基于空间效应模型的滴灌均匀系数对春玉米产量的影响分析

【目的】定量评价滴灌均匀系数和土壤空间变异对春玉米产量的影响。【方法】在华北平原砂质壤土上进行4年田间尺度的春玉米滴灌试验,2009及2010年试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.66、0.81和0.99 3个水平,灌水量设置灌溉需水量的50%、75%和100% 3个水平;2011及2012年试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.59、0.80和0.97 3个水平,施氮量设置0、120和210 kg•hm-2 3个水平。分别用经典方差分析模型（ANOVA）和空间效应模型（SP）对春玉米产量数据进行拟合。【结果】ANOVA模型表明,均匀系数、灌水量及施氮量对春玉米产量的影响均不显著;而考虑了土壤空间变异影响的SP模型指出,当均匀系数过低（如Cu<0.6）时,灌水和施肥不均匀性对作物产量可能造成显著的负面影响。【结论】在确定滴灌均匀系数设计标准时需要考虑土壤空间变异程度的强弱,对研究区域来说,宜避免采用过低的滴灌均匀系数。     

壤土特性空间变异对地下滴灌水氮分布及夏玉米生长的影响

 【目的】与地表滴灌相比,地下滴灌的特殊性在于系统性能不仅受水力设计参数的影响,而且还与土壤特性的空间变异密切相关。本文的目的是定量评估地下滴灌系统水力参数和土壤特性空间变异对土壤水氮空间分布和夏玉米生长的影响。【方法】试验田块的土壤为砂质壤土。试验中滴灌带埋深设置0、15和30 cm 3个水平,施肥装置选择国内外常用的压差式施肥罐和文丘里施肥器两种类型;土壤特性测试指标包括颗粒组成、容重、水分特征曲线、含水量、硝态氮和铵态氮含量。采用人工神经网络模型估算了土壤饱和导水率。夏玉米收获时测定了地上部分干物质、产量和氮素吸收量的分布。【结果】试验田块内土壤初始硝态氮含量的变异程度最大,饱和导水率次之,土壤容重的变异程度最小;土壤特性空间变异程度为弱-中等。滴灌带埋深对施肥灌溉后土壤硝态氮在垂直剖面上的分布影响明显,滴灌带附近一般硝态氮含量较高。但施肥装置类型对土壤硝态氮分布的影响不显著;滴灌带埋深和施肥装置类型对土壤铵态氮含量分布的影响均不显著。由地下滴灌系统水力设计和土壤特性空间变异引起的作物地上部分干物质、吸氮量和产量的变异系数明显小于灌溉施肥后土壤氮素的变异系数,接近或小于灌水量与施肥量的变异系数。【结论】对试验土壤来说,土壤特性的空间变异,尤其是土壤初始含水量和氮素含量的不均匀性,可能是导致施肥灌溉后土壤水氮分布不均匀的重要原因。因此在地下滴灌系统设计中应考虑土壤特性空间变异的影响。     

不同滴灌施肥方式下棉花根区的水、盐和氮素分布

 【目的】探讨不同滴灌施肥方式下土壤水、盐、氮和棉花根系的分布，对于滴灌条件下水肥盐的合理调控具有重要意义。【方法】在温室条件下应用15N标记尿素进行了不同滴灌施肥方式对土壤水、盐和氮素分布的影响及其与棉花根系分布之间关系的盆栽试验。根据滴灌灌水（W）和施肥（N）的先后顺序，设置4种不同氮肥施用方式：①氮肥在一次灌溉过程的前期施用（N-W）;②后期（W-N）;③中间（W-N-W）;④全程施用（NW）。同时以传统的氮肥直接施入土壤后浇灌（SN-W）为对照。【结果】土壤水盐分布明显受灌溉方式的影响，但滴灌条件下不同施肥方式对土壤水盐分布无影响。氮肥滴灌施肥24 h后15N主要分布在0～20 cm深度土层，但不同施肥方式之间差异明显。NW处理15N在土壤中的垂直分布最深，但水平分布范围较小，且收获后土壤硝态氮在下层大量积累，容易造成淋失。相比之下，N-W处理15N在0～20 cm土层分布最均匀，收获后土壤硝态氮的残留量也最小，且棉花根系的生长和分布也优于其它处理。【结论】滴灌条件下，氮肥在一次灌溉过程的前期施用有利于提高氮肥利用率，减少氮素的淋洗损失。     

