芝麻不同生育阶段需水特性与干旱灌溉应用研究

探讨芝麻不同生育阶段需水特性与干旱灌溉水分生产效率,为芝麻高产栽培的合理灌溉和水分管理提供科学依据,2013-2018年在安徽、新疆等不同地域,选用6个芝麻主栽品种,开展芝麻不同生育阶段需水特性和灌溉水利用研究。结果表明：盆栽芝麻的全生育期蒸腾需水量平均为283.59mm,品种间差异大,形成100kg芝麻籽粒蒸腾需水量为263.56mm(175.7t/666.7m²),苗期、蕾期、初花期、盛花期、终花期、成熟期的蒸腾需水量分别为18.76mm、21.91mm、21.03mm、149.28mm、71.21mm和34.79mm,蒸腾模系数为5.89%、7.21%、6.85%、47.07%、23.93%和9.05%；盛花期最大,出苗期最小。池栽芝麻全生育期需水量531.36mm,其中株间蒸发量、蒸腾量分别占全生育期需水量的46.1%和53.9%；株间蒸发量最大的时期为苗期；蒸腾量最大的时期为花期。芝麻苗期、花期和成熟期需水模系数平均为18.65%、66.79%和14.56%。合肥基地出苗期、临泉基地花期遇旱喷灌,水分生产效率高达0.61kg/m³和0.65kg/m³；新疆精河基地按需滴灌处理比传统滴灌方式的水分生产效率提高43.28%,节水19.61%,这对水资源匮乏的新疆干旱区来说意义重大。芝麻需水量与栽培条件、品种、气温(r＝0.99)等密切相关。在芝麻不同生育阶段遇旱灌溉是提高水分生产效率和产量的关键措施之一。     

江西省水稻蓄雨间歇灌溉模式初探

【目的】探索水稻蓄雨间歇灌溉模式节水减排效益。【方法】以鄱阳湖区双季早晚稻为试验材料,采用大田和测坑试验,研究了水稻蓄雨间歇灌溉模式对灌溉定额、排水定额、降雨有效利用率、产量、稻田水分生产率,以及氮、磷排放量的影响,并与间歇灌溉和常规淹水灌溉试验进行了分析比较。【结果】与淹水灌溉、间歇灌溉相比,蓄雨间歇灌溉灌排水量、灌排次数明显减少。双季早晚稻年平均灌水量分别减少975m^3/hm^2和1251m^3/hm^2,年平均灌水次数分别减少8次和7.5次;年平均排水量分别减少729 m^3/hm^2和893 m^3/hm^2,年平均排水次数分别减少5.8次和3.1次;蓄雨间歇灌溉降雨有效利用率明显提高。早稻降雨利用率分别提高12.40%和9.14%,晚稻分别提高6.84%和6.42%;蓄雨间歇灌溉模式下,双季早晚稻总氮排放量年平均减排7.64 kg/hm^2和3.12 kg/hm^2,减排幅度34.93%和14.26%;双季早晚稻总磷排放量0.180kg/hm^2和0.095kg/hm^2,减排幅度37.25%和70.59%。【结论】蓄雨间歇灌溉模式具有明显的节水、减排和提高降雨有效利用率的效果,在我国南方多雨地区具有较强的推广应用空间。     

痕量灌溉对棉花花铃期光合性能日变化及产量的影响

【目的】明确痕量灌溉方式在干旱区灌溉棉田的适用性。【方法】本研究以中棉所92为供试材料,系统监测了痕量灌溉不同埋管深度30 cm(D30)、40 cm(D40)和50 cm(D50)和膜下滴灌(CK)4个处理的棉花花铃期光合日变化及产量效应。【结果】①不同处理下净光合速率和气孔导度的日变化均呈双峰曲线变化趋势,且D30处理各时段的净光合速率和气孔导度均高于其他处理。②不同处理下的胞间CO2摩尔分数日变化均呈广口"V"字形双峰曲线变化趋势,蒸腾速率日变化均呈单峰曲线变化趋势,最大值出现在14:00h。③D30处理的2年平均籽棉产量和平均皮棉产量最高,分别为5 734.28和2 454.53 kg/hm^2,其中籽棉产量分别比CK、D40和D50处理高出1.09%、7.63%和11.38%,皮棉产量分别比CK、D40和D50处理高出3.49%、8.32%和1.61%。【结论】综合光合性能日变化和产量分析得出,内蒙古阿拉善地区采用埋管深度为30 cm的痕量灌溉技术为最佳。     

