行距比例及密度对绿洲灌区玉米水分利用效率的互作效应

探究是否可以将行距比例和种植密度集成于同一作物生产系统中来提高作物产量,增加水分利用效率。以玉米"五谷568"为研究材料,于2017—2018年进行大田试验,设7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm),6∶4 (L_2,宽行48 cm∶窄行32 cm),5∶5(L_3,等行距40 cm) 3个行距比例水平,82 500株/hm~2(D_1)、90 000株/hm~2(D_2)、97 500株/hm~2(D_3)、105 000株/hm~2(D_4)、112 500株/hm~2(D_5) 5个种植密度,探讨不同行距比例及密度处理对玉米的耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,L1行距比例可有效降低玉米耗水量,但会增加棵间蒸发,对E/ET影响不显著,其中2017年L_1较L_3能有效降低耗水量11.9%,2018年无显著差异;此外与传统行距比例相比,L_1行距比例具有增产优势,玉米增产5.2%～10.5%,提高水分利用效率6.5%～8.7%。密度间比较,D_3密度较传统密度D_1能有效降低耗水量、棵间蒸发量以及E/ET,对玉米增产及水分利用效率的提高有促进作用;其中D_3密度较传统密度D_1耗水量降低13.3%,2018年差异不显著;棵间蒸发量减小7.1%～7.2%;E/ET减小6.8%～19.2%;玉米增产7.5%～17.1%;水分利用效率提高23.9%～46.2%。2年L_1D_3较传统处理L_3D_1耗水量降低12.8%～30.6%;棵间蒸发量降低8.5%～10.4%;E/ET降低7.3%～7.5%;玉米产量增加7.7%～25.5%;水分利用效率提高36.0%～41.2%。因此,在河西绿洲灌区,7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm)行距比例结合97 500株/hm~2(D_3)种植密度可有效增加玉米产量,提高玉米水分利用效率。     

不同施氮量对青贮玉米产量及水分利用效率的影响

为探究施氮量对陇东旱塬区青贮玉米(Zea mays)干物质积累及其水分利用的影响,本研究以豫青贮23为试验材料,于2019–2020年研究了不同施氮水平(0、70、140、210和280 kg·hm~(-2),分别用N_0、N_(70)、N_(140)、N_(210)和N_(280)表示)下青贮玉米的干物质积累与分配、土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率。结果表明,青贮玉米干物质积累总体表现为随施氮量增加而增加的趋势。N_(210)处理下青贮玉米的干物质产量达到最大,在2019年和2020年分别为22.0和23.2 t·hm~(-2);随着生育时期的推移,青贮玉米叶片干物质比例逐渐降低,茎秆干物质比例先增加后降低,穗干物质比例逐渐增加。随着施氮量的增加,青贮玉米耗水量表现为先增加后降低的趋势;N_(210)处理下青贮玉米的水分利用效率达到最高,在2019年和2020年分别为45.7和65.0 kg·(hm~2·mm)~(-1)。因此,综合干物质积累与水分利用效率,在陇东旱塬区青贮玉米的推荐施氮量为210 kg·hm~(-2)。     

幼龄期压砂地枸杞产量和品质多指标耦合灌溉制度优化

为提高宁夏中部干旱带幼龄期压砂地枸杞灌水效率,保障枸杞产量和品质,进行了3水平灌水定额(300、225 m~3·hm~(-2)和150 m~3·hm~(-2))的田间对比试验,采用综合指标增量最优方法对灌溉制度进行了优化。研究发现:枸杞5月上旬萌芽期耗水以土壤蒸发为主,日耗水量0.6～1.2 mm,6月中旬进入夏果花期耗水量增大,日耗水量2.5～3.7 mm,7月中旬枸杞夏果期耗水量继续增大,达2.4～4.3 mm,7月下旬日耗水量最大,为3.2～4.7 mm,8月中旬耗水量下降,日耗水量3.0～4.2 mm。灌水定额对枸杞产量影响显著(P0.05),灌水定额300 m~3·hm~(-2)时产量最高,为1 402.65 kg·hm~(-2);灌水定额225 m~3·hm~(-2)时枸杞多糖、β-胡萝卜素和黄酮较高,含量分别为4.56%、0.15%和0.41%;灌水定额150 m~3·hm~(-2)时枸杞甜菜碱含量较高,为0.77%。进一步通过综合指标增量最优方法进行优化,结果表明β-胡萝卜素含量最高时得到综合指标增量最大,为-5.4%,总耗水量为450 mm。枸杞夏果花期进入需水关键期,阶段耗水量达70 mm以上,进入6月中旬枸杞需水量增大,旬耗水量达29 mm以上。可见,幼龄期压砂地枸杞产量及品质指标均达到最优的耗水量较难获得,但是在β-胡萝卜素含量最高时可以获得产量和品质多指标耦合的最优耗水量,据此进行灌溉制度优化,可以一定程度上实现幼龄期压砂地枸杞优质高产。     

