田间集雨对冬小麦生理、生长和产量的影响

依据在北京昌平2004～2005年冬小麦田间集雨试验,研究了该措施对土壤水分、冬小麦生理生长及产量的影响。结果表明：在集雨面积占总种植面积40%、降雨接近常年水平的条件下,集雨明显改善了田间水分状况,0～160 cm土壤冬小麦耗水增加6.5%～9.8%,且对深层水的利用是对照的6.9～7.3倍,小麦抗旱能力增强。集雨处理的冬小麦叶片光合强度和蒸腾强度较对照分别提高10.1%～46.4%和21.5%～60.5%,气孔阻力则降低23.3%～45.3%,光系统PSII的最大光能转换效率和潜在活性分别提高2.1%～42.6%和10%～353%。集雨处理的冬小麦生长得到增强,株高和叶面积指数比对照分别增加15%～39%和58.2%～112%,收获时干物质增加27%～44%,最终产量增加36%～42%。耗水深度按1 m和1.6 m计算时,相应的水分生产效率提高39.5%～50.5%和23.5%～33.5%。尽管保水剂处理的土壤水分和植株生长总体上较单独集雨效果好,但产量效应不明显。     

干旱年份地膜覆盖模式对春小麦土壤水分和产量的影响

在西北半干旱雨养条件下,采取不同地膜覆盖方式,研究了春小麦地膜覆盖的水分效应。结果显示,覆膜可显著提高土壤表层（0-20cm）墒情,但在拔节后土壤深层墒情覆膜明显不如露地。从200cm土体全生育期平均水分状况来看,地膜覆盖的耗水量比对照少;6种模式中,甘谷模式和甘肃模式的秋覆膜的土壤水分状况明显优于露地;覆膜的春小麦产量高于露地（平均增产率44.45%,增产711.45kg·hm^-2）,且秋覆膜的平均产量略高于春覆膜。试验表明,覆膜春小麦在更干旱土壤上获得更高产量的水分保障和增产机制是能有效利用深层土壤水分,同时把深层的水分输送到表层。     

兰州市北山无灌溉区植被恢复效益初步研究

在陇东半湿润易旱地区,通过大田试验,研究了限量补充灌溉及套作对冬小麦、玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,探讨了冬小麦套作玉米、单作冬小麦和单作玉米地土壤水分的时空动态及利用特性.结果表明,套作可显著提高冬小麦和玉米的产量和水分利用效率,套作耗水量较相应单作耗水量的加权平均增加了5.7%～7.3%,产量提高了52.8%～50.6%;限量补灌对套作和单作小麦的增产作用显著,对单作玉米的WUE也具有显著的提高作用,但对单作小麦和套作WUE的影响不显著;冬小麦套作玉米对水分利用的互补作用主要发生在冬小麦收获后,主要通过利用冬小麦带和深层水分提高利用效率,套作是既可提高旱农区当季降水利用率又可保留适宜底墒水平的高效种植模式.     

半干旱雨养农业区集雨补灌对马铃薯田水分运移的影响

采用大田试验方法,研究集雨补灌对旱作马铃薯田水分运移规律和产量的影响。结果表明,对马铃薯有效的土壤水分主要分布在80 cm以上土层,苗期补灌45 mm处理水分利用效率（WUE）最高,且收获后不同土层中滞留的水分较少;在此基础上再增加补灌量,马铃薯产量增加不显著,WUE显著降低。集雨补灌增加了马铃薯棵间蒸发量（E）和植株蒸腾量（T）,90 mm高额补灌处理在前、中期棵间蒸发量较高,收获后80 cm以下深层贮水量显著高于45 mm及45 mm以下补灌处理。45 mm与90 mm补灌处理植株蒸腾量差异不显著,马铃薯生长后期,苗期补灌与薯块膨大期补灌植株蒸腾量差异亦不显著;苗期45 mm补灌处理蒸腾量与蒸发量比率（T/E）比较高,其综合用水效率较高。     

