不同灌溉方式对水稻产量和水分生产率的影响

以杂交水稻两优培九和Ⅱ优725为试验材料,利用测筒栽培条件,比较了4种不同灌溉方式下的水稻产量、品质及水分生产率。结果表明：与淹水灌溉相比,间歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培下两优培九全生育期的耗水量分别减少了10.65%、25.70%、34.68%,产量分别增产7.38%、减产17.29%和减产41.01%;Ⅱ优725耗水量分别减少了12.49%、22.08%、32.24%,产量分别增产8.54%、减产20.00%和减产46.43%。水分生产率以间歇灌溉最高,半干旱栽培次之,淹水灌溉和干旱栽培较低。间歇灌溉下稻粒的整精米率、精米率、粒长均高于其他处理,但垩白粒率、垩白度低于其他处理;随着稻田耗水量的减少,稻粒的直链淀粉含量降低,而胶稠度和蛋白质含量提高。试验结果表明间歇灌溉为南方稻区较适宜的灌溉方式。     

西安地区主要粮食作物水分生产率时空分布特性研究

水分生产率是农业水资源管理的一个重要指标。为了揭示陕西省西安市农业水资源消耗与粮食生产的关系,采用空间分析方法,分析了2001—2014年西安市主要粮食作物(小麦、玉米)的灌溉水分生产率利用、作物水分生产率及总流入水分生产率的时空分布规律,并通过灰色关联理论分析主影响因素对作物水分生产率的影响。结果表明:西安地区水分生产率在空间上呈现显著聚集现象;各水分生产率指标均表现出空间分异性,同指标不同年份水分生产率空间分布类似;灌溉水分生产率值介于1.5～2.5 kg/m³,年际间波动较大,在2001—2010年随着时间而逐渐增大,在2011—2014年有减小趋势;作物水分生产率介于0.7～1.0 kg/m³,随时间增长无明显变化;年均气温、化肥施用量、有效灌溉面积、作物播种面积及农业机械总动力依次是影响该地区作物水分生产率的主要因素。     

北京市主要农作物水分利用的系统参数评价

以北京市顺义区典型平原灌溉农田和延庆县典型山区旱作农田为研究对象,依据田间试验数据、气象统计资料,采用农户调查和数学模型等方法,从作物的降水满足率、需水和降水耦合度、水分生态适应性、水分利用率等方面对北京市主要农作物水分利用情况进行系统分析。结果表明:北京市主要农作物水分生态适应性指数排序依次为:灌区夏大豆>灌区春大豆>旱作春大豆>旱作春谷子>灌区夏玉米>灌区春玉米>旱作春玉米>旱作马铃薯>旱作苜蓿>灌区水稻>灌区苜蓿>灌区冬小麦,水分利用效率排序依次为:灌区苜蓿>旱作春玉米>旱作苜蓿>灌区春玉米>旱作春谷子>旱作春大豆>灌区春大豆。     

中国灌区水分生产率及其时空差异分析

从粮食产出和广义水资源投入出发,计算了31个省区灌溉农田的水分生产率并分析其时空变化特征,同时建立广义水利用系数以评价水资源的有效利用率。结果显示:由于粮食单产提高和灌溉用水量的减少,1998-2010年各省区水分生产率值均呈增大趋势,全国平均值由0.67kg/m3增大到0.81kg/m3;空间自相关分析表明,水分生产率值相似的省区在空间上显著地聚集,全局Moran’sI的检验值都大于0.01的置信水平,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南和东北则密集了低值省区,局部自相关属性为高-高(HH)、低-低(LL)的省区超过了20个,13a来总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;不同地区的广义水利用系数都随时间增加,省区间水分生产率和广义水利用系数大小关系无一致性,水分生产率高的省区亦存在较大节水潜力。从自然条件、农业生产特征、经济发展程度等方面宏观分析了水分生产率和广义水利用系数在空间差异的原因。该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定提供依据。     

不同灌溉模式下水分养分的运移及其利用

以玉米为试验材料通过人工控制水分的微区试验,比较了水肥异区交替灌溉与传统均匀灌溉条件下,水分与养分在200cm剖面上的动态迁移规律,并分析了不同灌水模式下的灌溉效率和肥料利用效率。结果表明,在低灌水量(450m3/hm2)水平下水肥异区交替灌溉,施肥区和灌水区之间存在水势梯度差异,NO3-N含量也有差异;灌溉效率和肥料利用效率均高于均匀灌溉。在高灌水量(900m3/hm2)水平下,水肥异区交替灌水与常规均匀灌水差异不显著,但养分离子发生了强烈的淋洗。收获后,交替灌溉的NO3-N残留量比传统灌溉要高,而水分残留量则相反。研究结果发现,交替灌溉在450m3/hm2时的产量与均匀灌溉在900m3/hm2时的产量相差并不大,即交替灌溉可节水一半。秸秆覆盖能影响060cm土壤水分运动,可减少土壤水分蒸发,但对玉米产量影响不大。     

