棉瓜间作条件下水分调控对棉花生育及水分生产效益的影响

以黄淮区种植面积相对较大的棉、瓜间作模式为研究对象,开展了不同生育阶段水分亏缺对棉花的生长发育、产量及水分生产效益的影响研究,确定棉、瓜间作的适宜土壤水分控制指标。结果表明,苗期适度亏水对棉花生育和棉、瓜产量的影响较小,节水效果较明显;蕾期缺水对棉花影响较少,节水效果最明显,但对甜瓜产量影响最大;花铃前期不同程度水分亏缺的成铃数低于其他处理且脱落率较高,棉、瓜减产幅度均较大,为棉、瓜需水关键期;花铃后期缺水仍会导致蕾铃脱落率增加,不利于产量的进一步提高。综合比较各项指标,大田棉、瓜间作高产高效的土壤水分适宜控制下限指标为:苗期土壤含水率不低于田间持水率(FC)50%,蕾期为60%FC～65%FC,花铃前期为75%FC～80%FC,花铃后期为70%FC～75%FC。     

不同灌水下限对棉花产量及水分利用效率的影响

基于田间试验,分析了棉花耗水量与产量、边际产量、棉花水分利用效率之间的关系.结果表明,棉花产量、水分生产率均与棉花耗水量呈二次抛物线关系.就棉花产量而言,苗期、蕾期、花铃期、吐絮期对应的0.6m土体适宜土壤水分下限分别为55％FC～60％FC、65％FC～70％FC、75％FC～80％FC、60％FC～65％FC.棉花水分利用效率而言,苗期、蕾期、花铃期、吐絮期对应的0.6m土体适宜土壤水分下限分别为60％ FC～65％ FC、65％FC～70％FC、80％FC～85％FC、55％FC～60％FC.     

有限灌区平衡施肥与水分生产效率关系的研究

对麦棉两熟小麦、棉花土壤水分生产效率与平衡施肥量之间关系进行了研究,得出水分生产效率与平衡施肥量之间的关系为典型的抛物线关系,并推志出最大和最佳施肥量的求算公式和最大最佳施肥量。     

不同水分胁迫下的小麦/玉米间作群体响应机理研究

为探明不同水分胁迫下小麦/玉米间作群体响应机理,试验设置了1个充分灌水、3个不同水分胁迫程度间作处理及2个充分灌水单作对照处理。结果表明:共生期内,各间作处理间普遍存在小麦条带水分捕获当量比高于玉米条带的现象,随水分胁迫的加剧,此趋势愈加明显;随着生育期的推进,此趋势渐弱甚至出现反转,而带间的水分相对竞争能力则呈现逐渐下降的规律。在根系分布特征方面,充分灌溉下间作群体平均根系分布深度为17. 15～17. 24 cm,其根质量密度的90. 42%～90. 77%分布于耕层内,其中小麦为87. 49%～88. 70%,玉米为92. 63%～92. 81%,而水分胁迫会显著影响间作群体根系的空间分布。在间作优势方面,要保持间作优势,每次灌水最少需满足80%左右的田间持水率,随水分胁迫程度的增加,间作群体土地当量比呈现先微升、后下降的规律,且间作玉米的偏土地当量比下降速率快于间作小麦。在种间相对竞争能力方面,表现出随水分胁迫的加剧,小麦相对于玉米先微升、后快速下降,并逐渐近于消失的趋势。间作群体的特殊性造成了两作物条带存在时间与空间上的土壤水分差异,进而导致灌溉水入渗速度及入渗总量的不同,而水分胁迫增大了这种趋势,这在一定程度上满足了灌溉水的最佳去处,从而提高了间作群体的水分利用效率,进而揭示了间作群体的节水增产机理。     

