有限供水条件下旱地春小麦水分的高效利用

全球气候变化最令人担忧的问题是干旱,而水分又是影响小麦产量的重要因素之一,农田水分的管理与有效利用已经受到人们的高度重视。作者以春小麦为实验材料,采用盆栽和小区试验相结合的方法,针对黄土高原半干旱地区的有限水分环境,研究了有限供水的高效利用问题。盆栽条件下,采用3种肥力水平与拔节期、孕穗期和灌浆期有限供水组合处理。对生长发育、产量构成和水分利用效率等指标测定的结果表明,施肥可以显著增大叶面积,促进根系生长,提高子粒产量;而施肥条件下,拔节期有限供水能够显著增加穗粒数和粒重。小区试验结果表明,满足春小麦最大产量所需的灌水量约为200mm,获得作物水分利用效率最高时的适宜灌水量约为100mm,而拔节期60mm的灌水量可以使灌水利用效率接近最大值。拔节期60mm灌水条件下,耗水量、作物水分利用效率和灌水利用效率同步增长,同时土壤的贮存水也得到了有效利用。根据以上结果可得出:在黄土高原缺水地区,春小麦有限灌溉的适宜灌水量下限应不低于60mm,一次性补充灌溉的最佳时期为拔节期     

渭北地区冬小麦的有限灌溉与水分利用研究

采用越冬前、拔节、抽穗和灌浆4个灌水时期和每次60与120mm两个灌水量的组合设计,在大田条件下对冬小麦的灌水量与耗水量、产量、水分利用效率(WUE)以及灌水效率(IUE)和有限灌溉的下限与适宜的灌水时期进行了小区试验研究,并建立了冬小麦产量与耗水以及WUE与耗水的回归数学模型.试验结果表明,冬小麦在渭北地区的耗水量与产量和WUE之间均呈现非线性关系;满足最大产量时所需的补充灌水量约为180～220mm;满足WUE最大时的补充灌水量为60～80mm.研究结果还显示,在底墒良好的条件下,拔节期60mm的有限     

半湿润易旱区不同水分条件下冬小麦耗水特征分析

试验表明，旱棚内人为水分控制条件下，冬小麦耗水量高于１２７．８ｍｍ时才有经济产量形成，二者呈抛物线关系。灌水量多少与水分利用效率间并不具有良好的线性关系，而耗水量基本上随灌水量增是呈线性上升。在所有水分处理中，生育期灌水２３０ｍｍ处理（前期水充足）为最佳。在高产范围内，适当减少洪水量可保证产量和水分利用效率同时稳定在较高的水平，并获得最佳效益。在小麦生育期降２３０ｍｍ左右时，适当调整，Ｎ，Ｐ用量及     

不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响

试验采用保水剂(B)与灌水水平(W)两因素2×4完全均衡方案和裂区区组设计,研究不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,灌水水平在20%~80%条件下,不施保水剂时,灌水量为80%时冬小麦产量达到最大值;施用保水剂时,灌水量为60%时冬小麦产量最高。随着灌水量的增加,土壤水分含量有所提高,施用保水剂后土壤水分显著提高;在冬小麦孕穗期灌水量为田间持水量的60%时,施用保水剂后土壤水分增加1.57倍。低灌水水平和高灌水水平均削弱保水剂对水分生产效率、灌水利用效率和降水利用效率的增加效应。可见,灌水的增产效应与灌水对水分生产效率、灌水利用效率、降水利用效率的提高有着密切关系。在本年度(2011年10月~2012年6月)降水及气候条件下,施用保水剂时,最佳灌水量为田间持水量的60%时冬小麦产量最高。     

