基于TOPSIS黄淮海平原井灌区冬小麦调亏灌溉的多目标优化

为探寻黄淮海平原井灌区冬小麦适宜的调亏灌溉控制指标,通过3季（2015-2017年）不同灌水下限与灌水定额（30、60、90、120和180mm）2因素组合试验,研究调亏灌溉对冬小麦产量及作物水分利用效率的影响。灌水下限分别为：轻旱（LD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量（field capacity,FC）的50%、55%、60%和50%;中旱（MD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量的40%、50%、55%和45%。研究结果表明,随灌水定额的增加,产量呈先增加后下降趋势,水分利用效率呈下降趋势。90mm灌水定额下,随灌水下限的增加,冬小麦产量呈增加趋势。基于CRITIC赋权的TOPSIS法构建冬小麦综合效益多目标优化模型获得的结果与产量和作物水分利用效率分析法获得的结论具有一致性,均表明LD60处理最优。综合考虑,为实现本地区冬小麦稳产与水资源高效利用的双重目标,冬小麦适宜采用轻旱胁迫下灌水定额为60mm的调亏灌溉控制指标。本结论可为黄淮海平原井灌区冬小麦的管理提供科学依据。     

滴灌带间距和灌水定额对春小麦产量和水分利用效率的影响

为了探究春小麦合适的滴灌灌水定额和滴灌带间距组合,2015年3—7月进行了春小麦大田试验,研究3种滴灌带间距(D1：60 cm、D2：90 cm、D3：120 cm)和3种灌水定额(I1：35 mm、I2：45 mm、 I3：55 mm)对西北旱区春小麦产量和水分利用效率的影响。试验结果表明：产量最高的处理为D1I2达到8964 kg/hm²。当滴灌带间距为60 cm和90 cm时,灌水定额从35 mm增加至45 mm时产量显著增加,灌水定额达到55 mm时产量分别下降9.5%和2.2%。灌水定额为35 mm和45 mm时,滴灌带间距60 cm的处理产量显著高于滴灌带间距120 cm的处理;灌水定额增加到55 mm时,3个滴灌带间距处理产量无显著差异。水分利用效率在1.57~2.11 kg/m³间变化,最高的为D2I2处理。综合考虑产量、灌水量、水分利用效率和滴灌带投入,D2I2处理是该地区最优的滴灌带间距和灌水定额组合。     

土壤水与冬小麦产量形成的关系及节水灌溉方案

在大田及防雨旱棚池栽控水条件下对土壤水分与冬小麦产量形成的关系有节水灌溉方案确立进行了研究,结果表明,小麦产量形成的起点土壤含水量为田间持水量的３０％,最佳产量形成的土壤含水量为田间持水量的８０％,土壤含水量超过８０％,产量下降;小麦最高产量年耗水量为９０００ｍｍ／ｈｍ＾２,经济产量年耗水量在６０００ｍｍ／ｈｍ６２左右,高产麦田的节水灌溉方案为底墒水、拔节水和灌浆水。     

隶属函数法综合评价灌溉量对‘骏枣’水分利用率 及果实品质影响

为研究灌溉量对水分利用率及果实品质的影响,在分析7年生‘骏枣’生育期不同灌溉处理耗水量的基础上,探讨滴灌条件下不同处理的灌水量对‘骏枣’水分利用率、果实性状、产量及品质的影响,确定典型干旱沙漠区适宜红枣生长的土壤水分下限。结果表明：（1）当土壤含水量保持在田间最大持水量65%时,灌水生产效率和水分利用率均最高。（2）灌溉后土壤含水量下限控制在田间持水量的55%时,产量最高。（3）在一定范围内,灌水量越少,果实可溶糖含量越高,果品等级越高。（4）应用隶属函数值法综合评价相关指标对灌溉量的应用效果表明,在干旱沙漠区‘骏枣’的土壤含水量应控制在田间持水量的65%左右,既能保证红枣生长发育过程中对水分的生理需求,又能使灌水生产率达到最大、红枣的品质最佳。     

