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。     

补水时期和施钾量对陇中半干旱区旱地马铃薯产量和水分利用率的影响

采用裂区试验设计,以施钾水平为主处理,补水时期为副处理,研究了补充供水和钾素处理对马铃薯产量和水分利用效率的影响.结果表明,施钾量、补水时期及其交互作用对马铃薯产量和水分利用效率的影响达到了显著水平.在施钾量(K2O)90 kg/hm2、苗期补水的条件下,产量达到36324.97 kg/hm2,水分利用效率达到94.2 kg/(mm·hm2),比不施钾、不补水处理的产量和水分利用效率分别提高了32.24%、30.7%.     

应用ORYZA2000模型制定北京地区旱稻优化灌溉制度

通过优化灌溉提高水分利用效率,使有限的水资源发挥最大的效益,是推行节水农业的一个重要方面.在模型验证的基础上,利用ORYZA2000模型和多年气象资料,分析了北京地区不同降水年型条件下早稻产量和水分利用效率与灌溉定额之间的关系,在此基础上制定不同降水年型和产量水平的北京地区旱稻优化灌溉制度.结果表明:当灌溉定额达到一定水平后,最高产量趋于不变.干旱和平水年型条件下旱稻均有较大的增产潜力,灌溉定额为300～500 mm可增产约3000 kg/hm2;丰水年型灌溉定额为250 mm时可增产1000 kg/hm2.70%、80%和90%产量潜力3个产量水平的最优灌溉制度分别需要保持根层土壤相对含水率在67%、73%和83%左右,灌水定额不宜过高,以50～60 mm为宜.灌溉次数和灌溉定额随产量水平的提高而增加,并取决于实际的降水情况:干旱年型3个产量水平的灌溉次数为3～8次;平水年型为2～5次;丰水年型为1～5次.水分利用效率变化范围为0.92～1.28 g/kg,受各年型降水量影响灌溉水水分利用效率变化在1.61～7.76 g/kg之间,丰水年型的灌溉水水分利用效率高于平水年型和干旱年型.80%产量潜力水平时的水分利用效率最高,不同年型灌溉定额在98～239 mm之间,灌溉次数为2～5次.     

生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响

为了探讨生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响,该文利用田间小区试验研究了生物质炭不同施用水平对冬小麦产量、水分利用效率、根形态的影响及差异性。结果表明:生物质炭显著增加了冬小麦茎蘖数、有效穗数和产量(P0.05),与对照相比,其增加比例范围分别为1.6%~4.9%、0.7%~1.5%、1.0%~5.9%。冬小麦耗水量随着生物质炭施用量的增加而逐渐减小,水分利用效率由对照的17.06 kg/(hm2·mm)提高到17.69~19.57 kg/(hm2·mm)。生物质炭显著增加了冬小麦根系总根长和总表面积(P0.05),在0~20和≥20~40 cm范围内,总根长的增加比例范围分别为2.8%~14.6%、8.4%~21.2%;总表面积增加比例范围分别为5.6%~19.5%、1.9%~13.6%。冬小麦根系形态特征与冬小麦产量呈极显著正相关(P0.001)。各处理中以生物质炭施用量为40 t/hm2的处理对冬小麦产量、水分利用效率及根系生长的促进作用最为显著。该研究可为科学施用生物质炭提供参考。     

不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响

通过中科院栾城农业生态试验站3种不同降水年型的田间灌水试验,研究了不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响,旨在为华北地区冬小麦建立优化灌溉制度,提高水分利用效率,达到节水增产目的提供理论依据。试验结果表明,冬小麦根系主要集中分布在80 cm以上土层,随土层深度的增加,根长密度呈指数下降;综合分析根系对不同土层的水分吸收、作物耗水组成及产量、水分利用效率与总耗水的关系,提出华北地区冬小麦最佳灌水方式是：丰水年灌0水、平水年灌1水(拔节水)、枯水年灌2水(拔节水和抽穗水),次灌水量60～75 mm,具有明显的节水增产效益。     

供水条件对温室番茄根系分布及产量影响

通过田间试验,分析了不同生育期供水条件对番茄灌水量、光合作用、根系分布、产量和水分利用效率的影响。结果表明：番茄开花坐果期控制灌水下限为60%f_C(田间持水量),结果盛期控制灌水下限为75%f_C,控制灌水上限为90%f_C,番茄产量最高,达到91.7 t/hm²,水分利用效率达到27.51 kg/m³,整根的根长、根表面积、根体积、根干重都明显增加。叶片净光和速率在75%f_C条件下最高,有利于光合产物的形成。随土层深度的增加,根长密度呈指数下降。不同土壤水分条件对番茄根系生长影响主要体现在直径小于1 mm的根系上,而且直径小于1 mm的根长和产量之间存在很好的相关关系。     

