不同降水年型水氮运筹对冬小麦耗水和产量的影响

灌水和施氮是影响农田生态系统粮食生产的2个主要因素,但其增产效应和资源利用效率会受降水年型的影响。该研究基于2011—2014在陕西关中平原进行的3 a冬小麦水氮耦合试验,分析了不同降水年型下水氮管理对土壤含水率、籽粒产量、耗水量(water consumption,ETa)及产量与耗水量关系的影响。结果表明:7—9月总降水量每增加1 mm,小麦播前0~180 cm土壤底墒增加0.47 mm。随着灌水量增加,产量和ETa均增加,但仅在降水较少的2012—2013年增产显著,对水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响不显著;随着施氮量增加,ETa变化不显著,但其增产效果显著,使WUE显著提高,表明施氮增加了作物蒸腾占农田耗水量的比例。根据3 a各处理冬小麦产量和ETa数据,进一步探讨了在一定水分消耗下能达到的最大(边界)产量和WUE,建立了关中平原冬小麦的产量-耗水量边界方程;当ETa超过388 mm时,产量稳定在8 184 kg/hm2,WUE的最大值为2.52 kg/m3。研究可为制订合理的冬小麦水肥管理措施提供科学依据。     

黑土区水稻生长生理特性与产量对耗水过程的响应

为了探究黑土区水稻生长生理特性及产量对耗水过程的响应规律,于2017年5月18日—9月20日在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U7(76)均匀试验设计,解析了各生育时期耗水量对水稻生长生理特性及产量的影响。结果表明:水稻生育期内耗水强度总体呈现先上升后下降的趋势,在抽穗开花期达到最大,为5.66 mm/d;耗水模系数在整个分蘖期达到最大,平均值为43.98%,抽穗开花期后趋于稳定。分蘖后期耗水量(ET3)对叶片干物质量影响最大;茎鞘和穗干物质量对拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量(ET4、ET5)的响应程度最为显著(P0.01);分蘖中、后期耗水量(ET2、ET3)对根干物质量分别存在最大正效应、负效应;除分蘖前期耗水量(ET1)外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对根系伤流量影响由大到小顺序为:ET2、ET3、ET4、ET5;分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量对气孔导度和蒸腾速率的影响为正效应(P0.05),分蘖前期耗水量对蒸腾速率的影响为负效应(P0.05);除分蘖前期耗水量外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对胞间CO2浓度和净光合速率影响由大到小顺序分别为:ET5、ET2、ET4、ET3和ET2、ET5、ET4、ET3。分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期的水分敏感指数值分别为0.120、0.244、0.252,这3个时期耗水量对产量影响更为显著。该研究可为黑土区水稻节水灌溉制度制定提供依据。     

辽宁地区玉米耗水量与产量的关系

为探讨生长季自然降水条件下水分状况对玉米产量的影响,利用锦州2011、2012年和2014年玉米分期播种试验数据和1981—2010年辽宁农业气象历史资料,研究干旱年份水分与玉米产量的定量关系。结果表明:玉米产量和总耗水量间呈二次抛物线的关系(R~2=0.793,F=105,P=0.0001,n=57),当耗水量达到400~600 mm时,玉米能够获得高产;玉米不同生育阶段需水量呈现抽雄~乳熟期拔节~抽雄期出苗~拔节期乳熟~成熟期播种~出苗期的变化规律,各阶段日耗水强度分别为5.75、4.78、2.36、1.84 mm·d~(-1)和1.35 mm·d~(-1)。在分析相对叶面积指数和相对作物系数关系的基础上,提出了作物水分胁迫系数的相对叶面积订正方法,建立了以Jenson模型为基础的玉米水分生产函数模型。     

