滴灌条件下地膜覆盖对玉米田间土壤水热效应的影响

水热条件是影响作物生长和发育的重要因素之一,通过田间试验研究了有膜滴灌和无膜滴灌对玉米的土壤水分和温度的变化。结果表明:在玉米生长前期,有膜滴灌0~20cm土层的含水率较无膜滴灌高出6.4%,差异显著(p0.05),但在30~100cm土层,有膜滴灌土壤含水率却比无膜滴灌低6.1%~7.54%,差异显著(p0.05)。玉米生育期前期(5-6月),覆盖地膜比无膜措施平均温度高0.4~4.1℃;种植后30d,覆盖地膜处理在5~10cm土层的日较差显著高于无膜处理,但其他土层差异却不显著,可见地膜覆盖在玉米生育期前期可以增加土壤浅层温度,提高土壤表层含水率,为玉米的生长发育提供了良好的水热条件。     

玉米浅埋滴灌典型种植区参考作物腾发量的气象敏感性研究

为深刻了解玉米浅埋滴灌典型应用区农业气象要素对参考作物腾发量(ET_0)的影响,本研究采用拓展傅里叶幅度敏感性检验(EFAST)法对农业气象因子进行全局敏感性分析,明确不同ET_0的气象成因,为了解获知农业气象变化对作物蒸散发耗水的影响以及合理设计灌溉制度提供参考。结果表明:通辽市2017年、2018年生长季内的气象因素的变化规律具有西辽河流域的典型特征,即春季冷凉干燥多风、夏季湿热多雨,水文年型分别为丰水年、平水年。ET_0与日值最高气温、最低气温、日均风速、日照时数呈正相关,与日均相对湿度呈负相关。该典型区气象因子对ET_0的一阶、全局敏感性指数大小排序为:日均风速(0.220/0.324)最高气温(0.125/0.157)日均相对湿度(0.100/0.139)日照时数(0.091/0.116)最低气温(0.007/0.034),前4个指数为高敏感因子。2017年、2018年生长季ET_0的界限分别为1.5～9.3、1.3～9.6 mm/d,采样气象值相应的ET_0的界限为0.5～9.2 mm/d,作物生长季内高气温、大风速、低湿度、长日照出现频次越高,潜在蒸散耗水量越大,在农业气象的变化的影响下,使得灌溉制度需做出相应调整。     

内蒙古通辽膜下滴灌玉米棵间蒸发量SIMDual_Kc模型模拟

为明确内蒙古东北部地区玉米膜下滴灌棵间蒸发的变化规律,探索玉米膜下滴灌节水增产机制,在田间试验的基础上,采用经过参数率定与验证的双作物系数SIMDual_Kc模型,模拟分析了土壤含水率、土壤棵间蒸发及作物系数的变化规律,结果表明:1)双作物系数SIMDual_Kc模型模拟内蒙古东北部地区滴灌玉米土壤含水率与实测值具有很好的一致性;2)利用双作物系数SIMDual_Kc模型估算出该地区覆膜玉米生育初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1.05、0.4,无膜滴灌玉米初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1与0.4;3)根据双作物系数模型SIMDual_Kc模拟了2014和2015年滴灌玉米棵间蒸发量占作物蒸散发的比例,覆膜滴灌较无膜滴灌少,说明覆膜能有效降低作物棵间蒸发量,具有降低作物耗水量的潜在优势。研究结果可以为内蒙古东北部地区玉米滴灌生产实践提供科学依据。     

西辽河流域春玉米节水灌溉模式评价与优选

为探究西辽河流域春玉米适宜节水灌溉模式,以低压管道畦田灌、膜下滴灌、浅埋不覆膜滴灌和平移式喷灌4种玉米节水灌溉模式应用过程中的"经济-技术-环境"效益为评价准则,构建了层次分析模型,引入项目研究与调研取得的数据结合专家模糊语言集,改进了经典层次分析法,对不同灌溉模式做出系统性的综合评价。结果表明:低压管道畦田灌生育期内仅在农资及灌溉材料上节约投入,而其灌溉过程人工与电力投入时间长、费用高、追肥农机与相应人工投入大,经济效益得分最低(0.2613)。膜下滴灌对比不覆膜浅埋滴灌有更好的节水效果、对比平移式喷灌有更好的运行维护便捷性与应用地形适应性,技术效果综合得分最高(0.0671)。计算各层级权重向量与隶属函数值结果表明,现今残膜污染已引起专家学者们的高度重视与担忧,亟需理论与技术方面的研发来应对。浅埋不覆膜滴灌较高的经济效益得分(0.3692)和环境效益得分(0.577)使其总分排序第一,可获得较好的综合效益,建议在该区域适度推广与应用。     

