膜孔沟灌条件下春玉米水分利用效率研究

结合膜孔灌溉技术的特点,利用正交试验设计方法设计了实验方案,利用田间试验资料,分析研究了春玉米膜孔沟灌条件下水分利用效率及水分消耗规律,并相应得出春玉米地膜覆盖条件下各个生育期的水分消耗系数,为膜孔沟灌技术推广应用提供了理论和技术依据。     

黑龙港地区夏玉米生长期综合ET试验研究

为了研究人类活动影响下流域二元水循环中农作物耗水通量特征,在华北平原黑龙港地区夏玉米生长期内,使用FDR与中子仪对土壤表层和剖面含水率分别进行了田间测量,对玉米的不同生长阶段特性、生长期内降雨以及土壤含水率的变化进行了分析.并以此为基础,对玉米苗期,拔节,抽雄,灌浆等各生长阶段利用水量平衡法进行了蒸散发量(ET)计算和...     

干旱年份全膜双垄沟播覆盖模式对玉米水分和温度的影响

通过田间试验,比较分析干旱年份全膜双垄沟播(T1)、平铺覆膜(T2)以及露地平作(不覆膜,CK)3种种植方式玉米不同生育期土壤含水率和温度的变化,探求全膜双垄沟播技术对旱区玉米田土壤水分和温度的影响。结果表明:(1)从0~200 cm土层平均含水率看,全生育期以T1处理的平均值最高,比T2和CK高0.3和0.5个百分点;处理间0~200 cm土层含水率以出苗~7叶期差异最大,T1比T2和CK高0.7和3.2个百分点,以吐丝期差异最小,T1比T2和CK高0.4和0.0个百分点,乳熟~成熟期T1比T2高0.4个百分点、比CK低0.5个百分点。(2)从全生育期浅层土壤(0~40 cm)各层平均含水率看,T1比T2和CK高0.5和0.9个百分点,以20~40 cm差异最大,T1比T2和CK分别高0.5和1.3个百分点,40~80 cm土层,T1比T2和CK分别高0.4和0.5个百分点,80~200 cm土层,T1高出T2 0.5而低于CK 0.4个百分点。(3)全生育期0~40 cm土层温度平均值看,T1比T2和CK高0.7℃和2.5℃,其中以苗期差异最大,T1比T2和CK分别高0.8℃和4.9℃,吐丝期差异最小,T1比T2和CK分别高0.8℃和0.7℃。说明全膜双垄沟播技术能明显改善土壤温、湿度状况,是旱区玉米的高效栽培模式。     

灌溉施肥对河套灌区垄膜沟灌春玉米土壤水热运移的影响

为探究灌溉施肥对河套灌区垄膜沟灌条件下土壤水热时空分布规律及春玉米产量的影响,于2017年4-9月,以春玉米“西蒙6号”为材料,通过4次垄膜沟灌试验,分别对比研究了400 mm（I1）,300 mm(I2),200 mm(I3）灌水和600 kg·hm^-2磷酸二铵+300 kg·hm^-2尿素（F1）,300 kg·hm^-2磷酸二铵+150 kg·hm^-2尿素(F2)施肥组合,即高水高肥（I1F1）、高水低肥（I1F2）、中水高肥（I2F1）、中水低肥（I2F2）、低水高肥（I3F1）、低水低肥（I3F2）等6个处理对土壤水分、温度时空变化的影响,并分析了春玉米产量及其水分利用状况。结果表明：整个生育期内各处理土壤温度和含水率受灌溉影响较大,每次灌溉后土壤温度显著降低,而土壤含水率显著升高;整个生长季内300 mm灌水处理不同土层土壤温度均最高,比I3、I1处理分别高0.1℃、0.6℃;其中I2F2处理不同土层土壤含水率比I1F1、I1F2处理分别低8.3%、9.2%,比I2F1、I3F1、I3F2处理分别高1.6%、11.1%、14.1%,为作物生长发育提供了良好的水热环境。I2F2水肥处理亦显著提高了玉米产量,与低水处理I3F2和I3F1相比分别提高了33.80%和21.95%,与高水处理（I1)无显著差异。因此,中水低肥处理适于春玉米垄膜沟灌种植模式在河套灌区的推广。     

夏玉米地膜覆盖栽培的生态效应研究

通过限水条件下夏玉米地膜覆盖栽培实验,研究了夏季地膜覆盖对夏玉米农大108的生态效应。田间试验表明,覆膜处理后土壤保湿能力明显增强,覆膜灌水和覆膜处理土壤耕层含水量分别比对照裸地常规灌水处理增加25.6%和14.4%;覆膜处理耕层土壤温度高于对照,平均地温差在上午8∶00最高,5cm处可达3.6℃,14∶00覆膜和对照处理温差最小,两种处理的温度变化均在根系生长的范围内;另外,耕层土壤速效磷和有机质在覆膜和覆膜灌水处理下分别增加127%、57%和8.6%、7.1%;覆膜灌水和覆膜处理下的叶片可溶性糖含量较对照增加了14.4%和14.7%,产量分别增加了11.2%和4.0%。     

