基于同位素分析研究山东禹城夏玉米水分来源

以2016年山东省禹城市夏玉米为研究对象,通过测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水、地表水的稳定氢氧同位素值,并利用直接对比法和多元线性混合模型,分析不同水源对夏玉米不同生长期贡献率,进而研究其水分来源。结果表明:禹城市大气降水线方程为δD=7.80δ18 O+8.61,其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。夏玉米不同生长期水分来源存在差异,出苗期由于土壤含水量较低,植物主要利用浅层地下水且利用率为89.6%;拔节期降雨量丰富,夏玉米主要利用0—10cm表层土壤水,利用率为85.8%;抽穗期夏玉米主要利用10—60cm土壤水,利用率达62.9%;生长到灌浆期,根系分布在较深土层且20—100cm土壤含水量稳定,夏玉米主要利用20—100cm土壤水,利用率为69.7%;成熟期植物主要利用大于60cm的深层土壤水,利用率达96.1%,此时期土壤含水量较低且根系分布可达深层土壤。     

山东省禹城市冬小麦夏玉米高产灌溉制度及其管理

根据中国科学院禹城综合试验站蒸渗仪所测的作物耗水量资料,简要分析了山东省禹城市冬小麦、夏玉米的耗水量及其耗水过程。该市冬小麦平均耗水量为４８２．２ｍｍ,水分利用率为１１．０１ｋｇ／（ｈｍ^２·ｍｍ）;夏玉米平均耗水量为３９８．９ｍｍ,水分利用率为１９．７９ｋｇ／（ｈｍ^２·ｍｍ）。文中还研究了公顷单产为６０００ｋｇ的冬小麦、公顷单产为９０００ｋｇ的夏玉米的高产灌溉制度及其管理。该市冬小麦高产灌溉定额为３６０ｍｍ,应灌播前或越冬水,返青或起身水、拔节水、抽穗水和灌浆水;夏玉米高产灌溉定额为１５０ｍｍ,应灌苗期水、开花水和灌浆水。     

冬小麦,夏玉米水分胁迫监测系统

根据冬小麦、夏玉米田间试验结果分析了作物水分胁迫判别指标叶水热、冠层温度－气温差变化规律,在充分考虑判别指标随作物发育期变化的特征基础上,提出了叶水势、冠层温度－气温差反映土壤相对含水量的指标, 作物水分胁迫监测系统,对指导生产实践具有一定作用。     

霍泉灌区冬小麦夏玉米高产节水灌溉制度

根据山西省霍泉灌区李堡试验区1996年10月～1999年9月3年的试验资料,分析建立了冬小麦与夏玉米的耗水量估算模型及产量与水分关系的数学模型;以1998年10月～1999年9月冬小麦、夏玉米连作为例,对两种作物的需水规律进行了分析,并利用所建模型,分析给出了冬小麦、夏玉米连作套种的高产节水灌溉定额。最后用动态规划法分析提出了有限水量在作物生育期内的最优分配方案     

深蓄灌溉对夏玉米农田水分动态的影响

为探究深蓄灌溉利用汛期雨洪资源补充土壤水和地下水的可行性,于2020年6—10月在玉米田间小区开展试验研究,监测不同计划储水深度(T1:H_p=60 cm; T2:H_p=90 cm; T3:H_p=120 cm; T4:H_p=150 cm; T5:H_p=180 cm)且以饱和含水率为灌水上限的一次深蓄灌溉条件下土壤水分动态变化特征,研究量化补充土壤水的农田水分动态,为制定有效补给土壤储水的深蓄灌溉制度提供依据。结果表明：深蓄灌溉可有效补充农田土壤水分,灌溉10天后不同处理0—200 cm土层平均含水率增幅范围为11.90%～40.85%,T5处理含水率增幅最高;随着计划储水深度的增加,夏玉米农田蒸散量先增加后降低最后上升至最高水平,在计划储水深度为90 cm的处理达到最大;计划储水深度为60,90 cm时,补充水量主要用于补给浅层土壤和农田蒸散,不利于进行土壤储水;计划储水深度为120 cm以上时,灌水及降雨对深层土壤水分补给量达243.39 mm以上,占总供水比重27.29%以上...     

