垄宽对春小麦产量及土壤水分的影响研究

2003-2004年在张掖市进行的春小麦垄作试验结果表明,垄作栽培有明显的边行优势,各处理小穗数、穗粒数、穗粒重垄边均高于垄中;以75 cm垄宽处理产量最高,为7 000.0 kg/hm2.在0～120 cm土层灌三水后不同垄宽处理土壤水分均垂直分布在0～60 cm土层中,同一层次不同处理土壤含水量60 cm垄宽高于75、90 cm垄宽.在0～60 cm土层中,90 cm垄宽处理土壤含水量一直呈下降趋势,土壤水分发生侧渗,且不同垄宽处理在灌水后垄沟土壤含水量略高于垄面.     

起垄方式对垄膜沟灌玉米产量及水分利用效率的影响

在武威市凉州区河水灌区试验观察了不同起垄方式对垄膜沟灌玉米产量及水分利用效率的影响,结果表明:采用垄膜沟灌模式,在垄高15 cm的条件下,当垄面宽为60 cm、沟宽为30 cm时,玉米的折合产量13 272.2 kg/hm2,较当地常规微垄种植模式增产55.96%;水分利用效率为22.95 kg/(mm.hm)2,较当地常规微垄种植模式增加18.49%。     

垄膜沟灌油葵的产量及水分生产效益分析

为了研究油葵在垄膜沟灌条件下的产量及水分生产效益,通过设定不同灌水定额,分析不同灌水处理对油葵干物质积累、产量、水分利用效率、耗水特性的影响。结果表明,总灌溉定额2550 m~3/hm~2,全生育期灌水5次时,油葵产量较常规覆膜畦灌平均增加2.86%,节水23.62%,灌溉定额降低195.0 mm,生育期耗水降低117.1 mm,水分生产效率为2.68 kg/m~3。     

生物炭用量与粒径对紫色土水分入渗及再分布特征的影响

为探究生物炭用量和粒径对紫色土入渗过程与持水性能的影响,采用室内一维土柱模拟试验,设置4种生物炭用量(0%,1%,3%,5%)和3种粒径(0～0.25,0.25～0.5,0.5～1 mm),其中0%施用量为对照处理(CK).结果显示：添加不同用量和粒径的生物炭均延长了湿润锋达到土柱底部的时间,相同粒径条件下湿润锋运移深度和累积入渗量随生物炭施用量的增加而降低(p<0.05), 3%施用量时较小粒径(0.25～0.5 mm)的生物炭对水分入渗的抑制作用优于大粒径(0.5～1 mm),湿润锋运移深度随入渗时间的变化规律符合幂函数.生物炭可以改变土壤剖面含水率的分布趋势,增强紫色土的持水能力,整体增效为：5%>3%>1%>CK, 0～0.25 mm>0.25～0.5 mm>0.5～1 mm>CK.入渗结束24 h时,施用生物炭处理下各土层土壤含水率均比CK高,其中土层10～30 cm中施炭处理的含水率明显增大(p<0.05),各处理土壤平均含水率较CK增加了6.48%～13.51%. Kostiakov模型对添加生物炭后紫色土的水分入渗过程的拟...     

玉米垄膜沟灌不同垄沟宽的节水及增产效果试验研究

玉米垄膜沟灌栽培技术是甘肃省在水资源短缺的河西灌区示范推广的高效节水灌溉技术主要模式,该技术模式较当地玉米半膜覆盖漫灌栽培常规模式相比抗倒伏性增强、灌水量减少、产量增加,作者为了进一步研究玉米垄膜沟灌栽培条件下最佳垄沟宽度对玉米的节水和增产效果,开展了此项试验研究。结果表明,在垄高和沟深一致的条件下,以垄宽、沟窄的垄膜沟灌栽培技术模式节水和增产效果最显著。     

