高产水稻节水控灌技术应用研究

针对黄河水资源日益紧张 ,青铜峡灌区水资源供需矛盾日趋突出的问题 ,实施了高产水稻节水控灌技术应用研究和示范推广项目 ,结果表明 :应用节水控灌技术 ,可节水 4 6.6% ,节水潜力很大。     

高产水稻节水控灌技术应用研究

针对黄河水资源日益紧张，青铜峡灌区水资源供需矛盾日趋突出的问题，实施了高产水稻节水控灌技术应用研究和示范推广项目，结果表明，应用节水控制技术水，可节水46．6％，节水潜力很大。     

蓄水坑灌单坑土壤水分运动有限元模拟

为了合理设计干旱地区果树蓄水坑灌,该文根据土壤水动力学原理和单坑入渗土壤水分运动特点,建立了单坑二维土壤水分运动数学模型,采用有限单元法求解,并根据质量守恒原理建立了确定坑内水位变化过程的数学模型。室内单坑入渗土壤水分运动验证试验结果表明坑内水位变化过程、土壤含水率、湿润锋的实测值与模型计算值吻合较好,说明所建立的单坑二维土壤水分运动数学模型和坑内水位变化过程数学模型是正确的,采用有限元法对其求解是可行的,该模型可用于模拟单坑土壤水分分布规律。     

蓄水坑灌降雨径流的产汇流特性研究

蓄水坑灌法是一种具有水土保持作用的山丘区果林灌溉新方法。根据蓄水坑灌法田间工程的特点,分析了在蓄水坑灌条件下的产汇流特性;在此基础上对单棵果树控制面积内的径流过程、初损历时、径流量及径流系数进行了分析推导,建立了相应的计算模型,并以设计算例说明了计算模型的应用。此项研究对于在一定的水土流失防治标准下设计蓄水坑灌的田间工程具有重要的价值。     

山丘区蓄水坑灌田间工程规划设计——以山西省太谷县节水灌溉示范园为例

[目的]对蓄水坑灌田间工程规划设计进行研究,解决蓄水坑灌未来推广运用中的问题,为推动山丘区蓄水坑灌的规模化、产业化发展奠定基础。[方法]以山西省太谷县节水灌溉示范园区为背景,将蓄水坑灌田间工程基本要素与微灌工程技术和低压管道输水灌溉工程技术相结合,因地制宜地对蓄水坑灌田间工程进行设计。[结果]采用水平集雨沟整地方法;每株果树布置4个蓄水坑,蓄水坑深度40cm;在降雨径流蓄滞能力设计为5a一遇24h最大暴雨量标准下,蓄水坑设计直径为30cm;坑内布置一体化设计的底板、固壁和顶盖;环状沟深度20cm,宽度30cm,半径50cm;输配水闸管系统包括干管、支管、毛管3级,管材为聚乙烯;四孔出流毛管沿环状沟内径呈环形绕树布置;给出了各管道管径、长度及进口工作水头的计算方法,以及系统工作制度的确定方法。[结论]对整地技术、蓄水坑设计与布置技术和低压管道系统设计技术的规划设计,能够满足山丘区蓄水坑灌的特殊灌溉要求。     

蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的数值模拟

为了提高蓄水坑灌条件下土壤氮素的利用率,建立了蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型,利用有限体积法进行了求解,并利用室内蓄水单坑灌施尿素条件下土壤水分和氮素运移转化实测数据进行了验证。结果表明,蓄水单坑灌施尿素1 700 mg/L条件下,土壤铵态氮主要分布在20～70 cm深度范围内,1～3 d内土壤铵态氮含量明显增大,7 d后开始减小;土壤硝态氮主要分布在湿润锋附近,1～7 d内硝化作用逐渐增强,20～70 cm范围内硝态氮浓度不断增大。土壤含水率、湿润锋、铵态氮、硝态氮含量计算值与实测值吻合较好,说明所建立的蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型是正确的,采用有限体积法求解是可行的。该模型可较好地模拟蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的动态变化。     