黄土丘陵沟壑区梯田聚流补灌试验研究

黄土丘陵沟壑区水土流失严重 ,水资源短缺 ,旱灾频繁 ,影响农作物生长和产量。为探索减少水土流失 ,提高水资源利用效率 ,增加农作物产量的方法 ,进行了聚流补灌试验研究。试验结果表明 ,聚流补灌试验区玉米产量比对照区增产 7.2 2 %～ 5 7.3 % ,其中 ,穴灌 1∶8丰产沟覆膜和穴灌周边丰产沟覆膜两种模式增产幅度最大     

北京地区冬小麦田渗灌高产节水技术研究初报

研究了不同灌溉方式下冬小麦田间土壤水分变化特点及对小麦产量形成的影响。结果表明,渗灌浇根不浇地,冬小麦全生育期渗灌田0～20cm土壤表层含水量较低,比喷灌0～20cm土层土壤水分消耗小,比20～120cm土层土壤水分消耗多;2种灌溉方式120cm以下土层土壤含水量为冬小麦利用较少。渗灌比喷灌增产11.6%,比少灌增产17.6%,比喷灌节水57.1%,其水分利用效率为喷灌的1.35倍。     

集雨补灌对玉米生长及产量的影响

该文针对黄土高原半干旱区农业气候资源的特点以及该区降雨年内分布不均、水分供需不平衡的基本特点,以集雨技术及工程设施为基础,通过有限补充灌溉方式,研究了玉米在不同生长时期的补灌水量和覆膜坐水技术带来的增产效果,并分析了集雨补灌对玉米生长、水分利用效率及产量的影响。试验研究表明：在地表水和地下水严重缺乏的旱作区结合不同的微灌方式(该文试验采用滴灌),在玉米需水关键期进行集雨补充灌溉,增产效果明显,水分利用效率显著增加,表现出需水关键期有限水分供给的高效性。该研究为集雨补灌旱作区节水农业的发展提供理论依据。     

旱地胡麻覆膜穴播种植与节水补灌试验研究

干旱是威胁宁南山区胡麻生产持续发展的首要限制因子.采用地膜覆盖穴播种植技术,探索了旱地胡麻覆膜穴播种植的增产机理及其增产效应.结果表明,覆膜穴播可以提高土壤地温,保持土壤水分,促进土壤速效养分的充分释放和有效利用.又因穴播种植,胡麻籽粒顶土合力增强,出苗率高达79.4%～96.2%,籽粒产量提高37.9%～46.2%.与此同时,作者于胡麻覆膜穴播种植后,在胡麻的关键生育期枞形后期-现蕾初期,进行了膜上节水补灌试验.结果表明,节水补灌300～450 m3/hm2可提高籽粒产量30%～44%,水分生产效率达0.30～0.32 kg/(hm2.mm),水分生产效率提高8%～14.9%.这一新的种植方式,效益显著,应在干旱半干旱地区的胡麻产地大面积推广应用.     

深耕对黑土水分特征及动态变化影响

水分特征曲线是反映土壤持水性、供水性和水分有效性的重要参数。为明确深耕对黑土土壤水分特征及有效性的影响,通过田间多点取样,比较研究了深耕与常规耕作对土壤水分特征曲线、孔隙组成及水分动态变化影响。研究结果显示:深耕提高土壤饱和含水量和田间持水量,土壤水分特征曲线符合Van Genuchten模型,相关显著;深耕提高土壤有效孔隙比例,有效孔隙增加5.48%~82.00%;深耕提高了0~40 cm土层有效水储量,其中速效储水量和迟效储水量分别比对照增加1.54和1.21倍;深耕改变了作物整个生育期间土壤水分动态变化,5 cm土层土壤受降雨影响波动性大,对照、深耕无差异,15 cm、25 cm土层对照水分高于深耕,60 cm土层土壤水分含量对照低于深耕;对照0~30 cm土层土壤耗水量高于深耕7.8 mm,30~60 cm土层低于深耕7.2 mm,深耕深层土壤水分利用率高,是对照的1.74倍。黑土深耕可提高土壤水分有效性和总储量。     