交替隔沟灌溉和施氮对玉米根区水氮迁移的影响

 【目的】研究交替隔沟灌溉条件下作物根区土壤水氮迁移和累积。【方法】利用小区试验,对供试玉米采取不同的水分和氮素处理,测定交替隔沟灌溉条件下玉米根区土壤硝态氮、铵态氮和水分的变化。【结果】施氮后沟中硝态氮含量增长很快,大多集中在地表下0～30 cm处。随着时间的推移,上层土壤水分携带氮素养分下渗,造成下层土壤硝态氮含量的上升。收获时低水高氮处理的整个剖面上硝态氮的累积量最大,是高水高氮处理的1.2倍,低水低氮处理的是高水低氮的1.27倍。施氮后表层0～30 cm土壤铵态氮含量和累积量达到高峰,30 cm以下变化不明显。收获时各处理的铵态氮在剖面上的分布和累积基本相同。高水处理的土壤水分累积量明显大于低水处理,氮素水平的高低对土壤水分的累积影响不大。【结论】施氮量和灌水量是影响土壤硝态氮、铵态氮和土壤水分分布和累积的最主要因素。高水处理造成根区硝态氮淋失,降低了氮肥的利用。施氮量与硝态氮在根区剖面上的累积呈正相关。与硝态氮含量相比,铵态氮含量较低并且变化不大。最佳的水氮耦合形式为低水高氮（施氮量240 kgN•ha-1,灌水量1485.71 m3•ha-1）。     

大田滴灌条件下葡萄生育期土壤水盐的平均分布特征

【目的】研究滴灌条件下土壤水盐的分布特征,为土壤水盐的调控提供参考。【方法】以新疆干旱区葡萄为例,对葡萄生育期土壤水盐含量进行测定,分析其生育期土壤水盐分布特性。【结果】葡萄生育期内,在垂直方向上覆膜处理土壤含水量的最大值出现在距滴头30 cm处,土壤含水量从30 cm处向两边递减;在水平方向距滴头30~60 cm处土壤含盐量最大,土壤盐分质量浓度与土壤含盐量具有相似的变化规律。灌水周期为7.5 d时,红提葡萄生育期内各处土壤均处于干旱状态。【结论】在综合调控土壤水盐分布特征时,必须考虑滴灌技术参数对土壤水盐分布的影响。     

玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系 土壤氮残留的效应与机制

【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm^-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm^-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量;相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P＜0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0-100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm^-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。     

间接地下滴灌下水分及硝态氮的分布运移

【目的】探究在室内环境条件下,间接地下滴灌的水分分布状况以及不同浓度肥液对硝态氮分布运移的影响.【方法】利用室内土箱进行试验,间接地下滴灌的流速为3 L/h,灌水2 h后分析土壤水分分布状况,分别以300(T_4)、600(T_3)、1 000(T_2)、1 300(T_1) mg/kg的4种不同浓度肥液为变量,研究不同肥液浓度下硝态氮在土壤中的淋失和积累情况.【结果】滴灌开始时的水分入渗速度最大,随时间推移持续减小,水平方向比竖直方向的湿润锋运移速度快,最终水平方向的湿润锋运移距离大于竖直方向的湿润锋运移距离;土壤含水率分布为从出水口向四周逐渐降低,出水口附近的含水率最大; T_3、T_4处理下,于出水口处的土壤硝态氮含量较低,在湿润锋边缘出现硝态氮的积累.T_1、T_2处理下,硝态氮的分布与土壤含水率相近,硝态氮的聚积发生在距离出水口较近处,且无湿润体边缘硝态氮积累的现象.【结论】硝态氮的分布情况与土壤含水率的分布和肥液浓度有很大关系,低浓度肥液会造成硝态氮淋洗,土壤水分高的地方硝态氮含量低;高浓度肥液会使硝态氮聚集在出水口附近,土壤水分高的地方硝态氮含量高.     

