保墒措施和调亏灌溉对寒区春玉米生长及产量和水分利用效率的影响

【目的】提高寒区春玉米产量和水分利用效率。【方法】设置保水剂(S)、秸秆(G)、地膜(M)保墒处理和无保墒(K)处理及W1、W2、W3、W4调亏处理和W5充分水分处理,进行测筒试验,研究了不同保墒措施和调亏灌溉条件下玉米生长生理及产量和水分利用效率对水分亏缺程度的响应。【结果】试验处理中,M-W4处理的玉米产量和水分利用效率均最大,分别为17 555.02 kg/hm2和3.77 kg/m3。与对照(K-W5处理)相比,S-调亏处理耗水量减少了12.86%~26.17%,产量亦减少了3.55%~19.42%,而水分利用效率提高了2.71%~18.24%;G-调亏处理耗水量减少了13.54%~20.98%,而产量和水分利用效率或有增减,G-W1、G-W2处理产量和水分利用效率分别减少了18.40%和0.22%、14.38%和0.84%,G-W3、G-W4处理产量和水分利用效率分别增加了2.33%和25.74%、2.31%和29.65%;M-调亏处理耗水量减少了17.45%~27.82%,M-W1、M-W2、M-W3产量分别减少了0.36%、9.38%、3.39%,M-W4处理产量增加了3.17%,而调亏处理水分利用效率提高19.36%~38.47%。【结论】保墒调亏优化处理确能提高产量和水分利用效率。     

不同灌水方式根层土壤水分动态及耗水规律试验研究

通过冬小麦、夏玉米周年连作种植试验,观测不同灌水方式根层土壤水分的动态变化,揭示了不同灌水方式和土层深度土壤含水率的变化规律,建立不同时期、不同土层的土壤水含量变化曲线,进而研究出冬小麦、夏玉米不同生育阶段的耗水规律。结果表明:夏玉米生育期土壤含水量波动较冬小麦频繁,周年内,水分处理越高,土壤含水量波动越大,0~20cm土层内土壤含水率波动频率大,且波动幅度也较大,随着土层加深,土壤含水量波动减小;两种作物都是拔节期到灌浆期耗水量最大,约占全生育期耗水量的45%~50%;与传统畦灌模式相比,沟灌各水分处理的耗水量减少38.15~44.13mm,水分利用效率提高9.17%~22.73%。其中L-70处理的产量较高,耗水量适度,水分生产效率最高,小麦、玉米分别平均达到1.84、1.81kg/m3,满足节水高产的宗旨。     

覆盖方式对旱地不同熟性马铃薯土壤水热特征和产量的影响

【目的】提高马铃薯产量和水分利用效率。【方法】通过大田试验研究了覆盖方式(玉米整秆带状覆盖平作(SM)、黑膜双垄沟覆盖(PM)、露地平作(CK))对当地典型早熟"LK99"、中熟"克新1号"和晚熟"青薯9号"马铃薯土壤水热状况、产量及水分利用效率的影响。【结果】与CK相比,覆盖(SM、PM处理)可显著降低各品种马铃薯全生育期耗水量(11.0%～19.0%),分别提高早、中、晚熟马铃薯出苗至成熟期0～200 cm土壤贮水量24.6、29.5和48.9mm,且SM和PM处理土壤贮水量在同一品种上无显著差异。PM处理早、中、晚熟马铃薯全生育期5～25 cm土壤平均温度较CK分别提高1.6、1.6和1.4℃,而SM处理在各品种上均低于CK。与CK相比,覆盖可显著提高马铃薯各品种单薯鲜质量和商品薯率;马铃薯干薯产量和水分利用效率分别比CK提高21.6%～51.4%和44.2%～77.1%。SM处理在早、晚熟品种上取得与PM处理相近的产量和水分利用效率,但在中熟品种上,SM处理的产量和水分利用效率均显著低于PM处理。【结论】综合马铃薯品种熟性、水热利用状况和产量等因素,SM处理是一种高产高效的种植方式,能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。但在旱作区,若要获得更高的产量和水分利用效率,应注意马铃薯品种熟性与覆盖方式的科学搭配。     

