绿洲灌区不同密度玉米群体的耗水特性研究

针对水资源不足严重制约绿洲灌区玉米生产,密植对玉米耗水特性影响研究薄弱,以及生产实践中缺乏调控种植密度以同步提高产量和水分利用效率的理论依据等问题,2012—2015年,以先玉335为参试品种,在相同施肥、灌水制度下,设75 000株hm–2(低,D1)、87 000株hm–2(中,D2)、99 000株hm–2(高,D3)3个密度水平,探讨密度对玉米耗水的时间动态、耗水结构以及利用效率的影响,以期为优化密植增产节水技术提供理论依据。结果表明,随密度增大,玉米全生育期总耗水量(ET)增大,大喇叭口期至吐丝期是耗水量增大的主要时期,高、中密度处理与低密度处理相比,全生育期总耗水量4年平均分别高22.8%、14.4%,大喇叭口期至吐丝期平均分别高28.4%、18.2%,其他生育时期不同处理的耗水量差异不显著。增加密度可降低玉米的无效耗水,提高水分利用率,高、中密度处理较低密度处理全生育期的棵间蒸发量(E)4年平均分别减少56.5 mm、27.6 mm,密植降低棵间蒸发量的主要时期在拔节至灌浆期,其中大喇叭口期至吐丝期的日均棵间蒸发量分别减少0.51 mm、0.27 mm;高、中密度与低密度处理相比,全生育期的E/ET分别降低15.8%、6.2%,其中拔节至大喇叭口期减小幅度最大,分别为22.1%、10.7%。与低密度处理相比,高、中密度处理的籽粒产量分别提高了17.9%、14.8%,但高、中密度处理间的产量差异不显著;高、中、低密度处理的水分利用效率(WUE)分别为18.2、19.3和16.8 kg hm–2 mm–1,中密度处理的WUE显著高于低密度处理;与低密度处理相比,高、中密度处理4年平均灌溉水利用效率(IWUE)分别提高了34.5%、19.6%。本研究说明,在传统供水覆膜条件下,进一步增加种植密度是干旱绿洲灌区提高玉米产量和灌溉水利用效率的可行措施。     

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 采用测墒补灌的方法, 研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明, 测墒补灌后0~140 cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期, 随补灌水平的提高, 拔节至开花阶段日耗水量增大, 0~120 cm土层贮水消耗量减小, 生育期总灌水量和田间耗水量增加, 土壤贮水消耗量先增加后减小, 土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平, 由拔节期推迟至拔节后10 d补灌则麦田日耗水量减小, 挑旗期日耗水量增大, 拔节至开花阶段80~120 cm土层土壤贮水消耗量增加, 生育期总灌水量和田间耗水量亦增加, 降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变; 灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低, 株间蒸发量增加; 公顷穗数降低, 穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下, 在拔节后10 d补灌至0~140 cm土层平均土壤相对含水量为75%, 开花期补灌至70% (2007-2008年度)是兼顾节水、高产的最优处理。     

交替灌溉对西北绿洲区小麦间作玉米水分利用的影响

受水资源不足的严重制约,西北绿洲区以间作套种为主体的多熟种植面积被持续压缩,使单位耕地产出率和光能利用率明显下降,间作节水理论和技术研究亟待开展。交替灌溉技术节水和提高水分利用效率的作用已得到大量验证,但该技术应用到间作中能否产生节水、增效作用,缺乏理论依据。2006—2008年,在甘肃河西走廊干旱荒漠绿洲区进行田间试验,探讨了交替灌溉对小麦间作玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,与单作相比,交替灌溉小麦间作玉米可显著提高土地利用效率(LER),LER达到1.22~1.52。交替灌溉与传统灌溉间作相比,LER差异不显著;对间作小麦的产量效应不显著,但使间作玉米的产量提高11.4%~36.4%,混合产量平均提高12.9%。与传统灌溉间作相比,交替灌间作未显著增加作物的耗水量,与单作小麦、单作玉米的加权平均相比高1.2%~19.4%。交替灌溉小麦间作玉米的WUE较单作小麦高12.0%~71.4%、较单作玉米高10.6%~37.8%、较传统灌小麦间作玉米高0.9%~22.5%。在河西绿洲灌区,小麦间作玉米上应用交替灌溉技术具有节水和提高WUE的可行性。     