Low soil temperature reducing the yield of drip irrigated rice in arid area by influencing anther development and pollination

Drip irrigation can produce high rice yields with significant water savings; therefore, it is widely used in arid area water-scarce northern China. However, high-frequency irrigation of drip irrigation with low temperature well water leads to low root zone temperature and significantly reduce the rice yield compared to normal temperature water irrigated rice, for example, reservoir water. The main purpose of this paper is to investigate the effects of low soil temperature on the yield reduction of drip irrigated rice in the spike differentiation stage. The experiment set the soil temperatures at 18°C, 24°C and 30°C under two irrigation methods(flood and drip irrigation), respectively. The results showed that, at the 30°C soil temperature, drip irrigation increased total root length by 53% but reduced root water conductivity by 9% compared with flood irrigation. Drip irrigation also increased leaf abscisic acid and proline concentrations by 13% and 5%, respectively. These results indicated that drip irrigated rice was under mild water stress. In the 18°C soil temperature, drip irrigation reduced hydraulic conductivity by 58%, leaf water potential by 40% and leaf net photosynthesis by 25% compared with flood irrigation. The starch concentration in male gametes was also 30% less in the drip irrigation treatment than in the flood irrigation treatment at soil temperature 18°C. Therefore, the main reason for the yield reduction of drip irrigated rice was that the low temperature aggravates the physiological drought of rice and leads to the decrease of starch content in male gametes and low pollination fertilization rate. Low temperature aggravates physiological water deficit in drip irrigated rice and leads to lower starch content in male gametes and low pollination fertilization rate, which is the main reason for the reduced yield of drip irrigated rice. Overall, the results indicated that the low soil temperatures aggravated the water stress that rice was under in the drip irrigated environment, causing declines both in the starch content of male gametes and in pollination rate. Low temperature will ultimately affect the rice yield under drip irrigation.     

Energy use efficiency of deficit-irrigated silage maize in different soil tillage practices on a high plain with a semi-arid climate

ABSTRACT

Energy requirement increases rapidly in agriculture due to the increase in mechanization. The aim of the present study is to evaluate the energy use efficiency of silage maize under three different tillage practices (conventional, reduced, no-tillage) combined with four different irrigation levels (full and three deficit irrigations). The no-tillage and reduced tillage practices provided savings in input energy at the rate of 17.4 and 9.1%, respectively compared to the conventional tillage. The highest silage yields in all irrigation levels were obtained in the no-tillage practice. Therefore, in full and deficit irrigated silage maize, the highest energy ratio, energy productivity and net energy and the lowest specific energy values were manifested in the no-tillage practice. Energy rates in the no-tillage practice were higher by 34.2 and 22.9% than the conventional and the reduced tillage practices, respectively. Moreover, the direct and non-renewable energy requirements were the lowest in the no-tillage practice. In conclusion, the fully-irrigated no-tillage practice can be recommended to obtain the highest energy use ratio and productivity. However, no-tillage irrigated with up to 50% less water amount could be a better alternative for areas with a water shortage by improving the energy use ratio with better water and fuel savings.     