鸢尾种质资源抗旱性综合评价及生理机制研究

以8种鸢尾属植物为试验材料,采用盆栽自然持续控水,设置0 d(田间持水量的80%～85%)、7 d(田间持水量的70%～75%)、14 d(田间持水量的60%～65%)、21 d(田间持水量的40%～45%)和28 d(田间持水量的20%～25%)等5个干旱处理,基于主成分分析结合隶属函数值对参试鸢尾进行抗旱性综合评价。结果表明,与对照相比,处理28 d时多数鸢尾的叶长、叶鲜重和干重均有不同程度减少,且叶鲜重下降显著。土壤干旱对鸢尾生长指标影响表现为:叶鲜重、叶长、叶干重;干旱胁迫下,不同抗旱指标所反映鸢尾属植物的抗旱性结果不同,且部分指标之间呈显著相关;抗旱性综合评价结果表明,扁竹花、德国鸢尾、蝴蝶花抗旱能力较强。细胞膜透性(CMP)、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性可作为鸢尾属植物抗旱性的重要筛选指标。研究表明,当土壤含水量为田间持水量的60%～65%时,抗旱能力较强的扁竹花、德国鸢尾和蝴蝶花生理状况较好。因此,3种鸢尾在园林应用时可将灌水量控制在田间持水量的60%～65%,以达到节水栽培的目的。     

微喷灌模式下冬小麦产量和水分利用特性

为探讨华北地区微喷灌模式下冬小麦节水高产栽培适宜的灌溉制度,于2012-2013年(平水年)和2013-2014年度(枯水年),在同一块地观测了微喷灌和畦灌模式不同灌水处理对冬小麦群体变化、叶面积指数和籽粒产量,以及水分利用效率和耗水特性的影响。两种灌溉模式按不同灌水量和灌水次数设置6种组合处理,微喷灌的灌水量为60~180 mm,畦灌的灌水量为74~229 mm。2012-2013年度,微喷灌各处理小麦平均产量较畦灌增加5.6%,灌水量低于或等于90 mm时,微喷灌的产量显著高于畦灌;微喷灌模式下,灌水量120 mm时获得最高产量,但灌水量超过150 mm时,微喷灌模式产量显著低于畦灌模式。2013-2014年度,微喷灌模式平均产量较畦灌模式增加0.8%,灌水量150 mm时微喷灌模式的产量最高。千粒重和水分利用效率也表现为微喷灌模式高于畦灌模式,2012–2013年度分别增加5.1%和8.7%,2013–2014年度分别增加7.9%和10.7%。在本试验条件下,为获得冬小麦高产、高水分利用效率,建议微喷灌模式在平水年灌水量90~120 mm、耗水量325~355 mm,在枯水年灌水量105~150 mm、耗水量335~380 mm,每次灌水定额30~45 mm。微喷灌与畦灌相比,在同等产量水平下,平水年节水潜力为20~50 mm,枯水年为70~110 mm。     

不同灌水处理对春小麦耗水特性及产量的影响

摘 要：为实现春小麦的节水高产栽培,提高麦田的水分利用效率,该试验选用了春小麦品种永良4号为试验材料,通过设计不同的灌水处理,系统的研究灌水量、灌水时间对麦田耗水量及小麦产量的影响,研究结果表明：随着灌水次数和灌水量增加,麦田总的耗水量增大,土壤水的消耗量减少。各生育阶段耗水量变化与水分供应量有关,阶段灌水量大则耗水量高。对产量构成进行分析得出,对亩穗数和穗粒数影响最大的灌水时期是拔节期,而孕穗期、开花期灌水对千粒重的增长具有明显的促进作用。不同处理之间,水分利用效率的差异表现为：2水>3水>4水>1水>CK。产量则随灌水次数的增加而增大,2水和3水处理与4水处理相比较,产量差异并不明显,但耗水量却明显减少,实现了节水与高产的统一。在各灌水处理中,以灌拔节水和开花水处理的效果最为显著,因此,在生产中可以将该确立为春小麦节水高产统一的灌溉制度。     

灌溉制度对机采棉生长、产量及品质的影响

1膜2管6行是新疆机采棉的主要种植模式。为确定该模式适宜的灌溉制度,采用田间试验研究了灌溉频率(F5、F8)与灌水定额(I80、I60和I40)对棉花生长、产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,高频高定额(F5I80)与高频中定额(F5I60)灌溉可有效降低棉花株高,增加叶面积指数,提高蕾铃生物量在地上部中的比例。灌溉频率相同时,灌水量过高与过低均不利于棉花增产;灌水定额相同时,高频(F5)较低频(F8)灌溉增产0.59%~1.56%。灌溉制度对棉花纤维品质无显著影响。灌水定额显著影响棉花耗水量及水分利用效率,而灌溉频率对二者影响不显著。研究认为高频(F5)和中灌溉定额(I60)是南疆地区机采棉种植模式适宜的灌溉制度,即在全生育期内灌水12次,灌溉定额300 mm左右。     