华北典型区冬小麦区域耗水模拟与灌溉制度优化

以经校验Aquacrop模型模拟了不同土壤条件下冬小麦水分与产量响应关系,结合北京大兴区土壤分布及其冬小麦实际种植情况,对模型模拟结果进行区域尺度拓展,以此为基础分析了研究区不同灌溉制度下冬小麦耗水量、产量及水分生产率的变化规律,并推荐了与华北地区水资源实际情况相适宜的冬小麦亏缺灌溉制度。结果表明:应用Aquacrop模型能较好模拟冬小麦生育期内土壤墒情和冠层覆盖度的动态变化过程及其生物量与产量情况,可利用经校验后的模型进行冬小麦水分与产量响应关系研究。灌溉定额在300 mm范围内,随着灌溉量增加,耗水量增大;在灌水次数相同条件下,灌溉日期不同,因蒸腾量变化导致耗水量差异显著。在相同处理下总体上降水多年份产量较高,而不同处理之间随着灌溉量增加产量增大;在灌水次数相同情况下,灌溉关键生育时段选择对冬小麦产量形成及水分生产率提高至关重要。以冬小麦增产提效为原则,在灌1水情况下重点保障拔节-抽穗阶段的需水;灌2水情况下重点保障返青-拔节、抽穗-乳熟阶段需水;灌3水情况下重点保障返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-乳熟阶段需水。针对华北水资源严重短缺实际,建议北京大兴区冬小麦采用灌2水的亏缺灌溉制度,较灌4水情况下的灌溉量与耗水量分别减少140、65 mm,能确保75%产量。可见,在与华北类似的资源性缺水区域,选择适宜亏缺灌溉制度,能大幅降低区域灌溉量与耗水量,在稳定区域冬小麦产量及涵养地下水源方面具有重要的现实意义。     

宝鸡峡灌区小麦水足迹时空变化特征与归因分析

基于水足迹理论,计算了实际耗水和施肥情况下宝鸡峡灌区小麦水足迹的各项指标,分析了小麦水足迹各指标的时空变化特征,利用对数平均迪氏指数分解法推导了总水足迹变化量分解公式,细致定量了气候变化和人类活动因子对总水足迹变化的贡献。结果表明:灌区小麦总水足迹1994—2010年均值为6.73亿m~3,Mann-Kendall检验呈显著下降趋势,年均变幅为-0.17亿m~3/a,水足迹结构由蓝水主导演变为灰水主导。单位产量的小麦生产水足迹、生产绿水、蓝水和灰水足迹多年平均值分别为1.04、0.36、0.32、0.37 m3/kg。生产水足迹、生产绿水和蓝水足迹在灌区内从西向东呈递增趋势,生产灰水足迹以兴平为中心向两侧递增。归因分析表明,影响灌区小麦总水足迹变化的主导因子为人类活动,其贡献率和为-113.57%,而气候变化因子的贡献率仅为13.57%。人类活动因子中,贡献率从大到小依次为灌溉定额(-56.58%)、总种植面积(-55.78%)、小麦种植比例(-43.76%)、单位面积施氮量(39.96%)、灌溉水有效利用系数(2.59%)。     