基于评价模型的宁夏沙土春玉米最佳灌水施氮量研究

为分析不同水氮供应对宁夏沙土春玉米主要评价指标的影响,采用灌水和施氮2因素交互设计,灌水量设置3个水平(W0.6(0.6KcET0)、W0.8(0.8KcET0)和W1.0(KcET0),Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量),施氮量设量4个水平:N150(150 kg/hm2)、N225(225 kg/hm2)、N300(300 kg/hm2)和N375(375 kg/hm2),进行了大田试验。结果表明:灌水量和施氮量的交互作用对产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,对地上部干物质累积量和籽粒氮素累积量有显著影响;在相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积量、产量、WUE均随施氮量的增加先增加后减小。主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法与基于组合赋权的TOPSIS模型两两之间具有良好的相关性,各模型之间相关系数均值为0.465～0.787;基于整体差异组合评价模型得出W0.8N300评价值最高。考虑试验区年际降雨量分布不均,经回归分析拟合得出,当春玉米生育期内灌水量与有效降雨量之和为544 mm、施氮量为260 kg/hm2时,春玉米综合指标评价值最高(1.47),为适宜的春玉米滴灌灌水施肥量。本研究可为沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

宽窄行配置一穴多株种植对膜下滴灌玉米产量和群体质量的影响

【目的】在保持种植密度和行距一定的条件下,选择适宜机械化运行的宽行距,研究1穴多株种植对膜下滴灌春玉米产量和群体质量的影响,进而实现增产、提高水肥利用效率和实现农业整体机械化的目标。【方法】试验在同一种植密度(9 900株/hm^2),等行距(30 cm)、等株距(30 cm)条件下,设置3种种植规格:1株/穴(H1,宽行37 cm)、2株/穴(H2,宽行104 cm)、3株/穴(H3,宽行172 cm)。【结果】不同种植株数下春玉米叶面积和叶面积指数(LAI)在大喇叭口期后差异显著,且H2处理叶面积显著大于H1、H3处理,分别高13.8%、7.6%;吐丝期以后H2处理干物质积累量显著高于H1和H3处理;吐丝期至成熟期H2处理的光合势、相对生长率显著高于H1、H3处理,光合势分别高4.60%~12.74%、8.97%~9.79%,相对生长率分别高21.15%、103.06%;H2处理的产量较H1、H3处理平均增产21.6%、24.6%,水分利用效率(WUE)分别提高25.0%、33.5%。【结论】春玉米膜下滴灌宽窄行配置1穴2株种植可以提高春玉米叶面积指数,延缓后期叶面积的衰老,增加光合势,有助于后期干物质的积累,提高粒重,最终提高玉米籽粒产量。与常规种植相比,玉米膜下滴灌采用1穴2株种植规格,产量提高约21.6%,WUE提高约25%。     

浅埋滴灌水氮运筹对春玉米产量及水分利用效率的影响

采用二因素二次饱和D-最优设计，于2016-2017年在辽西半干旱区移动遮雨棚内进行了水氮精量控制试验，设灌溉量和施氮量2个因素，灌溉量分别设145.4、271.7、348.2、436.2 mm 4个水平，施氮量分别设0、84.6、136.1、195.0 kg·hm^-2 4个水平，共6个处理。试验分析了水氮交互作用对春玉米产量和水分利用效率的影响，建立了产量回归模型。研究结果表明：浅埋滴灌条件下，灌溉量在145.4~350.5 mm时，春玉米产量随灌溉量的增加而增高至11 005.60 kg·hm^-2；灌溉量在350.5~436.2 mm时，产量随灌溉量的增加而降低至10 730.09 kg·hm^-2；施氮量在0~146.9 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而增高至10 983.19 kg·hm^-2，施氮量在146.9~195.0 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而降低至10 862.39 kg·hm^-2。灌溉量因素的影响大于施氮量，水氮之间有明显的正向交互效应，当灌溉量为373.1 mm，施氮量为165.6 kg·hm^-2时产量最高。作物耗水量在拔节-抽雄期和灌浆-收获期较大，分别为115.64、127.50 mm；水分利用效率随灌溉量的增加呈逐渐降低趋势，降低幅度达到52.21%，随着施氮量的增加则呈先升高后降低趋势，增幅为14.73%~20.08%；其中处理6（灌溉量348.2 mm，施氮量195.0 kg·hm^-2)最利于水分利用效率的提高。综合产量和水分利用效率两方面的因素，初步建立了春玉米浅埋滴灌水氮施用优化模式，参数组合为灌溉量348.2 mm、施氮量165.6 kg·hm^-2。     