水煤浆气化渣对毛乌素沙地土壤改良与菊芋生长的促进效应研究

我国水煤浆气化渣生产量巨大,农业利用是提高其综合利用水平的重要途径之一。本文通过大田试验研究了水煤浆气化渣用于改良砂土、栽培菊芋的效果;大田试验设计施用水煤浆气化渣（10500 kg hm?2）和不施用施用水煤浆气化渣（对照）2个处理。结果表明:播种前,与对照处理相比,施用水煤浆气化渣处理的0 ~ 20 cm土层土壤pH值提高2.09%、全盐含量降低9.5%,速效钾、碱解氮、全氮、有效磷的含量分别提高了31.91%、254.2%、108.00%、52.74%,土壤含水量增加显著;种植菊芋结束后,施用水煤浆气化渣处理的0 ~ 20 cm土层土壤速效钾、全氮、有效磷含量分别比对照处理提高了26.19%、440%、29.8%和416%,pH值和全盐含量降低6.38%和27.8%;同时施用水煤浆气化渣,土壤pH值升高了8.65%,全盐含量下降13.04%,碱解氮降低了83.90%,土壤全氮、有效磷分别提高了211.86%和64.00%;施用水煤浆气化渣处理的菊芋株高、根深、茎粗、地上生物量和产量比对照提高18.56%、26.77%、3.54%、12.57%和6.21%。说明施用水煤浆气化渣和种植菊芋具有改良沙化土壤的作用,且施用水煤浆气化渣能够明显促进菊芋生长。     

寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷拦截效应及相关影响因素研究

为阐明寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷拦截的影响,采用室内静、动态模拟和方差分析相结合的方法,分析寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷的拦截效果,并在生态沟动态实验中考虑了进水氮磷浓度、进水流量和进水盐度3个因素,探索其对生态沟拦截非点源污染氮磷的影响。结果表明:①静态、不同水力停留时间(HRT)条件下,生态沟对污水中氮磷拦截效果最好,且其对低、中和高进水氮磷浓度的平均去除率分别为TN:78.93%、69.82%、58.61%,TP:90.31%、84.47%、76.71%;②动态、HRT=48 h条件下,生态沟对高进水氮磷浓度的日平均拦截量分别比低、中进水氮磷浓度多TN:75.91%、55.58%,TP:67.08%、44.02%;③动态、中进水氮磷浓度条件下,生态沟对低、中和高进水流量中TN、TP的平均去除率分别为TN:41.52%、31.31%、26.59%,TP:72.36%、64.89%、53.39%;④动态、HRT=48 h和中进水氮磷浓度条件下,生态沟对低、中和高进水盐度中TN、TP的平均去除率呈现先增加后降低的趋势;⑤不同类型沟、进水氮磷浓度和进水流量对生态沟拦截TN、TP的影响有显著性差异(P0.05),但进水盐度对生态沟拦截TN、TP的影响无显著性差异(P0.05)。可见,生态沟对寒旱区非点源污染氮磷有较好的拦截作用,研究结果可为非点源污染防控及治理提供参考。     

膜下滴灌水氮耦合效应对玉米干物质与产量的影响

通过大田试验研究膜下滴灌水氮耦合效应对玉米干物质与产量的影响,设置3个水分水平,按土壤含水率占田间持水率百分比的上下限不同设低、中、高水:低水W1(拔节前60%~80%,拔节后55%~80%)、中水W2(拔节前65%-85%,拔节后60%-85%)、高水W3(拔节前75%~95%,拔节后70%~95%).施氮梯度按224,270,330 kg/hm2设低、中、高氮3个施氮水平.寻求适宜于科尔沁左翼中旗的玉米膜下滴灌适宜水氮用量,为玉米膜下滴灌达到高产、高效目标提供理论依据.研究结果表明:生育期中等施氮水平270 kg/hm2与高灌溉水平组合下可获得较高的全株干物质总量,但收获指数低于中水中氮的组合,中水中氮耦合用量下可获得较高的收获指数,能较好地调节光合产物在籽粒与营养器官间的分配;在当地典型地域及气候条件下,玉米采用膜下滴灌种植方式,增加水和氮的投入均能增产,并对产量有报酬递减效应,单因素施用水平的变动引起产量的改变是水分作用大于施氮作用.     