覆膜方式对雨养饲用玉米生长、产量及水分利用效率的影响

为促进冀西北坝上高寒半干旱区旱地饲用玉米稳产、高产和提高水分利用效率,于2016—2017年在农业部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站,进行了露地平作(ck),双垄沟覆膜、微垄覆膜、土下覆膜处理对饲用玉米叶面积指数、干物质积累、土壤水分、产量和水分利用效率影响的试验研究。结果表明,在丰水年,双垄沟覆膜处理效果最好,与露地相比叶面积指数、干物质积累量、土壤蓄水量分别提高36.45%、70.24%、13.25%,产量和水分利用效率提高了67.24%和87.66%;在欠水年,土下覆膜处理效果最佳,较露地增产71.31%,水分利用效率提高81.69%。双垄沟覆膜是寒旱区提高饲用玉米产量和高效利用降水的有效技术,土下覆膜则更适用于土壤贮水丰富农田的高水效生产。     

黑龙港平原基于麦-玉复种的两年轮作模式农田水分消耗特征研究

为解决黑龙港平原地下水漏斗区传统冬小麦-夏玉米(简称麦-玉)一年两熟模式的水粮矛盾问题,设计“一年传统麦-玉模式+一年轮作其他作物”的2年节水稳粮型轮作系统,试图寻找适合该区域的节水稳粮型绿色种植制度。于2018年10月—2020年9月在河北吴桥地区开展田间试验,以冬小麦-夏玉米一年两熟模式为对照,设置春玉米→麦-玉、冬小麦→麦-玉、春甘薯→麦-玉、春花生→麦-玉、冬小麦-夏花生→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉6个处理,分析各轮作模式的农田耗水特征。结果表明:(1)相比对照,除冬小麦-夏花生→麦-玉外,不同轮作模式的年均耗水量可减少3.1%～15.2%。春玉米→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉、春花生→麦-玉和春甘薯→麦-玉模式轮作周期内年均耗水量较对照模式分别减少6.1%、7.2%、9.2%和15.2%, 4种模式的年均地下水净消耗量也较对照模式分别减少9.0%、10.3%、16.2%和32.9%;(2)不同耗水层次的作物搭配可以在空间上实现水分互补。冬小麦作物主要消耗0～160 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了20%,马铃薯作物主要消耗0～100 cm土层土壤水分,其...     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦–夏玉米轮作系统中干物质生产和水分利用效率的影响

为探讨黄淮海地区一年两熟制下土壤耕作方式与秸秆还田相结合的适宜模式,2010—2012年进行了两年度的田间试验,研究不同处理对冬小麦–夏玉米轮作系统干物质生产和水分利用效率的影响。通过比较常规耕作+秸秆还田、常规耕作+无秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+无秸秆还田、深松+秸秆还田、深松+无秸秆还田6个处理,发现深松(耕)与秸秆还田可以增加冬小麦和夏玉米的农田耗水量,降低休闲期农田耗水量,提高作物叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率和茎秆伤流量,促进植株干物质积累,进而提高作物籽粒产量和水分利用效率。耕作方式与秸秆还田对冬小麦和夏玉米的干物质生产和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的作物干物质积累量分别提高19.3%和22.9%,周年作物产量分别提高18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高15.9%和15.1%,且两处理无显著差异。因此认为,与本试验相似环境条件下,宜在秸秆还田的基础上配合深松或深耕。     