陇东塬区适生农作物水分利用率及经济效益对比分析

通过对黄土高原典型残塬"董志塬"主要粮食作物冬小麦和当家牧草紫花苜蓿、特色作物黄花菜耗水量、水分利用率及经济效益的对比分析,得出底墒较好的偏旱年份(有春旱),冬小麦耗水量最大,全生长季耗水量481mm,春季生长期耗水量312mm。紫花苜蓿经济效益最高,约为冬小麦和黄花菜经济效益的2.4～2.5倍,冬小麦和黄花菜经济效益比较接近;底墒较差的偏旱年份(有春旱),冬小麦耗水量接近紫花苜蓿,全生长季耗水量386mm,春季生长期耗水量210mm,但基本没有经济效益,而紫花苜蓿经济效益持续上升,黄花菜经济效益比较稳定。结论认为陇东塬区紫花苜蓿种植气候风险最小,经济效益较高,黄花菜次之,冬小麦种植气候风险最大,经济效益较差,播种面积应逐步压缩。     

中国灌溉农田粮食作物水分利用效率的研究

以1980年至1986年、22个省(市、自治区)、10种作物、共计4422个站的年实测作物耗水量和产量数据为基础,用加权平均法计算得到全国灌溉农田上粮食作物平均水分利用效率值约为1.1kg/m³。并根据典型试验站作物产量、总耗水量及水分利用效率之间的相互关系,以及全国粮食作物单产随年分的变化趋势,经分析认为这一数值可以作为衡量全国灌溉农田上粮食作物平均水分利用效率的现状值     

黄河流域主要农作物的降水盈亏格局分析

以1961—2000年的气象资料为数据基础，采用FAO 1998年推荐使用的Penman—Monteith模型和参考作物法，对黄河流域不同类型旱农地区主要农作物的降水盈亏格局进行了分析。结果表明：黄河流域大部分地区冬小麦全生育期多年平均缺水量在250～500mm，且由南向北缺水量有依次递增的趋势，主要反映了冬小麦全生育期降水量与需水量的双重影响；夏玉米全生育期缺水量较多的地区为陕西省关中地区，约为200mm左右，由此向东缺水量值逐渐减少；春小麦全生育期多年平均缺水量基本上是从南向北逐渐升高，缺水量在200—500mm，显然是受降雨与需水两方面的双重影响；春玉米全生育期多年平均缺水量分布则是从南部向北部递增，亏缺量在0～400mm。     

灌溉对冬小麦水分利用效率的影响研究

通过设计不同的灌溉处理，从叶片水平、群体水平和产量水平3个层次系统分析了冬小麦水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)的变化特点及其内在联系。结果表明：叶片水平WUE或蒸腾效率(Transpiration Efficiency, TE)是群体蒸散效率基础；气孔运动机制及光合作用和蒸腾作用对环境变化响应的差异是叶片水平WUE的生理基础；而产量水平WUE是群体蒸散效率与收获指数共同决定的。随耗水量的增加，叶片光合速率、群体干物质积累及籽粒产量都呈二次曲线增长趋势，结果使叶片水平WUE     

耕作和灌水处理对冬小麦-夏玉米水分利用及产量的影响

为探索华北平原冬小麦-夏玉米复种连作合理耕层构建的技术途径和技术指标,于2015―2016年在河南新乡实施了深松(ST)、深松+秸秆还田(ST+RS)和常规旋耕(RT)3种耕作方式,在不同耕作方式中根据土壤湿润层有效含水量各设置3种灌水控制下限,高灌水控制下限为60%(H)、中灌水控制下限为50%(M)和低灌水控制下限为40%(L),通过对土壤和作物生长指标及产量的测定,分析各处理作物产量和水分利用效率的变化规律。结果表明,ST和ST+RS处理均能降低土壤容重,增加土壤孔隙度、田间持水量和饱和含水量,且以深松+秸秆还田处理效果最佳;与RT相比,ST和ST+RS处理0～40 cm平均土壤容重降低5.0%和6.0%,土壤孔隙度增加6.9%和8.0%,田间持水量增加6.2%和12.8%,饱和含水量增加6.2%和5.7%。耕作方式与灌水处理互作显著增加了冬小麦-夏玉米复种连作周年0～100 cm土层的储水量。ST和ST+RS处理0～100 cm土层储水量较RT分别增加11.0%和15.8%,高水分、中水分处理较低水分处理分别增加18.1%和11.1%。耕作方式对冬小麦、夏玉米产量和水分利用效率(WUE)影响显著,其中,ST和ST+RS处理周年产量较RT分别平均增加9.2%和15.5%,WUE平均提高11.2%和15.3%;灌水处理同样对冬小麦、夏玉米的产量和水分利用效率(WUE)影响显著,产量随灌水控制下限的增加而增加,即高水分中水分低水分,而WUE则以中水分处理最高。因此在该地区土壤和气候条件下,深松秸秆还田辅以适宜灌水控制下限是较为理想的栽培措施,有利于土壤耕层合理构建,并提高水分利用效率和作物产量。     

