干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

川中丘陵区气候变化及其对春玉米生产潜力的影响——以遂宁为例

根据川中丘陵区6个站点1971—2013年逐日气象数据资料,分析川中丘陵区气象因子变化,并以遂宁地区为例研究了气候变化对春玉米生产潜力的影响。结果表明：(1) 研究区年日照时数、降水量变异系数分别为14.79%和18.71%,年际间差异明显,且日照时数呈逐年降低趋势,日照时数气候倾向率为-72.69 h·10a^-1,而年平均温度和相对湿度年际间差异不大。(2) 玉米生育期日照时数、降水量、平均温度和相对湿度的变化与年气候变化一致,玉米生育期日照时数和降水量的年际间差异更明显。(3) 研究区春玉米光温生产潜力和气候生产潜力均呈逐年波动下降的趋势,光温生产潜力与玉米生育期日照时数和温度极显著相关,而气候生产潜力与玉米生育期日照时数和相对湿度极显著相关,与降雨量呈显著相关关系。可见,日照时数是该区春玉米光温和气候生产潜力发挥的首要限制因子,而降雨量和相对湿度则是制约春玉米气候生产潜力的关键因子。     

近45年气候变化对哲盟作物生产潜力的影响

分析哲盟近４５年气候变化对作物生产潜力的影响,结果表明：光合物产潜力有减少的趋势;温度升高使得光温生产潜力变幅减少;受降水变率大的影响,气候生产潜力变幅最大。并从生产潜力的角度,说明了解决农业灌溉问题和充分利用热量的增加是适应气候变化,提高作物现实生产力的关键。     

黑龙江省气候变化及其对玉米生产潜力的影响

基于全球气候变化这一不争的事实,本研究以黑龙江省为例,在收集1980—2009年气象站点农业气象资料的基础上,首先运用线性倾向率方法分析了近30年来黑龙江省的气候变化特征;其次运用AEZ模型测算了30个站点1980—2009年30年来的光温和气候生产潜力,分析了30年来黑龙江省玉米光温和气候生产潜力的变化趋势。最后结合现实生产力数据分析了玉米的增产空间。结果表明:(1)1980—2009年30年间,黑龙江省温度表现为升高趋势,而降水则表现为减少的趋势。(2)伴随着温度的升高,光温生产潜力表现为增加趋势,气候生产潜力则随着降水量的减少而呈减少趋势;(3)相对于光温生产潜力和气候生产潜力上限值而言,玉米的增产潜力空间均表现为减小趋势,但增产空间仍较大,相对于光温生产潜力而言还有66%的增产空间,相对于气候生产潜力也仍有51%的增产空间。     

泾河流域粮食产量与生产潜力时空分布特征及其与MODIS-GPP的关系

以黄土高原泾河流域为例,利用2001—2012年的MOD17A2H GPP数据、流域范围28个站点气象及辐射数据,以及农业统计年鉴数据,采用MK趋势检验和回归分析等方法,对流域尺度GPP、生产潜力与粮食产量的时空分布特征及相互关系进行了分析。结果表明：（1）研究时段内,泾河流域单位面积年GPP随时间呈增加趋势,流域平均GPP为519.6 g·m^-2·a^-1。GPP空间格局总体上与降雨分布特征一致,自西北向东南逐渐增加,北部为GPP低值区,两侧山地林区和河川区为GPP高值区,南部的长武、正宁、旬邑、彬县一带是GPP次高值区。（2）泾河流域光温生产潜力在空间上整体自西向东呈增加趋势,南北向呈“马鞍形”分布,范围为16 462~21 786 kg·hm^-2; 气候生产潜力在空间上自西北向东南呈增加趋势,其变化范围为4 945~12 412 kg·hm^-2;研究时段内,二者的年际变化趋势都不显著。(3)泾河流域粮食产量在空间上自西北向东南增加,2001—2012年间单位面积粮食产量逐年增加,流域内大部分县区的作物气候生产潜力与粮食产量差值在6 000 kg·hm^-2以上。（4）对各站点数据的统计分析表明,空间分布上泾河流域单位面积粮食产量、作物气候生产潜力及GPP两两之间的相关性分别达到了极显著水平;时间过程上单位面积粮食产量与GPP之间显著相关。单位面积粮食产量与MODIS-GPP时空间的极显著相关性展示了通过遥感数据估算粮食产量的有效性,有助于推进区域粮食产量的预测预报。     