黄土高原沟壑区苜蓿地土壤水分剖面特征研究

对黄土高原沟壑区不同种植年限苜蓿地土壤深层水分特征的分析表明,受降水影响0～2m土层水分变化较大,2m以下由于没有水分的补给,出现了干燥化现象。苜蓿在生长前期主要利用上层土壤水分,土壤水分恢复也是从上层开始,下层的干层则难予恢复。10、15、23年生苜蓿分别在9、10.8和11m处水分含量趋于稳定,达到土壤干层的下限。土壤水分的变异系数随土层深度的增加而减小,水分含量趋于稳定。在0～9m土层土壤水分亏缺较大,亏缺量大于年均降水量。     

旱期水肥耦合对贵州山区辣椒生长及产量的影响

在贵州东南部山区,田间试验研究了沟垄覆膜集雨以及旱期水肥耦合对辣椒生长及产量的影响。结果表明,在传统施有机肥的基础上,采用沟垄覆膜集雨可以明显改善辣椒株高、单株果实数及百果重,鲜椒的平均产量提高了49.9%,其增产效果优于增施复合肥。旱期节水灌溉也能明显增加辣椒株高、单株果实数、百果重及鲜椒产量,旱期分次浇灌和滴灌后的鲜椒平均产量分别提高了7.8%和17.8%;而旱期浇灌及滴灌后表土层(10 cm处)的平均含水率则分别增加了10.00%和16.92%。因此,在合理施用肥料的基础上,采用沟垄覆膜集雨和雨季水窖蓄水及旱季提水灌溉是贵州山区优质辣椒栽培的主要措施。     

垄覆膜集雨对苜蓿草地土壤水分动态及利用效率的影响

我国西北黄土高原干旱半干旱区年降雨稀少和土壤水分周期性亏缺, 导致人工草地生产力低下、水分利用效率低。本试验在旱作条件下, 将垄覆膜集雨措施应用于紫花苜蓿种植, 研究了沟垄宽比和覆膜方式对2 年龄苜蓿草地土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明: 垄覆膜集雨在集雨前期(4 月中旬至6 月上旬)显著提高0~20 cm 土层土壤含水量, 在集雨中后期(6 月中旬至9 月下旬)显著提高0~120 cm 土层平均含水量,越冬期增加土壤水分入渗能力, 提高20~120 cm 土层平均含水量; 且垄覆膜处理的集雨效率高于土垄处理。随着生育时期的延伸, 垄覆膜处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈先降后升的趋势, 土垄处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈由高到低的趋势; 在苜蓿生长后期垄覆膜处理的蓄墒能力显著高于土垄处理。垄覆膜处理的平均水分利用效率为34.91 kg·mm^-1·hm^-2, 为对照(平作, CK)的2.25 倍, 土垄处理的平均水分利用效率为28.47kg·mm^-1·hm^-2, 为CK 的1.83 倍, 垄覆膜相对土垄处理平均水分利用效率提高22.62%; 垄覆膜处理以沟垄宽比为60 cm∶60 cm 和60 cm∶75 cm 的水分利用效率最高。     