不同AM真菌对草莓生长及生理的影响

为探讨丛枝菌根(AM)真菌在草莓生长和生理中的作用,试验采用盆栽方法,共设6种接种处理,以生长在自然状态下植株的为对照（CK）,研究了不同AM真菌对草莓生长的影响。结果表明,6 种AM真菌侵染草莓根系后,各生长指标相比对照均有不同程度的提高,根系活力也明显增大;处理早期根系过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性有一定程度下降,随后开始明显高于对照;接种可以明显提高叶绿素b和类胡萝卜素含量,但对叶绿素总量影响不大。综合比较认为,Glomus mosseae对草莓促生作用最明显。     

玉米冠层对喷灌水量的再分配

通过喷灌玉米田间试验,研究了喷灌水经玉米冠层再分配后的分布状况。结果表明：在玉米全生育期,茎秆下流水量占灌水量的均值为44%左右,棵间穿透水量占灌水量的均值为48%左右,冠层截留量在0.8-2.9mm之间变化。一次灌水中,喷灌水在地表的分布很不均匀,43.2%的灌水量经茎秆下流到根区,在距离茎秆7cm,15cm,25cm和32.5cm处,地表接收的水量占总灌水量的比例分别为18.9%、43.5%、66.9%和84.5%。灌水量、种植密度、株高和叶面积指数等都影响着喷灌水在地表的分布。     

供水与地膜覆盖对干旱灌区玉米产量的影响

研究限量供水与地膜覆盖对玉米产量的耦合效应,对于充实干旱内陆灌区水资源高效利用理论具有重要意义。在甘肃河西石羊河流域通过田间试验研究了不同覆膜方式(全膜覆盖、半膜覆盖和未覆膜)和不同灌水水平(7200、6450和5700 m3 hm–2)对玉米产量的影响。结果表明,地膜覆盖方式与灌水量对玉米籽粒产量、收获指数、双穗率、穗粒数、粒重及水分利用效率有显著影响,且二者互作效应显著。全膜覆盖高、中灌水量条件下,玉米籽粒产量分别达到13 275.5 kg hm–2和12 880.5 kg hm–2,显著高于同等灌水量的半膜覆盖和未覆膜处理,增幅达7.0%~31.0%。全膜覆盖条件下,玉米水分利用效率达到16.9 kg mm–1 hm–2,较半膜覆盖和未覆膜处理分别高12.7%和6.3%,差异显著。全膜覆盖结合高灌水量玉米的双穗率、穗粒数和粒重在各处理中均表现最高,分别达到23.9%、658.6粒穗–1和36.4 g 100粒–1。全膜和半膜覆盖条件下,高灌水量处理玉米全生育期平均叶面积指数(LAI)分别达到2.8和2.7,显著高于对应低灌水处理,中等灌水量处理与低灌水量处理的平均LAI差异不显著;全膜高灌水处理0~30 cm土壤含水量和0~25 cm土层0℃积温分别达到23.9%和3717.9℃,显著高于其他各处理。通径分析结果进一步说明,地膜覆盖主要是通过提高双穗率、增加叶面积指数提高了玉米粒重和穗粒数,从而提高玉米籽粒产量,进而双穗率、平均叶面积指数的提高均可归因于耕层土壤水热状况的改善。     

对地膜和秸秆覆盖玉米生长发育与产量的分析

两年盆栽和大田玉米覆盖试验结果表明,秸秆和地膜覆盖都不同程度地增加了玉米株高、茎粗、净光合速率和单株干物质积累量等;地膜覆盖的促进作用在玉米生育前期较大,而秸秆覆盖的作用则主要表现在玉米生育中后期。秸秆和地膜覆盖增产的主要原因均为玉米穗长和穗粒数的增加,在本试验条件下,秸秆和地膜覆盖的增产效应主要表现在拔节至抽雄及雌穗分化发育阶段,而对后期粒重形成影响不大。     

夏玉米低定额畦灌田间试验研究

为了合理利用水资源,探索实现低定额均匀灌溉的适宜方法和技术路线,设计作物高效用水的有限灌溉制度,在陕西省杨凌区中壤土玉米地开展了不同畦田规格和灌水定额对土壤水分及玉米产量影响的田间试验。结果表明：对于田面坡度一定的试验田块,入畦单宽流量在3～6l/m/s范围内,畦田宽度在4m以内时,各处理小区的土壤平均含水量无显著性差异,但畦田内土壤水分分布却有不同差异,当畦宽2～3m,畦长50 m时可达到较高灌水效率（Ea>80%）和灌水均匀度（DU>80%）;玉米拔节-抽雄期的灌水定额处理对玉米的生长存在明显影响;不同灌水定额对作物产量、水分利用效率影响显著。     