宁南黄土丘陵区旱作梯田水分利用率分析

依据在宁南黄土丘陵区半干旱气候地带梯田和坡地上进行的作物水分利用比较试验，分析了丰水年与欠水年和高肥与低肥条件下，作物的耗水量和水分利用率。结果表明，梯田丰水年与欠水年作物产量与水分利用率变化小，而坡地大。在高肥条件下，梯田作物耗水量为３２８．０ｍｍ，用水效率为０．２２７ｋｇ／ｍｍ；而坡地分别为２６２．２ｍｍ与０．２０８ｋｇ／ｍｍ。充分挖掘梯田增产潜力的出路在于增加投肥量。     

滴灌定额对西瓜/棉花间作产量及水分生产效率的影响

该文将膜下滴灌灌水技术集成到西瓜/棉花间作系统中,探讨滴灌灌水定额15、22.5、37.5及30 mm处理（对照）对瓜棉间作作物生长、产量、水分生产效率及经济效益的影响。结果表明：灌水定额37.5 mm西瓜生育前期主蔓最长,棉花全生育期株高最高,灌水定额22.5 mm西瓜生育中后期主蔓长逐渐变大,灌水定额15 mm全生育期西瓜主蔓长和棉花株高值均最小;间作群体叶面积指数呈双峰曲线变化,共生期内灌水量越大,LAI均值越大,非共生期各水分处理LAI均值无显著差异;灌水定额22.5 mm棉花成铃数最多、最终脱落率最小（59.6%）,灌水定额37.5 mm最终脱落率最高（62.3%）;灌水定额22.5 mm显著提高了瓜棉间作产量、水分生产效率、经济效益,西瓜产量为59697.0 kg/hm2,棉花产量为4851.2 kg/hm2,水分生产率为28.20元/m3,总产出值高达163054.8元/hm2。综上可见,该地区瓜棉间作适宜的灌水定额为22.5 mm,全生育期共灌水7次,可实现瓜棉间作高产和水分高效利用的统一,能为该地区瓜棉间作系统科学使用滴灌灌水技术提供参考。     

加气滴灌提高大棚甜瓜品质及灌溉水分利用效率

为揭示加气频率和滴灌带埋深等对甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响,以甜瓜(陕甜一号)为研究对象,采用追加正交试验设计,研究不同加气频率、地下滴灌带埋深及灌水控制上限对大棚甜瓜果实形态、产量、品质及灌溉水分利用效率的影响。结果表明:对果实形态、品质及产量影响的大小顺序依次为加气频率、滴灌带埋深和灌水控制上限。对水分利用效率的影响大小顺序依次为灌水控制上限、加气频率和滴灌带埋深。根区加气能够显著改善果实产量及品质,滴灌带埋深为25 cm,每天加气1次品质及果实形态指标最好,产量最高。灌水量控制在田间持水量的80%时,果实可溶性固形物含量最高,但灌水量为70%田间持水量时,可溶性总糖、产量、水分利用效率最高。综合考虑,最优处理组合为滴灌带埋深25 cm,每天通气一次,灌水控制上限为70%田间持水量。     

冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉制度多目标优化模型

该文针对望都灌溉试验站全年作物种植模式,分别建立冬小麦及夏玉米水分生产函数模型,运用粒子群优化算法(PSO)求解模型中的敏感指数,并以该模型为基础建立冬小麦-夏玉米全周期灌溉制度多目标优化模型,利用改进分组非支配排序遗传算法(GNSGA-Ⅱ)对模型进行求解,得出全年不同可用灌溉水量情况下的灌水日期与灌水量。结果显示,随着可用总灌水量的增加,冬小麦和夏玉米的灌水量与产量均随之增加,但由于受到两种作物不同敏感指数的影响使得二者增加的趋势有所不同。当全年总灌水量为472mm时两种作物均接近充分灌溉,若继续增加灌溉水量,则灌水的边际效益逐渐减小。依据优化结果可在全年合理分配利用有限的水资源以获得较高的作物总产值。     