地下滴灌条件下水分胁迫对棉花生理性状及水分利用率的影响

为寻求地下滴灌棉花高效高产适宜的灌溉指标,通过大田田间试验,研究了蕾、铃期不同水分亏缺对棉花生理形状以及水分利用率的影响,结果表明:棉花全生育期内株高、茎粗、叶面积指数均呈"慢-快-慢"变化规律,蕾期水分过多(SDI-8)或过少(SDI-1)均不利于棉花生理指标发育,铃期随水分胁迫加剧(SDI-5)而明显降低,同样水分胁迫条件不同生育阶段,棉花生理性状指标在营养生长阶段产生的负面影响比生殖生长阶段要小(SDI-1均大于SDI-5);SDI-7的籽棉产量和水分利用率均最高,比SDI-8(全生育期充足供水)分别提高了11.6%和12.6%。蕾期(适度水分亏缺)和铃期(充足供水)灌水控制下限分别为田间持水率60%和75%,更利于地下滴灌棉花籽棉产量和水分利用率显著提高。     

水分亏缺对番茄生理特性及水分生产效率的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、开花坐果期、结果期的土壤水分下限,每个生育期的土壤水分上限设置3个水分水平,研究不同生育期水分亏缺和亏缺程度对番茄生长发育及生理特性的影响。结果表明,不同生育期的水分亏缺对番茄株高、茎粗、叶绿素相对含量、日光合及蒸腾速率变化等均有不同程度的影响,呈现明显的生长与生理补偿效应,水分胁迫处理的日光合速率峰值提前出现,蒸腾速率随水分亏缺程度的增加而减少,这有助于调控番茄无用的蒸腾耗水。通过对番茄不同生育期的灌水量和产量关系的研究得出,当全生育期灌水量为4025.80 m3/hm2时,番茄可以获得最高产量12.84×104kg/hm2。     

亏缺灌溉对风沙区春小麦生长发育及水分生产效率的影响

2000年在内蒙风沙区对春小麦进行了各生育阶段不同程度亏缺灌溉的试验研究，结果表明：春小麦不同生长时期、不同程度的水分亏缺对其生长发育、产量构成及水分生产效率会产生不同的影响。拔节－孕穗期受旱对株高、叶面积、穗粒数影响最大，减产最多，其次是抽穗－开花期干旱；灌浆成熟期受旱主要影响千粒重。在同一生育阶段，水分亏缺越严重，春小麦受害越深。在春小麦生长前期适度的水分胁迫不但对产量无显著影响，反而有利于提高水分生产效率。     

亏缺灌溉对风沙区春小麦生长发育及水分生产效率的影响

20 0 1年在内蒙风沙区对春小麦进行了各生育阶段不同程度亏缺灌溉的试验研究 ,结果表明 :春小麦不同生长时期、不同程度的水分亏缺对其生长发育、产量构成及水分生产效率会产生不同的影响。拔节—孕穗期受旱对株高、叶面积、穗粒数影响最大 ,减产最多 ,其次是抽穗—开花期干旱 ;灌浆成熟期受旱主要影响千粒重。在同一生育阶段 ,水分亏缺越严重 ,春小麦受害越深。在春小麦生长前期适度的水分胁迫不但对产量无显著影响 ,反而有利于提高水分生产效率     

有限灌区平衡施肥与水分生产效率关系的研究

对麦棉两熟小麦、棉花土壤水分生产效率与平衡施肥量之间关系进行了研究,得出水分生产效率与平衡施肥量之间的关系为典型的抛物线关系,并推导出最大和最佳施肥量的求算公式和最大最佳施肥量     

