沟灌灌水量和沟深对棉花耗水量和水氮利用效率的影响

为减少沟灌作物根区深层渗漏量、提高作物水氮利用效率,进行棉花沟灌试验,以探讨灌水量和沟深等沟灌灌水技术要素对棉花根区深层渗漏量、耗水量、产量和水氮利用效率的影响。研究表明,试验年份棉花根区70cm深度累计深层渗漏量65.9mm,占降水量和灌水量之和的13%,随着灌水量增加,深层渗漏量有随之增加的趋势,深沟处理较浅沟处理棉花根区深层渗漏量多5.7mm。棉花实际耗水量435.3mm,灌水量和沟深的影响显著,随灌水量的增加显著增加,全生育期深沟处理比浅沟处理低15.0 mm。棉花籽棉理论和实际产量分别为3 416.6和2 857.9kg/hm2,随着灌水量增加,籽棉产量呈增加的趋势,水分利用效率WUE显著降低,理论PFP呈增加的趋势;深沟处理与浅沟处理相比,理论产量略高、实际产量略低,深沟条件下较大的深层渗漏量降低了棉花的水氮利用效率。建议在华北平原枯水年份棉花沟灌宜采用浅沟、限水灌溉,在适当提高棉花产量的同时提高水氮利用效率。     

不同气象条件下陇中玉米农田生态系统水分利用效率研究

【目的】探究陇中半干旱区玉米农田生态系统水分利用情况。【方法】利用陇中半干旱区玉米农田生态系统,涡度系统碳水通量数据,分别从生态系统水分利用效率(WUE)、固有水分利用效率(IWUE)探讨了不同气象条件对半干旱区玉米农田生态系统水分利用效率的影响。【结果】WUE和IWUE在生长季均值分别为4.71 g/kg和32.04(g·h Pa)/kg。IWUE考虑了饱和水汽压差(VPD)对蒸散量(ET)的非线性影响,GEP与ET在日尺度上存在滞后效应,而IWUE能有效地减弱滞后效应。阴晴天的光合有效辐射、饱和水汽压差、液流速率、蒸散量均为单峰曲线,晴天的值大于阴天的。阴晴天的碳通量变化不明显,水分利用效率为"U"型曲线,阴天的碳通量大于晴天的。阴天饱和水汽压差和液流速率与WUE的线性相关关系均较差,晴天的饱和水汽压差和液流速率与WUE的相关关系较阴天好,而IWUE的拟合效果好。【结论】与WUE相比,IWUE能更好地评价该地区碳水耦合情况。     

不同灌水量对盆栽棉花产量和品质的影响

在盆栽条件下,以华杂棉H318为试验材料,参照自然蒸发量,设置5个灌溉比例,研究不同灌水量对棉花产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,随灌水量增加,成铃率和单株铃数增加,籽棉产量上升,水分利用效率呈先升后降的趋势。不同灌水量对棉花的纤维品质影响不大,马克隆值随灌水量的增加而降低。综合考虑棉花的产量、品质以及水分利用效率,灌水量80%为最佳的灌水比例。     

不同蒸散量下小叶女贞的叶片特性

为了定量研究绿化灌木蒸散量与叶片性状参数的关系,探索评价绿化灌木耗水效率的准则和指标,为绿化灌木节水灌溉制度的制定提供参考。以北方常见绿化灌林-小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr)为试材,进行了盆栽试验。结果表明:随着蒸散量的增加,小叶女贞总叶面积、单叶面积、叶长和叶宽均呈先增加后减小的趋势,苗木刚移植第一年(2010年)的变化明显比移植后第二年的变化剧烈。2010年,土壤含水率保持在65%～100%(FC)时4项指标值最大;2011年在55%～100%(FC)时总叶面积最大,65%～75%(FC)时单叶面积、叶长和叶宽最大。2010年比叶面积和水分利用效率(WUE)随蒸散量的增加呈先增加后减小趋势,2011年均呈减小的趋势。叶片失水速率随蒸散量增大而减小,在24h后变化趋于平缓。     