基于番茄产量品质水肥利用效率确定适宜滴灌灌水施肥量

研究滴灌施肥条件下水肥组合对温室番茄根系生长、产量品质和水肥利用效率的影响,并运用多元回归分析和空间分析相结合的方法,寻求满足单目标最大的灌水施肥制度,以及综合评价产量品质和水分利用效率的水肥调控效应,提出同时满足高产优质高效的最接近的灌水施肥制度。通过小区试验,设灌水和施肥（N-P2O5-K2O）2因素,3个滴灌水量（高水：100%ET0、中水：75%ET0、低水：50%ET0,ET0是参考作物蒸发蒸腾量）和3个施肥水平（高肥：240-120-150 kg/hm2、中肥：180-90-112.5 kg/hm2、低肥：120-60-75 kg/hm2）。结果表明,番茄产量、水分利用效率、肥料偏生产力和品质受灌水和施肥影响显著。产量与灌水量和施肥量正相关;减小灌水量和增大施肥量,水分利用效率增大;增大灌水量和降低施肥量,肥料偏生产力增大。维生素C和番茄红素随施肥量的增加先增大后降低（中水除外）,可溶性糖随施肥量增加而降低（中肥除外）,可溶性固形物和糖酸比分别在中水与低水、高水与低水之间差异显著（P<0.05）。根质量、根长、根表面积及根体积与产量有显著的线性正相关关系。通过多元回归分析和空间分析得出,灌水量为159 mm,施肥量为479.4、404.4和382.8 kg/hm2时,水分利用效率、番茄红素和糖酸比最大;灌水量为279 mm,施肥量为510 kg/hm2时,产量最大;灌水量为262 mm,施肥量为225 kg/hm2时,肥料偏生产力最大。产量和品质同时达到大于等于85%最大值的灌水施肥区间大约为210～230 mm和385～453 kg/hm2,产量、水分利用效率和品质同时达到大于等于85%最大值的最接近灌水施肥区间为198～208 mm和442～480 kg/hm2。此研究为当地温室番茄滴灌施肥生产过程中水肥科学管理提供指导依据。     

肥料配施对白菜型冬油菜产量及水分利用效率的影响

以白菜型冬油菜品种天油8号为指示品种,研究了有机肥与氮磷钾化肥不同配比对冬油菜产量及水分利用效率的影响。结果表明,施肥能明显提高冬油菜的产量和水分利用效率,有机肥与氮磷钾肥配施效果更显著。以施精鸡粪(干重)7 500 kg/hm2、尿素150 kg/hm2、普通过磷酸钙75 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2处理的冬油菜越冬率为98.56%,较对照不施肥提高9.37%;折合产量为2 575.04 kg/hm2,较不施肥对照提高550.00%;水分利用效率为5.80 kg/(hm2·mm),较对照提高了504.17%。所有施有机肥的处理折合产量和水分利用效率均优于不施有机肥处理,说明有机肥和氮磷钾化肥配施是提高冬油菜产量和水分利用效率的最佳选择。     

水肥对旱区马铃薯水分利用率的影响

采用裂区试验设计,以施钾水平为主处理,补水时期为副处理,研究了补充供水和钾素处理对马铃薯不同层次水分利用效率的影响,结果表明:马铃薯生育期耗水主要集中在80cm土层深度内,80cm土层以下土壤含水量变化不明显,基本不被马铃薯吸收利用。在氯化钾为150kg/hm2及苗期补水条件下,群体水平和产量水平水分利用率(WUE)均最高,分别为41.71和94.21kg/(mm.hm2),单叶水平WUE最低,但产量均为最高值(36324.97kg/hm2)。     

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80 cm处,在大喇叭期,处理1在20 cm土层根长密度最小（77.27 mm/cm³）,处理9最大（143.31 mm/cm³）,在40 cm土层,处理8的根长密度最小（16.11 mm/cm³）,处理1最大（24.89 mm/cm³）。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20 cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20 cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10^-4 g/cm³,处理7为2.358×10^-3 g/cm³ 。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。     

Seasonal growth and composition and accumulation of N‐P‐K in dryland and irrigated pumpkins