中国主要作物灌溉需水量空间分布特征

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30 a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物的需水量和净灌溉需水量,并用各地灌溉试验站的实测资料进行了检验。利用GIS的空间分析功能,采用反距离加权插值法得到主要作物多年平均作物需水量与净灌溉需水量的等值线图。选择种植面积最广的小麦、玉米、棉花和水稻4种作物,分析其作物需水量与净灌溉需水量的空间分布特征,得到不同地区主要作物的灌溉需求指数。研究表明：中国东北区、长江中下游区、华南区、川渝区和云贵区平均灌溉需求指数小于0.5,作物对灌溉的需求比较低;华北区、蒙宁区和晋陕甘区旱作物30%～50%的需水靠灌溉补充,水稻55%～80%的需水依靠灌溉;新疆地区主要作物的灌溉需求指数均在0.7以上,农业的发展完全依赖于灌溉。     

微咸水滴灌对黄瓜产量及灌溉水利用效率的影响

试验主要研究了华北半湿润地区微咸水滴灌条件下,滴头正下方0.2 m深度土壤基质势分别控制在－10～－50 kPa时,不同盐分浓度微咸水(2.2～4.9 dS/m)对黄瓜产量、灌水量及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。研究发现当灌溉水电导率(EC)大于1.1 dS/m时,黄瓜的产量随着EC的增大而降低。当滴头下0.2 m深度土壤基质势控制在－25～－35 kPa时,黄瓜表现出来的耐盐性最强,EC每升高1 dS/m产量大约降低3%。总的趋势是土壤基质势控制越高(－10 kPa)处理的灌溉量越多,IWUE越低,而土壤基质势控制越低(－50 kPa)处理的灌溉量越少,IWUE越高。通过研究,在年降雨量大约为600 mm的半湿润地区,当没有足够的淡水用于作物灌溉时,可以在采用一系列灌溉与栽培管理措施条件下,利用2.2～4.9 dS/m的微咸水来灌溉黄瓜等对盐分中等敏感的作物。     

井渠结合灌区用水效率指标尺度效应研究框架

现有灌溉用水效率尺度效应的研究大部分集中在地表水灌区,而较少涉及地下水利用灌区,该文针对井渠结合灌区存在地下水回归利用的实际情况,以河北省石津灌区为背景,在国际水管理研究院（IWMI）提出的水收支方法的基础上引入回归水利用指标,提出了在井渠结合灌区进行用水效率指标尺度变化规律研究的工作框架。在所提出的框架中,评价指标选择IWMI体系,数据获取手段主要为资料收集和试验观测,尺度划分方式按照现有灌区管理模型分为灌区,干渠,分干,支渠和田间5个尺度。研究成果展现了灌溉用水效率尺度效应研究所涉及到的指标选取、尺度划分、水收支解析、水平衡要素数据获取方式、回归水分析5个方面的工作过程。该框架对于开展中国北方井渠结合灌区的节水灌溉尺度效应研究有着一定的参考价值和借鉴意义。     

基于非充分灌溉理论的水稻田间水利用效率的计算方法

传统的田间水利用效率计算方法是以充分灌溉理论为基础的,据此计算的有效灌溉水量还包含有无效耗水,不能反映田间节水灌溉情况下的水分转化利用情况,存在着明显缺陷。针对这一缺陷,该文基于作物水分生产函数对作物腾发量的有效性进行了分析,进而提出了基于非充分灌溉理论的田间水利用效率的计算方法。采用该方法对水稻常规淹灌及薄露灌溉的田间水利用效率进行了分析,水稻常规淹灌的田间水利用效率为0.768,薄露灌溉为0.915,其结果也更能反映田间水分转化利用的实际情况。     