控失尿素对水旱轮作下水稻产量和氮素利用效率的影响

为探究控失尿素对水旱轮作下水稻产量及土壤肥力的影响,采用大田小区试验,研究了控失尿素减量和普通尿素不同配比混施对水稻产量、氮肥利用率及土壤养分残留量的影响。结果表明,普通尿素和控失尿素均能显著提高水稻叶片叶绿素含量、株高和生物量,但两处理之间无显著差异。控失尿素增产效果低于普通尿素,主要是由于水稻有效穗数的降低。控失尿素和普通尿素混施比单施控失尿素增产0.51~0.92 t/hm~2。在不同配比中,控失/普通为7∶3处理更有利于水稻生长,具有较高的株高、生物量以及氮肥利用效率和较低的氮素残留,增产效果较好。控失尿素减量10%和20%都会显著降低水稻叶片叶绿素含量和肥料利用率,且分别减产0.24~0.41和0.39~0.51 t/hm~2。     

渭北旱塬膜上灌灌水技术试验研究

膜上灌是起源于我国新疆的节水灌溉新技术,因水在膜上流动,流动速度快,减小了水分深层渗漏,同时水流由渗水孔和放苗孔渗入土壤和作物根系周围,因而提高了灌水均匀度和灌溉水的利用效率,具有很大的节水潜力,着重从水流运动特性,渗水孔面积,膜畦长度,生长和产量状况,水分利用等方面介绍了膜上灌技术在渭北旱塬研究的初步结论。     

污灌对土壤重金属环境容量及水稻生长的影响研究

对农田污灌区污水和土壤监测结果表明 ,土壤中Cd、As、Hg、Cu、Pb、Cr和Zn等含量为当地环境背景值的1 5 5～ 5 2 9倍 ,其中Cd和As含量分别为国家土壤环境质量 2级标准的 3倍和 1 4 2倍。污水中 7种重金属含量为农田灌溉水质标准的 4 8～ 34倍 ,部分有机污染物含量为灌溉水质标准的 1 1 0～ 1 87倍。以 3级标准为最大容量限值 ,土壤重金属达土壤环境容量的污灌年限估算结果依次为Cr>Hg >Pb >Cu >Zn >Cd。污土清灌和污水直接灌溉均影响盆栽水稻的正常生长 ,其中污染土壤持续污灌可导致部分秧苗死亡     

控制灌溉水稻叶片水平的水分利用效率试验研究

根据现场试验资料,分析了晚稻叶片水平的水分利用效率的日变化与全生育期变化,叶片的水分利用效率与气孔导度及外界影响因子包括光合有效辐射、土壤水分、叶气温差等的相互关系。结果表明：控制灌溉水稻叶片的水分利用效率在较高土壤水分时与对照处理差别不明显,适度土壤水分调控可以获得较高的水分利用效率;全生育期水稻叶片的水分利用效率随土壤水分变化而波动,过高过低的土壤水分均不利于水分利用效率的提高;叶片的光合速率、蒸腾速率与水分利用效率均随气孔导度的增加表现出先增后减的变化规律。水稻叶片的水分利用效率影响因素分析显示：水分利用效率随叶气温差、二氧化碳浓度和空气湿度的增加而增加;有利于获得较高水分利用效率的气孔导度、光合有效辐射、空气温度和土壤水分范围分别是200～350 μmol·m^-2·s^-1、400～900 μmol·m^-2·s^-1、28～34℃和85%～90%的土壤饱和含水率。     