局部根区灌水和施氮对玉米导水率的影响

【目的】研究局部根区灌水和施氮对玉米根系、冠层水分传导的影响。【方法】以陕单9号玉米为试验材料,试验采取3种灌水方式,即常规灌水（CI）、固定1/2根系区域灌水（FPRI）和交替1/2根系区域灌水（APRI）。每种灌水方式设3种供水水平：充分灌水、轻度缺水、重度缺水。3个施氮水平：高氮（每千克土施0.3g纯氮)、中氮（每千克土施0.2 g纯氮)、低氮（每千克土施0.1 g纯氮),无肥对照。采用高压流速仪（high pressure flow meter,HPFM）测定不同水分、氮肥条件下盆栽玉米导水率。【结果】两种灌水方式下玉米导水率有极显著差异,交替灌水方式下玉米导水率大于固定灌水方式下玉米的导水率。土壤水分、氮素对玉米根系、冠层导水率的影响都达到了极显著水平。3个生育期相比较,玉米在拔节期具有较大的导水率。【结论】交替灌水方式较其他灌水方式更能促进根系的水分传导能力,有利于提高作物对水分的吸收和利用;随着土壤水分的增加玉米根系、冠层的导水率有明显的增加趋势;在土壤水分不变条件下施氮肥可以提高玉米根系、冠层的水分传导;在干旱半干旱地区,交替灌水方式具有明显的优越性。     

不同土壤质地垄沟灌溉对水氮分布特征的影响

【目的】探明不同土壤质地无作物垄沟灌溉对水氮分布特征的影响,为指导垄沟间（套）作种植田间灌水技术和合理设计灌溉系统提供参考。【方法】采用土箱进行垄沟灌溉室内模拟试验,研究黏土、砂土和壤土无作物垄沟灌溉的土壤水分和硝态氮分布特征。【结果】不同土壤质地无作物垄沟灌溉对土壤水分和硝态氮的再分布特征的影响类似。黏土的下渗作用最明显,在垂直方向50 cm处含水量可达20.96%,其侧渗作用不明显;壤土在垂直方向50 cm处含水量为16.84%,水平方向距沟中45 cm处含水量为12.04%;砂土在垂直方向50 cm处和水平方向在距沟中50 cm处的土壤含水量均为11.55%。其中,在灌水48 h内,黏土和壤土水分未能渗透至垄中,而砂土已渗透至垄中。土壤硝态氮主要通过对流作用随土壤中水分的运移而扩散,黏土和壤土硝态氮在深层土壤中大量累积,而砂土硝态氮淋溶不明显,呈同心圆分布,且更均匀。【结论】土壤质地越重,黏粒质量分数越高,土壤水分入渗能力越小。入渗水量相同时,湿润距离随土壤黏粒含量的增加而减小,随孔隙率增大而增加。     

不同生育期灌水和施氮对夏玉米生长、产量和水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期灌水和施氮对玉米各生育期生长、产量和水分利用效率的影响。【方法】以夏玉米蠡玉16号为试验材料,设置了7个水分处理(全生育期灌水、苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水、苗期+灌浆期灌水、拔节期+抽穗期灌水、拔节期+灌浆期灌水、抽穗期+灌浆期灌水)和3个氮素水平(不施氮肥、低氮(60kg/hm2)、高氮(180 kg/hm2)),研究不同生育期灌水和施氮对夏玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【结果】不同生育期灌水和施氮对夏玉米的株高、叶面积、地上部干物质、产量及水分利用效率均有一定的影响。与全生育期灌水相比,在平均氮肥(各指标3个氮素处理的平均值)水平下,苗期+灌浆期灌水处理及抽穗期+灌浆期灌水处理的株高、叶面积、地上部干物质累积量和籽粒产量显著降低,且后者的水分利用效率最低。相比较而言,苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水及拔节期+抽穗期灌水处理玉米产量的下降幅度不大,而灌溉水利用效率却有较大提高。【结论】在试验地区,与全生育期灌水相比,苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水以及拔节期+抽穗期灌水处理有利于维持玉米产量并提高水分利用效率,而施氮也可以显著增加玉米的产量和水分利用效率。在本试验条件下,以高氮全生育期灌水处理的产量最高。     

