内蒙古东部膜下滴灌旱作水稻作物需水量与产量研究

提高水资源利用率,解决农业用水短缺一直是世界性的问题,如何在减少灌溉用水量和优化用水结构的同时保障内蒙古主要水稻产区的粮食生产能力,是目前的研究热点。本研究基于水量平衡原理,于2018—2019年的5—9月在内蒙古东部扎赉特旗开展膜下滴灌旱作水稻灌溉试验,并且以传统插秧泡田种植为参照,提出了内蒙古东部典型地区膜下滴灌旱作水稻的作物需水量和不同生育阶段需水规律,并且分析了不同灌溉方式的水稻最终产量及作物需水系数。研究结果表明膜下滴灌水稻全生育期需水量为608.4 mm,其生育阶段土壤含水率占饱和含水量的85%~100%时的产量最大,苗期需水量最小,抽穗灌浆期最大;拔节孕穗中期的耗水强度最大,需水系数在全生育期中抽穗灌浆期为最大。     

北疆寒旱区不同水分处理对膜下滴灌青贮玉米植株生长与产量的影响

为了确定北疆寒旱区滴灌青贮玉米适宜灌溉制度，以阿勒泰地区青河县为试验地，选择新玉23号为试验品种，通过对青贮玉米株高、茎粗、叶面积LAI、产量和土壤水分测定，分析了不同灌水定额和不同灌水频率对滴灌青贮玉米生长和产量的影响。结果表明：滴灌条件青贮玉米叶面积指数在生育期内的变化趋势呈正态曲线变化，随着青贮玉米生育期的叶面积指数先升后降的趋势；滴灌青贮玉米灌溉量与产量的关系呈二次抛物线关系。青贮玉米的整个生育期耗水强度呈现先增大，再减小的规律，青贮玉米总需水量为612 mm，抽雄期耗水强度最大，达到8.73 mm/d。推荐北疆寒旱区滴灌青贮玉米适宜灌溉制度为：灌溉定额为5625 m3/hm2，灌水频率为10天。     

不同生育期干旱对南方春玉米生长发育及水分利用效率的影响

为了研究不同生育期干旱对南方春玉米的生长发育、土壤水分、产量及水分利用效率的影响,在防雨棚下的测坑中进行试验,设计了6个处理,春玉米需水关键期设计了3个水平,分析南方春玉米的生长发育、土壤水分、产量及水分利用效率规律。结果表明：拔节期轻旱对春玉米的株高和叶面积影响最大;灌浆期轻旱对春玉米的产量及产量性状影响最大;高水分处理的耗水总量最大,低水分处理的耗水总量最小;耗水量为464.6 mm时,最高产量为6795 kg/hm2;拔节期轻旱的水分利用效率最高。建议在南方春玉米不同生育期应采用适宜的灌水方式,可达到节水和高产的双重效果。     

时空交替间隔灌溉对夏玉米田水分和产量形成的影响

为了给夏玉米有效灌溉提供科学依据,研究了夏玉米不同生育时期和不同根区实施交替补灌对农田蒸散、夏玉米产量形成以及水分利用效率的影响,共设9个处理：拔节期和抽穗期充分供水（ T1N1）、拔节期充分供水＋抽穗期中度水分亏缺（T1N2）、拔节期充分供水＋抽穗期重度水分亏缺（T1N3）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期充分供水（T2N1）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期中度水分亏缺（T2N2）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期重度水分亏缺（T2N3）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期充分供水（T3N1）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期中度水分亏缺（T3N2）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期重度水分亏缺（ T3 N3）。结果表明：各处理在全生育期内的棵间土壤蒸发量变化趋势均呈脉冲状,且各生育阶段棵间土壤蒸发量占阶段蒸散量比例在播种-灌浆-成熟阶段均表现出先降后升的趋势。整个生育期间棵间土壤蒸发量（E）/总蒸散量（ET）为34．89％～52．19％,并随着水分亏缺程度加剧而降低。产量表现为T1N2＞T2N1＞T1 N3＞T2 N2＞T2 N3＞T1 N1＞T3 N1＞T3 N2＞T3 N3,其中T1 N2处理产量极显著高于其他处理。 T1 N2处理的作物水分利用效率最高（27．08 kg/（hm2· mm））,分别比 T3N1、T3N2、T3N3和 T1N1处理高12．78％,16．90％,19．79％,26.92％,拔节期和抽穗期均为高水分的T1 N1处理最低,其他处理随着总补灌量的减少逐渐下降。在黄淮海夏玉米区,采用时空交替灌溉方式：拔节期充分补灌（田间持水量的80％）和抽穗期补灌量适度减少（田间持水量的65％）,有利于夏玉米产量和土壤水分高效利用的同步提升。     