宁夏中部干旱区滴灌条件下枸杞耗水规律研究

通过开展枸杞覆膜与不覆膜滴灌田间试验,研究了覆膜和灌溉定额对枸杞产量的影响以及枸杞耗水规律。结果表明,(1)除F6(灌溉定额2 160 m3/hm2)、F7(灌溉定额2 430 m3/hm2)处理外,覆膜处理产量均高于不覆膜处理。随灌溉定额增大,覆膜和不覆膜枸杞产量均先增大后减小。当灌溉定额为1 620 m3/hm2时,覆膜和不覆膜枸杞产量均最高,覆膜枸杞产量最高为10 400.7 kg/hm2,不覆膜枸杞产量最高为9 923.40 kg/hm2。(2)不覆膜比覆膜处理全生育期耗水量平均值高19.02 mm。覆膜与不覆膜枸杞各生育期耗水量及耗水模系数随生育期延长均先增大后减小,均呈"果熟期落叶期开花初期春梢生长期"的变化趋势。(3)覆膜枸杞各处理水分利用效率平均为2.99 kg/m3,不覆膜枸杞各处理水分利用效率平均为2.76 kg/m3,覆膜高于不覆膜。除F6(灌溉定额2 160 m3/hm2)、F7(灌溉定额2 430 m3/hm2)处理外,膜下滴灌枸杞各处理的水分利用效率(WUE)均高于不覆膜。枸杞膜下滴灌技术有利于保持土壤水分,减少棵间蒸发,有效节约水资源,适宜在宁夏中部干旱区广泛推广。     

不同生育期成龄灰枣树茎流速率与气象因子的关系

【目的】在微喷灌的灌溉方式下,研究不同天气和不同气象因子条件下成龄灰枣树的茎流速率,精准测定出成龄枣树的耗水量,为优化枣树的土壤水分管理提供生产指导。【方法】采用针式茎流计,连续监测灰枣树茎流速率,分析枣树的茎流速率受不同天气和气象因子的影响程度。【结果】晴天和阴天茎流速率的波动变化过程呈倒“U”型的单峰曲线,而多云天气下呈“M”型的双峰曲线。1 d中枣树的茎流累积趋势呈“S”变化,各生育期耗水量大小排序为果实膨大期>成熟期>花期>萌芽展叶期。只有成熟期枣树的茎流速率与空气温度相关程度最高,其余都是太阳辐射。各生育期太阳辐射与枣树茎流速率的相关系数R_D1=0.964^**、R_D2=0.969^**、R_D3=0.957^**和R_D4=0.886^**。利用多元线性回归在枣树的各生育期内对茎流速率和气象因子进行输入回归,建立不同天气条件下,各生育期枣树茎流速率和气象因子的多元线性回归模型,经过回归系数和相关系数检验,各生育期的多元线性回归方程均达到了显著水平。【结论】各生育期内,典型天气的茎流速率排序为晴天>多云>阴天,整个生育期中的需水关键期是果实膨大期,对枣树的茎流速率产生最大影响的气象因子是太阳辐射和空气温度。     

自动控水灌溉系统的设计与应用试验

为发展农业节水灌溉,利用根据土壤水分湿度进行灌溉的原理,通过土壤湿度传感器控制电流开关对灌水量进行调节,设计了一套自动控水灌溉系统,应用该控水灌溉系统进行田间试验。结果表明,其能够根据田间土壤湿度进行自动灌溉,实现无人值守式灌溉;与常规灌溉相比,自动控水灌溉系统对水稻全生育期每平方米灌水量减少0.191 6 m~3,可增加水稻产量0.170 4 kg/m~2。自动控水灌溉由于无水层淹没土壤,增强了土壤的透气性,同时又能保证土壤水分含量,对水稻分蘖期产生有益的促长作用,使水稻分蘖数增加,进而提高产量。自动控水灌溉是根据作物根系对土壤水分需求进行的高精准灌水,是一种较好的节水灌溉方法,对未来发展农业节水灌溉起指导作用。     

园林树木的水分利用效率研究概述

水分是树木赖以生存的必要因子之一,是保证植物正常生长发育的关键生态要素。该文回顾了城市园林树木水分利用效率的测定方法和影响因素,为确定园林绿地的灌溉量提供技术方法,使其达到树木的生理需求,同时实现节水的目的。根据园林树木的水分利用特征进行科学管理,这对于节水型园林绿地景观具有重要意义。