膜下滴灌不同灌溉定额对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

【目的】研究膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐时空分布特征、春玉米产量和水分利用效率的影响。【方法】在石羊河流域中游,通过2014-2015两年的灌溉试验,对春玉米生育期设置不同灌溉定额（4 800、4 200和3 600 m³·hm^-2）,测定0-100 cm土层内,土壤水盐时空分布特征,春玉米播种前和收获后土壤全盐量在年内和年际间的变化,春玉米产量及其构成要素。【结果】随灌水定额的增加,0-60 cm土层土壤含水率增加明显,当灌水定额从420 m³·hm^-2增加到480 m³·hm^-2时,春玉米吐丝扬花期0-60 cm土层平均含水率可保持在24.52%以上。在作物需水关键期,当灌水定额为480 m³·hm^-2时,能明显增加深层土壤的蓄水量。当灌溉定额低于360 m³·hm^-2时,灌水量严重不足,土壤水分亏缺明显。在非灌溉期,土壤盐分随水分蒸发在表层耕作土壤中积聚。垂直方向上,在0-40 cm土层发生积盐现象,80-100 cm土层发生脱盐现象。在灌溉期,在垂直方向上,随着灌溉定额的增加,土壤淋洗深度呈增加的趋势。不同灌溉定额条件下,0-20 cm土层土壤发生脱盐现象,40-100 cm土层发生积盐现象。但0-100 cm土层内,土壤全盐量盈亏量总体基本平衡。在水平方向上,土壤盐分以滴头为中心向滴灌带两侧运移,滴头间土壤水分的交汇作用将原耕层的部分盐分迁移到滴灌带的湿润锋边缘处。各处理土壤含盐量均表现为滴灌带间较滴头间增加明显。不同灌溉定额对春玉米穗长、穗行数、行粒数影响不显著,对穗粗、秃尖长、百粒重影响显著。降低灌溉定额可增加春玉米的穗粗和百粒重,但对作物增产无显著作用。【结论】膜下滴灌条件下,春玉米耗水量受灌水量影响,适度水分亏缺能提高水分利用效率（WUE）,但使春玉米产量降低4.45%-20.99%。春玉米全生育期灌水10次,灌水定额为420 m³·hm^-2,灌溉定额为4 200 m³·hm^-2的灌溉制度节水、压盐、增产效益最优。     

膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长及产量的影响

【目的】明确等灌溉量膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以郑单958为研究对象,于2015—2021年进行田间试验,通过管式水分仪测定窄行、根区和宽行下0—50 cm土层水分含量,研究膜下滴灌与细流沟灌对土壤水分分布状况及其对玉米株高、叶面积指数、叶绿素含量、生物量、产量、水分利用效率等的影响。【结果】膜下滴灌优先补充窄行和根区的土壤水分,而细流沟灌优先补充宽行表层的土壤水分。而玉米耗水主要集中在0—30 cm土层范围内,膜下滴灌的窄行和根区0—30 cm土层水分含量均高于细流沟灌;随着土层深度增加灌溉对土壤含水量的影响减小,40—50 cm土层水分动态受灌溉方式影响较小。膜下滴灌较细流沟灌可显著促进玉米在开花期和成熟期的生长,提高叶面积指数。开花期膜下滴灌玉米的株高和叶面积指数较细流沟灌平均增加4.3%和8.3%,成熟期平均增加4.9%和15.1%。开花期和成熟期玉米总生物量均为膜下滴灌>细流沟灌处理,开花期增加12.2%,成熟期增加11.5%。膜下滴灌处理的玉米干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率均显著高于细流沟灌处理,分别增加17...     

春小麦滴灌节水高产高效栽培技术研究

[目的]新疆兵团农八师148团地处天山北麓、准噶尔盆地南缘,北靠古尔班通古特大沙漠,属典型的大陆性气候,是荒漠绿洲灌溉农业,以棉花、小麦、玉米等作物种植为主.土地资源丰富,作物生长期间光温资源充裕,但干旱少雨,农业生产靠灌溉,水源不足,制约着生产发展.针对上述问题研究春小麦滴灌节水高产高效的栽培技术.[方法]利用现有棉花滴灌设施滴灌春小麦.[结果]2008年起,打破传统的地面灌水方法,创新小麦栽培滴灌模式.两年累计种植春小麦2 183.33 hm~2.[结论]通过春小麦地面灌和滴灌种植对比,论述有关春小麦滴灌节水高产高效栽培技术措施,总体效益显著.     

基于GIS的塔额盆地农田土壤养分空间变异特征分析

【目的】研究新疆塔额盆地耕地土壤养分的空间分布以及变化。【方法】基于该地区2010年和2018年2个时期的样点养分数据(有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾),利用统计学、地统计手段,与GIS技术相结合,分析耕层土壤的时空变异性。【结果】2010~2018年期间耕层土壤指标都处于中等强度变异,其中变异系数最高的为2018年的有效磷为85.79%。2018年各项指标的标准化Z值均低于2010年,近年来以下指标的空间自相关呈现减弱趋势。养分指标含量整体呈现四周低中间高。在不同土壤类型下潮土的养分含量增加最少,其余2种土类下都存在较大幅度的增加。在不同灌溉方式下,滴灌和漫灌的灌溉方式养分含量都有所增加,但出现漫灌方式养分含量增加较滴灌下增长较低的现象。【结论】2010-2018年5种养分指标都呈中等程度变异,人为活动对土壤养分含量的影响较大;各养分含量都有所上升,有效磷与速效钾上升最为明显;不同土类养分含量均为增加趋势;滴灌和漫灌下养分含量有所增长,但畦灌条件下养分有所下降;耕地质量处于中等偏下。     