基于番茄产量品质水肥利用效率确定适宜滴灌灌水施肥量

研究滴灌施肥条件下水肥组合对温室番茄根系生长、产量品质和水肥利用效率的影响,并运用多元回归分析和空间分析相结合的方法,寻求满足单目标最大的灌水施肥制度,以及综合评价产量品质和水分利用效率的水肥调控效应,提出同时满足高产优质高效的最接近的灌水施肥制度。通过小区试验,设灌水和施肥（N-P2O5-K2O）2因素,3个滴灌水量（高水：100%ET0、中水：75%ET0、低水：50%ET0,ET0是参考作物蒸发蒸腾量）和3个施肥水平（高肥：240-120-150 kg/hm2、中肥：180-90-112.5 kg/hm2、低肥：120-60-75 kg/hm2）。结果表明,番茄产量、水分利用效率、肥料偏生产力和品质受灌水和施肥影响显著。产量与灌水量和施肥量正相关;减小灌水量和增大施肥量,水分利用效率增大;增大灌水量和降低施肥量,肥料偏生产力增大。维生素C和番茄红素随施肥量的增加先增大后降低（中水除外）,可溶性糖随施肥量增加而降低（中肥除外）,可溶性固形物和糖酸比分别在中水与低水、高水与低水之间差异显著（P<0.05）。根质量、根长、根表面积及根体积与产量有显著的线性正相关关系。通过多元回归分析和空间分析得出,灌水量为159 mm,施肥量为479.4、404.4和382.8 kg/hm2时,水分利用效率、番茄红素和糖酸比最大;灌水量为279 mm,施肥量为510 kg/hm2时,产量最大;灌水量为262 mm,施肥量为225 kg/hm2时,肥料偏生产力最大。产量和品质同时达到大于等于85%最大值的灌水施肥区间大约为210～230 mm和385～453 kg/hm2,产量、水分利用效率和品质同时达到大于等于85%最大值的最接近灌水施肥区间为198～208 mm和442～480 kg/hm2。此研究为当地温室番茄滴灌施肥生产过程中水肥科学管理提供指导依据。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

基于土壤水分空间变异的变量灌溉作物产量及节水效果

提高整个田块作物生长指标和产量的均匀性是实施变量灌溉水分管理的目标之一。该研究基于土壤可利用水量(available water holding capacity,AWC)将试验区划分为4个水分管理区,利用相同的灌水控制指标(0.45AWC)进行分区变量灌溉水分管理;作为对照,基于最小AWC区的土壤水分进行均一灌溉水分管理。对比变量灌溉和均一灌溉条件下冬小麦、夏玉米生长指标(株高、叶面积指数、地上部分干物质质量)、叶片相对叶绿素含量、产量及其均匀性,分析AWC对作物生长和产量的影响。结果表明,与均一灌溉相比,夏玉米变量灌溉节水14.1%,冬小麦灌水量相同。与均一灌溉相比,变量灌溉对冬小麦、夏玉米生长指标、叶片相对叶绿素含量和产量的影响均未达到显著水平,而不同AWC管理区之间作物生长指标和产量的差异均达到了显著水平。为获得更高的作物产量,建议不同AWC管理区内采用不同的灌水控制指标。研究可为大型喷灌机变量灌溉水分管理决策提供依据。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

考虑地面灌水技术制约的灌溉制度优化

制定作物灌溉制度不仅要考虑补充根层土壤水分以满足作物需求，还应考虑灌水方法对灌水量的限制。为研究我国华北地区地面灌溉条件下冬小麦－夏玉米连作的节水灌溉制度，在河北省雄县进行了连续3年不同灌水处理试验，用水量平衡模型ISAREG对各处理进行数值模拟，从而验证了选定的模型和参数。采用该模型模拟了不同水文年冬小麦－夏玉米连作的多种灌溉制度，对各方案的灌水次数、灌水量、降雨和灌溉水量损失以及作物产量等因素进行了对比，并对现行灌溉制度进行了评价。结果显示：雄县现行灌溉定额大大超过了灌溉需水量，主要原因是地面灌水技术的制约，如田面不平、进地流量过小或畦块过大等，造成难以控制小水量灌溉。为研究既能满足作物基本需水要求，又使灌溉水量损失最小的最佳灌水定额，用模拟地面灌溉水流运动的SRFR模型模拟不同生长阶段的灌溉，得到了每次灌溉时不同流量条件下的最小灌水量，以及灌水效率与灌水量的关系，据此提出了与灌水技术改进措施相结合的不同水文年的灌溉制度优化方案。     

灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响,在大田条件下,研究了小麦生育期内不灌水(W0)、仅灌拔节水(W1)、灌拔节水+开花水(W2),每次灌水定额75mm,和不施硫0kg·hm-2(S0)、施硫60kg·hm-2(S60)对小麦干物质积累、产量和水分利用的影响。结果表明:随灌水次数的增加,田间耗水量增多,产量提高,但水分利用率降低;在3个灌水条件下,S60较S0均显著提高了生育后期干物质积累量、籽粒产量、水分利用率、灌水利用率和降水利用率;在所有灌水和施硫处理组合中,以S60W2干物质积累量和籽粒产量最高,分别为22 082k、8 087kg·hm-2,水分利用率以S60W0最高,为15.42kg·hm-2·mm-1,W2S0最低,为13.81kg·hm-2·mm-1,灌水利用率则以S60W1最高,达105.09kg·hm-2·mm-1。由此建议,在正常降水年型条件下,在氮磷钾合理配施和底墒水适宜的基础上,可采取施硫60kg·hm-2结合拔节期灌W1水的措施,实现小麦产量和水分效率的同步提高。     

高密度栽培条件下灌水量对河西灌区玉米群体质量及水分利用效率的影响

提高种植密度是玉米产量持续增长的重要措施,探讨高密度栽培下的合理灌溉定额对保障玉米高产及水资源可持续利用具有重要意义。2023年4 — 10月在河西灌区张掖节水农业试验站开展田间试验,研究高密度栽培条件下不同灌水量(270.0、390.0、510.0、630.0 mm)对玉米群体质量、产量和水分利用效率的影响。结果表明,随着灌水量的增加,玉米的干物质量、产量呈增加趋势,高灌水量(630.0 mm)下的干物质量和产量均最高,中等灌水量(510.0 mm)下干物质量、产量分别高达32 013.36、16 000.31 kg/hm2,仅比高灌水量处理分别低2.89%、3.13%,而在390.0、270.0 mm灌水量下显著降低。各处理的光合势、生长速率随生育进程的推进先增加后降低,其中吐丝期后20 d达到最大,且随灌水量增加而增大;吐丝期后20 d至灌浆中期,510.0、390.0 mm灌水量下的光合势下降幅度为0.38%、2.40%,生长速率下降幅度为26.16%、30.19%,均低于高灌水量处理和低灌水量(270.0 mm)处理。玉米水分利用效率随灌水量、耗水量增加先上升后下降,390.0、510.0 mm灌水量处理下水分利用效率分别为26.21、25.14 kg/(hm2·mm),差异不显著;而产量最高的高灌水量处理及耗水量最低的低灌水量处理仅为22.77、23.98 kg/(hm2·mm),均低于390.0、510.0 mm灌水量处理。综合考虑玉米产量与水分利用效率等指标,在种植密度为11.70万株/hm2 条件下,510.0 mm为玉米生育期适宜灌水量,可实现增产节水目标。     

灌水量和灌水时期对冬小麦耗水特性和生理特性的影响

以优质冬小麦品种烟农475为试验材料,研究了不同灌水量和灌水时期对小麦的耗水特性、生理特性、籽粒产量及水分利用效率的影响.结果表明:土壤水分过多或不足都会对冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率造成影响,灌水时期的不同也会对冬小麦籽粒产量产生影响.灌5水的处理W4籽粒产量最高,产量水分利用效率也较高,说明W4处理是兼顾高产和节水的最佳灌溉方式.     