覆盖措施对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探索雨养农业区旱地冬小麦高效生产模式,通过2个生长季的田间试验重点研究了不同覆盖措施对冬小麦播前及生育期内农田土壤水分状况、作物耗水及水分利用效率的影响。试验结果表明,不同覆盖措施对于播前农田墒情以及作物耗水、产量和水分利用效率影响显著,与对照相比,地膜覆盖和秸秆覆盖处理播前土壤贮水量提高了24.41%~34.62%和14.27%~19.99%;田间耗水量增加了35.90%~44.56%和20.86%~23.65%;实收籽粒产量分别提高了33.13%~35.10%和18.46%~27.88%;有效自然降水利用效率分别增加了0.30~0.35和0.17~0.28 kg/m~3。     

覆膜和灌水量对农田水热动态和制种玉米生长的影响

覆膜和节水灌溉是我国西北旱区应对水资源短缺、提高作物水分生产率的主要措施。为了探索覆膜与灌溉制度对农田水热和制种玉米生长的综合影响,揭示农田耗水及水分利用效率的变化规律,于2017年在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行了制种玉米田间试验,设置覆膜与水分2个控制因素,覆膜分别为完全覆膜(M1)与不覆膜(M0)2个水平,水分设置W1、W2、W3、W4和W5 5个水平,分别为当地传统灌溉定额的100%、85%、70%、55%和40%,灌水方式为滴灌,共10个处理。结果表明:相同灌水条件下覆膜相对于不覆膜处理,可减少棵间蒸发,增高生育前期土壤温度,使株高和叶面积指数的增长速率高于不覆膜,提前7~10 d达峰值,增产达6.5%~44.6%,水分利用效率提高16.9%~50.4%。但覆膜可阻滞降雨入渗,以单次典型降雨32.4 mm为例,覆膜较不覆膜降雨入渗百分比降低22.4%。相同覆膜条件下,土壤贮水消耗量随着灌水量的减少而增多,因此土壤贮水量随着灌水量的增加而增加。灌水量越多,制种玉米株高、叶面积指数和最终干物质累积量越高,而水分利用效率则越低。覆膜条件下,W1处理产量最高,W3次之,且两者之间无显著性差异,水分利用效率则为W5处理最高,W3次之。M1W3处理可以在保证较高产量的同时,水分利用效率较MIW1提高17.6%。综上,在当地制种玉米生产中,虽然覆膜可能减少地表降水入渗,但可以使生育期提前、减少棵间蒸发,对于节水增产有一定的促进作用。     

日光温室滴灌条件下番茄需水规律研究

采用温室小区作物栽培的试验方法,通过不同水分处理对番茄生长发育、生理特性、耗水量与产量的关系及水分利用效率进行研究。通过试验发现,水分过高或者过低都不利于番茄增产,也不利于水分利用效率的提高。结果表明,番茄的产量与耗水量呈二次抛物线关系,关系式为:y=-0.058 8 x2+48.061 x-5 463.0。处理L2为最佳,即当番茄土壤含水量范围(占田间持水量的百分数)控制在苗期50%~60%,开花结果期70%~80%,成熟期60%~70%时不但能够提高番茄产量,且可以提高水分利用效率。     

不同水分胁迫和覆盖方式对番茄产量和水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同水分胁迫和覆盖方式对番茄产量和水分利用效率的影响。结果表明,轻度水分胁迫下果实产量为36.3×10~3 kg/hm~2,中度和高度水分胁迫下,果实产量相较于轻度水分胁迫分别减少了11.3%和31.7%;秸秆覆盖和地膜覆盖比无覆盖条件下果实产量分别增加25.3%和16.5%。秸秆覆盖条件下,水分利用效率、净蒸散利用效率及灌溉水利用效率最高,分别为19.7、47.5和16.7kg/m~3,地膜覆盖条件下则略为低一些,无覆盖条件下最低。针对最大水分利用效率和最大产量的耗水量临界值,相较于无覆盖和地膜覆盖,秸秆覆盖条件下临界值差别最小为60mm。不同水分胁迫下秸秆覆盖方式可明显改善土壤的水分状况,促进番茄生长,显著提高作物产量和水分利用效率。     