基于正交试验的玉米最优产量渗灌技术组合分析

【目的】研究不同作物渗灌土壤水分状况与产量效应,为渗灌推广应用提供技术参考。【方法】基于正交试验设计,以渗灌玉米产量为敏感性分析指标,研究渗灌灌溉下播种深度、渗灌埋深、灌水频次和灌水定额对玉米产量影响的敏感性,观测不同处理下土壤水分状况。【结果】渗灌与膜下滴灌土壤水分分布有所不同。渗灌耕作层土壤含水率低,中下层土壤含水率渐增;膜下滴灌耕作层土壤含水率较高,中层土壤有所下降,下层含水率增高。4 200 m³/hm²渗灌定额玉米产量达9 905.56 kg/hm²。渗灌玉米平均产量9 485.10 kg/hm²,比膜下滴灌高出12.7%。【结论】对渗灌玉米产量影响最为显著的是播种深度,其次为灌水频次、渗灌埋深,影响最小的是灌水定额。播种深度20 cm,渗灌埋深30 cm,灌水定额600 m³/hm²,灌水频次7次为渗灌玉米高产最优参数组合。     

干旱区滴灌棉田冻融季土壤水热盐分布规律研究

[目的]研究滴灌棉田冻融期及其前后水热盐分布规律.[方法]实验以野外实测和室内试验数据为基础,分析水热盐在干旱区滴灌棉田冻融季土壤各层中分布特征.[结果]表层土壤11月下旬开始冻结,到翌年2月上旬达到最大冻结深度,4月上旬土壤完全融通,冻融期5 cm深处土壤温度变幅为19.95℃,170 cm深处变幅为10.25℃;0～60 cm土层2009年11月29日～2010年2月11日含水量和含盐量冻结过程中都呈上升趋势,2010年2月11日～4月21日为融化期,土壤垂直含水量和含盐量分布表现出复杂的变化方式,60～200 cm土壤水盐垂直分布变化不大;土壤水分与盐分时间变异特征表现为:冻融期土壤表层变异性大于底层,0～80cm水分变异程度大于盐分,80～200 cm水盐变异系数差异不大,变异性低.[结论]为冻融季土壤水热盐分布进一步研究提供参考,对盐渍土的改良、农业灌溉等相关问题的研究有一定参考价值.     

滴灌条件下冬小麦土壤水分变化特征研究初报

[目的]一管6行布局是新疆滴灌冬小麦主要模式之一,研究其土壤水分变化特征,制定滴灌小麦优化灌溉制度.[方法]通过大田和小区试验结合,在冬前滴灌450 m3/hm2的基础上,设春后3 750、3 150和2 475 m3/hm2三个滴水量处理;采用烘干法测定毛管管下、毛管管间(离毛管45 cm)位置0～ 140 cm土层土壤水分含量.[结果]1管6行模式下,管下和管间位置土壤水分分布有一定差距,春后滴水量为3 150和2 475m3／hm2处理管间位置在水分胁迫情况下,土壤水分含量有一定的波动变化,消耗利用了更深层土壤水分;3 750 m3/hm2处理管下及管间位置不同土层土壤水分变化较稳定.[结论]在同等条件下,北疆地区滴灌冬小麦大田灌水定额应确定在750 m3/(hm2·次)范围为宜.     

滴灌春麦水肥一体化肥效试验研究

[目的]研究春麦在滴灌条件下的水肥利用情况,为滴灌春麦科学施肥提供技术支撑.[方法]通过大田试验,采用“3414”试验方案研究随水施肥对肥料利用率及小麦经济、生物产量的影响.[结果]滴灌春麦至开花期对氮、磷、钾肥吸收量已达全生育期的78.1;、82.14;和84.9;;施用等量氮、磷、钾肥(N240P52.5K375),滴灌施肥较常规施肥氮、钾利用率分别提高了4.7;和3.2;,但磷素差异不大.单一肥料氮肥的作用最大,其次是磷肥;随施氮量的增加,小麦产量得到提高,但过多施入氮肥产量反而下降;氮肥农学效率和偏生产力则随氮肥增加呈递减趋势.[结论]春麦采用水肥滴灌模式可提高肥料利用率并增加小麦产量.