影响旱地作物水分利用效率的因素

提高作物水利用效率（ＷＵＥ），一直是旱地农业中最为关心的问题，由ＷＵＥ的定义：Ｙ／ＥＴ或ＤＭ／１＋Ｅｓ／Ｔ）和许多生产上的研究得知，影响旱地作物ＷＵＥ的因素不是单一的，除了施肥可以改善作和的ＷＵＥ外，适当的作物品种，残茬覆盖，耕作，补充灌水，杂草控制等措施都可能在不同程度上改善作物的ＷＵＥ；而且采取综合措施可能导致ＷＵＥ更大的提高。     

提高谷子水分利用效率的研究

采用不同品种、播种期、植物生长调节剂,实施地膜覆盖和综合栽培技术体系试验证明,品种基石型、播种期和施肥对谷子水分利用影响的作用较在植物生长调节剂和地膜也有较好作用。提高谷子水分利用效率应以选用水分利用效率应以选用水分利用高的良种,适期播种,科学施肥和选用生长调节剂为中心集成的综合栽培技术体系。试验证明,防秕增粒高产栽培体系能提高水分利用效率２６．５％～３６．９％,分带种同效栽培体系能提高水分利用３     

中国中东部农田作物水分利用效率时空分布及影响因子分析

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结果发现:华北地区农田多年平均水分利用效率(water use efficiency,WUE)高于南方水田区,山东半岛、辽东半岛以及江苏沿海地区农田WUE最高,多年农田WUE均值高达2.0 g/kg,而东北平原及东南丘陵地区农田WUE多年均值则较低,平均在1.5 g/kg以下。中国中东部农田WUE总体上呈上升趋势。其中,华北平原以及松嫩平原农田WUE增加趋势明显,最大年均增幅达0.02 g/(kg·a),而东南丘陵、江淮以及三江平原等地,农田WUE则呈减小趋势,最大年均降幅达-0.007 g/(kg·a)。整体上看,北方地区农田WUE的涨幅高于南方。考虑气候变化后,灌溉和施肥对中国中东部农田WUE的影响较小。气候变化则是影响中东部农田WUE的主要因素。在北方地区,对农田WUE变化有显著影响的因子为年降水量,而在南方地区,年均温的影响则更显著。相比于在中东部北方地区农田WUE年际变化主要受到年降水量对农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的影响,在南方地区,农田WUE年际变化则主要受到年均温对农作物总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的影响。该研究可为农田区水资源合理利用以及中东部农田生态环境持续发展提供参考。     

华北平原水资源供需与作物水分利用效率指征分析

水资源短缺,地下水位大面积下降,是限制华北平原农业可持续的重要原因,分析研究了可持续农业水资源利用的内涵,农田水分利用效率的指征和调控指标等方面内容,为华北平原地区农业水资源高效利用及其可持续管理提供科学依据。     

华北平原水资源供需与作物水分利用效率指征分析

水资源短缺,地下水位大面积下降,是限制华北平原农业可持续发展的重要原因。分析研究了可 持续农业水资源利用的内涵、农田水分利用效率的指征和调控指标等方面内容,为华北平原地区农业水资源高效利用及其可持续管理提供科学依据。     

不同产业沼气作物农田净生态系统生产力和水分利用效率比较

产业沼气作物是发酵制气的重要原料,开展产业沼气作物农田净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)和水分利用效率(water use efficiency,WUE)的研究,为产业沼气作物的筛选和种植提供依据。采用静态钠石灰吸收法和静态箱-红外CO2分析仪法、非称重式蒸渗仪法测定了常规种植条件下4种作物农田NEP和群体水分利用效率(population water use efficiency,WUEp)、生态水分利用效率(ecosystem water use efficiency,WUEe),并设裸地进行对照。结果表明:1)观测的5个处理,NEP的大小顺序是杂交狼尾草(17 533.1 kg/hm2)曲晨9号玉米(9 172.9 kg/hm2)云瑞88玉米(8 462.7 kg/hm2)紫花苜蓿(273.6 kg/hm2)裸地(-2 377.0 kg/hm2),4种作物农田是CO2的汇,裸地是源。2)WUEp大小排序为杂交狼尾草(10.89 kg/m3)曲晨9号(7.23 kg/m3)云瑞88玉米(6.79 kg/m3)紫花苜蓿(3.46 kg/m3)。WUEe大小顺序为杂交狼尾草(4.19 kg/m3)曲晨9号(2.38 kg/m3)云瑞88(2.20 kg/m3)紫花苜蓿(0.06 kg/m3),与NEP的排序相同。以生物量、NEP、WUEp、WUEe来衡量,杂交狼尾草优于其他3种作物,可优先推广种植。     

施肥提高旱地作物水分利用效率的机理和效果

在宁夏南部半干旱偏旱区黑垆土上设置长期定位试验 .结果表明 ,施肥提高了土壤有效水分的利用、作物的蒸腾效率 ,并优化了作物产量田间性状和改善夏闲期土壤贮水状况 .     