不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为了探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响及基因型间差异,在大型活动防雨棚和棚外田间条件下,利用一组玉米遗传材料杂交种户单四号、父本803和母本天四进行了研究。结果发现玉米杂交种在根系生长、分布和水分利用效率上表现出显著的杂种优势。在充分灌溉条件下,玉米杂交种在浅层的根长密度大于亲本,但在水分亏缺条件下,玉米杂交种根长密度在整个剖面上都显著大于亲本;同一玉米基因型在不同的灌溉制度下根长密度在土壤剖面的分布也不同,拔节期不灌溉条件下玉米根系在深层土壤中的分布较充分灌溉条件下大,保证了玉米对深层土壤水分的充分吸收,而后期灌水延缓了表层根系生长的衰退,产生明显的补偿效应;拔节期干旱而抽雄期和灌浆期灌水显著提高了3种基因型玉米的水分利用效率。通过合理灌溉优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率,是节水栽培上的可行途径。     

Conservation tillage as an approach to enhance crops water use efficiency

Conservation tillage practices great role in improving productivity of water. This study hypothesis that tied-ridging and riding tillage could enhance the yield and water use efficiency. Hence, a field experiment was carried out to investigate their potentiality in improving the water use efficiencies for different crops (cotton, groundnut, sorghum and wheat) compared to basin (control) during two excessive seasons. The experiments were organized in a spilt-plot experimental design. The water use efficacies (WUEs) were examined in term of technical, economical and hydraulic water use efficiencies for the both conservation tillage under irrigated conditions. The results indicated that both the conservation tillage techniques showed positive effect (P?≤?.05) on the WUEs. The tied-ridging gave the highest values of WUEs than ridging for all crops. Moreover, tied-ridging increased the average values of water use efficiency by 75%, 48%, 17% and 85% for cotton, sorghum, groundnut and wheat, respectively, compared to that of control treatment, which significantly differed from the ridging treatment. Accordingly, conservation tillage improved WUE and the capability of soil to keep moisture which is reflected in high crops production. This suggests that there is substantial scope for improving irrigation water use efficiency of crops by adoption of conservation tillage.     

不同产业沼气作物农田净生态系统生产力和水分利用效率比较

产业沼气作物是发酵制气的重要原料,开展产业沼气作物农田净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)和水分利用效率(water use efficiency,WUE)的研究,为产业沼气作物的筛选和种植提供依据。采用静态钠石灰吸收法和静态箱-红外CO2分析仪法、非称重式蒸渗仪法测定了常规种植条件下4种作物农田NEP和群体水分利用效率(population water use efficiency,WUEp)、生态水分利用效率(ecosystem water use efficiency,WUEe),并设裸地进行对照。结果表明:1)观测的5个处理,NEP的大小顺序是杂交狼尾草(17 533.1 kg/hm2)曲晨9号玉米(9 172.9 kg/hm2)云瑞88玉米(8 462.7 kg/hm2)紫花苜蓿(273.6 kg/hm2)裸地(-2 377.0 kg/hm2),4种作物农田是CO2的汇,裸地是源。2)WUEp大小排序为杂交狼尾草(10.89 kg/m3)曲晨9号(7.23 kg/m3)云瑞88玉米(6.79 kg/m3)紫花苜蓿(3.46 kg/m3)。WUEe大小顺序为杂交狼尾草(4.19 kg/m3)曲晨9号(2.38 kg/m3)云瑞88(2.20 kg/m3)紫花苜蓿(0.06 kg/m3),与NEP的排序相同。以生物量、NEP、WUEp、WUEe来衡量,杂交狼尾草优于其他3种作物,可优先推广种植。     

交替隔沟灌溉对温室黄瓜生长及水分利用效率的影响

日光温室黄瓜生产中一直存在灌水量大,水分浪费严重等现象,针对这一问题,该试验以津育5号黄瓜（Cucumis sativus L）为试材,就交替隔沟灌溉和交替隔沟亏缺灌溉对日光温室黄瓜生长、灌溉水去向、水分利用效率和节水效果等的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉减少了土壤水分的深层渗漏、土壤表面水分蒸发,植株蒸腾速率也略有下降,而植株光合作用没有受到明显影响,使同化产物有利于向果实分配,产量与对照持平,果实商品性和营养品质也有所提高。交替隔沟灌溉可节水37%～48%,作物水分利用效率提高47%～82%。此法简便易行,控漏减蒸效果明显,节水显著,在目前日光温室生产条件下极具推广应用价值。