的影响大于武威。根据河西绿洲灌区目前的种植结构,当温度上升1～4℃时,估算将使整个地区棉花的灌溉需水量增加0.11,0.21,0.37,0.62亿m³;玉米的灌溉需水量增加0.16,0.33,0.56,0.93亿m³;小麦的灌溉需水量增加0.14,0.26,0.45,0.71亿m³;总的灌溉需水量增加0.41,0.80,1.38,2.25亿m³。气候变暖将使河西绿洲灌区业已紧张的水资源供需矛盾更加突出。     

基于APSIM模型小麦生育期需水量的模拟分析

为探讨小麦(Triticum aestivum)生育期水资源的合理利用,本研究运用APSIM模型模拟不同生育期降水量变化条件下小麦的产量,并求得不同生育期小麦需水量的阈值。结果表明,区域降水年型基本呈旱涝交替出现;小麦生育期总需水量为325.3mm;其中,出苗期、拔节期、抽穗期、旗叶期、开花期和灌浆期需水量分别为34.72、80.6、67.1、43.81、58.67和30.4mm,分别占小麦生育期降水总量的10.67%、27.85%、20.63%、13.47%、18.04%和9.35%。出苗期、拔节期、抽穗期、旗叶期、开花期和灌浆期平均降水亏缺率分别为70.78%、48.83%、46.22%、40.35%、75.66%和-121.05%;春小麦需水关键期为出苗期、拔节期、开花期。     

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。     

基于APSIM模型的黄土旱塬区苜蓿——小麦轮作系统深层土壤水分及水分利用效率研究

黄土高原地区降水较少且季节性分配不均,苜蓿连续种植所导致的深层土壤干燥化问题已经引起普遍关注,苜蓿与粮食作物轮作是恢复苜蓿草地土壤水分、提高粮草种植系统可持续性的有效方式。但是长期轮作对土壤水分环境和水分利用效率的影响仍然缺乏研究,农业生产系统模拟模型（APSIM）具有广泛的适应性,可准确模拟耕作管理对作物系统资源利用的影响。首先根据黄土旱塬区庆阳、长武、镇原3个试验区试验数据验证APSIM模型模拟苜蓿长期连作和苜蓿-小麦轮作系统深层土壤水分和苜蓿产量的可行性,然后设置历时38年的81组轮作情景,评估不同轮作模式对农田深层土壤水分、系统干物质产量、氮素吸收和水分利用效率的影响。结果表明：APSIM模型模拟苜蓿产量的精度较高,模拟结果的决定系数（R²）为0.65,均方误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为0.23 t·hm^-2和0.17 t·hm^-2,归一化均方误差（NRMSE）为29.2%;模型能够精确模拟长期苜蓿连作和苜蓿轮作小麦农田0~1000 cm的土壤含水量,长期连作模拟结果的R²为0.73,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.021 t·hm^-2、0.017 t·hm^-2和11.7%,轮作系统模拟结果的决定系数为0.83,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.024 t·hm^-2、0.018 t·hm^-2和11.8%。情景模拟结果表明,随着苜蓿在系统中轮作年限的增加,0~1000 cm土壤剖面水分极度缺乏（含水量在0.10~0.15）的区域以400~600 cm土层为起点不断扩大,当苜蓿轮作年限大于12年时,所有轮作周期的处理土壤都出现了大范围水分缺乏。81个情景中12年苜蓿轮作14年小麦（L12W14）、L12W16和L8W16这3个处理的总产量最大;系统吸氮量随着苜蓿加入年限的增加而增加,小麦轮作年限大于10年以后系统吸氮量急剧下降;苜蓿轮作大于8年以后系统水分利用效率随着苜蓿年限的增加而降低。综合考虑土壤水分环境和水分利用效率,建议研究区苜蓿-小麦轮作系统中苜蓿轮作年限为4~6年,小麦轮作年限大于4年。研究结果可为黄土旱塬区苜蓿草地管理及草田轮作实践提供一定的参考。