灌水方式对华北不同品种玉米产量形成和水分利用的影响

【目的】发展华北地区高效节水灌溉技术,探索华北地区主栽玉米品种的产量与水分利用对灌水量和灌溉方式响应,筛选不同灌溉模式下抗旱稳产玉米品种。【方法】设置了3种灌溉方式(地面灌溉、滴灌和微喷灌)、3种灌水量(高、中、低灌溉水平)和5~6个玉米品种处理,研究了不同玉米品种在不同灌溉模式和灌水量条件下的产量与水分利用特征。【结果】地面灌溉模式下,低灌水处理产量显著低于中灌水和高灌水处理,低灌水和中灌水处理水分利用效率显著大于高灌水处理;农华101品种夏玉米产量和水分利用效率最高,其次为浚单20和郑单958。微喷灌溉模式下,高灌水处理产量显著高于中灌水和低灌水处理,但后二者差异不显著;灌水处理对水分利用效率影响不显著;农华101品种夏玉米产量和水分利用效率显著高于其他品种,其次为先玉335和郑单958。滴灌灌溉模式下,灌水处理对夏玉米产量影响不显著,对水分利用效率影响显著,低灌水处理水分利用效率显著高于高灌水处理;浚单20、先玉335和登海605品种夏玉米产量显著高于中单909和郑单958品种的。因此,低灌水量可显著提高夏玉米水分利用效率,但3种灌溉模式下低灌水处理品种间产量差异显著。【结论】综合来看,华农101较适于地面灌溉和微喷灌,浚单20、先玉335和登海605适于喷灌技术。     

泾惠渠灌区冬小麦夏玉米灌溉制度优化研究

为了提高农业生产用水效率,降低农业灌溉水资源的浪费,2013-2016年,在陕西省泾惠渠灌区进行了连续3年的冬小麦夏玉米连作非充分灌溉制度试验,研究其灌溉制度优化。试验设置8个非充分灌水处理,每个处理重复2次。通过分析3年冬小麦夏玉米生育期的降雨量、灌水量,及其在产量、水分利用效率、益损比方面的影响,进而确定不同降雨频率年型下的冬小麦、夏玉米合理灌溉制度。试验结果表明:冬小麦、夏玉米生长发育阶段不同灌水期和灌水量对其产量影响显著。产量和水分利用效率两者相协调的最优灌溉制度是T4(冬灌+返青灌)与H4(压茬灌+抽雄灌),全年四次灌水,灌溉定额为4800 m~3/hm~2。     

不同水量交替灌溉对木薯产量和水分利用的影响

为探讨作物旱后复水的补偿效应,采用不同水量交替灌溉方式研究木薯的生长、产量及水分利用效率的变化规律,设计了5种水分处理模式,分别为3种常规灌水处理(T1,T2和T3处理的灌水定额分别为10,20,30 mm)和2种交替灌水处理(T4处理:即对灌水定额10和20 mm进行轮回交替;T5处理:即对灌水定额10和30 mm进行轮回交替).结果表明:与T2处理相比,T5处理的总叶面积、总干物质质量、产量和水分利用效率分别显著增加31.1%,20.3%,64.6%和114.0%.与T3处理相比,T5处理节水33.3%,其总干物质质量下降较小,而根系干物质质量、水分利用效率和产量分别显著增加11.2%,119.0%和13.3%.因此,T5处理是有利于木薯产量和水分利用效率提高的最佳灌溉模式.     

不同灌水策略对夏玉米水分利用效率和产量构成要素的影响

于2013—2014年在河南商丘开展了5个灌水处理(T1:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm+成熟期水45mm,T2:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T3:拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T4:拔节水60 mm,T5:灌浆水60 mm)的田间试验,研究了不同灌水处理对夏玉米阶段耗水量、总耗水量、产量、水分利用效率、收获穗数、穗粒数、百粒质量、行粒数的影响。结果表明,夏玉米不同生长阶段灌水处理的耗水量均显著大于不灌水处理(P0.05),且随着整个生育期灌水次数和灌水量的增加,总耗水量显著提高。2013年和2014年,灌拔节水和灌浆水处理(T3)的总耗水量显著低于T1处理(P0.05),产量分别下降8.0%和8.9%,水分利用效率则分别提高5.3%和0.5%。灌水显著影响了夏玉米的收获穗数、穗粒数和百粒质量。2 a的苗期灌水处理(T1和T2)显著提高了夏玉米的收获穗数(P0.05),拔节期和灌浆期灌水处理(T3)的穗粒数和百粒质量均显著大于只灌拔节水(T4)和只灌灌浆水(T5)的处理(P0.05),但收获穗数差异不显著。在节水灌溉的条件下,黄淮海平原夏玉米主产区要实现较高的产量和水分利用效率,灌拔节水和灌浆水是最基本的灌水策略。     