水分调控降低盐分对夏玉米的影响

环渤海低平原冬小麦夏玉米一年两作种植系统中,冬小麦季微咸水灌溉造成土壤含盐量增加,影响下茬玉米正常出苗。通过水分调控消减根层土壤盐分是有效可行的途径,并利于冬小麦夏玉米一年两作的微咸水安全利用。该研究通过盆栽与田间试验相结合的方法,研究玉米出苗对土壤水盐阈值的响应以及玉米播后灌水对出苗、生长、根层水盐和产量的影响。盆栽试验结果表明:1)玉米在低土壤盐分含量(全盐含量0.8g·kg–1)下,60%田间持水量即可达到正常出苗;2)在高土壤盐分含量(全盐含量3.5 g·kg–1)下,出苗时间延长,出苗率降低;3)土壤盐分对出苗的影响,随着土壤含水量降低而越趋严重。因此在较高的盐分条件下,维持出苗期间一定土壤含水量,更利于缓解土壤盐分对玉米出苗的影响。大田试验中灌溉水盐分梯度为淡水(对照)、3g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1。田间试验结果表明:1)随着灌溉水盐分浓度增加冬小麦收获时0~20 cm土壤盐分含量明显增加;2)淡水、3 g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1灌溉冬小麦,收获期0~20 cm土壤盐分含量分别为1.0 g·kg–1、1.3g·kg–1、1.6 g·kg–1、2.0 g·kg–1;3)夏玉米播种后立即灌溉一次75 mm淡水,玉米出苗期耕层土壤含水量维持在田间持水量的70%以上,土壤含盐量下降到1.0 g·kg–1左右,夏玉米生长进程和产量不受影响。2年(2015年和2016年)淡水、3 g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1微咸水拔节期灌溉冬小麦,下茬夏玉米产量分别为9 510.4 kg·hm–2、9 913.6 kg·hm–2、9 910.6 kg·hm–2、9 986.0 kg·hm–2和9 621.8 kg·hm–2、9 455.3 kg·hm–2、9 460.2 kg·hm–2、9 221.4kg·hm–2,产量差异不显著。考虑该地区降水的时间分布,与玉米生长同期的充足夏季降水的淋洗作用,微咸水灌溉小麦的积盐可得到很好淋洗。因此,该地区在冬小麦生长季实施不超过5 g·L–1微咸水灌溉,利用冬小麦夏玉米关键生育期水分调控,可消减微咸水灌溉土壤盐分积累对玉米出苗影响,结合夏玉米出苗水管理和雨季淋盐,实现周年稳产和水盐平衡,根层土壤不积盐。     

夏玉米水分胁迫判别指标的研究

通过定点实验，研究了夏玉米不同水分胁迫条件下叶水势、冠层温度的变化特征，结果表明，土壤水分胁迫使夏玉米的叶水势降低，冠层温度升高，冠气温差增大。通过与良好供水的田块对照表明，叶水势和冠层温度可以作为作物水分胁迫的判别指标。     

山东省冬小麦夏玉米需水规律分区研究

根据山东省气象局提供的５２个气象站的气象资料，对全省冬小麦，夏玉米的需水规律进行了分区，分析了各区的气候特点及对作物生长发育的影响。     

亚热带季风区樟树的水分利用特征

基于2017—2019年樟树(Cinnamomum camphora)生长季(4—10月)的茎干水、叶片水和土壤水稳定同位素及同期环境因子数据,并结合2019—2021年樟树生长季的蒸腾速率,分析了日间樟树植物水同位素与其影响因子之间的关系,探究樟树在生长季和不同环境条件下吸水深度的变化特征,旨在加深对樟树自身水分利用特征的了解。结果表明:在晴日,樟树蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O的值在日间高于夜间,茎干水δ¹⁸O的值在日间低于夜间。蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O之间的时滞在8月晴日较5月晴日大,平均时滞为2.32 h。在5月晴日,叶片水δ¹⁸O和茎干水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间均呈二次函数关系;在8月晴日,叶片水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间呈二次函数关系,但茎干水δ¹⁸O与上述影响因子之间无明显的函数关系。樟树的吸水深度存在明显的季节变化特征。在生长季初期(4—5月)樟树吸水层位单一,主要利用浅层土壤水;在生长季中期(6—8月)和后期(9—10月),樟树有2个吸水层位:在中期利用中层和深层土壤水,在后期利用浅层和深层土壤水。樟树的吸水深度和蒸腾还受到生境的影响。季节性干旱期间,随着干旱的持续,蒸腾日变化曲线的宽度逐渐变窄,蒸腾耗水量相应减小;受环境变化和自身生理特性的影响,樟树的吸水深度逐渐由浅变深再变浅。与降水前相比,降水后樟树的蒸腾作用增强,吸水深度上升,吸水土层变窄。     

