测墒灌溉条件下不同养分配置对小麦-玉米产量及水分利用效率的影响

为寻求节水节肥增产增效的水肥配置模式,在河南省通许县进行测墒灌溉[亏缺灌溉(田间持水量的50%~60%)、限量灌溉(田间持水量的65%~75%)、充分灌溉(田间持水量的75%~85%)]条件下不同养分配置[底施专用肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2]对小麦-玉米产量及水分利用的影响研究。结果表明,限量灌溉处理可促进作物生长发育,与亏缺灌溉处理相比,小麦株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量总体均增加,不孕穗数下降,玉米有效穗长和千粒质量增加;与充分灌溉处理相比,小麦小穗数、穗粒数、千粒质量和玉米双行粒数、千粒质量总体均增加。对于小麦来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产6.73%~11.61%,较充分灌溉处理增产0.71%~4.11%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高0.51~1.29 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.63~1.12 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2处理效果最好,其次为底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理。对于玉米来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产17.44%~21.45%,较充分灌溉处理增产1.20%~9.04%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高2.06~3.42 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高1.28~3.09 kg/(mm·hm~2),以控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。对于小麦-玉米来说,限量灌溉处理周年产量较亏缺灌溉处理增产11.99%~15.33%,较充分灌溉处理增产0.96%~4.99%;周年水分利用效率较亏缺灌溉处理提高1.51~1.81 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.88~1.67 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。根据作物产量和水分利用效率的分析结果,在该降水年型条件下,采用限量灌溉、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理,既能提高小麦-玉米产量和水分利用效率,同时实现了节水增效的目的。     

基于双时相ASAR影像的土壤湿度反演研究

地表粗糙度和湿度是影响裸地后向散射系数的重要因素,为了探求ENVISAT-ASAR 数据监测土壤湿度在国内的应用,该文以ASAR影像数据为基础,利用ZSribi-Dechambre(2002)经验模型研究了中国科学院南皮农业生态试验站附近一裸地的表面粗糙度和地表湿度.对雷达入射角进行归一化处理使之满足模型需求,反演结果表明该区地表粗糙度主要分布0.05～0.50 cm之间,土壤体积含水率大多分布存10%～34%之间,局部区域由于一些积水沟渠,使得土壤体积含水率较高,这与调查的实际情况相符合.反演的土壤湿度用地面实测值验证,结果发现模拟值和实测值具有较好的一致性,其RMSE误差为3.7%.该文介绍了在没有地表先验知识的情况下,利用扣除掉土壤粗糙度影响的后向散射反演模型获取土壤湿度的方法.该法仅需要两景相邻近时相并且不同入射角的HH同极化雷达影像,根据其后向散射系数的差值△"'即σ°可估算出粗糙度和土壤湿度参数,从而方便快捷地监测局部区域的土壤湿度状况.     

旱作农业区不同田间集雨措施应用效果研究

分别对冬小麦和夏玉米进行了不同田间集雨措施的试验研究。结果表明,起垄可使垄背土壤变得疏松,孔隙度增大,有利于土壤通气透水,增加土壤水库容。这有利于作物根系生长,增强抗倒伏能力,并可以减少地表径流使表土土壤结构体免遭破坏。因土壤贮水能力增加、地形对降水的再分配、土壤水的运移及蒸发强度的不同,使更多水分可以被作物利用。秸秆覆盖也可以缓冲雨滴的冲击力而减弱对土壤结构体的破坏,并且可以减少土壤水的蒸发损失。冬小麦生育期由于降水较少且强度不大,田间地形对降水的再分配效果不明显;而在没有覆盖措施的情况下因加快了土壤水分的蒸发,会降低冬小麦降水利用率。垄沟种植对夏玉米有明显的增产效应,而覆盖的效应相对较小。     