控释肥在宁夏灌淤土中的氮素释放特征研究

为了寻求改善宁夏灌淤土水稻氮素利用的有效措施,通过静水浸泡与盆栽试验,以自研聚氨酯包膜控释肥为研究对象,研究了3种控释肥的氮素释放特征,在氮磷钾等养分供应下研究了5个施肥处理对水稻产量与氮素吸收利用的影响。结果表明:自研控释肥CRF1、CRF2在静水(25℃)中的氮素累积释放比例的动态变化趋势基本一致,都呈\"抛物线\"形状,其24 h初期释放率分别为3.54%、2.28%(≤15%),28 d的氮素累积释放率分别为33.17%、30.58%(≤80%),符合缓释肥料的国家标准要求。与等量NPK处理相比,CRF2处理主要通过提高水稻穗粒数与千粒重获得最高子粒产量,达到31.21 g/盆,增加了10.44%;其地上部总吸氮量达到150.89 kg/hm~2,提高了10.46%;其氮肥利用率达到36.64%,提高了5.49个百分点。不同施肥处理下土壤铵态氮、硝态氮与无机氮含量峰值均出现在水稻插秧后的15 d前后,随后不同程度的下降,控释肥处理下降较慢,在土壤中氮素释放时间达到75 d以上。其中CRF2处理由于添加了硝化抑制剂双氰胺,能够在水稻移栽45 d前保持最高的硝态氮(第45 d:99.41 mg/kg)和无机氮含量(第45 d:104.46 mg/kg),在60 d前保持最高的铵态氮含量(第60 d:4.03 mg/kg),满足了水稻生育关键期对氮素的需求,从而保证稻谷产量。     

基于作物水分亏缺指数和盐分淋洗系数的新疆棉田节水控盐优化方法

通过灌溉对作物根区土壤水盐环境进行适时适度的调控是促进新疆绿洲农业可持续健康发展的重要举措,其中最为关键的一环当属灌溉制度尤其是灌水定额的优化。为了提高灌水控盐效率,该研究以新疆沙湾市膜下滴灌盐碱棉田为研究对象,以当地传统灌溉制度为对照,在基于作物水分亏缺指数（plant water deficit index,PWDI）评估并实施智能灌溉的基础上开展了2 a(2021与2022)田间灌水控盐试验,通过设置不同的盐分淋洗系数（2021年：1.0与2.0;2022年：1.0、1.4、1.8、2.2与2.6）探讨灌水定额对土壤水盐运移与棉花生长以及水分吸收利用的影响。结果表明,在固定PWDI阈值（评估值超过阈值时开启灌水）的情况下,在一定范围内随着盐分淋洗系数的增大,灌水定额增加,灌水周期延长,灌水总量增大,更多盐分被被淋洗到根区下部甚至根区以下,从而改善根域水盐环境,减轻水盐胁迫,促进棉花生长并增产,但灌溉水利用效率呈缓慢下降趋势。然而,当盐分淋洗系数（灌水定额）增大到一定程度时,长期优越的根域水盐环境导致棉花徒长,即营养生长旺盛而生殖生长迟滞,灌水周期缩短,灌水总量急剧上升,产量不再增加反而有下降趋势,灌溉水利用效率显著降低。综合考虑盐分淋洗、棉花生长与产量以及水分利用效率,当试验区PWDI阈值取为0.5时建议对应的盐分淋洗系数取为2.2。该研究可为新疆盐碱棉田高效生产以及绿洲农业可持续健康发展提供理论依据与技术支撑。     

不同肥力稻田晚稻水氮耦合效应研究

在不同土壤背景氮稻田中,采用不同的水氮管理模式,研究了灌水和施氮方式对晚稻的产量、农艺性状、氮肥利用率及节水效果的影响。结果表明,与淹水灌溉相比,湿润灌溉技术能使晚稻产量提高5.1%~6.5%;土壤氮残留量增加0.4%~2.3%;氮肥农学利用率、吸收利用率、生理利用率分别提高12.6%~113.4%、0.4%~19.7%、11.3%~92.9%,且增幅随着土壤背景氮的上升而提高;节省水资源18.0%~34.3%。施氮方式上,以氮素基肥:追肥为50:50的效果最佳,与农户传统的70:30比例相比,产量提高0.3%~8.9%,并表现出低肥田淹水条件下增幅大、高肥田湿润条件下增幅大的现象;氮肥利用率虽都有一定的提高,但除低肥田外,中、高肥田中差异不显著。试验还发现,氮肥利用率与稻田土壤背景氮呈直线负相关,r = -0.9919;氮肥流失量随着土壤背景氮的增加而上升。研究表明,采用合理的灌溉和施肥,能有效地提高氮肥利用率、增加水稻产量,并节省灌溉用水。但在土壤高背景氮的稻区,最主要的问题是大量减少氮肥用量,以减少氮素流失,降低氮肥对环境的污染。     