水分调控对冬小麦的农艺性状和水分利用效率的影响分析

试验选取我国主要的粮食作物冬小麦为研究对象,通过对其进行水分调控,寻找最佳的灌水深度。试验采用PVC管土柱种植方式进行,试验共设五个灌水深度处理:地表灌溉(T1)、灌水深度为根系分布的40%(T2)、60%(T3)、75%(T4)、90%(T5),在整个生育期内共进行五次灌水,分别为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆水(越冬水均为地面灌溉,其余为深层灌溉)。通过研究冬小麦在各处理下不同生育期内的株高、叶面积指数、根冠比以及最终产量和水分利用效率等指标,分析得出在T4下,冬小麦的产量和水分利用效率最大,视为该试验条件下的最佳灌水方案,为发展节水农业生产提供理论参考。     

非充分灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响研究

通过田间试验,研究冬小麦在不同生育期缺水以及不同程度的缺水对其生长发育及产量的影响,为半干旱区冬小麦建立优化灌溉制度提供理论依据。通过试验观测:枯水年份,冬小麦各生育期耗水比例相差较大,0~80cm土层的耗水量占总耗水量的绝大部分,总耗水量随灌水量的增加而增大,非充分灌溉对冬小麦叶面积、产量和水分利用率均会产生显著影响,灌水可显著提高植株叶面积,不灌水会显著降低作物产量与耗水量;灌1水的灌溉水利用效率明显高于灌2水和灌3水的灌溉水利用效率,其中以T2处理的灌溉水利用效率最高,边际效益最大;灌冬浇水与拔节水可获得较理想的产量和水分利用效率,在半干旱区水资源不足时,可作为冬小麦最佳灌水模式。     

垄沟集雨补灌对冬油菜根系、产量与水分利用效率的影响

为确定垄沟集雨栽培条件下冬油菜蕾薹期的适宜补灌量,设置垄沟集雨雨养(T1)、垄沟集雨补灌60 mm(T2)和120 mm(T3)3个处理,并设平作补灌120 mm作为对照(CK),通过2年田间试验,系统地对比分析了不同补灌处理对冬油菜0~30 cm和30~100 cm土层的平均土壤含水率、地上部干物质量、主根性状和侧根密度、产量构成及水分利用效率的影响。结果表明,T2和T3处理不同时期0~30 cm土层的平均土壤含水率、花期和角果期地上部干物质量均明显高于T1和CK处理,T2和T3处理角果期的主根直径和干质量、0~10 cm和10~20 cm侧根密度显著增加,且T2和T3处理间不存在显著差异。T2和T3处理能显著增加油菜籽粒产量和水分利用效率,T2和T3处理2年平均分别比T1增产50.99%和58.15%,比CK增产53.89%和61.19%;T2和T3处理2年平均水分利用效率比T1分别提高37.28%和25.98%,比CK分别提高92.77%和76.90%。2年中T3处理均能获得最高的籽粒产量,但T3与T2处理间产量不存在显著差异,T3较T2仅增产4.74%,但T2比T3能够减少灌水量60 mm,减少耗水量45.5 mm,水分利用效率提高8.97%。从节水和农业可持续发展的角度来看,垄沟集雨种植并在蕾薹期补灌60 mm(T2)为较优的冬油菜栽培灌溉措施。     

日光温室基质栽培樱桃西红柿滴灌试验研究

为给制定日光温室基质栽培灌溉制度提供参考,以樱桃西红柿为试验对象进行滴灌试验研究,共设5个灌水处理,每个处理3次重复.试验测定樱桃西红柿株高、产量、灌溉水分利用效率以及耗水量.结果表明,日光温室滴灌条件下基质栽培樱桃西红柿,随着灌水量的增加,株高呈增加趋势,整个生育期耗水量及耗水强度也随灌水量的增加而增大;处理T1产量最低,处理T3产量最高,且水分利用效率也达到最大;产量、灌溉水利用效率及水分利用效率均表现为中间大两头小的变化规律.得出了冬春茬樱桃西红柿整个生育期的最适宜供水量为305.66 mm,也表明产量与耗水量之间的关系可作为樱桃西红柿全生育期的水分生产函数.该研究分析了日光温室基质栽培樱桃西红柿产量与耗水量之间的关系,为合理地指导温室基质栽培作物灌溉提供理论依据.     