红壤区夏玉米生长对土壤穿透阻力的响应

为寻求有效措施改善土壤穿透阻力,缓解季节性干旱对南方红壤地区农业生产的影响,通过室内3个土壤容重处理(1.1、1.3 g·cm~(-3)和1.5 g·cm~(-3))模拟初始土壤阻力,及大田4种耕作措施(深耕D、常规耕作C、免耕N和压实P)调控土壤阻力,通过盆栽与大田小区试验研究了红壤穿透阻力对玉米根系、植株生长及产量的影响。结果显示,轻旱至中旱情况下,玉米生长对红壤穿透阻力胁迫响应强烈。根长、表面积及根系体积表现为D1.1D1.3D1.5,根径则与之相反;地上部指标和产量为DCNP;除根径以外的根系形态指标、地上部生长指标和产量均与土壤穿透阻力呈显著负相关,且深耕的玉米生长情况和产量均显著高于免耕和压实。红壤穿透阻力改变了玉米根系生长状况,限制植株生长从而影响产量形成;红壤阻力每增加1.0 MPa,籽粒产量将减少1 787.1 kg·hm~(-2)。对于红粘土红壤,深耕能够明显降低土壤穿透阻力减轻干旱影响;而免耕的土壤阻力高,既直接胁迫作物生长,亦不利于缓解季节性干旱。     

浑水膜缝入渗模型研究

关中灌区大多采用浑水灌溉发展条播地膜小麦,针对其灌水量大、灌溉水的利用率低的现实,分析了浑水膜缝畦灌入渗的主要影响因素——膜缝宽度、含沙率对浑水膜缝入渗的影响,建立了浑水膜缝入渗的数学模型,并通过实测资料对模型进行了验证。     

砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

秸秆覆盖对夏玉米生长过程及水分利用的影响

研究了冬小麦秸秆覆盖对夏玉米生长及水分利用的影响，结果表明：覆盖条件下，可增加0－60cm尤其是20－40cm土壤的储水量，并可有效地抑制土壤蒸发，整个生育期内覆盖与不覆盖相比，土壤蒸发量平均降低56.5％；由于覆盖改善了土壤的水分状况，影响了夏玉米的生长发育和产量形成，叶面积、株高、生物量、产量和水分利用率均明显高于不覆盖。     

夏玉米生长期土壤氮素的硝化-反硝化作用研究

对北京褐土夏玉米生长期氮素硝化一反硝化作用进行了研究。结果表明，氮肥施用后硝化作用在一周内完成。三叶期施肥后土壤干旱，反硝化损失氮量相对较低，随后由于土壤水分状况的改善而增强。十叶期追肥后半个月内土壤反硝化作用最强，是反硝化损失关键阶段，并且随着施氮量增加土壤反硝化作用表现出增强趋势。在玉米全生育期表层（15cm)土壤氮素反硝化值分别为1422．2g/hm^2（不施氮处理）、3812．4g/hm^2(施氮量120kg/hm^2)、4635．4g/hm^2（施氮量360kg/hm^2)。在玉米生育期反硝化作用主要是受到水分供应状况的制约，到后期温度下降可能限制了反硝化作用的进行。     

控制性交替隔沟灌溉对夏玉米生理特性和水分生产效率的影响

2008年6～9月在河南新乡进行了不同沟灌方式和水分处理下(质量比占田间持水率的80％、70％、60％)夏玉米生理特性和生产效率的试验研究.结果表明:交替隔沟灌溉有效抑制冗余生长,使光合产物向有利于产量形成方向运转,灌水量均减小33.3％,耗水量降低22.04％、21.05％和23.88％,减产2.85％、3.99％和...     

干旱沙漠绿洲区地膜玉米控制性隔沟交替灌溉节水技术研究

针对石羊河流域干旱缺水的民勤县种植大田玉米耗水量大的实际，根据多年试验资料，研究分析了玉米控制性交替隔沟灌溉对作物生长和水分利用的影响及干旱区地膜玉米控制性交替灌溉节水高效技术的可行性。     

