水稻产量和灌溉需水量的气候敏感性分析及贡献量评估

以苏南地区单季稻为研究对象,基于ORYZA2000水稻模型结合去趋势的气象变量定量评估了研究区1961—2010年各气象变量对水稻产量、灌溉需水量和耗水量变化的贡献量,并进行了气象变量敏感性分析。结果表明,1961—2010年,水稻产量和灌溉需水量均呈下降趋势,其中产量下降趋势显著,而耗水量上升趋势显著;辐射的下降对水稻产量变化贡献量最大,导致了产量的显著下降,而风速和辐射的下降以及水气压的增加引起耗水量的下降,但气温升高对其贡献了更大的增加量,多变量共同作用导致耗水量显著增加,降水量的增加导致了灌溉需水量的下降;产量对辐射最敏感,其次是最高气温和最低气温;灌溉需水量和耗水量对最高气温最敏感,其次是最低气温和水气压。     

新疆北部干旱区春小麦需水量与灌溉制度试验研究

通过对春小麦的灌水量、灌水时间、灌水次数等方面的试验对比分析,得出春小麦的耗水规律。同时揭示了春小麦产量与灌水量的关系,产量与灌水量之间的关系曲线呈抛物线形式,灌水量在较小值时,产量随着灌水量的增加而增加,直至到达产量最大值,此后随着灌水量的増加产量反而开始下降。结合试验成果和当地荒漠戈壁地的土质结构和性状,提出了当地种植春小麦的灌溉制度,春小麦灌溉定额为4 553.9m3/hm2,全生育期的灌水次数为10次。     

马铃薯需水量与灌溉制度试验研究

2007年5~9月在山西省临县湫水河灌溉试验站进行了马铃薯需水量和灌溉制度试验研究。结果表明,马铃薯的耗水规律为发芽期1.54~2.79 mm/d,幼苗期1.67~3.14 mm/d,块茎形成期2.84~5.59 mm/d,块茎增长期达到最大值4.77~5.91 mm/d,淀粉积累期降为3.49~4.89 mm/d。马铃薯耗水量与产量呈抛物线关系,为了取得高产和较高的水分利用率,全生育期的耗水量应在450~500 mm之间。在当地气候、土壤及栽培模式下,马铃薯的灌溉制度为全生育期灌水2次,灌水定额60~90 mm,灌溉定额115~175 mm。     

基于作物-水模型的不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度研究

以不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度为研究目标,以地下滴灌不同土壤含水量下限控制试验为基础,通过对不同降雨年型苜蓿生长、水分利用及产量指标的系统分析,建立产量-耗水量-水分生产效率的作物-水模型,推求各茬苜蓿最优耗水量,结合典型年降雨在苜蓿生产各茬内的分布特点,提出宁夏引黄灌区苜蓿草田不同降雨年型地下滴灌灌溉制度。结果表明:不同降雨年型下,地下滴灌苜蓿土壤含水量≥50%田间持水率时,各茬株高呈现先升高再下降的2段式变化过程;分枝数随收获茬次的延续逐步下降,茎叶比在丰水年型随灌溉定额增加而升高,在平水年型随收获茬次延续逐步下降;各处理干草产量在不同降雨年型均随收获茬次的延续逐步下降,且土壤含水量下限高于60%田间持水率的各处理间产量差异达不到显著水平;苜蓿草田各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比、株高和分枝数,进而影响干草产量,并据此建立了苜蓿草田产量-耗水量-水分生产效率间的作物水模型,计算苜蓿草田各茬兼顾产量和水分生产效率的最优耗水量,结合自然降雨分布特征,提出宁夏引黄灌区不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度:枯水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为5 000 m~3/hm~2,灌水20次;平水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 600 m~3/hm~2,灌水19次;丰水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 132 m~3/hm~2,灌水17次。     

旱田主要作物耗水规律试验研究

作物的田间耗水规律是制定灌溉制度的主要依据,利用肇州县作物需水量试验区2000~2012年测坑和田测的作物需水量实测资料,对主要作物耗水量、需水量、缺水量以及生育期内降水量与产量的关系进行了分析,确定了三种作物在不同灌溉条件下的需水量,为制定灌水决策和灌溉制度打下基础。     

有限供水对河西绿洲灌区玉米耗水量及产量的影响

利用2006~2008年在河西灌区的连续定位试验资料,分析了不同供水水平对玉米的耗水量和耗水规律及其与产量的关系,并建立了各参数的数学模型,研究了不同供水水平与地上部干物质积累及叶面积系数的关系。结果表明,玉米阶段耗水量和日均耗水量随着灌溉定额的增加而增加,而产量及其构成因素与耗水量则呈抛物线形变化。随着灌溉定额的增加,玉米的水分利用效率呈先增加后减小的变化趋势。因此,本试验条件下,4800 m3/hm2是高产节水的最佳灌水处理。     