控释肥对水稻产量和氮肥利用效率的影响

氮肥施用量大,氮素利用效率低一直是困扰我国水稻生产的突出问题,如何提高氮肥利用效率,减少因施用氮肥而引起的环境污染问题,是目前肥料研究中共同关心的课题。通过田间试验研究了美国Scotts控释肥、自制控释肥(AgroBB)、未包膜复合肥(Com)和混合肥(NPK)在等氮、磷、钾养分下对水稻产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,(1)美国控释肥、自制控释肥与未包膜的复合肥比较,早稻增产8.57%～12.45%,晚稻增产9.64%～11.49%,差异达极显著或显著水平,而AgroBB与Scotts间的差异不显著。NPK与Com比较,晚稻增产7.20%,早稻仅增产2.47%。(2)早稻各处理的氮肥农学效率明显高于晚稻。Scotts、AgroBB和NPK的氮肥农学效率分别比Com明显地提高了26.93%～29.82%、18.52%～25.06%和5.35%～18.69%,其中两种控释肥之间、AgroBB与NPK间差异未达显著水平。(3)Scotts、AgroBB一次施用,NPK分次施用的氮肥回收效率分别比Com一次施用明显地提高了25.72%～28.82%、3.75%～23.70%和8.46%～27.73%。本试验条件下,控释肥处理的氮肥回收效率虽然与分次施用混合肥处理无显著性差异,但是其农学效率和生理效率明显大于混合肥处理。     

番茄垂向分根区交替控制滴灌室内试验及节水机理

开展了垂向分根区交替控制滴灌番茄试验研究,设中等水分处理和低水分处理的垂向分根区交替控制滴灌、中等水分处理的表面滴灌3个处理。结果表明：垂向分根区交替控制滴灌可以在作物上下根区层形成干湿交替的区域,在适宜水分条件下能够大大降低耗水强度,使耗水过程趋于平缓,有利于控制植株长势、壮大径杆直径,以及增加下层根系的比重与根冠比,番茄产量在无显著下降的情况下可实现节水46.5%。在较高的土壤水分下限条件下适时进行番茄垂向分根区交替控制滴灌能够有效降低设施农业的运行管理费用、增加番茄商品率及实现节约水资源的目的。     

陕西省集雨节灌工程发展模式与对策

分析了陕西省开展集雨节灌的必要性和可行性,探讨陕西省不同地区集雨节灌发展模式及发展前景,提出了今后工程建设中要注意做好规划,按照先易后难原则分步实施,加大集蓄雨水的配套节水灌溉技术推广步伐,加强工程管理,加大科学研究力度等对策。     

华北平原小麦－玉米两熟制节水潜力与灌溉对策

利用详细校正的农业系统模型可以综合土壤、气候及作物等因素综合评价节水灌溉制度,为农田水分优化调控提供理论和技术支持。该文利用根系水质模型（RZWQM-CERES）模拟分析了华北平原2个代表性站点（禹城和栾城）小麦-玉米两熟制下作物产量、农田蒸散和灌溉需水量多年的变化特征（1961－1999）,结果表明栾城站小麦季农田最大蒸散量与灌溉需水量多年平均分别为632和496 mm,明显高于禹城站,而玉米季最大蒸散量相近,分别为395和384 mm。2个站点灌溉需水量都集中在小麦季（3－5月）,但在栾城站播种期（6、10月）灌溉需水量较高。由于2站点气候和土壤条件的差异,作物产量对水分胁迫的响应特征明显不同,在获得相似目标产量时,禹城站灌溉需水量低于栾城站。以作物水分胁迫指数为基础的节水灌溉制度模拟评价表明2个站点冬小麦水分敏感期为孕穗期,但播前灌溉的产量效应差异明显。综合以上结果初步建立了2个站点高效用水和环境友好型的节水灌溉策略。     