基于WIN ISAREG模型的青贮玉米灌溉制度优化研究

为了探索锡林河流域青贮玉米高效节水的最优灌溉制度,进行了连续2年的田间灌溉试验,研究了滴灌条件下青贮玉米的灌溉制度。研究表明,青贮玉米在拔节期-抽雄期土壤水消耗比率最低,作物系数、产量反应系数和腾发量在整个生育期内均达到最大,为青贮玉米的需水关键期;在田间试验的基础上,利用WIN ISAREG模型对实际灌溉制度进行了评价,并模拟了多种组合方案,得到了青贮玉米优选的灌溉制度,青贮玉米生育期内共灌水8次,灌水量200 mm,产量下降率为5.6%,灌水效率达到100%。研究结果可为流域内的青贮玉米灌溉预报,以及有效的利用当地水资源提供参考。     

灌溉和施氮方式对甘肃陇中黄土高原春小麦产量和土壤含水量与有效氮含量的影响

旨在研究影响小麦产量的最佳灌溉与施氮方式组合。以‘定西42号’春小麦为材料,采用水氮互作的方法,设4种灌溉量（单位面积水深50 mm、100 mm、150 mm、200 mm）和3种施肥方式（拔节期施纯氮肥40 kg/hm ²、开花期施纯氮肥40 kg/hm ²、拔节期和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²和50 kg/hm ²）。（1）灌溉量150 mm与开花期施氮肥40 kg/hm ²处理时,小麦产量都最高。（2）灌溉量150 mm时各个土层含水量最高,不同施氮处理,各个土层含水量高低顺序为分蘖期<开花期<拔节期。（3）小麦植株耗水量随灌溉量增加而增加、水分利用效率随灌溉量增加而减少。（4）分蘖期灌溉量150 mm时各个土层硝态氮含量最高;拔节期,0~10 cm土层铵态氮和硝态氮含量最高;开花期,灌溉量150 mm和追施纯氮肥40 kg/hm ²时各个土层硝态氮和铵态氮含量最高。灌溉量150 mm和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²方式搭配,对甘肃陇中黄土高原春小麦产量、土壤有效氮含量和水分节约最有益。     

锡林河流域紫花苜蓿需水规律与灌溉定额优化研究

为了确定锡林河流域紫花苜蓿生育期内不同阶段的需水量、需水规律和合理的灌溉定额。采用非充分灌溉试验,研究了紫花苜蓿的需水规律、产量与灌溉定额间的关系以及合理灌溉定额。结果表明：第1 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在6 月下旬—7 月初,其需水强度最大可达5.09 mm/d;第2 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在8 月上旬—8 月中旬,其需水强度最大可达5.23 mm/d。根据紫花苜蓿产量与灌溉定额间表现为二次抛物线型关系,以追求单位面积产量、灌溉水生产效率和生产弹性系数最大为目标,确定紫花苜蓿的合理灌溉定额,该成果为节水灌溉制度的制定和灌溉预报等提供了科学依据。     

1961—2010年宁夏灌区主要作物需水量时空分布特征

明确气候变化背景下作物需水量的时空分布特征是水资源高效利用和作物合理布局的重要依据。基于宁夏引黄灌区13个气象台站的气象数据及作物生育期数据,利用FAO推荐的彭曼公式和订正的作物系数,计算了1961—2010年宁夏灌区主要作物（春小麦、玉米、水稻、冬小麦）全生育期及不同发育阶段有效降水量及需水量,分析了其时空分布特征,并计算了各作物不同发育阶段灌溉需水量及需水强度。结果表明：1961—2010年宁夏灌区秋粮作物（水稻、玉米）全生育期有效降水量是夏粮作物（春/冬小麦）的2倍,1961—2010年宁夏灌区水稻、玉米生育期有效降水量为降低趋势,春小麦、冬小麦为增加趋势。高值区分布在石炭井、灵武和中宁,北部的石嘴山各站为低值区。宁夏灌区作物需水量从大到小依次为水稻、玉米、冬小麦、春小麦,灌溉需水量在不同发育期的分布和需水量的分布相似,北部的石嘴山各站及中宁为高值区。1961—2010年宁夏灌区4种作物全生育期及不同发育阶段需水量也呈显著增加趋势。所有作物需水强度均在拔节（返青）后开始明显增加,春小麦、冬小麦需水强度开花—乳熟阶段最大,玉米需水强度拔节—开花阶段、开花—乳熟阶段最大,水稻拔节后需水强度一直较大,乳熟—成熟阶段达最大。     

灌水控制下限对冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过对冬小麦全生育期实施不同土壤水分控制下限,研究冬小麦的耗水规律,分析水分胁迫对其生长发育和产量形成的影响,并建立了产量与水分关系的数学模型。结果表明,不同水分处理的冬小麦耗水规律基本一致,但日耗水强度和总耗水量各处理间差别明显。各生育时段耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达到45%;其次为拔节期,在20%左右;越冬期最小,只有4.0%~10.0%。土壤水分控制下限为55%的处理冬小麦水分利用效率最高,约为1.75kg/m3,对应的耗水量在350~400mm之间。     