不同水分和覆盖处理对冬小麦生长及水分利用的影响

通过防雨棚下测坑试验,研究了4种水分条件下(全生育期控制灌水下限分别为田间持水率的80%FC、70%FC、60%FC和50%FC)无覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖(覆盖量4 500kg/hm2)对土壤温度及冬小麦叶面积指数、产量构成性状、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖改变了冬小麦不同生育阶段的土壤热状况。地膜覆盖加快了冬小麦叶面积指数的增长进程,秸秆覆盖则减缓了叶面积指数的增长。4种水分条件下地膜和秸秆覆盖降低了冬小麦有效穗数,但增加了穗粒数和千粒质量等,促使地膜覆盖处理增产6.53%~23.23%,秸秆覆盖处理增产-0.04%~4.96%;地膜和秸秆覆盖都降低了冬小麦耗水量,提高了水分利用效率。地膜覆盖和秸秆覆盖的增产率及水分利用效率提升率均随着灌水下限的降低而增大,同一水分条件下地膜覆盖的节水增产效果大于秸秆覆盖。建议研究区域冬小麦灌水控制下限为田间持水率的60%~70%,优先选用地膜覆盖模式。     

膜上灌春小麦调亏效应研究

在膜上灌水方式下覆膜和露地处理全生育期不同水分处理调亏下,膜上灌高产处理耗水量比对照减少了310.3mm却增产1363.69kg/hm2,同一水分处理下膜上灌丰水处理F(FM)比露地丰水处理F(B)增产40.99%,WUE提高了4.67kg/(mm.hm2);膜上灌中度处理M(FM)比露地中度处理M(B)增产52.55%,WUE提高了6.86kg/(mm.hm2)。相同水分条件下覆膜处理具有明显的增温、保墒增产作用,最高产量所需的土壤适宜水分下限较露地下降10%~15%。结果表明同一水分处理下覆膜小麦不仅具有较高的生物产量,而且具有较大的库容,因而开花后干物质积累量,茎、叶器官的输出率、分配率、转换率均高于露地小麦,最终表现为粒重增加经济产量提高。     

盐化土壤节水灌溉春玉米产量及耗水规律研究

为合理利用盐化土壤,发展节水灌溉,通过设置3种水量水平(510、340、255mm)和2种灌水矿化度(0.7和3g/L),研究盐化土壤种植春玉米时,节水灌溉对春玉米产量及耗水规律的影响。结果表明,灌溉水量和灌水矿化度对耗水量和水分利用效率的影响显著,对产量的影响不显著。春玉米耗水量随灌溉水量的增大而增大,微咸水处理的耗水量低于淡水处理的耗水量。灌溉水量越少,土壤水分越能得到充分利用,50~100cm土层的水分利用程度越高。灌溉水量为340mm时,产量与充分灌溉相比减少不超过2%,水分利用效率提高15%左右,节约用水170mm。     

滴灌下覆盖和追肥措施对夏玉米生长及产量的影响

基于2 a田间试验,研究了滴灌下秸秆覆盖和追肥措施对华北典型区(北京)夏玉米耗水量、生理指标、产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆覆盖减缓了土壤水分下降速度,一定程度上提高了土壤蓄水能力;秸秆覆盖对叶面积指数的变化存在显著影响,而追肥措施对株高和叶面积指数变化没有显著影响;充分滴灌下,相比不覆盖处理,秸秆覆盖并没有显著减少夏玉米生育期耗水量,但对作物产量和水分利用效率变化存在显著影响,基于100 kg/hm~2追肥量和6 000 kg/hm~2秸秆覆盖措施下,夏玉米产量和水分利用效率分别显著提高了11%和13%(P0.05)。     

秸秆覆盖对冬小麦产量及水分生产效率的影响研究

为实现豫西半旱地区冬小麦节水高产栽培,提高水分利用效率,利用农田秸秆覆盖试验技术,研究了3种灌水模式下不同秸秆覆盖量对冬小麦生育期耗水量、作物产量以及水分利用效率（WUE）的影响。研究结果表明：秸秆覆盖对千粒重、穗粒数和产量的增长具有明显的促进作用,对公顷穗数的增长具有抑制作用。灌3水处理与灌4水处理相比较,产量与水分利用效率随覆盖量增加明显提高,产量和水分利用效率提高1.0%和1.6%,耗水量减少4%,实现了节水与高产的统一。灌2水处理下不同覆盖量的耗水量和水分利用效率都有所提高,但对产量影响不显著。试验最佳分配方案为灌3水处理与4 500 kg/hm2覆盖量。     

