关中西部灌区限量节水灌溉对冬小麦水分利用效率和产量的影响

为探索在半湿润灌区基于沟垄集雨种植模式的小麦高产节水栽培技术途径,于2015年10月-2017年6月在西北农林科技大学农学院试验基地,以西农979为材料,研究了不同种植模式结合小麦主要生育期限量灌水对作物水分利用效率和小麦产量的影响。结果显示,在传统平作常量畦灌(F150)的基础上,减少50%的灌水量,F75小麦产量两年分别下降18.86%、10.07%;集雨种植+灌水75 mm处理(R75)与F150处理相比,小麦产量略有小幅降低,但尚未达显著(P0.05)水平,且R75与R150处理亦无显著(P0.05)差异。此外,R75较F150处理灌水利用效率显著(P0.05)提高,两年增幅分别为95.51%、104.2%,作物水分利用效率分别提高了31.23%、13.1%。结果表明,集雨种植可高效利用降水及灌溉水,满足小麦生长发育及产量提升;基于集雨种植模式,通过在小麦关键生育期限量灌水,较传统平作常量畦灌(F150)产量无明显降低情况下,实现节水40%~70%。     

基于模糊PD的移动式喷灌机转向交叉耦合控制研究

针对移动式喷灌机前轮独立转向的同步控制问题,在对单侧前轮进行PID控制的基础上,基于Ackermann转向模型和单轮跟随误差推导出轮间的轮廓误差,并以轮廓误差为控制目标提出了基于模糊PD的交叉耦合控制方法,对前轮进行实时补偿。模型仿真和试验结果表明,该方法能在保证前轮角度跟踪精度的基础上,快速消除轮间轮廓误差,响应速度快,超调量小,具有较高的同步控制精度。该研究对独立转向农业机械的转向同步控制有一定的实际意义。     

有机物料输入对关中塿土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对塿土耕层(0—20cm)土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照(CK)相比,秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层(0—20cm)土壤有机碳(SOC)分别提高了29.5%和29.8%(p0.05);氮磷肥(NP)、有机肥与氮磷肥配施(MNP)、秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%(p0.05)。BNP处理的土壤可溶性有机碳(DOC)显著高于其他处理(p0.05),分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮(DON)均显著高于CK(p0.05),分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量(p0.05),增加了0—100cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200cm土层的硝态氮累积量(p0.05),而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理(NP,MNP,SNP,BNP)可显著提高0—20cm土层的含水量,增加0—40cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地塿土上一种较好的有机物料施用方式。     

土壤斥水性对不同植物种子发芽率的影响

【目的】研究斥水性对不同类型植物种子发芽率的影响。【方法】以4种类型、共16种植物种子为试验材料,选用了4种WDPT(water drop penetration time,滴水穿透时间)分别为1、7、12、16 s的塿土土壤进行试验,研究了土壤斥水性对开始发芽时间及种子发芽率的影响。【结果】(1)土壤斥水性对植物的开始发芽时间存在影响:花草类、作物类和蔬菜类植物种子的开始发芽时间随土壤斥水性的增强而延迟,树木类植物种子的开始发芽时间受土壤斥水性的影响规律不明显;(2)在试验的第20天,蔬菜类、花草类、树木类和作物类植物在亲水性土壤中的平均发芽率分别为30.00%、43.75%、15.00%和50.83%,均高于斥水性土壤中的发芽率,且WDPT越大发芽率越低。【结论】土壤斥水性对种子发芽率的影响效果在蔬菜类、花草类和作物类植物中比较明显,而树木类植物受土壤斥水性的影响不大。土壤斥水性对大部分植物都有影响,但对油松、油菜作用效果不明显。     

不同水分胁迫情境下冬小麦生长发育的RZWQM2模拟

为提高水分胁迫条件下作物生长过程的模拟精度,根区水质模型(Root zone water quality model 2,RZWQM2)的开发者改进了原有的水分胁迫指标(Soil water index 1,WSI1)得到2种新的水分胁迫指标WSI2和WSI3。其中,WSI2用Nimah and Hanks方程修正影响光合作用的胁迫系数(Soil water factor,SWFAC)中的根系吸水项;WSI3则在WSI2的基础上加入了土壤蒸发项。为比较上述3种水分胁迫指标模拟水分胁迫条件下冬小麦生长发育的精度,并对其在关中地区的适用性进行评价,首先利用2012—2013年和2013—2014年两年度的冬小麦分段受旱试验对RZWQM2模型进行校准和验证,然后分别选取模型中3种不同的水分胁迫因子对2年(2012—2014年)分段受旱试验进行模拟,评价冬小麦的土壤水分动态、蒸腾总量、最终生物量和籽粒产量的模拟效果。结果表明:3种水分胁迫因子能较好地模拟生育后期轻度受旱条件下冬小麦的生长发育过程,但随着受旱程度的加深和受旱时段的提前,模型的模拟精度降低;相较原有水分胁迫因子WSI1,WSI2提高了各受旱处理的模拟精度,其中2年生物量的平均RRMSE降低了2.84个百分点,籽粒产量的平均ARE降低了1.43个百分点,且在越冬期和拔节期受旱处理的模拟精度提高最为明显。综上,现有RZWQM2模型对冬小麦受旱处理的模拟还存在一定局限性,可从改善物候期和ET模拟精度及加入旱后复水对冬小麦生长的补偿效应等方面进一步研究和改进。如需利用现有模型对水分胁迫条件下冬小麦生长发育过程进行模拟,建议选用WSI2。     