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%。     

澳洲坚果耗水规律及灌溉制度研究

为了给澳洲坚果在干旱地区进行抗旱节水生态园的建设提供理论依据。通过田间不同的灌水处理试验,研究澳洲坚果的耗水规律及耗水量与产量关系。研究结果表明：开花座果期、果实膨大期和果实油份积累期是澳洲坚果需水的关键期。其耗水量与产量不是无穷的简单的直线关系,并不是耗水量越大,产量越大。适宜的生育期灌溉定额为2806.09 mm,开花座果期54.22 mm,果实膨大期 104.47 mm和果实油份积累期226.69 mm。开花座果期灌水周期为10 d/次,果实膨大期和果实油份积累期为8 d/次。在澳洲坚果需水的关键期合理匹配水资源是实现澳洲坚果高产优质的基础和关键。     

粒用高粱需水量及耗水特性的研究

影响高粱高产的因素很多,包括品种、水肥、土质及气候等因素,为探究高粱的高产性能,寻找影响高粱高产的突破口,本研究运用单因素随机区组设计的方法对粒用高粱拔节期和灌浆期的最大需水量及其一生的耗水特性进行了研究。结果表明：随着灌水量的增加,耗水量增加,穗长和枝梗数显著性地增加,但灌水量120~140mm的穗长和枝梗数差异不显著;籽粒千粒重和产量显著性地增加,灌水量100~140mm的千粒重和产量差异不显著。高粱拔节期最大需水量为120mm;开花灌浆期最大需水量为100mm;高粱拔节前耗水48.74mm,占总耗水量的10%~15%;拔节~抽穗耗水140.51~177.12mm,占总耗水的35%~43%,抽穗-成熟耗水137.65~272.27mm,占总耗水的42%~55%;水分生产效率随耗水量的增大,呈现先升后降的趋势,灌浆期灌水100mm处理的水分生产效率为最高,最高可达29.49kg/(hm²·mm)。     

不同耗水强度下节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度关系研究

为了探索基于土壤非饱和层厚度指导水稻节水灌溉的可能性,研究节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度的关系非常必要。本文通过设计盆栽试验,针对不同耗水强度开展连续观测,根据实时观测的土壤含水率与非饱和土层厚度,建立起两者之间的定量关系。结果表明：稻田日耗水强度越大,其非饱和土层厚度随时间增加的速率越大,达到最大值所需的时间越短。非饱和土层随时间增加时对应的土壤含水率则随时间下降,两者之间成负相关关系。通过建立土壤含水率与非饱和土层厚度的二次抛物线关系,结果显示将非饱和土层厚度作为水分控制指标指导灌溉精度高、切实可行。最后,将土壤含水率与非饱和土层厚度关系曲线运用到水稻控制灌溉的实践中,推算出土壤含水量下限对应的非饱和土层厚度值,确定以非饱和土层厚度为指标的控制灌溉方法,为黑龙江地区水稻节水灌溉管理技术提供参考,为下一步的水分运动模型率定及模拟更多土质和更多耗水情形下的土壤水分提供依据。     

近60年河北省冬小麦干旱风险时空规律

干旱是造成作物减产的主要自然灾害,开展作物干旱成因机制和时空特征研究,对于稳定区域粮食生产有重要意义。本研究基于河北省内18个国家标准气象站点1958—2016年的长时间序列观测资料,采用水分亏缺指数(CWDI)作为干旱评价指标,分析了近60年来河北省冬小麦的干旱风险时空格局;通过CWDI对不同气象因子的敏感性分析,进一步探究了冬小麦干旱的成因机制。研究表明,冬小麦生育期需水量和干旱风险呈先增后减再增加的特征,在拔节–抽穗阶段的干旱风险最高,其次是抽穗-成熟阶段。冬小麦全生育期间干旱等级以重旱和特旱为主,特别在其产量形成的关键生长中后期,河北省东南部黑龙港地区面临较高的旱灾风险。冬小麦干旱受降水、气温、湿度等多种因素的影响,其中影响最大的是降水;气温是影响冬小麦生育后期干旱程度的关键因子,伴随近几十年气候变化冬小麦生长期内温度明显升高,将增加冬小麦生长期的耗水量和灌溉需求。本研究揭示了气候变化影响下河北省冬小麦干旱风险的时空演变规律,识别出了干旱灾害的高风险区和关键生育期阶段,可为优化冬小麦灌溉管理和农田防灾减灾提供参考依据。     

沙漠绿洲隔沟交替灌溉辣椒的耗水特征及作物系数研究

为研究交替灌溉条件下辣椒的作物系数及土壤水分变化,用水量平衡法测定辣椒各生育期耗水量及土壤水分动态,实测得到辣椒各生育期的作物系数,并将作物系数与辣椒叶面积指数回归分析,研究隔沟交替灌溉辣椒各生育期的耗水特征及作物系数。结果表明,辣椒结果盛期是耗水量最大的时期,在辣椒定植—坐果期和结果末期交替灌溉处理作物的总耗水量与对照无显著差异,但结果盛期交替灌溉的总耗水量显著减少。辣椒交替灌溉下0~60 cm土层是土壤含水量变化活跃层。交替灌溉对辣椒的作物系数有显著影响,且随亏水程度的增大作物系数减小,‘美国红’的作物系数小于‘陇椒2号’。辣椒叶面积指数与作物系数呈显著的线性正相关。