滴灌模式和水分调控对夏玉米干物质和氮素积累与分配及水分利用的影响

采用裂区试验设计探究了地下滴灌和地表滴灌(drip underground, DU; drip surface, DS)模式下土壤水分调控(分别为田间持水量的40%～50%、60%～70%和80%～90%,记为W40、W60和W80)对夏玉米干物质和氮素积累与分配及水分利用效率的影响。结果表明,DU处理的吐丝后氮素积累量及水分利用效率分别较DS显著提高了6.18%和4.85%～8.61%。夏玉米的干物质、氮素指标及产量对滴灌模式的响应依赖于土壤水分调控水平,在W40和W60处理条件下,DU处理显著增加夏玉米的净光合速率,提高了吐丝后干物质和氮素的积累量及向籽粒的转运,最终DU处理的干物质积累量、籽粒氮素积累量、产量及氮肥偏生产力分别提高了3.29%～19.94%、?1.10%～20.65%、3.29%～19.94%和3.31%～23.64%。而在W80处理条件下, DS处理的干物质积累量、吐丝后氮素积累量、产量及蒸散量比DU处理分别提高了6.80%～12.24%、5.93%、8.39%～14.91%和9.73%～14.57%。综上所述,在限水灌溉条件下,地下滴灌能够增加吐丝后干物质积累量、氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率,最终增加产量。在充分供水条件下,地表滴灌更有利于干物质及氮素的积累,但由于消耗过多的水分,因此水分利用效率未显著增加。     

基质栽培黄瓜叶片水分状况、光合与荧光参数对不同灌水下限的响应

为探明基质栽培黄瓜适宜的灌水下限,实现农艺节水,以黄瓜品种博特209为试材,采用基质盆栽,共设置4个灌水下限处理,即田间持水量的50%、60%、70%、80%,用A、B、C、D表示,灌水上限统一设定为田间持水量的90%,采用TDR350水分速测仪控制基质的水分含量,研究不同灌水下限对基质栽培黄瓜叶片水分状况、光合日变化及荧光参数的影响。结果表明:随着灌水下限的提高,叶片的相对含水量、自由水含量及自由水/束缚水的比值呈逐渐上升的趋势,水分饱和亏、叶片细胞汁液浓度及束缚水含量则呈下降趋势,处理C、D的相对含水量、自由水含量均显著(P<0.05)高于处理A、B,处理A细胞汁液浓度显著高于处理C、D,处理A、B束缚水含量显著(P<0.05)高于处理C、D。叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b的含量均随灌水下限的升高呈现为先上升后下降的趋势,而类胡萝卜素含量则表现为先下降后上升的趋势,处理C叶绿素a、叶绿素a+b含量显著(P<0.05)高于处理A、B;处理C、D黄瓜叶片的胞间二氧化碳浓度(C_i)的变化趋势基本呈“V”型,而处理A、B的Ci的变化趋势基本呈“W”型;处理A、B、C、D的蒸腾速率(T_r)日变化均呈先上升后下降的趋势,处理B、C、D的Tr在14:00后呈现逐渐下降的趋势,而处理A在12:00后就呈快速下降的趋势;处理B、C、D的气孔导度(G_s)日变化大致呈“M”型的双峰曲线,处理A则呈单峰曲线;处理A、B、C、D叶片净光合速率(P_n)与G_s日变化趋势基本一致,在整个日变化过程中,处理C、D的P_n始终高于处理A、B。F_v/F_m、Φ_PSⅡ、qP随灌水下限的提高呈逐渐上升的趋势,而NPQ呈逐渐下降的趋势。研究结果表明,灌水下限为田间持水量的70%~80%,基质栽培黄瓜叶片的水分状况良好、光合色素含量高、净光合速率大,有利于黄瓜的光合作用,促进黄瓜的生长发育。