微润灌溉对日光温室番茄生长及水分利用效率的影响

在日光玻璃温室内,通过微润灌溉和滴灌的对比试验,来研究微润灌溉这项新型灌水方式对番茄生长及水分利用率的影响。研究结果表明：滴灌处理土壤水分的动态变化大于微润灌溉,滴灌处理最大变幅达60.9%,微润灌处理含水量基本维持在20%左右;至生育期末,微润灌溉处理株高、茎粗比滴灌处理分别高6.36%、3.11%,微润灌溉更有利于植物生长;同时两种处理番茄的光合速率日变化呈近似双峰曲线,叶片的蒸腾速率和气孔导度日变化呈单峰曲线;滴灌处理的折算产量为98 654.45 kg·hm^-2,微润灌溉处理的折算产量为99 142.25 kg·hm^-2,水分利用效率滴灌为53.33 kg·m^-3,微润灌溉为60.42 kg·m^-3,无论是单位面积产量还是水分利用,微润灌溉处理都优于滴灌处理;两种灌水方式下,番茄的耗水规律较为相似,但滴灌处理番茄的耗水量大于微润灌溉处理。     

陕北、渭北及关中气候生产潜力的估算与分布特征分析

利用陕西各气象台站１９６１年至１９９０年气象观测资料和１９９２年陕西省农业生产状况调查报表的资料,应用布达哥夫斯基连乘原理,引用了灌溉因子对陕西省陕北黄土高原沟壑区,胃北旱塬区和关中平原区三个气候区的光合生产潜力,光温生产潜力,气候生产潜力和综合气候生产潜力进行了估算,并将综合生产潜力小网格方法绘制成小网格分布图,分析了各气候区综合气候生产潜力的分布特征,以为上述地区的农业及多种经营的潜力开发提供     

近50年河南省夏玉米生产潜力及产量差时空变化特征

利用河南省96个县1961—2010年气象资料和夏玉米实际产量,采用逐步订正模型,计算了近50年河南省夏玉米光温生产潜力和气候生产潜力,分析了光温生产潜力与气候生产潜力、光温生产潜力与实际产量两种产量差的时空变化特征。结果表明:(1)光温生产潜力由北向南、由东向西递减,近50年呈极显著下降趋势,全省平均每10 a减少696.8 kg·hm-2,北、中大部分站点和南部的部分站点下降幅度较大。(2)气候生产潜力南部高于北部、东部高于西部,近50年变化趋势不明显。光温生产潜力与气候生产潜力之间的产量差呈极显著下降趋势,平均每10 a减少958.7 kg·hm-2。(3)夏玉米实际产量极显著增加,光温生产潜力与实际产量之间的产量差极显著下降,平均每10 a减少1 718.0 kg·hm-2,但71.9%的站点产量差大于24 000 kg·hm-2,产量潜力仍有较大提升空间。降水是制约河南省西部夏玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;后期热量不足影响北部玉米产量进一步提高,选用中早熟品种和改进栽培技术是提高产量的途径;东部可通过增加灌溉面积、选用优良品种和科学施肥等措施缩小产量差。     

渭干河-库车河三角洲绿洲主要作物气候生产潜力分析

采用作物生长动态统计模型,对渭干河-库车河三角洲绿洲冬小麦、夏玉米和棉花种植的光合、光温、光温水、光温土和光温水土生产潜力进行计算和分析。分析结果显示:研究区冬小麦、夏玉米和棉花种植的光温生产潜力远大于实际生产力,分别实际生产力的161.06%,134.15%和196.71%,光热资源丰富;光温土生产潜力与实际生产力较接近,分别为冬小麦、夏玉米和棉花实际生产力的80.40%、66.97%和98.20%,土壤肥力限制因子很大;光温水和光温水土生产潜力都远小于实际生产力,分别为冬小麦、夏玉米和棉花实际生产力的10.36%和5.17%、8.63%和4.31%、12.68%和6.31%%,水是制约作物气候生产潜力的最关键因子,没有灌溉,颗粒无收。渭干河-库车河三角洲绿洲光热资源是作物气候生产力最突出的优势,土壤水肥条件是限制作物气候生产力的主要可控因子,改善土壤水肥条件是实现作物气候生产潜力的有效途径。     