秸秆量对垄沟二元覆盖夏玉米农田耗水及产量的影响

于2015—2016年通过两年夏玉米大田试验,设置4个秸秆覆盖量水平2 500、5 000、7 500、10 000 kg·hm~(-2)(分别记为M1、M2、M3、M4),以不覆盖秸秆为对照(CK),探索了垄沟二元覆盖下不同秸秆量对土壤水分及夏玉米生育期耗水量、干物质累积量、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,4个处理均增大了玉米生育期耗水量,2a中各处理夏玉米成熟期平均土壤贮水量较对照分别减少1.93、5.23、9.47 mm和11.54 mm,生育期耗水量分别增大0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm,其中,M2处理的土壤贮水量及生育期耗水量在2016年与对照差异显著(P0.05),M3、M4与对照2 a均差异显著(P0.05);干物质量在苗期覆盖处理小于对照,中后期显著大于对照,2 a平均增加4.67%、16.58%(P0.05)、21.99%(P0.05)和23.36%(P0.05);M3处理2 a平均产量及水分利用效率表现较优,分别较CK增加18.80%(P0.05)、14.80%(P0.05),较M1增加14.13%(P0.05)、10.92%(P0.05),较M2增加8.14%(2016年,P0.05)、5.11%(2016年,P0.05),虽然较M4处理2 a平均减少1.77%、0.26%,但均差异不显著。综合而言,在干旱半干旱地区垄膜沟播条件下,7 500 kg·hm~(-2)为合理的秸秆覆盖量。     

垄沟覆盖种植对晚播夏玉米生长和产量的补偿效应

针对晚播对夏玉米生长发育造成的不利影响,采用垄覆膜沟不覆盖（LN）、垄覆膜沟覆秸秆（LJ）和垄沟全覆膜（LM）3种垄沟种植方式,以常规播期平作不覆盖（CK1）和晚播平作不覆盖（CK2）为对照,分析了不同垄沟种植方式对晚播夏玉米农田土壤水分、土壤温度及玉米生长和产量的影响,对比不同垄沟覆盖种植方式对晚播玉米生长的补偿效应。结果表明：垄沟种植显著提升了夏玉米0~25 cm土层土壤温度,促进了晚播夏玉米生长;生育期内多雨导致各处理0~200 cm土层土壤含水率一直在18%（75%田间持水率）或更高水平,覆膜对土壤水分的影响不明显;垄沟种植夏玉米整体生长状态在8月中下旬（抽雄~灌浆阶段）与CK1处理达到相同水平;地上部干物质量在成熟期达到或超过CK1处理水平;低温多雨导致晚播夏玉米生育期延长了8~9 d;垄沟种植处理倒伏率较低,最高值仅为3%,平作处理倒伏严重,CK1和CK2处理倒伏率分别达73.1%和20.1%;CK2处理全生育期各项生长及产量指标均较低,LJ处理前期生长状态差,后期贪长,最终相对CK1处理减产7.9%;LN处理产量9 783.8 kg·hm^-2,与CK1处理持平,LM处理达到最高产量11 101.7 kg·hm^-2,相对CK1处理增产12.2%。综合考虑土壤水热、夏玉米生长、产量等各方面因素,多雨条件下垄沟全覆膜方式对晚播玉米生长达到了最好的补偿效果。     

覆膜方式对旱作夏玉米产量和温室气体排放的影响

在西北半湿润易旱区雨养条件下,研究了不同覆膜方式对夏玉米土壤水分、温度、生长、产量及温室气体排放的影响。以平作无覆盖为对照（CK）,设置4种覆膜方式：垄沟种植垄覆白膜（T1）、垄沟种植垄覆黑膜（T2）、连垄沟播白膜全覆盖（T3）和连垄沟播黑膜全覆盖（T4）。结果表明：与平作无覆盖相比,地膜覆盖显著增加了表层土壤温度和土壤含水量,促进了夏玉米生长;T1、T2、T3、T4处理产量比CK分别增加了19.32%、8.88%、25.59%、29.61%,水分利用效率分别增加了25.95%、14.71%、41.22%、44.20%;各处理N₂O和CO₂排放趋势一致,N₂O排放峰值出现在苗期,T1、T2、T3和T4处理N₂O各生育期排放总量分别比CK高178.26%、134.78%、334.78%、256.52%,T3与T4处理CO₂各生育期排放总量显著高于T1和T2处理,且各处理都显著高于CK;CH₄排放无明显趋势,T1、T2、T3、T4处理都增加了CH₄吸收总量;T1、T2、T3、T4处理温室气体增温潜势（GWP）均显著高于CK,T3与T4处理GWP无显著差异,但都显著高于T2处理;T1、T2、T3、T4处理气体排放强度（GHGI）分别比CK高151.93%、124.65%、246.53%、186.90%,T3处理GHGI显著高于T4处理。综合考虑产量与温室气体排放,连垄沟播黑膜全覆盖为该地区旱作夏玉米绿色高效生产适宜的覆膜方式。     