垄膜沟灌栽培对制种玉米产量和水分利用效率的影响

对制种玉米在垄膜沟灌和条膜覆盖两种栽培方式下的产量和水分利用效率进行了对比研究,结果表明:垄膜沟灌栽培具有较好的增产、节水、增温效应,与对照条膜栽培相比,5～25 cm土层地温提高0.92℃;在相同的灌溉定额下,制种玉米千粒重增加9.94～46.01 g,穗粒数增加6.10～46.78粒,增产1.63%～40.44%,水分利用效率提高4.17%～34.16%;垄膜沟灌栽培条件下制种玉米适宜灌溉定额为450 mm,与对照相比,节水1 500 m3.hm-2,与当地大田灌溉定额720 mm相比,节水2 700 m3.hm-2,节水效果显著。     

不同节水灌溉技术下水分运动的试验与模拟

根据灌溉水分运动规律,建立了水分入渗和土壤蓄水量动态模型。对喷灌、滴灌、渗灌及波涌灌几种方式下,小麦和玉米两种作物的水分入渗和土壤蓄水量动态进行了对比试验和模拟研究,分析了不同灌溉方式的灌溉机理。     

不同水氮条件下垄膜沟灌玉米的产量及水分利用效应

为明确灌水和施氮对甘肃河西走廊地区垄膜沟灌玉米产量的影响,通过裂区试验,研究了不同施氮量和灌溉定额下垄膜沟灌玉米的产量及水分利用效果,结果表明,施氮、灌水以及二者之间的交互作用对玉米产量均有重要影响。灌溉定额从3 600 m3/hm2增加到4 500 m3/hm2和在0～300 kg/hm2范围内增施氮肥,玉米穗粒数、千粒重增加、增产显著。增加灌水和减少施氮,玉米水分利用效率降低。其中施N 300 kg/hm2、灌水定额为4 500 m3/hm2处理的玉米产量及水分利用效率相对较高,与最高产量处理施N 300 kg/hm2、灌水定额为5 400 m3/hm2相比,仅减产0.17%,减产差异不显著,且水分利用效率较施N 300 kg/hm2、灌水定额为5 400 m3/hm2处理提高了11.45%,节水900 m3/hm2。在河西走廊垄膜沟灌栽培条件下,可选择施N 300 kg/hm2和灌水4 500 m3/hm2为玉米的适宜氮肥用量和灌溉定额。玉米获得15 000 kg/hm2以上高产的适宜施氮量为180～390 kg/hm2,灌溉定额3 720～5 100 m3/hm2。     

沟垄种植方式下的燕麦产量和水分利用效率

以‘定莜1号’为试材,设置3种集雨处理,即平地种植(T1)、沟垄不覆膜种植(T2)、沟垄覆膜种植(T3),测定了不同生育期土壤的水分、出苗率、叶面积指数、产量等主要指标.结果表明:T3处理的燕麦出苗率最高,为72.5%,叶面积指数显著高于T1和T2处理(P<0.05),T1和T2之间差异不显著(P>0.05),T3处理的燕麦耗水量为190.4mm介于T1和T2处理之间,但是产量和水分利用效率为各处理中最高,分别为1 745.5kg/hm2和9.1kg/(mm.hm2).沟垄覆膜处理是一种耗水量较小,产量和水分利用效率最高的集雨种植模式.     

潮土水分入渗与再分布性能的模拟研究

对潮土入渗性能的室内土柱模拟研究结果表明,土壤水分的湿润深度深度与入渗时间呈指数关系,当湿润锋下移至额富饶饿加水深度后,其速度明显下降;水分湿润深度与湿润层的含水量呈线性关系,与湿润锋下移速度呈乘幂关系;湿润层的含水量与湿润速率呈指数关系;入渗时间与润湿层的土壤吸力呈线性关系。     

畦作沟灌的小麦起垄播种机的研制

研制了畦作沟灌的小麦起垄播种机,采用Pro/E软件建立了整机模型.该机一次性完成起垄、整形、开沟播种、镇压等多道工序,减少了田间作业工序,提高了作业效率,改善了起垄和播种质量.与之配套的拖拉机轮胎和机具地轮均在垄沟中行走,不压实播种带,播种作业时避开了根茬,减少了机具的堵塞,同时可节省功耗.通过更换部分部件,可以对原垄进行修复.     