保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响

为探明保水剂施用后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,在豫西丘陵旱作区,通过大田试验,研究了保水剂对冬小麦不同生育阶段的保水、作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明：保水剂提高了冬小麦不同生育阶段0～100 cm土层的土壤含水量、促进了生物量的积累、降低了小麦耗水量、提高了小麦产量和水分利用效率。各处理中,60和90 kg/hm2处理的土壤含水量及储水量均较其他处理高,而耗水量最低。播种-拔节期,保水剂用量越高干物质积累越显著;拔节-孕穗期及灌浆-收获期,60 kg/hm2处理较对照增加的干物质量最高;而孕穗-灌浆期,30 kg/hm2干物质量增加最为显著。各生育阶段,除孕穗-灌浆期外,60 kg/hm2处理的水分利用效率均较高。最终,60 kg/hm2处理的产量和水分利用效率均最高,较对照增产47.4%,水分利用效率增加10.6 kg/(mm·hm2)。     

不同保墒耕作措施对小麦、玉米耗水特征及周年水分利用的影响

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处理低。在玉米整个生育期内,保水剂和免耕处理的耗水量较其他处理低。不同措施改善了小麦和玉米的光合生理特征,促进了小麦、玉米产量和水分利用率的提高。各处理中,以免耕处理的小麦产量和水分生产效率最高,分布较常规耕作提高了18.3%和20.0%。以秸秆还田处理的玉米产量和水分生产效率最高,分别较常规耕作提高了21.6%和23.8%。而深松处理的小麦-玉米复合产量最高,其次为免耕处理,其分别较常规耕作处理增产14.9%和14.3%。而深松+秸秆覆盖处理和免耕处理的总水分生产效率较其他处理高,分别较常规耕作处理提高了18.5%和18.1%。说明深松和免耕处理更利于小麦、玉米周年节水增产。     

基于CMORPH CRT产品的太行山区降水时空格局

为有效利用太行山区降水资源,实现科学的水资源管理和生态建设,本研究利用1998—2017年CMORPHCRT卫星降水产品数据探究山区降水的时空格局和变化趋势,并通过18个地面雨量站的数据验证山区多年来降水趋势变化。结果表明:在年尺度上, 1998—2017年太行山区年均降水量和各季节降水量无明显变化趋势,太行山区南坡和东坡降水量高于北坡和西坡;在月尺度上,7月是全年降水的主要贡献时段,占全年总降水量的7.2%～32.4%,其次是8月和6月。太行山区南部和西北部降水呈现下降趋势,年均降水量减少2～6mm;山区西部和北部降水呈现增长趋势,年均增加量大于8mm;7月是山区降水趋势差异最大的月份,趋势变化范围在-8.6～8 mm·a~(-1)。根据地面实测数据验证降水变化趋势,在年尺度上,两者数据计算得到的降水趋势呈现极显著相关(P0.01);在季节尺度上,冬季(干季)和夏季(湿季)降水趋势变化与地面实测数据的降水趋势具有极显著相关性(R=0.902,P0.001;R=0.550,P=0.018),但在春季和秋季相关性不显著。根据1998—2017年降水趋势的空间分布栅格图,提取每一栅格的像元值,再将提取所得的降水趋势(PT)划分为6个区间(PT≤-5 mm·a~(-1)、-5 mm·a~(-1)PT≤0 mm·a~(-1)、0 mm·a~(-1)PT≤5 mm·a~(-1)、5 mm·a~(-1)PT≤10 mm·a~(-1)、10 mm·a~(-1)PT≤15mm·a~(-1)和PT15mm·a~(-1)),在不同的趋势区间探索20年来的降水趋势变化特征,研究发现在降水趋势5mm·a~(-1)的区间,降水量从1998年到2017年呈现显著增加的趋势。基于高分辨率卫星数据阐明太行山区降水时空格局和变化趋势,能够为该区域水资源合理利用和生态恢复提供建议和支持。     

