通辽玉米滴灌灌溉制度

为更加合理制定玉米滴灌灌溉制度,以中国"节水增粮行动"为背景,于2016年在内蒙古通辽开展玉米滴灌灌溉制度试验研究.根据试验区34 a的降雨资料进行降雨频率分析,选取不同水文年型的代表年,结合玉米滴灌试验得到实际耗水规律,对比6种灌溉处理在各生育阶段的变化情况,测定了株高、叶面积指数、玉米产量等指标.结果表明:中水处理作物性状及产量较高,且水分利用效率最高,为最佳灌水处理;以中水处理作为滴灌灌溉制度的参考依据,通过气象数据计算参考蒸发蒸腾量ET0.利用实际耗水量获取各生育阶段作物系数,结合代表年型的ET0计算需水量.根据降雨量,得到不同水文年型滴灌灌溉制度:枯水年覆膜滴灌灌溉定额1 575m~3/hm~2,无膜滴灌灌溉定额1 785 m~3/hm~2;平水年覆膜滴灌灌溉定额1 125 m~3/hm~2,无膜滴灌灌溉定额1 425 m~3/hm~2;丰水年覆膜滴灌灌溉定额600 m~3/hm~2,无膜滴灌灌溉定额900 m~3/hm~2.     

不同灌水量对饲料玉米耗水特性和生物量的影响

为了研究不同灌水量对饲料玉米耗水特性和生物量的影响,采用卷盘式喷灌的灌水方式,在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗进行田间试验。结果表明:总体来说随着灌水量的增加,饲料玉米的耗水量、耗水强度、株高、产量和水分生产率都有不同程度的增加;其中灌水定额为60mm的处理分枝期的耗水强度最大为4.31mm/d;在灌水量低于45mm时,增加灌水量对于产量和水分生产率的影响十分明显;而灌水量为60mm处理,相对于45mm处理来说产量和水分生产率增加甚微。从经济、节水、增产考虑,建议饲料玉米苗期可适当增加灌水量,其他生育期可取45mm的灌溉制度。     

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。     

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.     

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。     

不同滴灌处理下紫花苜蓿的耗水特征及作物需水量的估算

在鄂尔多斯地区对太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿进行了需水规律的田间试验研究。试验设置高水分(30 mm)、中水分(22.5 mm)和低水分(15 mm)3个处理,采用FAO-56推荐的单、双作物系数法计算了作物需水量,并和实测值进行了对比。结果表明,太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿条件下双作物系数法更接近实测值;作物耗水量主要取决于灌水量,呈正相关;建议采用中水分处理(22.5 mm)的灌溉制度,灌水周期4~5 d,遇到降水时灌水日期顺延,整个生育期的需水量为460 mm。     

加气灌溉对根区土壤肥力质量与作物生长的影响

水、肥、气、热、光是保障作物生长发育的五大要素,传统的灌溉方式不但用水量大,还会导致土壤通气性不足、团粒结构破坏,五要素之间的平衡被打破,造成土壤板结、盐碱化等土壤退化现象,从而土壤肥力质量下降,对作物生长发育造成不利影响。综述了加气灌溉研究背景、加气灌溉条件下土壤肥力质量评价指标、加气灌溉对土壤和土壤肥力质量的影响、加气灌溉对作物生长的影响,总结了加气灌溉对土壤微环境、酶环境、营养环境和作物根系的影响规律以及加气灌溉对土壤微环境和作物根系的调节机理。大量研究表明,加气灌溉能够有效改善根区土壤结构和水力学特性,增强作物根区土壤通透性,明显增加作物根区土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,提高土壤中过氧化氢酶与脲酶活性,改善作物根区土壤微环境;加气灌溉可以增加土壤中速效氮和速效磷的含量,提高土壤肥力质量,促进根系对营养物质的吸收和作物的生长发育,提高灌溉水利用效率,作物增产高达10%以上。最后总结了现阶段加气灌溉还存在加气设备研发、加气时间与频次问题以及加气灌溉对土壤、微生物、作物根系、生态环境等的影响机制问题,提出了目前加气灌溉处于定量研究的探索阶段,还需要对加气灌溉中水-土-气-作物的耦合机制进一步开展研究。     

西辽河平原覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响

为对比研究覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响,以西辽河平原为研究区,设置膜下滴灌与浅埋滴灌2种灌溉方式和高、中、低3种灌溉水平,对滴灌玉米生长指标、根系分布、耗水量及产量等进行分析,寻求适宜试验区玉米高效节水灌溉模式。结果表明:(1)平均叶面积指数膜下滴灌较浅埋滴灌处理高13%～20%。膜下滴灌根系在30 cm土层内分布均匀,浅埋滴灌根系分布较膜下滴灌深10 cm。(2)膜下滴灌总耗水量较浅埋滴灌低9%,节水效果明显。(3)平水偏枯年膜下滴灌处理产量高于浅埋滴灌7%～15%,平水偏丰年膜下滴灌处理的产量低于浅埋滴灌处理6%～19%(p0.05)。(4)中水处理产量高,水分生产率最大,为最佳灌水处理。(5)对不同研究区通过多年平均降雨量和当年降雨预报推算生育期降雨量,对于268.32 mm的地方推荐使用膜下滴灌更佳,灌溉定额为186.1 mm,灌水7次。降雨量268.32 mm的地方推荐使用浅埋滴灌更佳,灌溉定额为228.0 mm,灌水8次。研究结果可为试验区及类似地区玉米高效灌溉生产提供理论依据。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。