基于SRFR软件垄沟灌土壤水分入渗参数反推方法评价

以民勤绿洲沟灌水流推进试验实测资料为依据,建立了垄作沟灌土壤水分入渗Kostiakov模型,并利用WinSRFR数值模拟软件反向率定沟灌Kostiakov入渗模型中入渗系数k和入渗指数α,模拟分析不同沟底宽灌水沟裸地条件下水流推进和消退过程,并通过实测与模拟的水流推进过程相匹配来反向率定在动水头影响下的土壤入渗参数。结果表明,通过相对误差K、均方根误差RMSE以及不同灌水沟在30 cm处的水深变化过程来评价得到的入渗参数的精确度,表明利用大田实测与WinSRFR模型反推的入渗参数模拟的水流推进和消退过程较为一致。WinSRFR软件反推法求得的沟灌土壤水分入渗参数模拟结果满足试验精度要求,大大减小了入渗参数确定的工作量。     

基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型研究

【目的】研究建立膜孔沟灌水流推进模型,通过分析膜孔沟灌水流推进过程,准确、方便确定膜孔沟灌灌水技术要素、田间平均入渗率和糙率。【方法】通过引入地表储水形状系数、下渗水形状系数和膜孔沟灌入渗方程,建立基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型,并通过田间试验对模型进行检验。【结果】模型检验表明,试验实测数据与模型计算值吻合较好;对田间膜孔沟灌试验验证模型计算误差绝对值均值的分析可知,试验中各灌水沟除个别组误差绝对值均值大于5%外,其余均在5%以下;多组灌水沟的误差绝对值均值小于4%,可以满足膜孔沟灌灌水技术指标确定的需要。【结论】所建模型具有较为严谨的物理基础,计算求解方便、精度较高,具有较强实用性。     

Stem flow of seed-maize under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting in an arid region of Northwest China

Maize is widely planted throughout the world and has the highest yield of all the cereal crops. The arid region of Northwest China has become the largest base for seed-maize production, but water shortage is the bottleneck for its long-term sustainability. Investigating the transpiration of seed-maize plants will offer valuable information for suitable planting and irrigation strategies in this arid area. In this study, stem flow was measured using a heat balance method under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting. Meteorological factors, soil water content(θ), soil temperature(Ts) and leaf area(LA) were also monitored during 2012 and 2013. The diurnal stem flow and seasonal dynamics of maize plants in the zones of south side female parent(SFP), north side female parent(NFP) and male parent(MP) were investigated. The order of stem flow rate was: SFPMPNFP. The relationships between stem flow and influential factors during three growth stages at different time scales were analyzed. On an hourly scale, solar radiation(Rs) was the main driving factor of stem flow. The influence of air temperature(Ta) during the maturity stage was significantly higher than in other periods. On a daily scale, Rs was the main driving factor of stem flow during the heading stage. During the filling growth stage, the main driving factor of NFP and MP stem flow was RH and Ts, respectively. However, during the maturity stage, the environmental factors had no significant influence on seed-maize stem flow. For different seed-maize plants, the main influential factors were different in each of the three growing seasons. Therefore, we identified them to accurately model the FP and MP stem flow and applied precision irrigation under alternate partial root-zone furrow irrigation to analyze major factors affecting stem flow in different scales.     

地表滴灌条件下滴灌量对土壤水分入渗、再分布过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行了原位土的单点源滴灌试验,研究不同滴灌量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明:滴灌过程中,当滴灌量较小时,湿润体呈平卧半椭球体分布,随着滴灌量的增大,湿润体呈直立半椭球体分布,湿润体的形状大小受到滴灌量和土壤质地的影响,湿润锋水平运移距离与入渗时间存在显著的对数函数关系;湿润体再分布时间为滴灌停止后的12 h内,滴灌过程中土壤含水率以及土壤含水量变化率在滴头正下方40 cm处达到最大值,滴灌量(Q)≥72 L时,水平再分布距离不再随着滴灌量增大而增加;土壤质地以及土壤层的分布直接影响到含水量变化率。     