日光温室滴灌条件下黏重土壤水分运移规律研究

在天津市武清区黏质潮土日光温室,通过田间土壤剖面实地连续监测,研究了滴灌栽培西红柿条件下土壤湿润锋水平、垂直运移规律和土壤含水量的分布特征。结果表明:滴灌开始后,湿润锋水平方向的移动距离在0.5 h内能达到10 cm以上,在1 h内能达到12 cm以上,在停止灌溉后移动距离仍然继续增大,灌溉后1.5 d后基本稳定在14.5~15.0 cm。滴灌后湿润锋垂直方向的移动距离,在0.5 h能达到30 cm以上,停止灌溉后仍能继续下移,6 h能达到49.5~53.0 cm,滴灌后1.5 d稳定在52.5~55.7 cm。湿润锋水平方向、垂直方向移动距离与灌水定额呈正相关。灌溉后6~10 h滴孔正下方20~40 cm土层土壤含水量达到最大值,然后逐渐降低,灌水定额越大,达到最大值的用时越短。滴灌后3 h的滴孔正下方20~40 cm土层土壤含水量达到33.0%~34.0%,距滴孔水平距离10 cm处为30.0%~31.0%;灌溉后6 h距滴孔水平距离15 cm处的20~40 cm土层土壤含水量28.0%~29.0%,土壤相对湿度81%~84%。20~40 cm土层适宜作物生长土壤含水量的持续时间随灌水定额增大而增长,灌水定额135 m3/hm2为8 d,而180 m3/hm2为11 d。灌水后10 d的0~20 cm土层土壤含水量降至28.0%~28.5%,土壤相对湿度80.0%~82.0%,20~40 cm土层土壤含水量30.5%~31.2%。在黏重土壤日光温室西红柿灌水定额为135~180 m3/hm2时,需要间隔10 d左右灌水一次。     

灌溉制度对机采棉生长、产量及品质的影 响简

 1膜2管6行是新疆机采棉的主要种植模式。为确定该模式适宜的灌溉制度,采用田间试验研究了灌溉频率（F5、F8）与灌水定额（I80、I60和I40）对棉花生长、产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,高频高定额（F5I80）与高频中定额（F5I60）灌溉可有效降低棉花株高,增加叶面积指数,提高蕾铃生物量在地上部中的比例。灌溉频率相同时,灌水量过高与过低均不利于棉花增产;灌水定额相同时,高频（F5）较低频（F8）灌溉增产0.59%~1.56%。灌溉制度对棉花纤维品质无显著影响。灌水定额显著影响棉花耗水量及水分利用效率,而灌溉频率对二者影响不显著。研究认为高频（F5）和中灌溉定额（I60）是南疆地区机采棉种植模式适宜的灌溉制度,即在全生育期内灌水12次,灌溉定额300 mm左右。     

膜下滴灌条件下不同灌水量对玉米产量及土壤水分的影响

为建立赤峰地区膜下滴灌玉米灌溉制度,指导农业生产,通过连续两年的田间试验,研究不同灌水定额对玉米产量的影响,分析了不同灌水定额的土壤水分动态变化规律,进而讨论了在不同灌水定额条件下玉米的产量、总耗水量、以及水分利用效率的差异。结果表明：膜下滴灌条件下玉米土壤水分运移变化多在60cm土层以上,尤其以0~20cm土层变化最为明显。膜下滴灌玉米产量和全生育期耗水量与灌水定额大小成正比,随灌水量的增加而增加,水分利用效率与之相反。综合连续两年的产量、耗水量及水分利用效率对比分析,认为赤峰地区膜下滴灌玉米的灌水量为150~180mm是较为适宜的,为指导赤峰地区玉米膜下滴灌合理灌溉及增产节水提供理论依据。     

锡林河流域紫花苜蓿需水规律与灌溉定额优化研究

为了确定锡林河流域紫花苜蓿生育期内不同阶段的需水量、需水规律和合理的灌溉定额。采用非充分灌溉试验,研究了紫花苜蓿的需水规律、产量与灌溉定额间的关系以及合理灌溉定额。结果表明：第1 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在6 月下旬—7 月初,其需水强度最大可达5.09 mm/d;第2 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在8 月上旬—8 月中旬,其需水强度最大可达5.23 mm/d。根据紫花苜蓿产量与灌溉定额间表现为二次抛物线型关系,以追求单位面积产量、灌溉水生产效率和生产弹性系数最大为目标,确定紫花苜蓿的合理灌溉定额,该成果为节水灌溉制度的制定和灌溉预报等提供了科学依据。     