泾惠渠灌区冬小麦合理灌溉制度研究

确定合理的冬小麦灌溉制度,可以达到增产节水的效果。在泾惠渠灌区进行了3 a的大田冬小麦灌溉制度试验,试验设置8个灌水处理,每个处理重复2次。基于试验数据分析不同生育期灌水处理,对冬小麦的产量及水分利用效率的影响,确定了不同降雨年型冬小麦的适宜灌溉制度。研究结果表明:在一定灌溉定额内,灌水期及灌水量对冬小麦的产量影响显著,生育前期出现旱象的情况下,冬灌是冬小麦丰产的基本保证;拔节期和抽穗期间,土壤水分对冬小麦生长影响较大,是其生长发育需水关键期。2013-2014年降雨年型(75%枯水年),最优灌溉制度为压茬灌+冬灌+返青灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额2 700 m~3/hm~2;2014-2015年与2015-2016年降雨年型相似,属50%中水年,最优灌溉制度为冬灌+拔节灌+抽穗灌浆灌全生育期灌水3次组合,灌溉定额3 412.5 m~3/hm~2。研究成果为泾惠渠灌区农田合理灌溉,农业节水增产提供一定指导依据。     

宁夏干旱区油葵耗水规律及灌溉制度优化研究

在田间试验基础上,分析了不同生育阶段在不同水分处理下对油葵生长生理指标、产量和水分利用效率的影响。结果表明,油葵生育期内各处理总灌水量在150~375mm时,均无深层渗漏产生;现蕾期是油葵的关键需水期,可供水分较少时,在油葵关键需水期(现蕾期)灌溉可基本满足油葵生长所需;平水年宁夏干旱区油葵畦灌的优化灌溉制度是生育期2~3次灌水,灌水生育期为苗期、现蕾期和开花期,灌水定额为75mm,灌溉定额为150~227mm。与传统相比,该灌溉定额可在保证产量的情况下,降低ET约32.3%以上,并提高水分利用效率27.5%。     

水分调控对麦茬棉产量和水分利用效率的影响

为研究麦后移栽棉对水分调控的响应,于2012年6月~2012年10月通过人工控水试验研究了水分供应对麦后移栽棉生长、产量和品质的影响。小区试验结果表明,蕾期轻度水分亏缺花铃期充分灌水处理(T2)的籽棉产量、成铃数以及单铃质量均为最大,但蕾期和花铃期轻度水分胁迫处理(T4)的产量与处理T2差异不显著,但水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了23.93%和34.01%;管栽试验结果表明,对照处理(T7)的单株成铃数的收获籽棉产量均最高,与对照处理相比,全生育期轻度水分胁迫处理(T8)减产3.98%,水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了9.70%和20.02%;桶栽试验结果表明,灌水定额为1.6倍ETp处理(T11)的籽棉产量和单株成铃数均最高,与处理T11相比,灌水定额为1.3ETp处理(T12)的籽棉产量仅降低了9.7%,而灌水定额为1.0 ETp处理(T13)的籽棉产量降低了30%。说明适宜的水分胁迫(灌水下限为60%~65%FC,灌水上限为80%~85%FC)有利于麦后移栽棉的高产和水分利用效率的提高。     

黑河中游春小麦产量与水分利用效率研究

为了确定黑河中游地区的最佳灌溉制度,研究了不同灌溉定额下春小麦的株高、叶面积指数、地上干物质累积量和产量及其构成要素的变化,并对水分利用效率、耗水量和产量进行了相关性分析。结果表明,不同灌溉处理间,春小麦的株高、叶面积指数、干物质累积量在各个生育期的变化速率和增长量有明显差异,且产量及构成要素之间呈现显著性差异。水分利用效率与产量之间呈二次曲线关系。420mm是该地区春小麦的最佳灌溉量。     

