调亏灌溉下滴灌玉米植株与土壤水分及节水增产效应

以玉米为研究对象,进行测坑微区试验,研究了地面滴灌条件下调亏灌溉对玉米植株与土壤水分分布、根长、根长密度、根数、产量以及作物水分利用效率的影响。试验于2016年分别设苗期轻度、苗期中度、拔节期轻度、拔节期中度、苗期中度拔节期轻度5个水分亏缺处理,另设全生育期适宜灌水作为对照。结果表明,各调亏处理的玉米冠部最终湿基含水率比对照处理增加-6.03%~4.61%、根部最终湿基含水率比对照处理增加1.30%~8.15%;苗期轻度调亏处理,产量比对照处理降低了7.89%、较对照处理节水8.26%、水分利用效率较对照处理提高0.33%;苗期中度调亏处理,产量比对照处理增加了5.20%、较对照处理节水16.71%、水分利用效率较对照处理提高26.25%;拔节期轻度调亏处理,产量较对照处理增加了1.49%、较对照处理节水14.07%、水分利用效率较对照处理提高18.27%;拔节期中度调亏处理,产量比对照处理降低了23.47%、较对照处理节水28.35%、水分利用效率较对照处理提高6.64%;苗期中度拔节期轻度调亏处理,产量比对照处理降低了28.13%、较对照处理节水38.54%、水分利用效率较对照处理提高16.94%。苗期中度处理与拔节期轻度处理是促进滴灌玉米节水增产的适宜水分亏缺处理,其结果对指导黑龙江西部玉米制定合理的灌溉制度具有实质性意义。     

黑土坡耕地连续施加生物炭的土壤改良和节水增产效应

东北黑土区土壤肥沃、性状优良、适宜作物生长,然而大面积坡耕地的水土流失问题严重威胁着区域生态环境和国家粮食安全。为探明施加生物炭对该区域坡耕地的节水增产效应,以及最优施加量与施加年限,基于田间径流小区进行为期两年的观测试验。2015年,试验根据生物炭施加量设置为C0(0 t/hm2)、C25(25 t/hm2)、C50(50 t/hm2)、C75(75 t/hm2)和C100(100 t/hm2)5个处理;2016年,各处理分别连续施加等量生物炭。试验结果表明:施加两年生物炭均降低了土壤容重、提高了孔隙度和有机碳密度,且随施加量的增加效果越显著;2015年实测田间持水量随生物炭施加量呈上升的趋势,2016年则呈先升后降的趋势,上升至C50处理达到最佳;2016年C50处理土壤三相比较合理,广义土壤结构指数(GSSI)高于其他处理;连续两年施加生物炭均减少了3°坡耕地的年径流量,各年份年径流系数降低最多的分别为C75(15.44%)和C50(17.27%)处理。适量生物炭也可增加单次降雨后雨水蓄积量和其随时间下降的速率和幅度;2015年和2016年大豆产量最高的处理分别是C75和C50,增产率分别为27.16%和28.17%。比较2015年和2016年试验结果,连续两年施加50 t/hm2生物炭时,大豆水分利用效率较对照处理增幅最高,为27.67%,节水增产效果最佳。     

调亏灌溉下滴灌玉米根冠生长与水分动态响应特征

以玉米为试验材料,在自动感应式遮雨棚下,采用测坑微区试验方法,研究黑龙江西部滴灌条件下调亏灌溉对作物根冠生长、干物质分配特征、根冠比、耗水特征及植株伤流量的影响。以土壤相对含水率(占田间持水率的百分数)为控制上下限,设置5个水分调亏处理,分别为苗期轻度(60%~70%FC)处理,苗期中度(50%~60%FC)处理,拔节期轻度(60%~70%FC)处理,拔节期中度(50%~60%FC)处理,苗期中度、拔节期轻度处理,另设全生育期保持适宜土壤水分(70%~80%FC)作为对照。试验结果表明,调亏灌溉不改变玉米根部和冠部生长的原有总趋势,也不改变冠部各器官生长的基本趋势,但是显著地增大了作物根冠比(R/S),复水后根、冠补偿生长效应明显,促进光合同化产物向生殖器官的运转与分配,增大了生育后期干物质向果穗的分配率。苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米,在调亏期间使根系维持较高的根质量,水分胁迫复水后根系活力明显提高,其伤流量表现出超补偿效应,在灌浆期仍保持较高的伤流量并且在生育后期仍保持有较高的根冠比(R/S),是协调玉米根冠生长关系的适宜水分调亏处理。