小麦水分利用效率研究进展

介绍了小麦叶片冠层的水分利用效率估算模型,并阐述了小麦光合与水分利用效率关系的研究进展,为当前节水农业提供了大量信息。     

不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为了探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响及基因型间差异,在大型活动防雨棚和棚外田间条件下,利用一组玉米遗传材料杂交种户单四号、父本803和母本天四进行了研究。结果发现玉米杂交种在根系生长、分布和水分利用效率上表现出显著的杂种优势。在充分灌溉条件下,玉米杂交种在浅层的根长密度大于亲本,但在水分亏缺条件下,玉米杂交种根长密度在整个剖面上都显著大于亲本;同一玉米基因型在不同的灌溉制度下根长密度在土壤剖面的分布也不同,拔节期不灌溉条件下玉米根系在深层土壤中的分布较充分灌溉条件下大,保证了玉米对深层土壤水分的充分吸收,而后期灌水延缓了表层根系生长的衰退,产生明显的补偿效应;拔节期干旱而抽雄期和灌浆期灌水显著提高了3种基因型玉米的水分利用效率。通过合理灌溉优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率,是节水栽培上的可行途径。     

中美主要农作物灌溉水分生产率分析

灌溉水分生产率反映了作物的灌溉用水效率,是衡量灌区的农业生产水平、灌溉工程状况、灌溉管理水平的关键指标。该文在大量的调查数据基础上,采用分类计算、加权平均方法分析了中国和美国主要农作物的灌溉水分生产率。结果表明:美国籽用粮食作物、块茎类作物、草类作物、絮状作物的平均灌溉水分生产率分别为1.98、8.90、2.54、0.26kg/m3。上述4类作物喷灌灌溉水分生产率分别为2.26、9.44、3.2和0.36kg/m3,而地面灌溉条件下的灌溉水分生产率则分别为1.55、6.96、2.15、0.23kg/m3;美国13个州玉米、小麦和水稻平均的灌溉水分生产率分别为2.94、1.24和1.39kg/m3,而中国10省市226个大中型灌区3种作物平均灌溉水分生产率分别为2.04、1.19和0.80kg/m3;灌溉技术落后、节水灌溉面积小造成的灌区灌溉水利用系数低,是导致中国灌溉水分生产率低的主要原因。     

耕作和灌水处理对冬小麦-夏玉米水分利用及产量的影响

为探索华北平原冬小麦-夏玉米复种连作合理耕层构建的技术途径和技术指标,于2015―2016年在河南新乡实施了深松(ST)、深松+秸秆还田(ST+RS)和常规旋耕(RT)3种耕作方式,在不同耕作方式中根据土壤湿润层有效含水量各设置3种灌水控制下限,高灌水控制下限为60%(H)、中灌水控制下限为50%(M)和低灌水控制下限为40%(L),通过对土壤和作物生长指标及产量的测定,分析各处理作物产量和水分利用效率的变化规律。结果表明,ST和ST+RS处理均能降低土壤容重,增加土壤孔隙度、田间持水量和饱和含水量,且以深松+秸秆还田处理效果最佳;与RT相比,ST和ST+RS处理0～40 cm平均土壤容重降低5.0%和6.0%,土壤孔隙度增加6.9%和8.0%,田间持水量增加6.2%和12.8%,饱和含水量增加6.2%和5.7%。耕作方式与灌水处理互作显著增加了冬小麦-夏玉米复种连作周年0～100 cm土层的储水量。ST和ST+RS处理0～100 cm土层储水量较RT分别增加11.0%和15.8%,高水分、中水分处理较低水分处理分别增加18.1%和11.1%。耕作方式对冬小麦、夏玉米产量和水分利用效率(WUE)影响显著,其中,ST和ST+RS处理周年产量较RT分别平均增加9.2%和15.5%,WUE平均提高11.2%和15.3%;灌水处理同样对冬小麦、夏玉米的产量和水分利用效率(WUE)影响显著,产量随灌水控制下限的增加而增加,即高水分中水分低水分,而WUE则以中水分处理最高。因此在该地区土壤和气候条件下,深松秸秆还田辅以适宜灌水控制下限是较为理想的栽培措施,有利于土壤耕层合理构建,并提高水分利用效率和作物产量。     