北疆春玉米覆膜、滴灌技术效应研究

为了明确覆膜和滴灌对北疆密植玉米产量、田间灌溉水利用效率（IWUE）和经济效益等因素的影响,于2017-2018年在新疆奇台农场设置膜下滴灌、露地滴灌、覆膜沟灌和露地沟灌4种灌溉方式开展技术效应研究。结果表明:不同灌溉方式处理玉米产量、IWUE和经济效益均表现为膜下滴灌>露地滴灌>覆膜沟灌>露地沟灌。2017年,膜下滴灌、露地滴灌、覆膜沟灌与露地沟灌相比分别增产36.8%、27.8%和16.8%;2018年,在600mm灌溉量下膜下滴灌、露地滴灌、覆膜沟灌与露地沟灌相比分别增产31.7%、22.4%和11.1%;在900mm灌溉量下,各处理产量比露地沟灌分别提高了20.7%、14.2%和7.3%。2017-2018年,滴灌处理的IWUE比沟灌提高16.9%~22.1%,经济效益提高了24.5%~35.3%;覆膜处理的IWUE比露地提高了7.8%~11.3%,经济效益提高了7.3%~13.0%。因此,在干旱灌溉区域密植结合膜下滴灌技术有利于获得高的产量、IWUE和经济效益,膜下滴灌是使得该区域春玉米高产、高效的最佳生产方式。     

西北绿洲灌区水氮耦合对燕麦品种陇燕3号耗水特性及产量的影响

灌水和施肥,尤其是施氮肥,是调控作物生长和增加产量的两大重要技术措施,其互作是燕麦高产高效栽培中重要因素。2014—2015年连续2个生长季,在甘肃河西绿洲灌区的田间试验设3个定额灌溉和3个施氮(纯氮)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270 mm(I_1)、337.5 mm(I_2)和405 mm(I_3),3个施氮水平分别为90 kg hm~(–2)(N_1)、120 kg hm~(–2)(N_2)和150 kg hm~(–2)(N_3)。从播种到成熟,燕麦阶段耗水强度呈先增后减趋势,抽穗至灌浆是最大耗水期,且同一施氮水平下,阶段耗水强度随灌水量增大而显著增加。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及土壤水分蒸发量占总蒸发量的比例(E/ET)表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦产量随灌水量增加而显著增加,水分利用效率却随灌水量增加而降低。产量N_3I_3最高(5466.0~5727.5 kg hm~(–2)),N_3I_2次之(5428.5~5678.5 kg hm~(–2)),N_1I_1最低(4504.5~4804.3 kg hm~(–2));水分利用效率N_3I_2最大(12.11~12.82 kg mm~(–1) hm~(–2)),N_3I_1次之(12.04~12.63 kg mm~(–1) hm~(–2)),N_1I_3最小(9.79~10.58 kg mm~(–1) hm~(–2))。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应。施氮量150 kg hm~(–2)、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。     