亏缺灌溉与有机肥结合对夏玉米水分及产量影响

为了解减少灌水量和尿素对夏玉米产量和水分的影响。通过田间试验,以夏玉米为研究对象,选取课题组研发的有机质含量高、保水性能强的有机肥,结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),采用等氮的原则,对有机肥与无机肥混施(F1:100%无机化肥;F2:24%有机肥+76%无机化肥;F3:48%有机肥+52%无机化肥),研究灌水量与有机无机肥对夏玉米水分利用效率和产量的影响。结果表明:与F1处理相比,在充分灌溉(W1)条件下,F2和F3处理的籽粒产量提高4.8%~6.3%;亏缺灌溉(W2)条件下,有机肥处理的籽粒产量提高1.8%~2.3%。在相同灌溉水平下,有机肥处理显著提高收获时土壤贮水量,为冬小麦发芽和生长提供一定的湿度。施有机肥处理对三叶期和小喇叭口期株高有显著影响,而对其他生育期株高影响不显著。亏缺灌溉(W2)和施有机肥(F2)的处理产量较好,是夏玉米种植管理中的一个有效方案。这种灌溉施肥管理可为关中平原及环境相似地区提供科学依据。     

关中地区夏玉米抽穗期叶绿素含量的高光谱估算

[目的]利用高光谱数据进行叶绿素估算,为快速获取作物的生长信息、生长诊断及精确管理提供依据。[方法]基于陕西省关中地区抽穗期夏玉米冠层光谱特征及叶绿素含量的测定,运用线性及非线性分析方法建立了基于原始光谱敏感波段和一阶微分光谱敏感波段叶绿素估算模型。[结果]夏玉米抽穗期反射光谱在可见光及中远红外区域,叶绿素含量越高,光谱曲线越向下偏移;在红边区域,叶绿素含量对光谱曲线影响不显著;在近红外波段,叶绿素含量越高,光谱曲线越向上偏移。基于一阶微分光谱敏感波段的夏玉米叶绿素含量估算模型拟合精度要优于基于原始光谱敏感波段估算模型,决定系数R2分别为0.81和0.60,均方根误差(RMSE)分别为2.39,4.41。[结论]基于一阶微分光谱敏感波段建模分析是估测抽穗期夏玉米冠层叶绿素含量的重要方法,对指导西北地区夏玉米种植与生产具有积极的借鉴意义。     

关中灌区小麦、玉米高产节水灌溉的几个指标确定

对陕西省洛惠渠灌区、宝鸡峡灌区试验站多年积累的大量试验资料进行了系统整理和分析,确定了作物灌溉湿润层深度,适宜的土壤水分指标,基本的灌溉方式以及灌水定额等这些作为作物灌溉基本依据的具体指标.研究结果对于陕西省关中地区主要种植作物--小麦、玉米在作物稳产高产的前提下实现节水灌溉具有重要的现实和指导意义.     