限量单次补灌对套作冬小麦产量的影响

在作物生长的不同时期分别对各处理进行了35 mm限量单次滴灌,测定了土壤水分、籽粒产量及产量构成要素千粒重、穗粒重、株高等,并计算了水分利用效率和土壤水势。结果表明,小麦灌浆期限量单次滴灌对套作冬小麦增产效果最好,水分利用效率亦是如此。套作小麦灌水处理大多数产量构成要素及其它经济性状表现出明显差异。回归分析发现,WUE与籽粒产量间的关系可用幂函数来描述:WUE=-12.262+0.276Ye1/2(R2=0.912**,p<0.05)。土壤水势是降雨量和补灌量的函数。灌水后的第2个测定生育期所有套作小麦2个土层土壤水势均高于未灌水处理,且30~60 cm土层土壤水势比0~30 cm土层下降更为剧烈。     

不同灌溉模式对黄淮海平原区夏玉米生产性状及水分利用率的影响

为了探明黄淮海平原区不同灌溉模式对夏玉米生产性状和水分利用效率的影响,2018-2019连续2年设置覆膜浅埋滴灌(T4)、浅埋滴灌(T3)、覆膜滴灌(T2)、地表滴灌(T1)和传统畦灌(CK)等5种灌溉方式实施大田对比试验,测定了玉米株高、叶面积指数(LAI)、地上部干物质累积量、产量及产量构成因素以及水分利用效率(W...     

绿洲灌区交替灌溉小麦间作玉米的产量及水分利用效率

在河西绿洲灌区,通过大田试验,研究了交替灌溉小麦间作玉米的产量及水分利用效率(WUE)。结果表明,交替灌溉小麦间作玉米的产量及WUE较单作显著提高。在低、中、高3个灌水水平下,间作土地当量比分别为1.30、1.35、1.38;净占地面积上间作小麦经济产量较单作小麦分别提高了20.96%、28.34%、33.10%,间作玉米经济产量较单作玉米分别提高了38.30%、41.65%、41.98%,间作增产作用显著;间作耗水量较相应单作耗水量的加权平均分别增加了5.37%、4.71%、4.18%;WUE间作较单作小麦和单作玉米分别提高了55.97%、63.86%、68.46%和8.29%、12.71%、14.02%,WUE间作与单作小麦差异显著,但与单作玉米差异不显著。     

干旱环境条件下春小麦适度调亏灌溉的产量效应

在干旱环境条件下,春小麦调亏灌溉不仅具有显著的增产效应(16.6%~25.0%),其节水效果亦很显著(14.0%~22.9%)。无论是小麦籽粒产量,收获指数,还是水分利用效率,调亏灌溉处理与充分供水对照间均存在显著差异,但调亏处理间差异不显著。此外,回归分析发现,试验条件下调亏灌溉春小麦产量与收获指数线性相关,而水分利用效率与收获指数、产量间则呈二次抛物线关系。     

An improved water use efficiency of cereals under temporal and spatial deficit irrigation in north China

Water shortage is the major bottleneck that limits sustainable development of agriculture in north China. Crop physiological water-saving irrigation methods such as temporal (regulated deficit irrigation) and spatial (partial root zone irrigation) deficit irrigation have been tested with much improved crop water use efficiency (WUE) without significant yield reduction. Field experiments were conducted to investigate the effect of (1) spatial deficit irrigation on spring maize in arid Inland River Basin of northwest China during 1997–2000; (2) temporal deficit irrigation on winter wheat in semi-arid Haihe River Basin during 2003–2007 and (3) temporal deficit irrigation on winter wheat and summer maize in Yellow River Basin during 2006–2007. Results showed that alternate furrow irrigation (AFI) maintained similar photosynthetic rate (P_n) but reduced transpiration rate (T_r), and thus increased leaf WUE of maize. It also showed that the improved WUE might only be gained for AFI under less water amount per irrigation. The feasible irrigation cycle is 7d in the extremely arid condition in Inner River Basin of northwest China and less water amount with more irrigation frequency is better for both grain yield and WUE in semi-arid Haihe River Basin of north China. Field experiment in Yellow River Basin of north China also suggests that mild water deficit at early seedling stage is beneficial for grain yield and WUE of summer maize, and the deficit timing and severity should be modulated according to the drought tolerance of different crop varieties. The economical evapotranspiration for winter wheat in Haihe River Basin, summer maize in Yellow River Basin of north China and spring maize in Inland River Basin of northwest China are 420.0 mm, 432.5 mm and 450.0 mm respectively. Our study in the three regions in recent decade also showed that AFI should be a useful water-saving irrigation method for wide-spaced cereals in arid region, but mild water deficit in earlier stage might be a practical irrigation strategy for close-planting cereals. Application of such temporal and spatial deficit irrigation in field-grown crops has greater potential in saving water, maintaining economic yield and improving WUE.     