夏玉米沟垄覆盖集水效果及生态效应研究

采用垄上覆膜集雨保墒、沟内种植的栽培方法,在半湿润易旱区的陕西关中红油土上进行了夏玉米田间试验,探讨覆膜集雨栽培对玉米产量、养分携出量及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜集雨种植能明显提高夏玉米的籽粒产量、生物产量,有利于植株对养分的吸收利用;覆盖措施具有很好的蓄水保墒效果:在玉米灌浆期,覆膜使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别比对照提高了8.2、17.1mm,覆膜覆草使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别提高了13.6、23.0mm,覆膜覆草处理的集水效果更为显著,水分利用效率更高,平均每消耗1mm水分可生产玉米籽粒比覆膜处理提高了8%。     

春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术研究

通过对甘肃河西地区春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术的试验研究,测定了春小麦地土壤水分变化规律、小麦耗水规律及产量效应,分析配套施用保水剂对春小麦地土壤水分的影响。研究结果表明,在河西地区,小麦采用免储水灌全膜覆盖施用保水剂穴播技术能有效地减少农田在休闲期的土壤蒸发量,提高农田的水分利用效率,可减少首次灌水量30mm,全生育期耗水量减少80.0mm,节水16.60%,增产4.37%,水分利用效率提高21.70%。     

灌水与覆膜对春玉米生长及水分利用效率的影响

在移动式遮雨棚内采用子母桶栽土培法,研究了充分灌水和调亏灌水2种灌水模式以及拔节期揭膜、抽雄期揭膜和全生育期覆膜3种覆膜时长对春玉米生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜可促进春玉米早期生长,而对后期生长不利。抽雄期是春玉米需水关键期,阶段蒸散模数达41.4%~47.2%。受前期亏水锻炼,调亏灌水复水后产生补偿效应,可有效协调植株根冠比并延缓衰老。与充分灌水相比,调亏灌水处理的总蒸散量减少4.3%~7.1%,水分利用效率提高1.9%~6.7%。抽雄期揭膜处理前期(覆膜时)增温保墒,后期(揭膜后)降温透气,与拔节期揭膜处理和全生育期覆膜处理相比,其相对产量和水分利用效率分别提高19.0%~23.3%和23.2%~26.0%。综合考虑产量、水分利用和环境因素,调亏灌水+抽雄期揭膜具有较好的节水、增产和环保效应,是适宜的春玉米灌水覆膜模式。     

液态地膜覆盖下种植方式对土壤水分和玉米生长的影响

于2013—2014年间采用大田试验方法,探讨了平地无覆盖种植(CK)、平地全液态地膜覆盖种植(YM1)、垄覆液态地膜沟种植(YM2)及连垄全液态地膜覆盖种植(YM3)4种种植方式对土壤水分变化和夏玉米产量的影响。结果表明,不同覆盖种植方式下,2 a土壤储水量变化趋势基本一致,随着播种后天数的增加呈现"先升高再降低,再升高再降低"的波浪起伏状态;前期降水16.1 mm后,YM1、YM2、YM3处理雨后土壤储水量分别比CK对照高出1.23%、4.29%、4.79%,且差异显著(P0.05),后期雨后储水量均与CK无显著差异;对土壤0~200 cm总储水量和耗水量研究发现,YM1、YM2、YM3处理收获后2 a平均储水量分别较CK增加了2.74%、2.87%、9.79%,2 a平均耗水量均比CK对照减少了1.26%、2.03%、8.17%,其中覆盖YM3处理与CK对照差异显著(P0.05)。与CK对照相比,覆盖YM1、YM2和YM3处理2 a平均增产1.88%、11.32%、21.96%,2 a平均水分利用效率较CK对照提高3.17%、13.51%、32.67%,其中,覆盖处理YM3增产保水效果显著(P0.05),处理YM1与CK无显著差异。研究认为,液态地膜与连垄全覆盖种植方式结合(YM3)更有利于发挥液态地膜的效果,促进产量的增加和水分利用效率的提高。     

