基于结构方程模型的油菜性状和产量关系研究

为量化描述和分析甘蓝型油菜(Brassica napus L.)种植结构的调整以及相关性状变化对产量的影响,本研究利用结构方程模型对连续10年品种选育所得的168组产量和相关性状等数据进行分析,并对不同密度下相关性状和产量数据进行显著性分析。结果显示,在本实验密度范围内随着种植密度的增加,单株产量显著降低,且主要通过单株有效角果数影响单株产量,但总产量呈上升的趋势。研究所选各个性状对单株产量的总效应为:单株有效角果数>分枝数>千粒重>主花序有效角数>主花序有效长>每果粒数。因此,在培育更具有耐密性和对环境适用性的品种的同时,要选育拥有更多单株有效角果数和分枝数的品种以稳定单株产量,综合提高油菜总产量。     

河套灌区膜下滴灌研究进展

河套灌区是我国3个特大型灌区之一,也是国家重要的商品粮基地。近年来随着灌溉面积的逐年增加和引黄水量的减少,土壤盐渍化和水资源紧缺的矛盾日益突出。膜下滴灌作为一项先进的节水灌溉技术,在我们西北旱区的农业节水和盐碱地治理中发挥着重要的作用,然而该技术在河套灌区的应用和研究还相对较少。在分析河套灌区农业节水现状的基础上,综述了膜下滴灌技术在该地区的研究进展,重点探讨了膜下滴灌在河套灌区应用前景和下一步研究重点。     

滴灌灌水下限对夹砂层农田土壤水盐分布和玉米生长的影响

为探明滴灌灌水下限对夹砂层土壤水盐分布和作物生长的影响,在河套灌区开展连续2年的田间试验。供试土壤60~100 cm深度为砂土层,供试作物为玉米。基于土壤基质势,设置5个滴灌灌水下限：-10 kPa（S1）,-20 kPa（S2）,-30 kPa（S3）,-40 kPa（S4）和-50 kPa（S5）。结果表明夹砂层显著影响土壤水盐运移。0~60 cm根层含水量较低,而砂层较高;土壤盐分受水分影响,更多聚集在砂层。灌水下限显著影响土壤水盐分布和各层储量,下限越高,根层土壤含水量越高、含盐量越低,而砂层及以下处理间差异不显著。S1、S2和S3处理玉米籽粒产量显著高于S4和S5（P < 0.05）,且前三者之间差异不显著,S3水分利用效率最高。因此,针对河套灌区夹砂层农田,建议膜下滴灌灌水下限为-30 kPa。     

基于PenPan模型中国蒸发皿蒸发量的时空变化及成因分析

蒸发皿蒸发量是衡量大气蒸发能力的重要指标。为了研究中国地区蒸发皿蒸发量的时空变化规律和成因,利用全国751个站点1961-2017年的逐日气象观测资料(平均温度、风速、相对湿度、日照时数),基于PenPan模型对20cm蒸发皿蒸发量进行估算。对中国地区57a的气象数据和PenPan模型模拟结果进行趋势分析,探究影响蒸发皿蒸发量的主导气象因素。结果发现:在1961-1993年期间,中国地区存在“蒸发悖论”现象,影响蒸发皿蒸发量的主导气象因素为风速;1994-2017年“蒸发悖论”现象消失,此时主导因素为饱和水汽压差;两阶段相比,空气温度对蒸发的作用增大,而风速的作用减小。春夏秋冬4个季节,蒸发量在空间上差异较大。辐射项蒸发量的夏季最大值在西北地区,其余季节在华南地区;动力项蒸发量冬季最大值在华南地区,其余季节在西北地区;随着季节推移,总蒸发量最大区域由西北转移到华南地区。根据蒸发皿蒸发量的时空变化情况,可以得出西北和华南地区需要根据该地区蒸发量的季节变化合理调配水资源。     

土壤水基质势膜下滴灌春玉米生长和耗水特性研究

为缓解内蒙古河套灌区水资源短缺并实现农业节水,在河套灌区连续开展2 a(2016年和2017年)的田间试验,采用膜下滴灌种植春玉米,设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平,分别为-10(S1)、-20(S2)、-30(S3)、-40(S4)、-50 kPa(S5),研究不同灌溉处理下的土壤水分分布与春玉米生长及耗水特性。研究结果表明2个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显,基质势越高土壤剖面平均体积含水率越高。不同土壤水基质势下限控制的灌水水平显著影响玉米生长,随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低,玉米株高与叶面积指数显著降低(p0.05),其中基质势下限为-50 kPa的处理玉米发生早衰现象。地上部分干物质积累量、百粒质量、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加。土壤水基质势水平越高,玉米产量越高,其中S1、S2和S3处理玉米产量显著高于S4和S5,但是前三者之间不存在显著差异(p0.05)。随着土壤水基质势的降低水分利用效率先增大后减小,-30 kPa时水分利用效率最高。综合考虑作物产量和水分利用效率,建议将河套灌区玉米膜下滴灌土壤水基质势下限控制在-30 kPa。     

利用HYDRUS-2D模拟膜下滴灌玉米农田深层土壤水分动态与根系吸水

河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0～120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0～120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039～0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78～0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9～49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240～300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。