黄淮海平原夏玉米需水量和缺水量时空分布特征

为提高黄淮海平原夏玉米的灌溉效率,优化农业资源配置,依据黄淮海平原27个站点70年的试验统计资料,在作物需水量模型、降雨频率分析、作物系数相关理论的基础上,分析不同水文年型夏玉米的需水量和缺水量(即需要补充灌溉的水量)的时空分布。首先,根据各代表点的多年降雨资料,利用皮尔逊—Ⅲ型曲线确定降雨频率分别为25%,50%,75%,95%的4种水文年型及其相应的有效降雨量;其次,利用Penman-Monteith模型计算参考作物需水量,并结合作物系数法估算作物需水量,进而求得在4种水文年型下夏玉米的需水量、缺水量和灌溉需求指数;最后,基于ArcMap 10.7软件对所得到的夏玉米各需水要素进行插值分析,直观地描述黄淮海平原地区夏玉米需水量、缺水量和灌溉需求指数的时空分布特征。结果表明,1951—2020年间,黄淮海平原夏玉米需水量的高值区分布受水文年型变化的影响不大,主要分布在平原中部呈带状分布的区域;缺水量与灌溉需求指数分布特征相似,高值区的范围随干旱程度的升高(水文年型由湿润到干旱)而扩大,且主要分布于平原中部偏北的区域;有效降雨量高值区主要集中在平原东南部,整体分布呈由南至北逐渐递减的趋...     

半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究

在半干旱地区的杨凌,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果,结果表明:在全生育期灌水量为1125m³/hm²和600m³/hm²的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种水肥空间耦合方式的产量之间不存在显著差异(P<0.05);玉米全生育期灌水量从2250m³/hm²下降到600m³/hm²,玉米产量下降幅度小于15.26%;在相同灌水量下,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水的根系活力、光合速率、产量和灌溉水利用效率较高;在试验范围内,灌水量越高,水分利用效率越低。以上结果表明,在杨凌地区夏玉米生产中仍有较大的节水潜力;在试验条件下,每次灌水562.5m³/hm²,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水处理是较好的水肥空间耦合方式     

滴灌灌水频率对土壤水热分布和夏玉米产量的影响

通过大田试验研究了北京地区夏玉米滴灌灌水频率对田间土壤水、热分布及夏玉米生长的影响。结果表明,整个生育期内,高频滴灌下土壤水分变化波动较小,土壤水分保持在一个比较稳定的范围;土壤温度受土壤含水率、气温及作物生育阶段的影响较为明显,表层土壤温度(10 cm以上)的变化受气温的影响比较显著,50 cm土层深度及以下的土壤温度基本趋于稳定,但会随气温上升而缓慢升高;高频滴灌下作物产量最高,但其水分利用效率较低。研究表明:华北地区夏玉米宜采用中频滴灌模式。     

ENSO现象和陕西省夏粮丰歉年景的关系

分析ＥＮＳＯ现象对陕西省天气气候的影响可知,在厄尔尼诺事件发生时,当年陕西省秋季到次到春季多出现连旱,次年秋季降水较多。因此,陕西省夏粮产量在厄尔尼诺发生的次年易偏歉,第３年多偏丰。同时和厄尔尼诺事件相联系的南方涛 动和印度季风雨的变化对陕西省的夏粮丰歉年景也有一定的影响,这样可以提前１－２年应用ＥＮＳＯ资料综合预测陕西省夏粮产量的丰歉。     

紫色土区坡耕地玉米季地表径流及其氮素流失特征

研究川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期地表径流及其氮素流失特征,以期为坡耕地氮素流失预测和有效防控提供理论依据。采用人工模拟降雨与微小区(1 m×2 m)相结合的方法,降雨强度设置为1.0,1.5,2.0mm/min,分别在玉米苗期、拔节期、抽雄期和成熟期进行人工模拟降雨。结果表明:玉米全生育期地表径流量及其氮素流失量随降雨强度的增加而增加。不同降雨条件下,玉米全生育期地表径流总量表现为苗期显著高于其它生育期。玉米拔节期地表径流中氮素平均流失浓度高达16.36mg/L;地表径流中氮素平均流失量在玉米苗期最高,为10.24mg/m~2,而抽雄期仅为2.97mg/m~2。玉米苗期地表径流中铵态氮流失量最大,成熟期地表径流中硝态氮流失量最大,抽雄期硝态氮和铵态氮流失量均最小;玉米全生育期地表径流中硝态氮为氮素流失的主要形态,占总氮的77.98%~97.85%。玉米拔节期氮素流失浓度最高,而苗期为氮素输出负荷量最大,苗期和拔节期地表径流中氮素流失易造成地表水体富营养化,可通过控制基肥、追肥的施入量和增加地表覆盖度减少氮素流失。     

土壤水分对夏玉米农田CO2通量和群体水分利用率的影响

利用CO