Irrigation Scheduling and Watermelon Yield Model for the Jordan Valley

A crop yield and soil water management simulation model (CRPSM) developed at Utah State University was modified, calibrated and tested using local weather data and field results from a trickle irrigation experiment with different mulching on watermelon ( Citrullus lanatus ), carried out at the University of Jordan Research Station, in the Jordan Valley.
Simulated irrigation schedules were then applied with some of the four options provided by the model. The water yield index, WYI, introduced by B attikhi and H ill (1985) to select the most efficient schedule as based on yield and water use efficiency, was then determined. WYI ranged from 27 to 87. The field schedule, WM₂, had a WYI of 62. Whereas, the model provided a much better schedule, WM₇ (WYI = 86). WM₇ requires 17 irrigations of 2.0 cm per irrigation totaling a water supply of 44.1 cm with an irrigation season starting on April 7 to give a yield equivalent to the potential yield, 80.0 MT/ha. On the other hand, the best field schedule, WM₂ under transparent mulch, required 14 irrigations to provide 45.9 cm (including rainfall and soil moisture change), with a season starting on April 28 resulted in a yield of 68.8 MT/ha. So we can see that by using the same amounts of total water supply but with different schedule we can get the potential yield. The model has, therefore, provided few better schedules that can be tested in the field at lower costs before final recommendations are made.     

基于TOPSIS黄淮海平原井灌区冬小麦调亏灌溉的多目标优化

为探寻黄淮海平原井灌区冬小麦适宜的调亏灌溉控制指标,通过3季（2015-2017年）不同灌水下限与灌水定额（30、60、90、120和180mm）2因素组合试验,研究调亏灌溉对冬小麦产量及作物水分利用效率的影响。灌水下限分别为：轻旱（LD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量（field capacity,FC）的50%、55%、60%和50%;中旱（MD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量的40%、50%、55%和45%。研究结果表明,随灌水定额的增加,产量呈先增加后下降趋势,水分利用效率呈下降趋势。90mm灌水定额下,随灌水下限的增加,冬小麦产量呈增加趋势。基于CRITIC赋权的TOPSIS法构建冬小麦综合效益多目标优化模型获得的结果与产量和作物水分利用效率分析法获得的结论具有一致性,均表明LD60处理最优。综合考虑,为实现本地区冬小麦稳产与水资源高效利用的双重目标,冬小麦适宜采用轻旱胁迫下灌水定额为60mm的调亏灌溉控制指标。本结论可为黄淮海平原井灌区冬小麦的管理提供科学依据。     

干旱胁迫对土壤水分动态及玉米水分利用效率影响研究

为研究干旱胁迫效应下土壤的水分动态及玉米水分利用效率,设置干旱胁迫处理和正常灌水处理2种模式,比较不同处理下土壤的水分特征、耗水规律和水分利用效率。结果表明：作物进入拔节期以后,干旱胁迫效应明显,土壤水分开始显著低于正常灌水处理;灌溉后的作物耗水量显著高于干旱胁迫处理,灌溉是影响研究区域玉米生长水分条件的主要因素,玉米进入生殖生长阶段后灌水较不灌水处理的日耗水量增长幅度达到了1.4~7.0倍;干旱胁迫对玉米产量造成严重影响,产量下降54.6%,但是水分利用效率较正常灌水处理高27.3%。     

西北黄土高原旱作区不同地膜覆盖种植模式谷田水温效应及水分利用效率研究

针对西北黄土高原旱作区年降水量不足、水资源分布不均及春季大风干旱等造成的谷子产量不高、水分利用率低等生产问题,设置裸地平作种植（CK）、PE膜全覆膜起垄穴播（T1）、渗水地膜半覆膜起垄穴播（T2）和PE膜半覆膜起垄穴播（T3）4个处理,研究不同地膜覆盖种植模式对谷田播种前和收获后0~100cm土壤含水量、不同生育期0~40cm土壤含水量、0~30cm土壤温度、谷子农艺性状、产量和水分利用效率的影响。结果表明,3种地膜覆盖模式均不同程度地改善了谷子生育期内土壤的水温状况,提高了谷子的群体水分利用率、产量及相关农艺性状。4种处理播种前和收获后0~100cm土壤含水量、不同生育期0~40cm土壤含水量、0~30cm土壤温度均为T1>T2>T3>CK。3种覆膜处理的单穗重、单穗粒重、千粒重和产量均显著高于CK处理,T1和T2处理与T3处理差异显著。T1、T3和T2处理的群体水分利用率分别较CK处理提高了7.55、1.05和1.65kg/(mm·hm²)。PE膜全覆膜起垄穴播模式可作为西北黄土高原区谷子生产的高产高效栽培技术模式。