紫云英与尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用率的影响

【目的】 了解化肥氮钾用量减少条件下不同比例紫云英与普通化肥尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用效率的影响,旨在为南方双季稻种植区制定科学减肥增效策略提供依据。 【方法】 通过连续 6 年定位田间小区试验,除对照不施肥外,试验的其他 5 个处理早稻施肥量均为 N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 120 kg/hm2,氮素以尿素、控释尿素、紫云英按处理比例配合和施用。分析了双季稻产量,植株氮、钾养分吸收积累、利用效率及土壤氮、钾养分含量。 【结果】 与 (CF100) 处理相比,早稻翻压紫云英鲜草 17145 kg/hm2 时,早、晚稻均减施氮 40%、减施钾 21% 条件下,氮肥采用尿素处理 (CF60 + A40) 或控释尿素处理 (CRU60 + A40) 以及早稻翻压紫云英鲜草 25715 kg/hm2,早、晚稻均减施 60% 氮、32% 钾条件下,氮肥采用控释尿素处理 (CRU40 + A60) 有利于早晚稻及全年产量的提高,其中以 CRU60 + A40 处理增产效果最佳。CF60 + A40 和 CRU60 + A40 处理早晚稻的稻谷、稻草和植株氮素及钾素积累量均较 CF100 提高,其中 CRU60 + A40 处理提高效果最明显。紫云英与尿素或控释尿素配施提高了早晚稻氮、钾养分利用效率,CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60 处理的氮肥和钾肥回收利用率、氮肥和钾肥农学效率以及氮肥和钾肥偏生产力均高于 CF100 处理。在紫云英替代和肥料等量施用条件下,施用控释尿素处理比施用尿素处理有利于提高养分利用效率。6 年 12 季水稻种植后,紫云英与尿素或控释尿素配施处理的土壤全氮、碱解氮和速效钾含量均较 CF100 处理有所提高。 【结论】 综合考虑作物产量效应、养分高效利用及土壤肥力维持,在该区域双季稻种植体系中早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 钾肥,晚稻减施 40% 氮肥、20% 钾肥,氮肥品种采用控释尿素或尿素均可,采用控释尿素有进一步提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮钾肥减施比例潜力。      

稻田氨挥发损失和水稻产量对不同水氮处理的响应

为了实现减少氨挥发带来的环境负效应和增加作物产量的目的,在典型的江汉平原稻作区,设计4种不同的水氮管理模式:1)U+CI(普通尿素+常规灌溉),对照(CK);2)US+SWD(普通尿素减氮20%+薄浅湿晒节水灌溉);3)CRU+CI(树脂包膜控释尿素+常规灌溉);4)CRUS+SWD(树脂包膜控释尿素减氮20%+薄浅湿晒节水灌溉),探究了减氮与节水灌溉搭配的条件下,控释尿素对稻田氨挥发损失和水稻产量的影响。结果表明:不同水氮处理间稻田土壤铵态氮浓度无显著差异,但在水稻不同生育期间差异显著,表现为返青期>分蘖期、孕穗期、抽穗期>成熟期;各水氮处理氨挥发最高峰出现在施肥后的1~3 d,其中CRU+CI的氨挥发速率最快,为N 1.46 kg·hm^-2·d^-1。在整个晚稻生长季,基肥期和分蘖期是氨挥发的主要时期;节水减氮搭配下,常规施肥稻田的氨挥发总量显著小于控释肥处理稻田的氨挥发总量。其中US+SWD分别比CRU+CI和CRUS+SWD氨挥发总量降低了21.3%和15.3%,损失率分别降低了0.9%和14.8%;其中U+CI的氨挥发总量分别比CRU+CI和CRUS+SWD的氨挥发总量降低了15.7%和9.4%,损失率分别降低了15.5%和27.3%。稻田氨挥发损失量与土壤铵态氮浓度显著正相关。相比U+CI(CK),CRU+CI的水稻产量和CRUS+SWD的水稻产量均显著增加,其中CRU+CI增加了17.4%,CRUS+SWD增加了11.0%,而两个处理之间的水稻产量没有显著差异。因此,综合增产效应和节能减排效应,CRUS+SWD是该区域目前最佳的水肥管理方式。