补充灌溉对半干旱区马铃薯产量和水分利用效率的影响

采用随机区组设计,研究了陇中半干旱区不同补灌时期及补水量对马铃薯产量形成和水分利用效率的影响。结果表明,苗期补水、现蕾期补水和膨大期补水较对照均能显著提高马铃薯产量;补水处理水分利用效率（WUE）均高于不补水处理（对照）;其中,现蕾期补水3kg/穴处理产量和水分利用效率增幅最高,产量和WUE分别达19 178.57kg/hm2（较对照处理高21.77%）和52.75kg/（hm2.mm）;与对照相比,各补水处理普遍优化了马铃薯各产量构成性状,有利于大薯率和中薯率的提高,单株结薯数和单株薯产量也较高。因此,现蕾期为旱地马铃薯需水关键期,对水分的变化敏感;现蕾期补水3kg/穴,可以作为半旱区马铃薯适宜的抗干旱节水高产种植模式。     

不同种植模式冬小麦产量与耗水量的模糊综合评判

产量和耗水量是作物节水高产栽培的参考依据。该文采用改进的模糊综合评判模型,从种植方式、灌水处理2个层次和7个指标对冬小麦的耗水量和产量进行了模糊综合评价。结果表明:在宽垄种植、水分处理为70%的控制下限的条件下,小麦的水分生产效率最高,即水分处理为田间持水量70%的宽垄种植方式为最优种植模式。水分处理为田间持水量70%的宽垄种植和水分处理为田间持水量60%的宽垄种植处理的水分生产效率分别为1.91、1.88 kg/m3,两者相差仅为0.03 kg/m3。因此,当水资源较充足时,种植灌溉方式采取水分处理为田间持水量70%的宽垄种植处理模式;当水资源较匮乏时,种植灌溉方式采取水分处理为田间持水量60%的宽垄种植处理模式。模糊综合评判方法得出水分处理为田间持水量70%的宽垄种植方式,冬小麦产能最优,与大田试验得出的结论相吻合,故而模糊综合评判方法可以应用于节水灌溉评价方面。     

小麦不同品种的水分利用特性及对灌溉制度的响应

为了研究不同小麦品种的水分利用特性和对灌溉制度的响应,该文于2003～2004年在中国科学院栾城农业生态试验站对19个抗旱节水性不同小麦品种进行了不同灌溉处理下,其生长发育特性、产量、耗水量和水分利用效率(WUE)的比较研究,结果表明不同小麦品种的水分利用特性有显著差异。不同小麦品种产量相差最大达44.86%,水分利用效率相差可达42.18%。根据系统聚类分析,把19个小麦品种分为高产高WUE型、中产高WUE型、中产中WUE型和低产低WUE型4种类型。不同类型的小麦,对灌溉制度的响应不同。高产高WUE类型在本试验年灌溉60 mm,产量可达到7415 kg/hm²,水分利用效率可达15.91 kg/(mm·hm²)。在华北平原适于种植石家庄8号等高产高WUE型小麦,其在不降低产量和水分利用效率的情况下,减少灌水60～120 mm,具有明显的节水增产效益。     

不同灌水处理条件下不同小麦品种氮素积累、分配与转移的差异

利用15N同位素示踪技术,研究了不同灌水处理条件下2个高产小麦品种吸收利用不同来源氮素的差异。结果表明:1)同一灌水条件下,泰山23(T23)植株氮素总积累量、来自肥料氮的量、来自土壤氮的量、肥料氮和土壤氮开花期在营养器官中的总积累量及成熟期在子粒中的积累量均显著高于山农664(S664)。2)泰山23底墒水+拔节水处理(W1)营养器官中积累的肥料氮向子粒的转移量显著高于底墒水+拔节水+开花水处理(W2),土壤氮的转移量W1与W2处理无显著差异;山农664营养器官中积累的肥料氮和土壤氮的转移量均为W2显著高于W1处理。3)泰山23的子粒蛋白质含量、灌溉效益和水分利用效率为W1显著高于W2处理,子粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率在W1与W2处理间无显著差异;山农664的子粒产量和蛋白质产量为W2显著高于W1处理,子粒蛋白质含量、氮素利用效率、灌溉效益和水分利用效率在W1与W2处理间无显著差异。从子粒产量、蛋白质含量和氮素与水分利用效率等方面综合分析,W1和W2处理分别是泰山23和山农664高产高效的灌水方式。     