北疆滴灌春小麦毛管适宜布置模式

目前新疆滴灌技术已在小麦作物上普遍推广应用,但由于滴灌毛管布置及种植模式不统一,很多毛管布置间距不合理,既影响农田耕作、浪费水资源,又使得作物水肥需求困难,同时还影响小麦滴灌工程设计。通过田间测坑试验,在北疆典型土壤中壤土条件下设置了6种滴灌春小麦毛管布置模式,对比分析了不同毛管布置模式下滴灌春小麦的土壤水分变化及对小麦生长和产量的影响。结果表明,在相同灌水情况下,不同毛管布置模式造成了土壤水分分布特征的差异,引起作物对灌溉水利用效率的差异,从而影响滴灌春小麦的株高、叶面积系数及产量,以一管两行(A)布置模式在0~100 cm土层范围内土壤含水量最大,更有利于春小麦的生长发育,一管五行(F)布置模式次之,一管六行(D)布置模式最小,但考虑投入产出关系,一管五行(F)的经济效益最好,其次是一管四行(B)。综合评价认为北疆在中壤土条件下滴灌春小麦的毛管适宜布置为一管五行(F)。     

灌溉和施氮方式对甘肃陇中黄土高原春小麦产量和土壤含水量与有效氮含量的影响

旨在研究影响小麦产量的最佳灌溉与施氮方式组合。以‘定西42号’春小麦为材料,采用水氮互作的方法,设4种灌溉量（单位面积水深50 mm、100 mm、150 mm、200 mm）和3种施肥方式（拔节期施纯氮肥40 kg/hm ²、开花期施纯氮肥40 kg/hm ²、拔节期和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²和50 kg/hm ²）。（1）灌溉量150 mm与开花期施氮肥40 kg/hm ²处理时,小麦产量都最高。（2）灌溉量150 mm时各个土层含水量最高,不同施氮处理,各个土层含水量高低顺序为分蘖期<开花期<拔节期。（3）小麦植株耗水量随灌溉量增加而增加、水分利用效率随灌溉量增加而减少。（4）分蘖期灌溉量150 mm时各个土层硝态氮含量最高;拔节期,0~10 cm土层铵态氮和硝态氮含量最高;开花期,灌溉量150 mm和追施纯氮肥40 kg/hm ²时各个土层硝态氮和铵态氮含量最高。灌溉量150 mm和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²方式搭配,对甘肃陇中黄土高原春小麦产量、土壤有效氮含量和水分节约最有益。     

北疆寒旱区不同水分处理对膜下滴灌青贮玉米植株生长与产量的影响

为了确定北疆寒旱区滴灌青贮玉米适宜灌溉制度，以阿勒泰地区青河县为试验地，选择新玉23号为试验品种，通过对青贮玉米株高、茎粗、叶面积LAI、产量和土壤水分测定，分析了不同灌水定额和不同灌水频率对滴灌青贮玉米生长和产量的影响。结果表明：滴灌条件青贮玉米叶面积指数在生育期内的变化趋势呈正态曲线变化，随着青贮玉米生育期的叶面积指数先升后降的趋势；滴灌青贮玉米灌溉量与产量的关系呈二次抛物线关系。青贮玉米的整个生育期耗水强度呈现先增大，再减小的规律，青贮玉米总需水量为612 mm，抽雄期耗水强度最大，达到8.73 mm/d。推荐北疆寒旱区滴灌青贮玉米适宜灌溉制度为：灌溉定额为5625 m3/hm2，灌水频率为10天。     