Growth and N‐P‐K uptake in pumpkin (Curcubita moschata Poir.) cv ‘Libby‐Select’ were studied in dryland and irrigated culture. In both moisture regimes, maximum rates of dry matter accumulation occurred between the early and mid‐fruiting developmental stages. Higher total dry matter production with irrigated than dryland culture was primarily associated with increased shoot growth. Concentrations of N, P, and K in foliage generally decreased as pumpkin age increased. Irrigated pumpkins in conjunction with higher total vegetative dry matter accumulated more N, P, and K than dryland pumpkins. Up through early fruit development, N, P, and K accumulation was primarily in leaves and vines and by the late growth stages was almost entirely in the fruit. Total N, P, and K uptake at late fruiting was estimated at 219, 32, and 228 kg/ha in irrigated pumpkins and 180, 21, and 177 kg/ha in dryland pumpkins. Approximately 58% of the N, 52% of the K, and 68% of the P accumulated by late‐fruiting was absorbed by the plant after the early‐fruiting stage in both moisture regimes. Potassium redistribution from vegetative tissues during late fruit development decreased foliar K contents 32% in dryland pumpkins and 21% in irrigated pumpkins.     

北方旱区保护性耕作对农田土壤水分的影响

土壤水分是中国北方旱区农业生产的主要限制因子,研究保护性耕作技术体系下土壤水分的动态变化,明确不同耕作模式下的水分平衡规律,对于选择适宜的保护性耕作技术,提高北方旱区土壤水分的利用效率具有重要的指导意义。该文在2a田间试验的基础上采用DSSAT模型对4个不同保护性耕作处理的土壤体积含水量、水分平衡以及水分利用效率进行了模拟和检验。结果表明干旱年份保护性耕作处理土壤体积含水量较传统耕作高,RMSE误差在0.025～0.063;干旱年份传统耕作土壤储水量减少最多,为144.6mm,降水较多年份减少也最多,为46.1mm;干旱年份水分利用效率1.52～1.78kg/m3,免耕覆盖水分利用效率最高,降水较多年份水分利用效率1.70～1.71kg/m3,各处理间差异并不显著。研究结果为保护性耕作技术对农田土壤水分的影响研究提供了理论依据。     

典型年份渭河流域蓝水绿水时空差异分析

以西北地区湿润/干旱过渡地带的渭河流域为例,采用降水距平百分率和标准化降水指数识别湿润年、正常年和干旱年,同时结合SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型的输出结果分析各典型年该流域蓝水绿水的时空分布差异。结果表明：（1）采用降水距平百分率和标准化降水指数两种方法确定1983、1997和2007年分别为湿润年、干旱年和正常年;（2）模型评价的结果表明,SWAT模型的月径流模拟的精度较高,可以准确描述渭河流域的径流变化过程;（3）在流域尺度上,绿水流的变化在湿润年、干旱年和正常年的变化相对稳定,绿水系数在湿润年、干旱年和正常年分别为82.06%、93.47%和87.72%;（4）从空间分布来看,蓝水绿水资源在渭河流域的分布呈现自东南向西北减少的趋势,绿水系数的空间分布表明在湿润年份（1983）或地区（东南部）绿水比重明显低于干旱年份（1997）或地区（北部）。     

适宜穴播块数及种植密度促进黑膜垄作马铃薯节水增产

研究与农机配套的农艺技术,对于促进农机农艺的深度融合、提高马铃薯生产效率具有重要意义。为寻求适宜于机械操作的马铃薯栽培措施,该文于2013—2016年连续4 a在不同降雨年型下设置不同颜色地膜(白膜和黑膜)、马铃薯穴播块数(1块和2块)、种植密度(72 720、51 945、40 395株/hm~2)处理,进行裂区试验,研究膜色穴块数和密度对旱作马铃薯产量和水分利用效率的影响。结果表明,不同降水年型旱作马铃薯采用黑色地膜覆盖、整薯或穴播2块以及缩小株距增加单位面积株数均能显著增加马铃薯的产量和水分利用效率,平均对产量影响大小是覆膜播种块数株距。其中,在黑膜覆盖条件下平均产量较白膜覆盖增产8.1%,且黑膜在不同年份对产量影响的大小顺序是:丰水年平水年歉水年。穴播2块较穴播1块增产12.9%;穴播块数在不同年份对产量的影响大小是歉水年丰水年平水年,歉水年份整薯播种增产效果大;种植密度对产量影响的年份顺序是平水年丰水年歉水年,株距减小,产量增加。同时,不同降水年型对马铃薯水分利用效率具有显著影响(歉水年平水年丰水年),农机农艺融合及集成栽培显著提高了旱地马铃薯水分利用效率。     

