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。     

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。     

控制灌溉水稻气孔导度变化规律试验研究

根据江西示范区的现场试验资料,分析了晚稻叶片气孔导度的日变化以及全生育期内的变化规律,分析了控制灌溉条件下叶片气孔导度与外界影响因子等的相互关系,并对气孔导度进行了模拟。结果表明：气孔导度在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,较低的土壤水分加大了其在中午的下降幅度;全生育期气孔导度先升后降,并随土壤水分降低而降低,灌水后出现反弹;叶气温差是影响气孔导度的关键因素;在一定的空气温度和CO₂浓度范围内,气孔导度随之增加而增加,超出该范围后,则出现下降趋势。引入叶气温差考虑土壤水分与植物水分亏缺的影响,建立了改进的Leuning-Ball模型,模型对大田试验数据的解释能力有所提高。     

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。     

水稻间歇灌溉研究: Ⅰ. 水分利用率

The effects of individual and combined additions of urea(100μg N g^-1soil) and insecticide (triazophos at field rate,FR) under different moisture levles of air-dried soil(AD),50% of water-holding capacity(WHC),100%,WHC and flooded soil(FS) on some selected soil properties in a paddy field soil were examined in a laboratory incubation study.The results indicated that after 21-day incubation at 25℃ ，the different moisture levels led to significant changes in the parameters studied,Flooding of soil with distilled waer significantly increased the electron transport system(ETS)/dehydrogenase activity and phenol content of the soil compared to the other moisture levels,while protein and phospholipis behaved differently at varied moisture levels with or without the addition of urea and /or triazophos.Increased ETS activity was observed with N addition at higher moisture levels thile insecticide incorporation decreased it at all moisture levels as compared to the control(moisture only).The phenol contents slightly decreasd and increased with N and insecticide applications ,respectively,The soil protein contents were found to be unaffected among all the soil treatents at all moisture levels.The soil protein contents were found to be unaffected among all the soil treatments at all moisture levels.However,among different moisture levels,reduced quantities of proteins were estimated at 50% WHC ,suggesting more N-mineralization.Lower quantities of soil biomass phospholipids,among all treatments,were recored at higher moisture levels(100% WHC and FS) than at the loer levels,An overall slight enhancement in phospholipid contents with N and small reduction with insecticide addition,respectively,was noticed against the untreated soil.The toxictiy of fertilizer and insecticide decreased as the soil moisture contents increased,suggesting rapid degradation of agrochemicals.     

控制性根系分区交替灌溉对冬小麦水分与养分利用的影响

以移栽小麦为试验材料,采用盆栽的方法研究了3种不同灌水方式：全面积均匀灌水(对照)、控制1/2区域交替灌水(CRDI)和控制固定1/2区域灌水对冬小麦水分与养分利用的影响。研究结果表明：在同一灌水方式中土壤含水率下限小的冬小麦根冠比大,且根系总的干重也大;CRDI对根系生长有显著促进作用,使根均匀分布在土壤中,且根长密度较对照大;对于CRDI,当控制土壤含水率下限由65％θ_F变化为55％θ_F时,耗水量下降了35％,节水效果明显;土壤含水率较高,有利于冬小麦根系对土壤中离子态养分的吸收;土壤含水率下限相同时,3种不同的灌水方式中,土壤中H₂PO^-₄和NH⁺₄-N离子浓度均呈现出递减的趋势,而NO^-₃-N离子浓度却呈现出明显的递增趋势,在同一土壤含水率下,CRDI对养分离子的吸收优于其它两种灌水方式。     

基于控制灌溉理论的水稻优化灌溉制度研究

结合田间试验研究成果及Jensen模型，建立了基于水稻控制灌溉理论的宁夏引黄灌区轻度盐碱地水稻优化灌溉制度。水稻全生育期灌溉水量为600 mm，灌水15次，主要分布在返青期、拔节孕穗期和抽穗开花期。该优化灌溉制度较常规漫灌节水69.2%。该灌溉制度的建立，对于提高宁夏引黄灌区水稻节水灌溉技术具有重要的实践参考价值。     

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.     

不同控制灌溉方式下稻田土壤盐分动态变化研究

对不同控制灌溉方式下稻田土壤盐分在水稻各生育期的动态变化规律进行了深入分析,并结合各生育期水稻冠层叶面积指数和稻田腾发量对土壤盐分动态成因进行了探讨。研究结果表明：控制灌溉或控制灌溉+淋洗条件下,各水稻生育期土壤含盐量均有不同程度降低,表现为随着淋洗水量的增加土壤含盐量逐渐降低的规律性,试验条件下不同处理间的差异不太显著;试验各灌溉方式并未引起土壤盐分显著积聚,并且具有重要的节水增产效益,其中水稻控制灌溉(即处理1)从节水增产角度而言是稻田较佳的灌溉管理方式。本项研究内容及其成果对于指导水稻灌溉管理实际具有重要的理论指导意义。