沟灌棉花生长和产量沿灌水沟的均匀性分析

通过棉花沟灌试验,对棉花生长和产量沿灌水沟分布的均匀性进行了初步分析。结果表明:沟灌棉花株高和各器官含水率沿灌水沟分布的均匀性较高,为弱变异,其余生长和产量指标受个体差异或栽培管理措施等多方面因素的综合影响沿灌水沟分布的均匀性稍差,为弱变异~中等变异。沟灌水氮管理措施主要对棉花根系含水率、茎粗、茎叶干物质量和伏前桃沿灌水沟分布均匀性产生影响,达到了显著水平;高施氮量、高灌水量处理根系含水率、茎粗和茎叶干物质质量沿灌水沟分布的均匀性较高,沟灌水氮管理措施提高了伏前桃沿灌水沟分布的均匀性,但对产量沿灌水沟分布的均匀性影响不显著。     

南方水稻浅沟渗灌节水技术研究

利用大田试验和盆栽模拟试验,对南方水稻的浅沟渗灌技术进行研究。结果表明,在南方气候条件下,当粘质水稻土的含水量为饱和田间持水量的75%时,土壤水分渗透速率达115cm/h,说明浅沟渗灌栽培完全可以满足水稻生长对水分的需求。与常规淹灌栽培相比,通过浅沟渗灌技术,可以大量节省水稻栽培的用水量并显著提高产量,早稻、晚稻浅沟渗灌栽培可分别节水50%和40%,可分别增产约12%和8%。在晚稻盆栽模拟试验条件下,由于缺乏地下水的补充,节水率仅有38%。在总节水量中,减少蒸腾量节水约占1/4、减少蒸发量节水约占1/4、减少渗漏量节水约占1/2。     

沟垄全覆盖种植方式对旱地玉米生长及水分利用效率的影响

2008-2010年在渭北旱塬区,以沟不覆盖为对照(CK),研究垄上覆地膜沟内分别覆普通地膜(PP)、生物降解膜(PB)、玉米秸秆(PS)和液体地膜(PL)4种沟垄全覆盖种植模式对土壤水温、玉米生长、产量及水分利用效率的影响.结果表明,在玉米生长前期,PP、PB和PS处理可明显提高0-200 cm土壤蓄水量;生育中期,PS处理蓄水保墒效果最为显著;生育后期,各沟垄全覆盖处理与对照的土壤蓄水量无显著差异;整个生育期PL处理与CK的土壤蓄水量差异不显著.PP和PB处理3a玉米生育期5-25 cm平均土壤温度分别较CK增高1.6℃和1.3℃,PS处理降低1.9℃,而PL处理与CK无显著差异.PP和PB的增温保水效应使玉米株高、叶面积及地上生物量均高于CK;PS处理的降温效应促进玉米中后期生长,其株高、叶面积及地上生物量均高于CK;PL处理对玉米各生长指标影响不显著.与CK相比,PP、PB和PS处理3a平均的籽粒产量分别提高13.0％、13.8％和15.0％,水分利用效率分别提高9.8％、10.2％和11.6％.可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植可明显改善土壤的水温状况,促进玉米生长,从而显著提高作物产量和水分利用效率,对渭北旱塬区春玉米丰产栽培具有重要指导意义.     

灌溉方式对土壤水分与灌水量影响的模拟研究

为明确灌溉方式对土壤水分和灌水量的影响，采用土壤水分概率模型分析了传统灌溉和连续灌溉的土壤水分概率分布特征与土壤平均水分变化规律，研究了灌溉方式对灌水量的影响效应。结果表明：不同灌溉方式的土壤水分概率分布特征差异明显，连续灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s^*处，传统灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s_fc处；与传统灌溉方式相比，连续灌溉使土壤平均水分含量保持在相对较低的水平，当降雨发生时，其土壤能够容纳更多的入渗水量。连续灌溉明显减少了土壤水分深层渗漏和地表径流损失水量，显著提高了降雨利用率并降低了灌溉水量，从而提高了农业水资源利用率。