滴灌水氮对土壤残留有效氮及玉米产量的影响

通过大田试验研究膜下滴灌施用不同水氮对玉米产量及收获后土壤残留有效氮的影响,寻求适宜的水氮耦合量,为达到高产、高效与低土壤氮损失量、残留量相协调的目标提供初步理论。结果表明:1 351~1 465 m~3/hm~2的低灌水量不能有效发挥氮对产量的贡献。灌水1 400~1 800 m~3/hm~2、施氮280~290 kg/hm~2时水对产量提升速度最快而与氮无协同增产效应。灌水1 800~2 100 m~3/hm~2、施氮250~280 kg/hm~2能获得比较高的产量和水氮协同增产效应。收获后1 m土层有效氮分布为由浅向深逐层减少,不同水氮施用量主要影响40~100 cm的残留量。施氮量增加,有效氮残留量增大,用量240 kg/hm~2以内残留量增长缓慢,继续施氮增长迅速。1 351~1 465 m~3/hm~2的低灌水量下肥料氮转化为土壤氮少,残留有效氮少。1 802~2 071 m~3/hm~2的灌水量促进肥料氮向土壤氮转化,随水迁移增大了40~100 cm土壤有效氮。灌水量达2 197~2 315 m~3/hm~2后,1 m土层有效氮残留量减少、深层损失量增大。优选水氮耦合量包含于近似椭圆的区域,交集区灌水2 016~2 100 m3/hm~2,施氮228~250 kg/hm~2可作为松辽平原到内蒙古高原过渡地带膜下滴灌种植玉米的适宜水氮耦合量。     

膜下滴灌水氮耦合对玉米光合特性的影响

通过大田试验设置水氮2因素3水平计9种组合处理,研究膜下滴灌水氮一体化施用条件下二因素不同用量对玉米灌浆前期穗位叶光合速率和蒸腾速率的影响效应及其他光合因子与光合速率的关系,寻求适宜松辽平原到内蒙古高原过渡地带的水氮施用量。结果表明:气孔导度、蒸腾速率与光合速率线性正相关,胞间CO_2浓度与光合速率线性负相关。灌水与施氮均能提高光合、蒸腾速率,灌水作用大于施氮。氮亏缺抑制光合速率的程度大于抑制蒸腾速率,灌水量的增加促进光合速率的程度小于促进蒸腾速率。生育期1 351~1 465 m~3/hm~2的低灌溉量阻碍氮对光合速率和蒸腾速率的作用,水分亏缺引起过量施氮的负效应。1 802~2 315 m~3/hm~2的中高灌溉量下氮效应显著,而施氮量由240 kg/hm~2增至288 kg/hm~2效应微弱。生育期施氮240 kg/hm~2与灌水1 802~2 315 m~3/hm~2可作为适宜的水氮耦合用量。     

覆土浅埋滴灌玉米田双作物系数模型参数全局敏感性分析

为深刻了解双作物系数模型参数对覆土浅埋滴灌玉米田蒸散发耗水结构及水分传输过程的影响,采用拓展傅里叶幅度敏感性检验法对模型参数进行全局敏感性分析,筛选出敏感参数,提高调参校准的效率和精准度。结果表明:参数±10%变化时,全生育期土壤蒸发量、作物蒸腾量、蒸散发耗水量最大值较最小值分别高18.72%、25.37%、19.9%。土壤蒸发是表土水分的消耗过程,总量在最大、最小值条件下1 m土层日贮水量动态接近,而作物蒸腾是消耗整个根系层内土壤水,总量变化对1 m土层水分消耗的影响较大。土壤蒸发总量的敏感参数为土壤表层可蒸发水量、生长中期基础作物系数,其全局敏感性指数为0.662、0.321,是不敏感参数均值的33.6~69.4倍。作物蒸腾总量的敏感参数为根系不受水分胁迫的临界土壤贮水量、生长中期基础作物系数、田间持水量,其敏感性指数为0.569、0.485、0.455,是不敏感参数均值的34.5~43倍。敏感参数与蒸发蒸腾的关系为:表土完全湿润后,其可蒸发水量决定干燥过程土壤蒸发量,二者正相关。中期基础作物系数影响蒸发系数,总蒸发量与其负相关。根系不受水分胁迫的临界土壤贮水量越高,玉米根区易利用的水量区间越窄,根系越早发生水分胁迫,作物蒸腾受限,总蒸腾量与其负相关。中期基础作物系数与总蒸腾量正相关,对其影响程度远高于初期、后期基础作物系数。田间持水量高的土壤能在灌溉、降雨量较大时存贮更多水分用于作物蒸腾,总蒸腾量与其正相关。