不同微咸水灌水量条件下覆砂措施对土壤水盐运移的影响

采用室内土柱模拟试验,对比研究了不同微咸水灌水量条件下覆砂与不覆砂对土壤水盐分布和运移的影响,以期为压砂地合理利用微咸水提供理论支持。结果表明,与不覆砂相比,覆砂增加了土壤水分下渗深度,最大增加深度可达8 cm;减少了试验期间土壤水分累计蒸发量,低、中、高3个灌水量分别减少了74%、54%和21%,减少幅度随灌水量增加有降低的趋势。在土壤水分再分布过程中,土壤剖面出现明显分界点,覆砂提高了分界点处土壤水分含量,增加量为2%~5%;保蓄了上层土壤水分含量,尤其是低灌水量时,不覆砂处理0~20 cm土壤水分含量在试验期间减少幅度达到34%,而覆砂处理仅减少了16.9%;增加了下层土壤水分含量。同时,覆砂明显抑制了表层土壤盐分累积,抑制幅度达到92.4%~95.2%;提高了土壤剖面盐分峰值处盐分含量,提高幅度在11.02%~37.55%;盐分峰值的位置随着试验时间延长不断向下运移。表明,微咸水灌溉条件下,覆砂措施通过减少土壤水分蒸发和增加土壤水分入渗而抑制表层土壤盐分累积,促进土壤盐分向下层运动。     

膜下滴灌灌水量对土壤水热影响及地下水补给耗水响应

为探求灌水量对棉田地温和生育期地下水补给棉花耗水比例的影响,设置了4种不同膜下滴灌灌水量(3 000,3 750,4 500,5 250m~3/hm~2)进行野外均衡场试验研究。结果表明:灌水量一定时,浅层土壤受气温影响更为显著;同一气象条件下、同一土层地温和土壤有效积温均随灌水量的增加而降低,当灌水量增加75%时,有效积温降低11.3%,同时温度变幅也相对变小;灌水量越大,棉花耗水量及地下水补给作物水量也随之增大。当灌水量从3 000m~3/hm~2增加到5 250m~3/hm~2时,棉花的耗水量增加146.3%,地下水补给比例增加540%,而棉花需水敏感期地下水补给量则增加152.93mm,需水敏感期的地下水补给量最大,但日均地下水补给量随棉花生育期的延长而增大,且各处理的水分利用效率差异不大。此外,在地温较高的夏季高温期(花铃期和吐絮期)以及灌水量较小时,夜间地下水补给作物水量大于或接近白天补给量,说明地温影响地下水的向上补给水量和补给时段。此研究可为合理高效利用农业水资源和优化膜下滴灌棉花灌溉制度提供有效依据。     

基于产量响应诊断冬小麦水分亏缺适宜土层及其水分阈值

明确作物产量对水分亏缺的响应是实施非充分灌溉的科学基础。该文在华北气候下,通过设置不同灌水次数造成处理间的土壤供水差异,探讨了大田冬小麦籽粒产量与不同生育时期、不同土层深度的土壤水分之间的关系,系统分析了影响小麦产量的水分阈值,提出了适宜的土壤水分诊断深度。结果表明:不论从土壤水分动态、还是从全生育期平均水分来看,亏水处理与充分供水对照在浅层土壤的水分差异最大,且随土层深度增加而减小。0~0.4、0~0.8、0~1.2 m的水分差异分别在19.7%~36.5%、9.3%~21.7%和2.9%~9.7%之间。此外,土壤水分变异程度随土层深度增加而减小。不同生育期、不同深度的水分与小麦产量关系多为开口向下的抛物线函数,但函数关系的显著程度随生育期及土层深度而变化,其中0~0.4 m的水分与产量关系最为密切。影响小麦产量的水分阈值随生育进程呈下降趋势。自拔节孕穗至乳熟期,0~0.4、0~0.6、0~1.0、0~1.2及0~1.6 m的水分阈值由田间持水率的83.1%~95%下降到72.3%~90.0%。依据处理间土壤水分动态差异、全生育期平均水分差异、不同土层的水分变异程度、土壤水分与小麦产量关系显著性程度4方面的分析,该文提出0~0.4 m为适宜的水分亏缺诊断深度,相应在拔节孕穗、抽穗、开花、灌浆初期、灌浆中期、灌浆后期、乳熟期的水分阈值分别为95.0%、98.4%、79.9%、73.7%、88.6%、79.6%和75.7%。该结果对小麦亏缺灌溉管理具有实际指导意义。     