六盘山区旱作春玉米养分投入与肥料生产效率

为了明确半干旱地区玉米生产养分投入状况及肥料生产效率,提高旱地农业资源效率,连续三年对宁夏六盘山区不同类型旱地玉米施肥及生产状况进行调查。调查结果显示:六盘山区玉米生产中的氮肥(纯N)、磷肥(P_2O_5)和钾肥(K_2O)的平均投入量分别为323.7、210.1 kg·hm~(-2)和28.6 kg·hm~(-2),氮、磷、钾比例为1∶0.64∶0.08,磷的比例偏高,而钾肥比例偏低;氮、磷肥施肥量明显偏高,分别集中在高于330 kg·hm~(-2)和高于165 kg·hm~(-2)水平的农户比例高达48.5%和70.1%,造成了浪费和环境污染,钾肥用量偏低,集中处于低于42 kg·hm~(-2)水平,样本比例高达69.3%;施肥基追比大致为6∶4,追肥主要为尿素,平均用量为121.9 kg·hm~(-2),适宜玉米生长,但施追肥量处于两个极端,大多数追肥量或者很高或者很低;调研区玉米三年平均产量为9 864 kg·hm~(-2),由于降雨不足与施肥不合理,玉米产量呈逐年递减趋势;氮肥、磷肥和钾肥的三年平均偏生产力分别为30.7、47.8 kg·kg~(-1)和391.3 kg·kg~(-1),氮肥和磷肥的偏生产力偏低。该区域玉米生产有机肥投入以牛羊粪便为主,投入量偏低。综上所述,调研区施肥方面存在投入量和比例不合理问题,需进行科学指导与调整。     

尿素对浑水水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

为确定水肥一体化灌溉过程中,尿素对滴头堵塞的影响,分别配置了3种泥沙浓度(1.0、1.5 g·L~(-1)和2.0 g·L~(-1)),3种肥料质量浓度(1%、2%和3%),进行了间歇灌水堵塞试验,分析了滴头流量和排出泥沙量。结果表明:施加尿素对浑水滴灌具有缓解滴头堵塞的作用,在一定的尿素浓度范围内,施肥浓度越大,减缓作用越明显;施肥浓度对滴头的堵塞形式和主要堵塞物淤积位置的影响很小。滴头出流泥沙含量随灌水次数的增加呈现先快速增加,后逐渐变缓并趋于下降的趋势。施加尿素提高了滴头泥沙输送能力,施肥浓度越大,滴头输送泥沙的能力越大,泥沙排出率越大。浑水中施加尿素具有减缓滴头堵塞,延长滴头有效灌水次数的作用,当含沙量为2.0g·L~(-1)时,尿素浓度为1%,2%和3%的水肥一体化滴灌有效灌水次数比未添加尿素的可分别提高11%,89%和100%。可尝试通过尿素水肥一体化滴灌,缓解黄河水滴灌滴头堵塞危险,提高滴灌系统使用效率。     

活性炭对农田土壤孔隙结构的影响

分析了农田土壤中施用不同用量活性炭(活性炭用量分别占土壤质量的0、0.1%、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%)对土壤总孔隙的影响,及其随着时间(0、30、60 d和90 d)的变化;利用DE双指数模型计算了土壤毛管度和非毛管孔隙度,定量评价了活性炭对土壤不同大小等级孔隙状况的影响。结果表明:活性炭对土壤的毛管孔隙影响不大,主要增加了土壤的非毛管孔隙,培养90 d时,相比对照处理,活性炭处理(从低到高)的土壤非毛管孔隙度分别增加5.8%、2.5%、8.7%、9.1%和14.7%;活性炭处理减小了土壤容重,增大了土壤总孔隙度,培养90 d时,活性炭处理(从低到高)的总孔隙度比对照处理分别增加1.9%、1.8%、2.3%、2.7%和4.3%;活性炭处理显著减小了土壤毛管孔隙孔径(P0.05),而显著增大了土壤非毛管孔隙孔径(P0.05)。活性炭对土壤孔隙的影响随着时间的延长越来越明显,这可能主要与活性炭自身特性和添加活性炭所引起的有机质和微生物变化有关。     

底墒和补灌量对冬小麦产量和水分利用的影响

在大型半自动控制防雨池栽条件下,采用裂区设计,以不同底墒(350、450、650 mm)为主处理,生育期补灌量(0、56.3、78.1、100 mm)为副处理,研究了不同土壤底墒和补灌量对冬小麦产量、产量构成和水分利用的影响.结果表明,在不补灌条件下,0～200 cm土壤有效底墒最大利用率为42.6％～74.2％,其中...     

不同施肥方式对垄沟灌溉水氮分布的影响

采用室内土箱试验,研究了垄沟施肥、垄底施肥和垄顶施肥方式和垄沟灌溉对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响.结果表明,土壤水分最先从沟部入渗,垄沟表层土壤剖面迅速吸湿,在土壤水分再分布过程中,垄部土壤剖面含水量明显增加;但不同施肥方式对土壤水分含量不存在显著影响;土壤N03--N的分布与水分的分布类似,施肥方式对土壤N03--N含量存在显著影响,垄顶施肥和垄底施肥可以有效减少土壤N03--N的淋溶,至40 cm土层深度土壤N03--N含量仅为7 mg·kg-1左右,在剖面上的分布较为集中;然而,由于土壤表面的吸附作用,土壤NH4+-N在施肥区累积,出现峰值,再分布过程中垄顶施肥处理比垄底施肥处理土壤NH4+-N含量高.