滨海盐碱地覆膜和灌溉对玉米盐分离子分布及生物量的影响

以玉米为试材,于2017—2018年在天津市滨海盐碱土进行了膜下滴灌试验, 分析了覆膜和灌溉对玉米盐分离子质量分布特征、玉米干物质的变化规律和产量的影响。结果表明：（1）覆膜和灌溉对玉米离子分布的影响显著,显著减小了根部Na⁺吸收质量,成熟期FI20处理比LI10小56%,从而减少了盐分对叶片的伤害;显著增大了茎部K⁺的积累质量,成熟期FI20处理比LI10高24%,提高了植物的耐盐性;显著增加了叶部Ca²⁺质量,苗期FI20处理比LI10高96%,促进作物幼根的生长和根毛的形成,改善了玉米体内的离子平衡,减轻了盐胁迫作用;显著增加了叶部Mg²⁺质量,拔节期FI20处理比LI10高136%,增强了植株叶片的光合作用,提高了植株的耐盐性。（2）玉米地上部和根系干物质重均随着生育期进程而增加,覆膜和灌溉改变了植物体内盐分离子质量,对玉米生物量的积累影响较大,成熟期FI20处理比LI10高1%~46%;对玉米根冠比（R/S）有显著影响,使生物量分配比例显著改变,成熟期根冠比（R/S）FI20处理比LI10小48%~52%。（3）利用2017年玉米试验数据采用Logistic曲线建立了干物质生长模拟方程,引入了盐分离子修正系数,拟合方程显著。利用2018年玉米试验数据对建立的玉米干物质盐离子模型进行了验证,各个处理的拟合曲线与其实测值都较接近;建立的干物质生长模型能够较好地模拟盐碱地玉米干物质的累积过程。综上,覆膜和灌水定额为20 mm的FI20处理对植株的盐离子调节作用最显著,提高了玉米的耐盐性,改变了生物量的分配比例,获得了适当的干物质累积量,产量最高。     

甘肃河西棉花全生育期不同灌溉量对生长发育的影响及抗旱性评价

以陇棉1号、陇棉2号、陇棉3号、酒棉11号、酒棉15号、酒棉17号、新陆早39、新陆早48、硕丰2号、耕野6号、金垦108号等11个适宜甘肃河西走廊棉区种植的棉花品种为材料,在大田条件下研究了全生育期4 800(I1)、3 600(I2)、2 400(I3)、1 200 m3·hm-2(I4)不同灌溉水平对棉花生长发育的影响,分析了在不同灌溉条件下的棉花产量及灌溉水生产力,并用抗旱性综合评价D值法及抗旱指数法对参试棉花品种(系)进行了抗旱性评价。结果表明:大部分棉花品种的株高、果枝数、单株铃数、铃重、绒长、单株干重及籽棉产量在轻度的水分胁迫下增加,但在重度的水分胁迫下显著降低;所有棉花品种在I3灌溉水平下其灌溉水生产力最高,硕丰2号、新陆早48、酒棉11号、陇棉1号、陇棉3号、陇棉2号的最佳灌溉条件为I3,其产量与灌溉水生产力均达到最高,酒棉15号、新陆早39最佳灌溉条件为I2,耕野6号、金垦108号、酒棉17号在充足灌水条件下籽棉产量最高,但灌溉水生产力低;酒棉17号、陇棉3号为高抗旱品种,硕丰2号、耕野6号为中抗旱品种,新陆早48、陇棉1号、陇棉2号、金垦108号为弱抗旱品种,新陆早39、酒棉11、酒棉15号对干旱较为敏感。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。     

滴灌施肥对内蒙古沙地马铃薯生长和水肥利用的影响

针对内蒙古沙地马铃薯滴灌水肥管理的需求,本研究以养分平衡法估计的施肥量作为推荐值,布置了5个施肥量比例的滴灌施肥灌溉试验,2012年分别为推荐施肥量的10%(10%NPK)、30%(30%NPK)、50%(50%NPK)、70%(70%NPK)和90%(90%NPK),2013年分别为推荐施肥量的10%(10%NPK)、35%(35%NPK)、60%(60%NPK)、85%(85%NPK)和110%(110%NPK)。通过控制滴头正下方20 cm处的土壤水基质势下限在-25 kPa时进行滴灌施肥灌溉。结果表明,采用负压计指导滴灌施肥灌溉时,土壤水分状况良好,N、K的施肥时期与马铃薯植株对N、K的吸收时期基本一致。2012年和2013年马铃薯的株高、茎粗、叶面积指数、鲜生物量和产量随着施肥量的增加呈先增加后下降的趋势,当施肥量比例为70%~85%时达到最大值,并且收获指数相对较低,有效延长了地上部养分向块茎转移的时间,促进更多养分向块茎积累。当施肥量比例为60%~70%时,灌溉水利用效率最高。马铃薯的产量在2012年和2013年分别以70%NPK和85%NPK时产量最高,与当地马铃薯生产企业的产量持平,但节约肥料30%~40%,平均节肥N 157 kg·hm~(-2)、P_2O_552 kg·hm~(-2)和K_2O 187 kg·hm~(-2)。因此,内蒙古沙地滴灌施肥灌溉条件下,当滴头正下方20 cm处的土壤水基质势下限在-25 kPa时进行施肥灌溉,且施肥总量为当地推荐施肥量的85%左右时,既能获得马铃薯高产,又可保证较高的水肥利用效率。     