喷灌条件下灌水量对建植初期紫花苜蓿产量与品质的影响

通过圆形喷灌机条件下的大田试验,研究了华北地区紫花苜蓿需水规律以及灌水量对苜蓿产量与品质的影响。结果表明:建植1年刈割4次的苜蓿,年需水量为663.39mm,平均日需水强度为3.6mm/d,需水量最大时期为第二、三茬。灌水量对全年产量影响不显著,其中85%ETc处理下年产量最高。在第一、四茬中,灌水量对产量影响不显著,85%ETc处理下获得最高产量;第二、三茬中,随灌水量增加产量逐渐增加,适当减少灌水(85%ETc)不会使产量明显减少,而灌水量减少至70%ETc时产量下降明显。同时,结果表明随着灌水量增加灌溉水分利用效率(IWUE)逐渐降低,且灌水量对各茬苜蓿品质均无显著性影响。综合考虑产量、品质与节水效果,建议采用85%ETc作为最优灌水量。     

陕北黄土高原枣树需水规律与灌溉需水量研究

为探明黄土高原区山地枣树的需耗水规律,于2009-2013年在陕北米脂试验站进行了非充分灌溉试验。对枣树各生育阶段耗水量和参照作物ET0进行了排序,结果表明:果实生长膨大期开花座果期果实成熟期萌芽展叶期;枣树4个生育期(萌芽展叶期、开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期)的作物系数均值分别为0.44、0.81、0.99、0.91;根据试验地气象局提供的1971-2005年的逐日气象资料,计算了试验区35 a有效降雨量、枣树需水量和灌溉需水量,分析了不同水文年份枣树的需水量和灌溉需水量,讨论了枣树需水量与同期气象因子的关系并将各生育阶段作物需水量与同期气象因素进行了拟合,为陕北山地枣树的作物需水量提供了经验公式,也为制定黄土高原地区不同水文年份枣树的灌溉制度提供了科学依据。     

石羊河流域喷灌不同灌水量对苜蓿生长、产量及水分利用效率的影响

通过大田喷灌试验,研究了苜蓿生长适宜的灌水量。结果表明,喷灌条件下不同灌水处理苜蓿的生长、产量、水分利用效率与耗水量有极高的相关性(R20.97);随着灌水量增加,苜蓿生长越好,产量越高,当灌水量大于140mm时,苜蓿产量不再随灌水量增加而增加;苜蓿的水分利用效率随着耗水量的增加先增加后降低,灌水利用效率随耗水量的增加降低,差异均显著(P0.05)。该研究揭示喷灌条件下140mm的灌水量不仅可以使石羊河流域苜蓿增产还可以节约水资源。     

覆膜畦灌条件下制种玉米需水规律及优化灌溉制度研究

为探索西北旱区制种玉米最佳灌溉定额和节水效果,进行了覆膜畦灌条件下制种玉米需水规律及优化灌溉制度试验,研究了相同灌水定额(900m3/hm~2)、不同灌水次数(2、3、4次)条件下,制种玉米生育期土壤水分变化情况、需水规律及产量变化。结果表明,灌水次数对制种玉米拔节期0~100cm土壤水分含量影响显著。相同灌溉定额条件下,灌水时间影响制种玉米的穗行数、行粒数产量特征值。制种玉米耗水强度呈"低-高-低"的变化趋势,峰值出现在抽穗期。制种玉米耗水量、产量及WUE呈二次抛物线关系,耗水量与WUE、产量二者呈正相关,(R~2=0.827 3,0.570 9)。畦灌条件下,制种玉米产量与耗水量呈显著正相关关系(R~2=0.82)。产量与各产量特征值均呈正相关关系。西北旱区制种玉米在拔节期、抽雄期、灌浆期灌水3次,灌水定额为900m~3/hm~2,灌溉定额为2 700m~3/hm~2的灌溉制度具有明显的经济产量效益和节水效益。     

弃耕地苜蓿耗水规律的研究

通过对弃耕地苜蓿生长过程中水分变化的研究，发现在苜蓿生长的苗期、分枝期和花期，日平均耗水强度依次表现出递增的趋势，结实期则有所下降；水分变化与生长过程具有相似的变化规律。     