基于SWAP模型的春小麦咸水非充分灌溉制度优化

为探讨石羊河流域春小麦适宜的咸水非充分灌溉制度,该文利用2008年、2009年的田间试验资料对SWAP模型进行了率定和验证,并应用模型模拟了不同水文年型、不同灌水方案对土壤水盐平衡、作物产量和水分利用效率的影响。结果表明:咸水灌溉时,适宜的非充分灌溉能够提高作物产量和水分利用效率,土体盐分增加量明显降低;而咸水灌溉时最大产量及对应的灌水量随灌水矿化度的增大而降低。春小麦最优灌水方案为:1)25%降水年型(丰水年),灌水矿化度0.7、3、6 g/L的最优方案均为灌3次水,灌溉定额322 mm;2)50%降水年型(平水年),灌水矿化度0.7、3、6 g/L的最优方案均为灌3次水,灌溉定额分别为328、287、246 mm;3)75%降水年型(枯水年),灌水矿化度0.7和3 g/L的最优方案为灌4次水,灌溉定额分别为440和396 mm,灌水矿化度6g/L对应的最优方案为灌3次水,灌溉定额352mm。该文提出的灌溉方案对于该地区咸水资源的高效利用具有一定的指导意义。     

交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响

以玉米为试验材料,通过大田灌水技术和灌溉制度试验对交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉与常规灌溉相比,水分的侧向入渗比较明显,由于其湿润锋到达深度小于常规灌溉,因此,交替隔沟灌溉可以减少土壤水分的深层渗漏;交替隔沟灌溉不降低光合速率而蒸腾速率有所下降,并有利于提高蒸腾效率;在同等灌水量水平下,交替隔沟灌溉因为其低蒸腾和较高产量总水分利用率和灌溉水利用效率均高于常规灌溉;在同等灌水量水平下,采用交替隔沟灌溉不降低玉米产量;收获等产量的玉米,交替隔沟灌溉比常规灌溉省水33.3%。     

根系分区交替灌溉对温室甜椒不同灌水下限的响应

依据2006、2007年两年小区试验,对根系分区交替灌溉条件下温室甜椒生长、产量及水分利用效率对不同灌水下限的响应进行了研究.结果表明:占田间持水量60%的灌水下限(T3)处理甜椒叶片光合速率最大,有效地阻止无效蒸腾失水,水分利用效率最高,占田间持水量70%的灌水下限(T4)处理产量达到最高.对甜椒产量、水分利用效率与灌水下限之间的关系进行回归分析,得出30 cm内当灌水下限为田间持水量的70%左右时,甜椒鲜质量小区产量可达最大值;当灌水下限为田间持水量的65%时,甜椒水分利用效率有最大值.综合考虑节水、增产和提高水分利用效率等多种因素,根系分区交替灌溉条件下温室甜椒灌水下限应控制在65%田间持水量左右为宜.     

畦田灌水质量评价及水分利用效率分析

畦田灌水质量是影响作物产量和水分利用效率的重要因素。针对现有评价灌水质量存在工作量较大的问题,根据田间实测资料,利用SIRMOD模型、SRFR模型和田间实测方法分别计算灌水效率和灌水均匀度,结果表明根据较少的观测资料利用SIRMOD模型或SRFR模型也可对畦田灌水质量进行评价。根据模拟结果初步得出了在一定条件下单宽流量、平整精度和田面坡度对灌水质量的影响规律,并对不同规格畦田小麦全生育期的平均灌水质量对产量和水分利用效率的影响进行了分析,得出畦长45 m,畦宽分别为5.0和7.5 m的畦田在获得较高产量的条件下,水分利用效率由现状的1.10 kg/m3分别提高到1.38 kg/m3和1.35 kg/m3,从田间试验角度论证了对灌区较大规格畦田进行缩块改造的必要性。