有限灌溉对绿洲春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响

为了探究有限灌溉对绿洲沙地春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响,利用中子仪结合烘干秤重法连续监测了河西走廊荒漠绿洲沙地春玉米不同生育期农田土壤水分动态,分析了玉米农田日耗水量动态与土壤蒸散及作物水分利用效率。结果表明,整个生育期除播种-五叶期和拔节-孕穗期外,所有有限灌溉处理及充分供水对照间日耗水量均无显著差异(P0.05),各生育时段内日耗水量随生育过程呈由小到大再由大到小的变化趋势,其峰值出现在吐丝—灌浆中期且高达6.8~10.0mm/d。灌水最少但产量最高的有限灌溉处理MI1全生育期蒸散量仅次于灌水较多的处理MI5。对照CK全生育期蒸散量远高于MI5,增幅达16.0%,而以MI3最低。水分利用效率以MI1和MI3最高,且与其他处理及对照间差异显著(P0.05)。水分利用效率以MI4最低,MI1和MI3水分利用效率均比MI2、MI4、MI5和CK显著提高19.3%,34.1%,15.3%和25.4%。MI1与其他所有处理及对照间、MI3与其他所有处理及对照间灌溉水利用效率差异显著,且以灌水最少但产量最高的MI1最高,以MI4最低。处理MI1灌溉水利用效率分别比MI2、MI3、MI4、MI5及CK显著提高35.1%,14.6%,61.0%,36.7%,48.4%,而MI3比MI2、MI4、MI5、CK分别显著提高17.9%,40.4%,19.3%,29.4%,MI5比MI4则显著提高17.7%。因此,有限灌溉能提高绿洲玉米水分利用效率和灌溉水利用效率,但有限灌溉对作物水分利用效率和灌溉水利用效率提高的促进作用并不具有稳定性。     

沟灌种植下秸秆覆盖对夏玉米耗水特性及产量的影响

为了揭示不同水分处理及覆盖处理对夏玉米耗水及产量的影响机制,通过田间试验,研究了宽垄种植下3种水分处理[土壤水分控制下限为田间持水量的60%(L-60)、70%(L-70)、80%(L-80)]和4种覆盖处理[覆盖率分别为50%(F1)、100%(F2)、150%(F3)以及不覆盖处理(F0)]对夏玉米阶段耗水规律及产量的影响。结果表明:同一水分处理下,秸秆覆盖增加了夏玉米的产量,其中F2处理增产效果最显著,增产率可达2.68%~4.58%;出苗—拔节期覆盖处理表现出明显的保墒能力,较F0处理最高可节水8.32~9.81 mm,拔节—抽雄期和抽雄—灌浆期降雨较多,适量秸秆覆盖能增强降雨的入渗,且蓄纳较多的雨水,而覆盖过厚则阻碍降雨的入渗,使降水止于覆盖层,最终导致大量的无效水蒸发,F2覆盖处理最适宜;结合水分处理和覆盖处理,L-70水分处理和F2覆盖处理效果最优,产量高达7 815.42 kg/hm2,耗水仅为366.09 mm,水分利用效率为2.13 kg/m3,降水利用效率为5.73 kg/m3,符合节水高产的宗旨。     

圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量的影响

为探究圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量、耗水量、茎数等指标的影响,本研究在北京顺义地区开展了田间试验。试验设置2个因素,3个灌水量水平S1、S2、S3(1 950、1 725、1 500m3/hm2)和2个施氮水平F1、F2(286.20、336.30kg/hm2),根据土壤含水率占田间持水量(FC)的百分率来设置灌水水平,在返青期、拔节期、灌浆期的灌水下限依次设定为75%FC、80%FC、65%FC。结果表明:当灌水量一定时,冬小麦叶面积指数、有效茎数随施肥量的增加而增加,但其耗水量、产量受肥料的影响不显著;当施肥量一定时,冬小麦产量在不同水处理下有显著性差异。试验测得最大产量的处理为S1F1,比对照组半固定式喷灌增产35%。水肥耦合对冬小麦产量的影响效应中,灌水量起主导作用,建议该地区冬小麦可以采用高水低肥的灌溉施肥模式。     

调亏灌溉对温室番茄生长发育及其产量和品质的影响

明确作物各生育期水分需求,并制定合理灌水制度是节水增产的重要途径。本文以华北地区日光温室番茄为研究对象,设置3种水面蒸发系数,分别在开花坐果期轻度(k_(0.7)k_(0.9))或中度(k_(0.5)k_(0.9))水分亏缺,成熟采摘期轻度(k_(0.9)k_(0.7))或中度(k_(0.9)k_(0.5))调亏控水,以充分灌水(k_(0.9)k_(0.9))为对照,对番茄生长发育及其产量和品质进行了分析。结果显示:k_(0.7)k_(0.9)和k_(0.5)k_(0.9)植株生长速率分别较k_(0.9)k_(0.7)和k_(0.9)k_(0.5)弱,开花坐果期水分亏缺会导致产量降低1.2%,WUE降低11.2%;对比各个处理,k_(0.9)k_(0.9)产量最高,为141.07t/hm~2,但WUE偏低,仅为47.99kg/m~3,与产量相差不大的k_(0.9)k_(0.7)相比,k_(0.9)k_(0.9)灌水量增加29mm,WUE却降低6.8%。品质方面,除果实硬度外,番茄在成熟采摘期亏水50%可显著提高果实营养品质。最后,提出适合华北地区温室滴灌番茄的经济耗水指标,即全生育期灌水量约为230mm时可达到节水高产和高效的统一。     