覆膜和灌水量对农田水热动态和制种玉米生长的影响

覆膜和节水灌溉是我国西北旱区应对水资源短缺、提高作物水分生产率的主要措施。为了探索覆膜与灌溉制度对农田水热和制种玉米生长的综合影响,揭示农田耗水及水分利用效率的变化规律,于2017年在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行了制种玉米田间试验,设置覆膜与水分2个控制因素,覆膜分别为完全覆膜(M1)与不覆膜(M0)2个水平,水分设置5个水平W1、W2、W3、W4和W5,分别为当地传统灌溉定额的100%、85%、70%、55%和40%,灌水方式为滴灌,共10个处理。结果表明:相同灌水条件下覆膜相对于不覆膜处理,可减少棵间蒸发,增高生育前期土壤温度,使株高和叶面积指数的增长速率高于不覆膜,提前7～10d达峰值,增产达6.5%～44.6%,水分利用效率提高16.9%～50.4%。但覆膜可阻滞降雨入渗,以单次典型降雨32.4mm为例,覆膜较不覆膜降雨入渗百分比降低22.4%。相同覆膜条件下,土壤贮水消耗量随着灌水量的减少而增多,因此土壤贮水量随着灌水量的增加而增加。灌水量越多,制种玉米株高、叶面积指数和最终干物质累积量越高,而水分利用效率则越低。覆膜条件下,W1处理产量最高,W3次之,且两者之间无显著性差异,水分利用效率则为W5处理最高,W3次之。M1W3处理可以在保证较高产量的同时,水分利用效率较MIW1提高17.6%。综上,在当地制种玉米生产中,虽然覆膜可能减少地表降水入渗,但可以使生育期提前、减少棵间蒸发,对于节水增产有一定的促进作用。     

覆膜和降雨强度对玉米耗水过程及土壤水分入渗的影响

【目的】研究农田作物生长过程中,覆膜和降雨特征等因素对玉米耗水过程和土壤入渗产生影响。【方法】根据北京地区典型年降雨量设计和模拟春玉米生育期降雨过程,利用群集式测坑和挡雨棚及附设人工降雨装置,开展了不同地表覆盖条件下降雨强度对玉米耗水及水分利用效率的影响研究。降雨强度包括小雨强0.5 mm/min和大雨强1.5 mm/min,覆盖和种植条件包括膜下滴灌(MDI)、地面滴灌(SDI)和对照无作物种植(NP)。【结果】①MDI处理水分利用效率较SDI处理高13.5%。与SDI处理相比,MDI处理作物耗水量减小了40.6 mm,覆膜主要提高20～60 cm土层储水量。②大雨强条件下土壤深层渗漏量增多了3.4%～15.6%;降雨和灌溉对土壤水分影响深度主要为0～150 cm土层,相对于SDI处理,MDI和NP处理土壤储水量大大增加。③小雨强时表层0～20cm土壤入渗NP处理最快,大雨强时MDI处理入渗最快。作物根区40 cm深度处,小雨强时MDI处理的土壤水分最快达到峰值,而大雨强时NP处理最快达到峰值。60 cm深度处不同覆盖条件下在2种雨强时土壤水分变化速率一致,达到峰值速率表现为NP处理>MDI处理>SDI处理。【结论】覆膜具有较好的节水增产效应;降雨强度越大,土壤水分下渗越快;相同降雨量时小雨强降雨更有利于土壤水存储。不同的降雨强度对土壤水分入渗和再分布影响不同。研究结果可为雨水资源的合理利用从而提高农田水分利用效率提供理论依据。     

秸秆覆盖对冬小麦耗水特征及水分生产率的影响

2季冬小麦试验结果表明 ,秸秆覆盖具有减少土壤棵间无效蒸发的作用 ,冬小麦返青前 1 m土层贮水量在砂壤土条件下秸秆覆盖处理比无覆盖处理增加 2 %～ 2 5 .8% ,粘壤土条件下增加 2 %～ 1 4.5 %。返青前秸秆覆盖处理比无覆盖处理的日耗水量普遍小 ,返青后情况则相反。秸秆覆盖能够促进作物生长 ,与无覆盖相比 ,提高水分生产效率 4.6%～ 2 5 .2 %。     

农田不同培肥措施的节水增产试验研究

针对华北平原水资源严重不足的实际情况 ,开展了不同培肥模式的节水增产试验研究 ,结果表明 ,玉米秸、麦秸全部还田与单独麦秸还田比较 ,全生育期冬小麦夏玉米共增产 4 77.72 kg/hm2 ,增产幅度为3.6 2 %。耗水量则是冬小麦季全还耗水量高于麦还 ,夏玉米季的耗水量全还低于麦还 ,二季总耗水量则表现为全还大于麦还 ,而且水分利用效率也是全还大于麦还。综合各种施氮水平与还田模式 ,适合当地的最佳培肥模式为 :全还 + N2 +有机肥 ,冬小麦夏玉米全生育期耗水总量为 778.34 mm,水分利用效率为 1 9.0 0kg/( hm2· mm)。