亏缺灌溉对马铃薯生长产量及水分利用的影响

为了解析马铃薯不同品种对水分亏缺的响应,探讨不同品种对水分需求量的差异,该研究在大田遮雨棚滴灌下,以马铃薯品种‘青薯9号’和‘大西洋’为材料,参考西北区和本试验区的年平均降雨量,设置5个水分处理,将参考试验区年平均降雨量的值划分为正常灌水(A),逐级调亏灌水量的值划分为轻度(B)、中度(C)、重度(D)和特重度(E)亏缺灌水处理,研究灌水量对不同品种马铃薯植株生长(株高、茎粗、叶面积)、生物量与分配、叶片相对含水量、产量与构成因素、水分利用的影响。结果表明:正常灌水下,‘青薯9号’株高增长速度大于‘大西洋’,且测定期内持续增高,但‘大西洋’叶面积快速扩增期的扩增速度大于‘青薯9号’;2个品种各器官干质量变化趋势不一致,‘大西洋’各器官干质量呈增长趋势,‘青薯9号’茎叶和根干质量呈前期增长后期下降、块茎干质量呈显著增加趋势(P0.05),且‘青薯9号’块茎生物量分配比例最高值为57.96%,仅是‘大西洋’最高值的67.43%;2个品种叶片相对含水量均呈先升高后降低的变化趋势;‘大西洋’单株结薯数、单株产量、公顷产量、商品薯率高于或显著高于亏缺灌溉(P0.05),‘青薯9号’仅商品薯率和大薯率高于或显著高于亏缺灌溉(P0.05),其他指标则显著低于轻度亏缺灌溉(P0.05),水分利用效率和灌水效率分别为152.62kg/(hm~2·mm)和130.70%。亏缺灌溉下,随水分亏缺度加重,‘大西洋’株高、茎粗和叶面积扩增的抑制大于‘青薯9号’,2个品种叶片相对含水量降低、生物量积累的增速和绝对值降低、产量和大薯率显著下降(P0.05),且‘青薯9号’上述指标的降幅小于‘大西洋’,其中轻度亏缺灌溉下,‘青薯9号’单株结薯数和公顷产量具有补偿效应,较正常灌水分别增加22.79%和11.71%,水分利用效率提高41.48%、灌水效率提高60.05%,抗旱系数为1.12。因此,‘青薯9号’轻度亏缺灌溉,可控制其地上部旺盛生长,利于块茎形成和膨大,‘大西洋’应保证充足水分供给,不宜亏缺灌溉。     

聚丙烯酰胺对干旱半干旱区不同作物水分利用及产值的影响

为了在半干旱区和干旱区农业生产中推广应用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),在半干旱区选择了西瓜、马铃薯、玉米和谷子,在干旱区选择了春小麦、向日葵、玉米和番茄,以不施PAM为对照,测定PAM对不同作物产量、产值、水分利用效率和水分生产率的影响。结果表明半干旱区西瓜、马铃薯、玉米和谷子的产量分别提高了36.76%、24.83%、20.20%和13.16%,产值提高了36.32%,23.04%,9.37%,10.18%,水分利用效率提高了30.15%,18.83%,13.42%和6.24%,水分生产率提高了30.57%,22.97%,16.79%和11.66%。干旱区春小麦、向日葵、玉米、番茄的产量分别提高了18.56%,12.82%,13.65%和16.54%,产值提高了12.78%,10.70%,9.53%和14.71%,水分利用效率提高了13.49%,17.03%,12.96%和25.12%,水分生产率提高了16.14%,11.62%,11.79%和14.85%。干旱区春小麦的增产率和增值率虽然高于向日葵,但增产值却极显著低于向日葵。建议半干旱区应用PAM应优先选择西瓜和马铃薯,干旱区应优先选择番茄和向日葵。