基于CERES-Maize模型的新疆滴灌玉米灌溉制度优化

【目的】研究新疆膜下滴灌玉米的灌溉制度和需水规律,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】基于2020年4个不同灌水水平下的玉米生长发育及产量数据,对DSSAT-CERES-Maize模型进行参数率定和验证,评价模型在新疆地区的适用性;利用1979―2017年气象数据,对典型年型分别设置14种灌溉方案,探究新疆膜下滴灌玉米的最优灌溉制度。【结果】利用玉米的叶面积指数、干物质量、产量的观测值对CERES-Maize模型进行参数率定和验证。叶面积指数、干物质量、产量等的模拟值和实测值都表现出了较好的一致性,模拟效果较好。通过模拟分析可得,不同年型玉米关键需水期对缺水的敏感程度大小为:抽雄期>拔节期>灌浆期。综合考虑产量和水分利用效率,枯水年、平水年、丰水年玉米抽雄期灌溉量分别为180、180、120 mm,灌浆期均灌溉120 mm,其余各生育期灌溉量都为60mm时最优。优化后灌溉制度对应的产量分别在枯水年、平水年、丰水年占对应最高产量的99.53%、97.51%、98.45%。【结论】CERES-Maize模型总体上可以应用于新疆地区滴灌玉米的研究,利用模型优化后的灌溉制度能够为新疆滴灌玉米的种植提供一定的参考依据。     

加气对西北旱区膜下滴灌棉花生长与水分利用效率的影响

针对膜下滴灌棉田土壤根际低氧胁迫抑制棉花水分利用问题，探讨不同生长阶段加气灌溉对棉花生长发育及水分利用的影响。研究设置了苗期、蕾期、花铃期、蕾期+花铃期、苗期+蕾期+花铃期5个加气阶段，以生育期不加气为对照进行田间试验。结果表明：花铃期加气土壤呼吸和土壤温度峰值较其他处理延后了9 d，使加气效果得到延长，更好地改善了土壤环境，在获得最大产量的同时，水分利用效率也最高。土壤氧气含量对棉花产量的影响程度最大，且花铃期土壤氧气含量对产量和水分利用效率的正面影响均大于其他生育期。因此，在棉花花铃期进行加气灌溉是缓解覆膜造成的棉花根际低氧胁迫，提升棉花产量与水分利用效率的最佳时期。研究结果对揭示加气灌溉对棉花生长的影响机制及进一步提高水土资源利用率提供了理论依据。     

加气灌溉对番茄植株生长、产量和果实品质的影响

试验设置了作物-皿系数kcp为0.6(W1)和1.0(W2)2个灌水水平、15 cm(D1)和25 cm(D2)2种滴头埋深和加气灌溉(O)、地下滴灌(S,不加气灌溉作为对照)2种灌水方式,采用3因素完全随机设计,共8个处理,以揭示加气灌溉不同灌水水平和滴头埋深对温室番茄根区土壤通气性、植株生长发育、产量和果实品质的影响。结果表明:加气灌溉有效改善了土壤通气性,与不加气地下滴灌相比,土壤氧气含量增大了6.42%(P0.05),0~40 cm土层土壤体积含水率下降了5.29%。同时,加气灌溉下番茄植株茎粗和叶面积分别显著增大了4.55%和16.21%,开花日期推后了2 d左右,开花时长存在延长的趋势,果实干质量显著增大了23.57%,单株产量、单果质量和水分利用效率分别显著增大了29.04%、23.93%和28.11%。加气灌溉下番茄果实中番茄红素、维生素C、可溶性糖的含量和糖酸比分别显著增大了37.73%、31.43%、32.30%和45.64%。因此,加气灌溉在促进植株生长发育、提高番茄产量的同时有效提高了果实品质,改善了果实风味。灌水水平由0.6增大到1.0也明显促进了番茄植株的生长发育、提高了果实产量,虽然随果实中番茄红素、可溶性糖含量的下降,果实品质有所降低,但灌水水平对果实品质的影响效应低于加气灌溉,且灌水水平的提高和加气灌溉对番茄产量产生显著的交叉影响效应。因此考虑各处理对番茄生长发育、产量和果实品质的综合影响,kcp为1.0灌水水平下加气灌溉是本试验条件下较优的加气灌溉模式。