秸杆覆盖保护耕作法土壤水分和温度变化及玉米产量效应

通过田间试验研究了秸秆覆盖和不同机具播种对土壤水分和土壤温度的影响以及玉米的产量效应。秸秆覆盖在休闲和种植玉米方式下都可增加土壤水分蓄储能力,有利于自然降水和灌溉水的高效利用,单纯靠休闲来保蓄水分在半湿润渠灌区水分蓄储能力较差,采用秸秆覆盖保护耕作法保墒更为有效。大型拖拉机播种玉米比小型拖拉机播种玉米对土壤水分的蓄储能力强,采用小型拖拉机播种的玉米产量增加了5.1%,采用大型拖拉机播种的玉米产量增加了9.1%。     

西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型

为了定量计算微咸水膜下滴灌对土壤水盐和西葫芦产量的影响,根据微咸水膜下滴灌土壤水盐运移特点和西葫芦生长试验,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移模型和水盐生产函数,并将二者联立,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型。利用西葫芦微咸水膜下滴灌水盐试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的西葫芦微咸水膜下滴灌土壤含水率和土壤含盐量与实测土壤含水率和土壤含盐量的变化趋势一致,模型计算土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的均方根误差分别为0.049 cm~3/cm~3、0.065 g/kg和3.83 t/hm~2,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均相对误差分别为5.17%、7.42%和5.84%,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均绝对误差分别为0.047 cm~3/cm~3、0.062 g/kg和3.95 t/hm~2。所建的模型具有较高的模拟精度,可用于模拟西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐动态和西葫芦产量。     

设施农业雨水集蓄利用与番茄灌溉方案优化

为充分利用雨水资源,提高设施农业灌溉用水效率,该研究对雨水蓄水池容积和大棚番茄灌溉方案进行了优化。以天津市武清区一设施农业小区为研究区,根据2020年6个场次降雨,对蓄水池集雨情况进行分析,基于AquaCrop模型优化大棚番茄灌溉方案,最终设置3种集雨灌溉情景,采用水量平衡法,分别绘制不同情景的丰、平、枯水年雨水集蓄系统的评价指标变化曲线,综合分析其变化特征并确定雨水蓄水池最优容积。结果表明：研究区已建蓄水池集雨率约为57%,有较大改进空间;番茄优化灌溉方案与实际灌溉方案相比,在产量仅减少5.5%的情况下,可节省水量23.6 m3,水分利用效率和灌溉利用效率分别提高7.2%和39%,说明优化方案在保证作物产量的同时可有效节水;实际集雨率和实际灌溉情景下,雨水蓄水池的最佳容积平均值为362 m3,在优化灌溉方案和提高雨水收集设施集雨率后,容积平均值分别为298和288 m3,说明节水灌溉和提高雨水蓄水池集雨率等措施,对雨水蓄水池容积优化和提高复用率具有显著影响。该研究可为指导农业雨水集蓄利用工程建设、促进非常规水利用的推广、保障农业可持续发展提供参考。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

基于双作物系数法的干旱区覆膜农田耗水及水量平衡分析

农田覆膜技术应用广泛,覆膜条件下农田蒸散发(ET)规律是制定合理灌溉制度、提高用水效率的基础。根据2014—2015年甘肃省石羊河流域春小麦试验观测资料率定和验证农田水量平衡模型,利用双作物系数法得到作物的耗水规律和耗水结构。结果表明,覆膜春小麦全生育期耗水比不覆膜减少10%~16%,有一定的节水效果。覆膜促进了春小麦全生育期蒸腾,蒸腾占总耗水的比例在70%~74%之间,比不覆膜情况提高了25%~27%。在春小麦生长前期,覆膜能够显著降低ET;中期,覆膜能够降低土壤蒸发、促进作物蒸腾。此外,覆膜还具有促进作物前期生长、延长作物中期生长、延缓冠层衰老的作用。