不同生育期亏缺灌溉对酿酒葡萄生长及耗水特性的影响

为了探究不同生育期亏水对酿酒葡萄生长、耗水特性、水分利用效率及产量的影响,在武威市进行了不同生育期亏水滴灌试验,分析了不同生育期亏水对酿酒葡萄横径、纵径、耗水规律、产量、水分利用效率的影响。结果表明,酿酒葡萄横、纵径的生长总体表现为先快速,后缓慢,再由快速至稳定的趋势,浆果膨大期亏水对于葡萄横、纵径生长不利;浆果快速膨大初期葡萄横、纵径膨大速率均与产量、水分生产效率以及灌溉水利用效率极显著正相关;浆果膨大期、着色成熟期亏水显著降低酿酒葡萄的耗水强度;浆果膨大期耗水模系数占到50%以上,该阶段水分亏缺会导致葡萄产量的减少,通过试验发现减产幅度达30.2%,是酿酒葡萄需水临界期;新梢生长期适度水分亏缺有利于增产,在试验条件下,增产率为10.1%。因此,果实膨大期水分亏缺对葡萄的产量不利,在新梢生长期可适度亏水,以实现酿酒葡萄高产和高效的生产目的。     

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。     

东北寒区水稻需水对地下水埋深的响应及灌溉模拟

【目的】揭示不同降水年型下东北寒区水稻需水对地下水埋深变动与灌溉的响应规律,进一步优化寒区水稻灌溉制度。【方法】以黑龙江庆安和平灌区灌溉试验站多年水稻灌溉试验及2017年地下水动态观测数据为依据,分析不同灌水模式下水稻耗水及地下水变化动态,验证AquaCrop模型在东北寒区水稻生长模拟中的适用性,并用于模拟分析25%、50%、75%降水年型下水稻需水与不同地下水埋深的相互关系及灌水量的响应规律,提出适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及其生育期净灌水量。【结果】①水稻生育期内,地下水埋深先浅后深,其中,分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期耗水量大,灌溉和降雨较多,地下水埋深较浅;②构建了3种降水年型下ET与GD、I的多元回归方程,综合考虑了水稻需水量与地下水埋深、生育期灌水量之间的相关关系,可用于稻田高效耗用水管理和地下水资源持续利用;③为实现东北寒区水稻高产和地下水埋深基本稳定的双重目标,地下水埋深应控制在2.0～2.5 m之间,水稻生育期净灌水量为:枯水年不宜低于现状灌水量,即300 mm;丰水年和平水年净灌水量可适当减少至现状灌水量的0.8倍,即240 mm。【结论】提出了适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及生育期净灌水量,为促进我国东北地区节水增粮,保护湿地生态环境,提高农业用水效率提供了理论依据。     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树耗水特性及作物系数的试验研究

以三年生矮砧红富士为试验材料,利用水量平衡方程和彭曼-蒙特斯公式(Penman-Monteith)计算幼龄苹果树全生育期的实际耗水量和参考作物蒸发蒸腾量,探明了蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树的耗水特性及作物系数变化规律。结果表明:1CK、T_2、T_3处理全生育期耗水量差异不大,分别为327.40、322.60和314.10mm;T_1处理最小为296.40mm。生育期内各处理耗水量均呈中间大,两头小的"纺锤形"分布,生育中期(7-9月)的耗水模数为69.43%~75.44%,此阶段是幼龄苹果树的需水关键期。2CK、T_2、T_3处理幼树作物系数全生育期内呈双峰分布,初始生育期缓慢增长;花芽分化期,略有下降;快速生育期,作物系数持续增长并在生育中期达到峰值;成熟期,作物系数迅速减小;T1处理幼树作物系数全生育期内呈单峰分布,除7月外,其余时期都小于其他处理;不同处理幼树作物系数均在9月达到峰值。3蓄水坑灌比地面灌溉具有更强的蓄水保墒能力。     

灌水频率对绿洲菊芋耗水特征及水分利用效率的影响

灌水频率对作物耗水特征和水分利用效率有重要影响,但对以收获地下块茎为主要目的的经济作物研究并不多见。以菊芋为材料,分别在苗期(S)、枝繁叶茂期(L)、现蕾期(B)和开花期(F)施加不同灌水组合,包括苗期600 m3/hm2(S600,下同)处理J1、S600+L600为J2、S600+B600为J3、S600+L300+B900为J4、S600+L900+B300为J5、S600+L600+B300+F900为J6及全生育期不灌水的对照CK,研究菊芋农田水分利用状况。结果表明,枝繁叶茂期和苗期是菊芋水分消耗和需求最大的时期,其次为现蕾期。不同灌水频率下菊芋苗期耗水量、耗水强度及耗水模数差异不大(p0.05),但与不灌水相比差异显著(p0.05)。枝繁叶茂期和现蕾期缺水导致菊芋耗水量和耗水强度显著下降,而开花期灌水菊芋耗水量、耗水强度及耗水模数显著增大。菊芋全生育期耗水量随灌水频率和灌水量增大而增大,但灌水频率和总灌水量一定时,不同生育期灌水量分配对菊芋耗水量无显著影响。不同灌水频率下菊芋全生育期耗水量比不灌水显著增加55.3%~205.6%,灌水频率越高耗水量越大。菊芋水分利用效率随灌水频率和灌水量增大而降低,但相同灌水频率和灌水量下菊芋生育期内灌水量不同时水分利用效率差异不大。总体而言,以收获地下块茎为主要目的的经济作物在耗水规律和水分利用特征方面明显不同于以收获籽粒为目的的粮食作物,应保证营养生长期和并进生长阶段的水分供应以满足蒸腾需水和光合同化对水分的需求,而生殖生长期则应适当减少灌水量以抑制作物奢侈蒸腾,提高水分利用效率。     