排水循环灌溉驱动的稻区水循环模型与评价

排水循环灌溉可补充灌溉和减少涝水排放,具有缓解南方稻区旱涝急转和农业面源污染危害的潜力,但仍无有效的模型来模拟排水循环灌溉驱动下的水文过程。为此采用penman-monteith公式和作物系数法并考虑稻田渗漏与降雨有效性条件下应用水量平衡估算水稻灌溉需水量,改进SCS(soil conservation service)模型估算排水量,再以塘堰为对象建立调蓄排水和灌溉需水的水平衡演算模型。在漳河水库灌区应用该模型发现,水稻种植区存在大量的排水可供灌溉利用,而排水循环灌溉利用量受灌排面积比、塘堰容积率和塘堰初始蓄水率的影响;提高灌排面积比和塘堰容积率能明显提高补充灌溉率和排水再利用率,当两者达到一定值时补充灌溉率和排水再利用率便稳定在最高值,补充灌溉率高达20%;补充灌溉率随塘堰初始蓄水率的增加而缓慢增至20%,排水再利用率先随初始蓄水率的增加而稳定不变,随后逐渐降低。排水循环灌溉驱动的水循环模型为合理匹配排水循环灌溉的塘堰或排灌规模提供有效方法。     

利用最小水分限制范围评价东北黑土区免耕和垄作的土壤水分稳定性

为明确耕作方式对黑土土壤水分稳定性的作用,提高黑土区雨养农业对气候变化的适应性,该研究基于黑土区长期免耕定位试验,利用最小水分限制范围(Least Limiting Water Range, LLWR)评价免耕(NT)和垄作(CT)管理下土壤含水率有效性及其变异特征。结果表明:1)在0～5、5～10、10～20和20～40 cm 4个土层中,NT处理显著降低了5～10 cm的LLWR,其他3个土层LLWR差异均不显著;2)在平水年(2014)、枯水年(2015)和丰水年(2016),NT管理下作物生育期内0～40 cm平均土壤含水率正常率分别为48%、72%和85%,年间变异系数为0.23;CT的土壤含水率正常率分别为56%、20%和51%,年间变异系数为0.38;3)在丰水年,NT与CT的平均有效储水量差值最小,NT比CT高8.95mm;在枯水年相差最大,NT的平均有效储水量比CT高13.99mm。因此,NT管理下土壤水分更稳定地分布在LLWR内,在极端降雨年份(枯水年和丰水年)优势尤其明显。     

不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

【目的】研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。【方法】于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量0、120、150、180、210 kg/hm² 5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。【结果】不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm²最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150～180 kg/hm²最高,平水年则以施N 120～150 kg/hm²最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm²提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm²提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年...     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

不同降水年型下播期对晋南旱地小麦产量和水分利用率的影响

根据近54年来山西省临汾市逐日降水量,将7个试验年份分为丰水年型、平水年型和枯水年型,研究了不同年型不同播期对旱地小麦关键生育期持续时间、降水、积温、日照时数、小麦产量及籽粒水分利用效率的影响,并进行相关、多元回归和通径分析,为旱地小麦稳产高产提供理论依据和技术支撑。结果表明,播期对小麦生育期持续时间的影响主要表现在苗期、分蘖期和起身拔节期,而对抽穗期和成熟期影响最多仅相差1 d。旱地小麦全生育期持续时间与积温显著正相关。降水年型显著影响旱地小麦产量及其构成因素,相同降水年型下降水分布不同小麦产量也有较大差异,丰水年型旱地小麦产量较平水年型和枯水年型分别提高100.0%和135.9%。籽粒水分利用率为丰水年型枯水年型平水年型,丰水年型和枯水年型下,籽粒水分利用率随播期推迟而升高,平水年型下,籽粒水分利用率随播期推迟先升高后降低。在拔节—抽穗期,小麦产量与积温显著负相关,与日照时数极显著负相关,与降水量极显著正相关;在抽穗—成熟期,产量与积温、日照时数均呈极显著正相关。年降水量及其分布是影响旱地小麦稳产高产的关键,丰水年型适播期在10月4日左右,产量构成因素协调,可获得高产,同时生育期耗水量最少,水分利用率较高;平水年型和枯水年型适播期应在9月28日左右,产量最高,水分利用率也较高。随播期推迟,应适当加大播量。