测墒补灌深度对济麦22冠层光截获和荧光特性及籽粒产量的影响

测墒补灌是近年开发的一种小麦节水栽培新技术,水分管理的土层深度是该技术的关键因素之一。本研究以济麦22为试验品种,于2013—2014和2014—2015年度在山东兖州进行大田试验,设置4个测墒补灌土层深度,补灌至目标土层拔节期相对含水量70%和开花期相对含水量75%,以定量灌溉(拔节期和开花期各灌水60 mm)和全生育期不灌水处理为对照,通过测定花后0~30 d灌浆阶段小麦冠层光截获特性、群体光合速率、旗叶荧光特性,以及最终籽粒产量和水分利用效率,以明确测墒补灌达到增产的光合基础及最佳土层。当补灌土层为0~20 cm时,灌水量为50.1~51.2 mm,小麦叶面积指数、冠层光合有效辐射截获量、冠层光截获率和群体光合速率,以及旗叶实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm)在各灌水处理中最低;补灌土层为0~40 cm时,灌水量为73.1~93.1 mm,上述前4项指标比补灌深度20 cm时依次提高6.0%~42.4%、8.5%~27.9%、6.7%~14.5%、11.0%~14.6%,同时旗叶ΦPSII和Fv/Fm亦显著提高;补灌深度加大至60 cm(灌水量87.5~105.4 cm)和80 cm(灌水量101.8~115.0 cm)时,这些指标无显著增加。与光合特性相关指标一致,籽粒产量也表现为补灌深度大于40 cm的3个处理间无显著差异,且与定量灌溉对照无显著差异,但都显著高于补灌深度20 cm处理。在本试验条件下,对0~40 cm土层实施测墒补灌,较定量灌溉减少用水26.9~46.9 mm,水分利用效率提高16.2%~16.7%,灌溉效益增加34.0%~68.1%,说明在类似生态条件下,中穗型小麦品种济麦22测墒补灌节水栽培技术的目标土层为0~40 cm。     

胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响

针对胶东地区冬小麦生育期内降雨和灌溉水资源明显不足问题,通过研究滴灌条件下灌溉制度对土壤水分、冬小麦生长及水分利用的影响,探究该地区冬小麦最优灌溉模式。试验实施从2016到2019年,共3季冬小麦,灌溉方式为滴灌,共设置4种处理：T1：不灌水;T2：拔节期灌水40 mm;T3：开花期灌水40 mm;T4：拔节期和开花期分别灌水40 mm。结果表明：（1）拔节期灌溉（T2和T4）在0~30、30~60、60~90 cm土壤体积含水量分别为16.0%、25.5%、25.1%,比不灌水处理(T1)分别提高25.9%、5.5%、4.7%,贮水量为204.9 mm,比不灌水处理(T1)提高6.5%,叶面积指数为2.9,比不灌水处理(T1)提高26.3%,生物量为6124.8 kg/hm²,比不灌水处理(T1)提高29.0%。（2）开花期灌溉（T3和T4）在0~30、30~60、60~90 cm土壤体积含水量分别为12.8%、22.7%、22.8%,与不灌水处理(T1)相比分别提高36.6%、11.2%、6.7%,贮水量为188.7 mm,比不灌水处理(T1)提高12.8%,叶面积指数为2.2,比不灌水处理(T1)提高24.3%,生物量为10781.0 kg/hm²,比不灌水处理(T1)提高24.2%;（3）与不灌水处理(T1)相比,3年的试验结果表明拔节期灌溉(T2)可提高产量16.5%,耗水量增加13.0%,水分利用效率增加2.7%,开花期灌溉(T3)产量增加26.4%,耗水量增加13.3%,水分利用效率增加11.0%,两次灌溉(T4)产量增加22.7%,耗水量增加23.9%,但是水分利用效率降低2.0%。不同灌水处理（T2、T3和T4）3年结果相比较,T3比T2的叶面积指数增加5.8%,生物量增加5.7%,产量增加9.0%,耗水量之间无显著差异,水分利用效率增加8.7%,灌溉水利用效率增加138.5%。与T4处理相比,T3处理的生物量和产量接近,耗水量降低8.7%,但是水分利用效率增加13.4%,灌溉水利用效率平均增加160.4%。综合考虑不同灌溉制度对冬小麦生长发育、产量及水分利用的影响,滴灌条件下在开花期灌水（T3处理）可作为胶东半岛砂姜黑土区冬小麦最优灌溉制度。     

不同生育期干旱对南方春玉米生长发育及水分利用效率的影响

为了研究不同生育期干旱对南方春玉米的生长发育、土壤水分、产量及水分利用效率的影响,在防雨棚下的测坑中进行试验,设计了6个处理,春玉米需水关键期设计了3个水平,分析南方春玉米的生长发育、土壤水分、产量及水分利用效率规律。结果表明：拔节期轻旱对春玉米的株高和叶面积影响最大;灌浆期轻旱对春玉米的产量及产量性状影响最大;高水分处理的耗水总量最大,低水分处理的耗水总量最小;耗水量为464.6 mm时,最高产量为6795 kg/hm2;拔节期轻旱的水分利用效率最高。建议在南方春玉米不同生育期应采用适宜的灌水方式,可达到节水和高产的双重效果。