马铃薯膜下滴灌耗水规律的研究

以‘克新1号’品种的脱毒原种为材料,研究了膜下滴灌马铃薯全生育期耗水量、阶段耗水量、水分利用效率等的变化规律。结果表明,膜下滴灌下,各时期阶段耗水量和耗水强度以块茎膨大期最大,其次是块茎形成期、苗期、淀粉积累期;除淀粉积累期外,全生育期耗水量和平均耗水强度及各生育时期的阶段耗水量和耗水强度均极显著高于覆膜不滴灌;膜下滴灌马铃薯耗水层主要集中在0～40cm,而覆膜不滴灌为0～60cm;膜下滴灌马铃薯的产量为55 596kg/hm2,与覆膜不滴灌差异显著;水分利用效率为11.36kg/mm,与覆膜不滴灌的差异不显著。     

Effects of frequency of irrigation and gypsum treatment on leaf water potential and leaf stomatal conductance of lucerne (Medicago sativa L.) grown on a heavy clay soil

Summary Concurrent diurnal measurements of water potential, osmotic potential and conductance were made on leaves of lucerne grown under weekly (W) and fortnightly (F) irrigation on gypsum-treated (G) and untreated soil (C). Measurements were made throughout the period of vegetative growth.Leaf water potentials were lower both at dawn and in the afternoon under fortnightly as compared to weekly irrigation. Gypsum application led to a slower decline in water potential under fortnightly irrigation, although the effect was small compared with more frequent irrigation. Stomatal conductance was reduced under treatments F_G and F_C during the later stages of vegetative growth, coinciding with leaf water potentials of less than c. –1.6 MPa.The relationship between leaf water potential and turgor potential changed with time such that positive turgor was maintained as leaf water potential declined. Turgor maintenance was achieved through a decrease in leaf osmotic potential. These data suggest that lucerne is capable of osmotic adjustment.Stomatal conductance declined rapidly below a leaf turgor potential of c. 0.1 MPa. It is hypothesised that osmotic adjustment enabled stomatal adjustment, which contributed to continued assimilation despite increasing soil moisture deficits.     

调亏灌溉条件下紫花苜蓿生长、作物系数和水分利用效率试验研究

为了探讨西北旱区饲草作物节水灌溉新途径,在石羊河流域下游民勤干旱荒漠绿洲区大田进行了不同调亏灌溉模式下紫花苜蓿生长、作物系数及水分利用效率试验研究。结果表明,第一茬不同调亏处理最终株高差异不显著,而返青期、分枝期土壤水分下限为55%田间持水量(θf)的水分亏缺有利于增加分枝数,而茎粗随灌水量增加而增加。不同处理的耗水强度总体趋势是随着供水量的增加而递增。作物系数(Kc)第一茬随生育阶段逐渐增大,全年Kc随茬次递减。第一茬土壤水分下限55%θf的控水处理,有利于后继茬次生长,保证全年总产量最高。在石羊河流域水资源严重不足的情况下,调亏灌溉是一种有效的灌溉方式,在民勤干旱缺水地区苜蓿第一茬土壤水分下限不应低于55%θf,第二、三茬土壤水分下限保持(55%~70%)θf可以获得较高的产量和水分利用效率。     

宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄耗水规律及灌溉制度优化研究

以宁夏贺兰山东麓大田滴灌酿酒葡萄为研究对象,分析不同灌水处理条件下土壤含水率、耗水规律、品质、产量及水分生产效率的变化,基于多因素提出优化酿酒葡萄滴灌灌溉制度。主要结论有:不同生育期土壤含水率随土层深度呈下降趋势,生育期内果实膨大期土壤含水率最高。阶段耗水量呈现开花期、初果期小,萌芽期、果实膨大期、着色成熟期大的"下开口抛物线"分布,果实膨大期为耗水高峰期,日均耗水量2.26~4.48 mm/d。3 600 m3/hm~2时滴灌酿酒葡萄的可溶性固形物、总酸等含量较优,品质较好,产量、水分生产效率最高。(4)推荐优化酿酒葡萄滴灌灌溉制度为:灌溉定额3 600 m3/hm~2,灌水次数13次,其中萌芽期3次,开花期1次,初果期2次,果实膨大期4次,着色成熟期3次。