内陆石羊河灌区灌溉和施氮对夏玉米苗期生长及生理特性的影响

以夏玉米为材料,设4个灌水水平:337.5、6751、012.5、1 350 m3/hm2;4个施氮水平:75、150、225、300 kg N/hm2,研究限量灌溉和施氮对夏玉米苗期生长及生理指标的影响。结果表明:严重干旱会抑制玉米的生长。在玉米苗期,充分供水和高氮对玉米的生长不利,轻度亏缺与中氮组合使玉米苗期处于最佳生长状态,水氮共同作用对玉米的光合速率有促进作用;玉米苗期适度经受水分亏缺,有利于根系的生长;在同一施氮水平下,不同程度水分亏缺处理的根冠比(R/S)大于充分供水的处理。玉米苗期叶水势随灌水量的增大而增大,在灌水量相同时,叶水势随施氮量的增加而逐渐变大;干旱会使玉米光合速率下降,但适量增施氮肥可增加玉米的光合速率。     

基于GIS的内蒙古土地资源生产潜力与未来人口承载力

本文采用改进的农业生态区位法,利用GIS技术,以1km×1km栅格为基本单元,计算了内蒙古自治区栅格与县域尺度的土地资源生产潜力;在此基础上,以旗县为单元,定量评价了内蒙古的土地资源承载力,结果表明:温度与水分是内蒙古粮食生产的主要限制性因子;内蒙古县域土地资源生产潜力均值为4.37 t/hm2.a,大兴安岭—阴山—贺兰山一线以东、以南地区生产潜力较高,以西、以北潜力较低。整体而言,内蒙古基于粮食安全的人口发展仍有较大空间,旗县差异显著。     

黄土高原南部旱塬地苜蓿水分生产潜力模拟研究

应用EPIC模型对黄土高原南部旱塬地苜蓿水分生产潜力进行了长期的模拟研究。结果表明,用EPIC模型中的气象模型模拟的30 a降水特征与本地区实际规律较为接近。30 a降水模拟值和13 a实际值的多年平均值相对误差为1.53%、标准差误差为1.86%,变异系数误差为1.99%;30 a苜蓿水分生产潜力模拟值在2.018~17.521 t/hm2,平均值为7.7 t/hm2。模拟试验前5 a,年均干旱胁迫日数较少,仅为10.2 d,苜蓿生水产潜力值较高且波动平稳。模拟试验后25 a,年干旱胁迫日数增加为123.1 d,苜蓿水分生产潜力值较低且随年降雨量的丰缺而变化。苜蓿水分生产潜力长期模拟试验结果说明了该区降水无法满足苜蓿长期稳定维持较高生产力的水分要求。     

南疆地区农业资源生产潜力分析与评价-以阿拉尔垦区为例

本文针对阿拉尔垦区主要农作物的光合生产潜力、光温生产潜力、天然状态下光温水生产潜力、光温水土生产潜力及灌溉保证下的土壤生产潜力进行了计算和分析。结果表明,水分和肥力是限制该区生产潜力发挥的主要因素。在此基础上,对提高本地区农业资源生产潜力的主要措施进行了讨论。     

基于经验模型的日光温室生产潜力估算及分析

以经验模型中的逐级订正模型为依据,利用位于河北省中南部的高邑黄瓜日光温室2008—2011年10～5月3个生产季的小气候观测资料,对日光温室光合、光温生产潜力进行估算。结果表明,日光温室生产季光合生产潜力63803．7～130556．2 kg?hm －2,一般年份光合生产潜力较高,当出现持续寡照天气时,光合生产潜力较低,日光温室生产存在一定风险;光温生产潜力54691．1～59683．9 kg?hm －2,生产潜力较高;温度订正系数平均在0．8以上,温度对光合生产潜力制约作用不明显。生产季内光合生产潜力以5月最大,2月最小,光温生产潜力以5月最大,1月最小。在光温条件较好的年份,日光温室黄瓜实际产量达到潜在产量的17．9％,温室黄瓜生产仍有较大的潜力空间。