不同灌溉模式下夏玉米产量形成特点

为了筛选限水灌溉条件下较优的灌溉集成模式, 挖掘夏玉米高产潜力, 明确其高产的生理特性, 2015—2016年在河北藁城采用灌溉施肥方式（微喷灌和管灌）×密度（6.3×10⁴、7.8×10⁴株·hm^-2）×收获期（9月25日和10月3日）再裂区试验, 研究了微喷灌和管灌为主的两种集成模式对夏玉米郑单958产量形成的影响。结果表明:微喷灌水肥一体化三次灌水施肥技术,改善了浅层土壤水分状况,土壤水分含量较管灌模式高5.9%～20.2%;其拔节期叶面积指数(LAI)较管灌高30.2%~44.2%, 生育后期SPAD值降低缓慢,较管灌高4.9%～5.9%,且作物生长速率（CGR）高9.0%～26.3%,这是其提高玉米千粒重和产量的主要原因, 并且收获越晚玉米微喷灌模式的增产效应越大,早收和晚收分别增产5.1%～6.0%和7.2%～10.8%。微喷灌模式高密度处理基部茎节抗倒伏指数、叶片SPAD值和CGR大多优于管灌低密度处理或与之相当,三者分别较管灌高4.0%～27.3%、-1.0%～3.7%和24.3%～37.7%。说明微喷灌模式优于管灌模式,且在此模式下增加种植密度是可行的。研究结果表明,微喷灌+增密+推迟收获时间3种技术综合应用可充分发挥玉米的增产潜力, 实现增产23.3%。     

土壤含水量对夏玉米蒸发蒸腾量和光合性能的影响

采用盆栽控水试验,研究了5种土壤水分条件（分别为土壤田间持水量的50%、60%、70%、80%、90%,记为T1~T5）对夏玉米蒸发蒸腾量（ET）及抽雄期光合性能的影响。结果表明：土壤含水量对夏玉米生长过程中的ET、株高、叶面积和光合性能均有显著影响。与T1处理相比较,T2~T5水分处理下的夏玉米主要生育期内ET依次增加了23.66%、39.17%、43.33%和49.84%,呈线性增大的趋势;在夏玉米耗水强度最旺盛的抽雄期,与T1处理相比较,T2~T5处理下的蒸腾速率（T_r）分别增长了63.74%、75.65%、78.83%和81.77%,气孔导度（G_s）分别增长了71.97%、82.63%、83.91%和84.87%,二者均随着土壤含水量的增大呈指数函数变化,但土壤含水量超过田间持水量的70%后增幅显著减小;光合速率（P_n）分别增长了47.51%、60.65%、57.51%和55.87%,P_n、株高、叶面积随着土壤含水量的增大呈现抛物线形变化趋势,即先增加后减小的规律,在T3和T4处理水平下达到最大值,依次为28.14 μmol·m^-2·s^-1（T3）、256.5 cm（T4）、628.6 cm²（T3）。从提高夏玉米光合效率和水分生产效率、减少无效蒸发蒸腾耗水的角度考虑, 夏玉米抽雄期的土壤含水量控制在田间持水率的80%左右为宜。     

覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响

通过田间试验,研究了覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响,旨在探讨西北旱区覆膜沟灌条件下番茄的水肥调控模式,以达到节水、增产、高效与优质的目的。结果表明：采用85%对照灌水量处理（CK）对番茄 市场产量（≥60 g）无显著影响,而65%和45%对照灌水量处理则减产明显;采用3/4当地施肥量(CK)处理对番茄总产量与市场产量影响不显著;减少灌水量处理显著增加番茄的果色指数与硬度,提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低有机酸含量;施氮量对番茄可溶性固形物、有机酸含量影响不显著,但减少施氮量增加可溶性糖含量;番茄维生素C含量随灌水量与施肥量的降低呈现先增加而后降低的趋势。综合考虑产量、品质及水分利用效率(WUE),本研究认为采用416.76 mm（85%CK）灌水量及117.6 kg·hm^-2（3/4CK）纯氮施用量,为西北旱区覆膜沟灌种植条件下适宜的水肥调控模式。     

膜孔灌夏玉米耗水特性和水分生产效率试验研究

通过测坑试验,研究了膜孔灌灌水频率和灌水量对夏玉米耗水量、产量和水分生产效率产生的影响。结果表明,拔节期和抽穗期是玉米需水的关键阶段;相同灌水频率时,耗水量随灌水量的增加而增大,相同灌水量时,耗水强度随灌水频率的增加而增大;玉米产量与玉米生育期总耗水量之间呈良好的抛物线关系;膜孔灌夏玉米产量和水分生产效率较佳的需水量是2546～3410 m3·hm-2;灌水条件相同时,玉米膜孔灌比常规畦灌的耗水量减少6．2％,水分生产效率提高23．3％,增产15．9％。