太行山花岗片麻岩区坡面产流的影响因素分析

通过自制的截流铲截取坡面径流,对太行山花岗片麻岩区产流过程的影响因素进行了研究.结果表明:(1)雨强是启动产流的关键因素,当降雨强度大于特定值时才能产生地表径流,且随着坡度降低,地表产流所需雨强增大.当雨强达到产流后,径流量和降雨量成显著正相关,与雨强的相关性不显著.(2)地表径流量不随着集水面积的增加而增加,坡面强烈的人渗能力,使得上方来水在产流过程中渗入土壤.坡度是影响地表径流的又一关键因素,随着坡度的增加,地表径流量明显的增加.由于不同坡向土壤质地不同,使得阳坡地表径流量要明显多于阴坡,平均径流系数也比阴坡高.总体上,研究坡面径流系数均较小,以2 m坡长为对象,最大径流系数仅为7.3%,说明坡面人渗能力很强,产流过程以入渗为主.     

秸秆覆盖与保水剂对土壤结构、蒸发及入渗过程的作用机制

通过保水剂、秸秆覆盖、灌水等措施的实施,对冬小麦收获后各相应处理土壤样品的土壤结构特征、蒸发及入渗过程机制进行研究。结果表明：不同保水措施增加了土壤有机质含量,降低了土壤密度,提高了土壤结构的稳定性,降低了土壤团聚体的分形维数,减少了土壤水分无效蒸发,提高了土壤入渗能力;土壤入渗过程曲线拟合方程符合函数y=a＋be-cx,稳定入渗速率变化基本和a值的变化一致,c值决定了入渗速率降低的速度;经过小麦生命周期后,与灌水处理相比,施用保水剂后不进行灌水,土壤结构稳定性相对提高,土壤累计入渗量增加,土壤无效蒸发降低;玉米收获后未翻耕的样地提高了土壤有机质含量、土壤水稳性团聚体含量和土壤入渗性能。     

宁南山区雨水高效利用模式分析

对宁夏南部山区彭阳县“集雨补灌旱作节水农业技术体系集成综合示范区”进行降雨、土壤水分、雨水高效利用模式实地监测及农作物产量和雨水利用情况调查分析,表明:示范区的5种雨水高效利用模式是:(1)小流域集水,水库、塘坝拦蓄;(2)坡面集水 退耕还林还草雨水叠加利用;(3)道路路面集水利用;(4)场院、屋面集水,庭园经济利用;(5)土壤扩蓄增容、水资源就地拦蓄利用。它们对于防止或减少水土流失、雨水的合理分配及利用有着积极的作用;水库、塘坝及水窖储存的雨水补灌缓解了作物需水期水分不足的问题,雨水的就地拦蓄及叠加利用促进了作物及林草的生长,提高了雨水的经济和生态功能。     

耕作与保墒措施对小麦不同生育阶段水分利用及产量的影响

为探明不同耕作与保墒措施下冬小麦不同生育阶段的水分利用特征,采用田间试验,研究了普通耕作、深松、秸秆覆盖、保水剂、有机肥等措施对小麦不同生育阶段的耗水量、干物质积累量、水分利用及产量等的影响。结果表明,在小麦不同生育阶段均以秸秆覆盖和深松处理的保墒、储水效果较佳。在小麦整个生育期中,有机肥处理的耗水量最大,而深松和秸秆覆盖处理较少。在小麦拔节期前,有机肥处理更利于干物质的积累;在小麦拔节-孕穗期,以保水剂和深松处理积累的干物质量较高。孕穗期以后,秸秆覆盖处理的干物质积累量均高于其他处理,且秸秆覆盖处理在小麦全生育期的干物质积累量也较高。除返青-拔节期和孕穗-扬花期外,小麦不同生育阶段的水分利用效率均以秸秆覆盖处理最高,且其产量和水分生产效率均高于其他处理,其产量较普通耕作提高了50.9%,水分生产效率提高了11.7 kg/(mm·hm~2)。综上所述,秸秆覆盖处理较其他措施更能有效地改善小麦不同生育阶段的水分环境,从而促进小麦产量和水分利用率的提高。