滴灌量对新疆高产春玉米产量和水分利用效率的影响研究

通过设置不同灌溉量处理,研究新疆滴灌高产玉米(≥15 000 kg/hm2)的需水规律及其灌溉量对产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,两年两地(伊宁县、奇台)均表现为玉米产量随着灌水量增大而显著增加,灌水量显著影响穗粒重,而对收获穗数无显著影响;相同灌水量不同基因型间的耗水量无显著差异,但同一基因型不同灌水量处理间的耗水量均表现为随着灌水量增大而显著增大;同一灌水量不同基因型的水分利用效率有差异,不同基因型间均表现出较低灌量处理的水分利用效率较高。综合考虑产量和水分利用效率,现行高产田灌溉量减少10%或20%,可在不影响产量的同时达到节水的目的。     

塔里木河下游生态输水策略分析

自2000年5月至2011年间的12次生态输水,对塔里木河下游地下水恢复发挥了重要的作用。截至到2011年10月的实测数据,相较于输水前,英苏、阿拉干、库尔干和老英苏各断面的地下水位均有不同程度的上升,上升幅度与离河距离相关。距河1 km处的上升幅度分别为2.0、3.0、4.0 m和1.0 m左右,地下水位均有较明显的恢复。当地下水埋深达到4.0、3.5 m和3.0 m时,与此相对应的植被生存状态分别称之为维持生存、基本生存与适合生存。由此可以计算出,塔里木河下游距河1.0 km范围内3种植被生存状态对应的耗水量分别为1.6×108、2.2×108 m3和2.7×108 m3。大西海子水库以下的下泄水量可分别在春、秋、冬季3个时段进行。据此,近期的输水策略为：年输水量应维持在2.7×108 m3以上,输水适宜时段为春、夏季,以尽快恢复下游地下水环境并逐步满足河畔植被适合生存的耗水量;远期输水则可视上游来水的情况,采用满足维持生存、基本生存与适合生存3种耗水量的交替输水方式,输水量的下限为1.6×108 m3,以达到有限水资源条件下提高水资源利用率与维持生态系统稳定的目标。     

荒漠绿洲区临泽小枣及枣农复合系统需水规律研究

在大田环境下,通过建造2m×2m×2m的封底观测池,利用水量平衡法,研究了甘肃省河西走廊中部黑河中游绿洲临泽小枣、春小麦、紫花苜蓿单作及临泽小枣/春小麦、临泽小枣/紫花苜蓿间作复合系统的需水规律。结果表明,内部绿洲和边缘绿洲的临泽小枣从根系开始活动到落叶的需水量分别为497.2mm和859.2mm,春小麦从播种到收获需水量分别为447.9mm和809.9mm,紫花苜蓿从返青到霜降需水量分别为583.7mm和945.7mm,临泽小枣/春小麦复合系统需水量分别为647.7mm和1009.7mm,临泽小枣/紫花苜蓿复合系统需水量分别为980.3mm和1342.3mm。边缘绿洲临泽小枣/春小麦复合系统增加的需水量为枣树需水量的17.5%,小麦需水量的24.7%;临泽小枣/紫花苜蓿复合系统增加的需水量为枣树需水量的56.2%,紫花苜蓿需水量的41.9%。内部绿洲临泽小枣春季(4月25日~5月31日)需水量为84.6mm,夏季(6月1日~8月31日)为351.3mm,秋季(9月1日~10月5日)为61.3mm;7月份需水强度最大,为4.8mm·d-1,6月份次之,为4.3mm·d-1,生长期平均需水强度为3.1mm·d-1。临泽小枣灌溉应保证4个关键水,即花前水、果实膨大水、丰果水和越冬水,灌水定额为1200m3·hm-2。