水分处理对冬小麦生育期耗水分配及产量影响

【目的】探索冬小麦产量及水分利用效率对灌溉水在生育期运筹的响应过程。【方法】通过人工控水试验开展了6个生长季(2012—2018年)的测坑冬小麦灌溉试验,试验设置不同灌溉水时间和不同次灌水定额,3个处理分别为拔节90 mm(I90)、拔节45 mm+抽穗45 mm(I45*2)、拔节30 mm+抽穗30 mm+灌浆30 mm(I30*3),总灌溉额均为90 mm,重点研究了灌溉水在生育期分配对冬小麦产量和水分利用效率(WUE)的影响。【结果】6个生长季的试验数据统计分析表明,I90、I45*2和I30*3处理的平均产量分别为6 878.3、7 249.1和7 568.6 kg/hm^2;与I90处理相比,I45*2和I30*3处理的产量分别提高了4.4%和10.0%;在灌溉定额一定条件下,不同灌溉处理对生育期总耗水没有显著影响,但I45*2处理比I90处理生殖生长阶段的耗水增加了23.7%,且生育期水分利用效率提高了14.8%。【结论】有限供水条件下,小定额多次灌溉可以有效改善生育后期麦田水分状况,有利于光合产物向籽粒的转化,进一步提高冬小麦千粒质量和收获指数,最终提高了冬小麦经济产量和水分利用效率。     

基于Meta分析的中国灌溉冬小麦产量及水分利用效率影响因素研究

【目的】目前针对灌溉冬小麦产量与水分利用效率影响因素的研究大多集中于某一特定区域,研究结果零散,针对上述问题,揭示宏观尺度下灌溉冬小麦产量和水分利用效率的影响因素。【方法】综合已发表的田间试验数据,采用Meta分析方法得出灌溉在不同地区的增产效应和水分效应,在异质性检验的基础上,通过Meta亚组分析探究灌溉定额、降雨量和平均气温等对冬小麦产量和水分利用效率的影响机制。【结果】与生育期不灌溉相比,灌溉使冬小麦总体增产39.34%,水分利用效率提高3.39%;增产率随灌溉定额的增加而增大,增幅最终趋于稳定,水分利用效率随灌溉定额的增加呈先增加后减少的趋势,当灌溉定额>240 mm时,冬小麦相对水分利用效率变化率显著降低11.29%;随着生育期平均温度上升,灌溉冬小麦增产效应显著提高,生育期均温>9℃时,冬小麦增产率高达45.81%;生育期降雨量对灌溉冬小麦产量影响显著,生育期降雨量处于干旱年份时灌溉增产效应最明显,增产率为72.48%。【结论】灌溉定额为60~120 mm更有利于提高冬小麦产量和水分利用效率。     

喷灌灌水与施肥对春小麦水分动态及产量的影响

为了探索河西走廊春小麦适宜的喷灌灌溉施肥制度,以当地畦灌模式为对照对比分析了不同灌水方式、灌溉施肥水平下土壤水分动态分布及产量效应并对春小麦产量进行了回归分析.研究了喷灌条件下灌水前后土壤水分分布动态、不同生育期内土壤含水率变化特征及不同灌水量水平下土壤水分下渗状况,分析了不同灌水、施肥水平对产量及产量构成要素的影响.结果表明,喷灌灌水定额为75 mm时,有部分水分下渗至春小麦主要根系活动层以下,但较畦灌量小;喷灌灌水定额在45~60 mm时,灌水后大部分水分储存在0~40 cm土层;春小麦整个生育期内,中等灌溉水平40~80 cm土层土壤水分变化不明显;春小麦产量及其构成要素对灌溉量响应大于施肥量,灌溉量过大时,产量有下降趋势;喷灌条件下,中等灌溉、追肥水平下产量较畦灌高1105%,节水增产效果显著.另外,根据产量拟合方程并结合水分利用效率,喷灌中等灌水、施肥水平为该地区适宜发展的灌溉施肥制度.