滴灌对间作枣棉光合特性与水分利用的影响

在南疆沙漠绿洲区对滴灌间作枣棉不同种植和灌水模式下的光合特性进行了研究,并分析了间作枣棉节水条件下的水分利用状况。试验设置9个处理,分别为枣棉间距80 cm(J-1)、100 cm(J-2)、120 cm(J-3)、对照单作枣树(CK-Z)、单作棉花(CK-M)和灌水定额45 mm(G-1)、60 mm(G-2)、75 mm(G-3)、90 mm(G-4)。研究表明,新梢生长期枣树需水量较棉花大,其光合速率和蒸腾速率在滴灌定额较低时(45 mm,G-1处理)显著低于G-2、G-3、G-4、CK-Z 4个处理,而此阶段(棉花蕾期)水分对棉花光合速率和蒸腾速率的影响较小,但过高的灌水量(90 mm)也会使棉花光合速率降低;气孔导度变化与蒸腾速率变化相似,枣树新稍生长期G-2处理显著高于其他处理,低灌水处理G-1分别比G-2、G-3、G-4处理降低了70.85%、64.37%、39.66%。花期后枣树需水量较大,气孔导度以G-4处理最高。棉花蕾期以G-2处理最高,花期后,低灌水定额时(G-1、G-2)气孔导度也较低,铃后期各处理气孔导度显著降低,与花铃期相比分别降低了14.34%、31.83%、54.23%、43.03%、47.71%。枣棉间距对枣树和棉花光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO_2浓度Ci的影响主要在盛花期后,而对蒸腾速率的影响则贯穿整个生育期;不同种植间距下棉花的水分利用效率(WUEyield)由大到小表现为CK-M、J-3、J-2、J-1,不同灌水定额下棉花的WUEyield由大到小表现为CK-M、G-2、G-3、G-2、G-4;不同种植间距下枣树的WUEyield由大到小表现为J-3、CK-Z、J-2、J-1,不同灌水定额下枣树的WUEyield由大到小表现为G-1、G-3、CK-Z、G-2、G-4。采用光合分配计算各生育阶段的水分利用效率(WUEPn)与基于产量的水分利用效率(WUEyield)并不一致;棉花蕾期水分利用效率WUEPn与全生育期水分利用效率WUEyield显著相关,其他2个生育期与之无显著相关关系。     

膜下滴灌对西瓜/棉花间作产量及水分生产率的影响

针对西瓜/棉花间作种植模式,对比分析了滴灌、沟灌灌水方式下间作作物生长状态、耗水规律、产量及水分生产率等的变化。结果表明,对于西瓜/棉花间作种植模式,膜下滴灌灌水方式优于沟灌灌水方式;膜下滴灌处理群体叶面积指数大于沟灌处理;对于间作西瓜,共生期内膜下滴灌处理较沟灌节水62.9mm;对于间作棉花,全生育期内滴灌处理较沟灌节水129.9 mm;滴灌处理下西瓜产量、棉花籽棉产量、间作水分生产率较沟灌提高了14.9%、9.2%、40.39%。在研究区,瓜棉间作种植模式采用膜下滴灌灌水方式对农业生产有积极的推进作用。     

小麦-蚕豆间作对土壤水势的影响

通过小麦-蚕豆间作盆栽试验,研究了小麦-蚕豆间作中小麦和蚕豆、间作与单作在土壤水势变化方面的差异。研究结果表明,在小麦-蚕豆间作中,除小麦苗期外,其它生育期小麦土壤水势下降速度都快于蚕豆,而且在小麦孕穗期下降速度最快,这证明土壤水分除小麦苗期外,其它生育期都由蚕豆向小麦迁移,而且迁移速度在小麦孕穗期最快。间作小麦和单作小麦相比,除小麦苗期前期,间作小麦与蚕豆对土壤水分的竞争较弱,其它生育期间作小麦与蚕豆对土壤水分的竞争都比较激烈。     

河套灌区春小麦与向日葵套种模式下水分利用效率评估

以河套灌区春小麦套种向日葵田间实测资料为基础,讨论了灌水与小麦套种向日葵总产量的关系,根据实测数据,拟合了春小麦套种向日葵水分生产函数模型,通过对耗水资料的分析整理,揭示了春小麦与向日葵套种模式下需水规律及水分利用效率。通过对河套灌区春小麦套种向日葵水分生产函数及灌水边际效益的分析表明,水资源投入的最佳效益点并非产量最高点和水分利用效率的最高点。合理利用小麦套种向日葵水分生产函数及其规律,可以实现小麦套种向日葵节水、高产、高效的较好统一。     

漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析

根据湖北省漳河灌区长系列灌溉用水量、作物产量及灌溉面积等资料 ,从田间、灌溉系统及整个灌区3个不同尺度分析了漳河灌区历年来灌溉用水量及灌溉水分生产率变化情况。结果表明 ,漳河水库农业灌溉供水从第一阶段的 8.5亿 m3减少到第三阶段的 3.94亿 m3 ,单位面积灌溉供水量从第一阶段的 5 94 6m3 /hm2减少到第三阶段的 30 91 m3 /hm2 ,灌溉水分生产率从第一阶段的 0 .6 5 kg/m3提高到第三阶段的 2 .37kg/m3。相应的在灌溉系统和田间尺度 ,单位面积灌溉供水量及灌溉水分生产率呈现同样变化规律。由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高 ,使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高。分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因表明 ,节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率等占一半 ,农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半。     

针叶豌豆不同间作模式对产量及水分利用效率影响

以平作栽培为对照,研究了河西绿洲灌区垄作沟灌栽培条件下玉米/针叶豌豆、马铃薯/针叶豌豆和油葵/针叶豌豆3种间作模式对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明:垄作沟灌栽培5～25cm土层的日均地温较平作提高0.87～0.95℃,随土层加深,土壤增温效果先递增后递减。玉米/针叶豌豆产量和水分利用效率最高,分别为15 795.3kg/hm2和22.94kg/hm2.mm,比马铃薯/针叶豌豆和油葵/针叶豌豆提高9 273.3kg/hm2和8 717.7kg/hm2,水分利用效率分别提高10.55kg/(hm2.mm)和10.87kg/(hm2.mm)。垄作沟灌栽培产量比平作栽培增加1 649.4kg/hm2,水分利用效率提高5.11kg/(hm2.mm)。从增产节水角度来看,玉米/针叶豌豆垄作栽培模式最优、平作栽培模式其次。     

咸水灌溉对棉花耗水特性和水分利用效率的影响

采用田间对比试验,连续3 a研究了1、3、5、7 g/L 4个矿化度咸水(记作S1、S2、S3、S4)灌溉对棉田土壤水盐、土壤蒸发、棉花阶段耗水量、籽棉产量和水分利用效率的影响。结果表明,棉花生育期内根系层土壤含水率和电导率有随灌溉水矿化度的增加而增大的趋势,土壤电导率增加尤为明显;年际间,各处理土壤含水率和电导率差异非常大,经过连续3 a灌溉,根系层土壤电导率均未逐年增加。S3和S4处理的平均土壤蒸发强度大于S1处理,S2与S1处理间的差异很小;7 g/L以下咸水灌溉对棉花耗水过程产生了一定影响,但对总耗水量影响并不明显。3 a的平均籽棉产量和水分利用效率由大到小顺序均为:S2、S1、S3、S4,S2比S1处理增产2.43%,水分利用效率增加1.15%,S3和S4比S1处理减产1.67%和8.88%,水分利用效率降低0.25%和7.31%,其中,S2和S3与S1处理间差异不显著,S4处理产量和水分利用效率降低显著。     

立体种植农田不同生育期及土壤水分的根系分布特征

在立体种植农田中,作物根系分布是影响作物间水肥竞争及利用效率的首要因素。针对滴灌条件下番茄套种玉米立体种植农田设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个土壤水分处理,研究不同水分处理对立体种植农田不同位置土壤含水率、作物根系分布的影响,探讨立体种植农田根系在不同生育期生长发育特征。结果显示:立体种植农田番茄侧土壤含水率平均值显著低于玉米侧,膜内土壤含水率明显高于膜外土壤含水率,膜内不同位置土壤含水率无明显差异;随着生育期的推进作物间根系呈不交叉—轻度交叉—完全交叉—轻度交叉规律;随着土壤含水率的增加根系总量呈增长趋势,在0~30 cm的滴灌湿润区,作物根系分布最密集,约占总根系的60%~70%,且高水分处理根量显著大于低水分处理,根长密度、根表面积密度、根体积密度以及根重密度均呈现T1T2T3的趋势,而在非滴灌主要湿润区则正好相反;累积根系分布曲线分析显示随着土壤含水率增加根系向土壤下层生长,随着生育期推进根系向作物中间发展。立体种植农田作物在不同生育期根系分布变化明显,同时土壤水分对根系分布影响较大。