水肥耦合对棉花产量、收益及水分利用效率的效应

研究滴灌施肥条件下水肥耦合对棉花籽棉产量、水分利用效率和净收益的影响,并运用多元二次回归与归一化及3种不同目标值组合方式相结合的方法,探索满足多目标综合效益最大化的滴灌水肥用量。采用田间试验的方法,于2012年和2013年棉花生长季,设置5个N-P2O5-K2O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60、350-140-70 kg/hm2(分别记为F150、F200、F250、F300、F350)和3个灌溉水平(60%ETC:W1、80%ETC:W2、100%ETC:W3,ETC是作物蒸发蒸腾量)。结果表明,籽棉产量、水分利用效率和净收益的水肥耦合效应明显,60%ETC灌水水平显著抑制籽棉产量并降低净收益,100%ETC灌水水平能够显著提高籽棉产量和净收益,但水分利用效率低于60%ETC灌水水平。2012年灌水量为100%ETC且施肥量300-120-60 kg/hm2(N-P2O5-K2O)时籽棉产量最高,但净收益并未增加,2 a灌水量为100%ETC且施肥量250-100-50 kg/hm2(N-P2O5-K2O)时的净收益最高。二次回归分析结果表明,3种组合方式均可用于水肥多目标优化,其中乘法组合方式2 a水肥投入量差异更小且各目标值变化也更小,2012年灌水量92%ETC、施肥量278-111-56 kg/hm2(N-P2O5-K2O)以及2013年灌水量90%ETC、施肥量268-107-53 kg/hm2(N-P2O5-K2O)可作为籽棉产量、水分利用效率和净收益综合效益最大化的水肥管理策略。     

调亏灌溉对加工番茄产量、品质及水分利用效率的影响

为了节水优产,以加工番茄为试验材料,研究了不同生育时期调亏灌溉处理对加工番茄产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,番茄产量随着灌水量的增加而呈先增后减的趋势,苗期、开花坐果期、果实膨大期和成熟采摘期调亏灌溉处理的最大产量所对应的灌水量分别为610.07、502.12、492.14和494.86 mm。果实膨大期重度调亏处理的产量下降最为显著,比对照降低了13%。各生育时期重度调亏的水分利用效率(WUE)高于充分灌水和中度调亏。开花坐果期是调亏灌溉处理的适宜时期,该时期重度调亏的WUE达40.59 kg/m3,比对照提高了30%左右。番茄红素量与灌水量线性关系不明显,而番茄果实中可性固形物、Vc量与灌水量显著负相关。从产量、品质和水分利用效率的角度考虑,在酿酒葡萄开花坐果期内中度调亏的效果最好。     

深松条件下灌溉频次对棉花水分利用效率及产量的影响

【目的】探讨深松条件下灌溉频次对棉花水分利用效率及产量的影响。【方法】2016—2017年,在深松后相同灌溉量下,设置3个灌溉周期为4、7、10 d,对应灌溉次数为17、10、7次,分别以D4、D7、D10表示,研究了灌溉期土壤水分、干物质积累、耗水量、水分利用效率(WUE)及产量的变化特征。【结果】深松条件下,适中的灌溉频次(D7)显著增加了0～20 cm土壤含水率,促进棉花干物质向蕾铃器官分配,提高WUE,2016年和2017年D7处理比D4、D10处理分别提高15.5%、16.5%和10.5%、9.2%。而过高(D4)或过低(D10)的灌溉频次降低了土壤含水率,高频灌溉促进了棉花营养生长,但向蕾铃器官分配比例降低,而低频灌溉干物质积累总量显著降低,土壤贮水减少量和总耗水量显著增加。过高或过低的灌溉频次均导致产量降低,D7处理的籽棉产量比D4、D10处理在2016年提高13.8%、17.3%,2017年提高7.0%、6.1%,而产量提高的主要原因是单株铃数和单铃质量的增加。【结论】深松后灌溉频次应以1次/7 d,可有效促进棉花营养与生殖器官干物质协调增长,提高生殖器官干物质分配比例,有利于棉花产量及水分利用效率的协同提高。     

灌溉施肥对尼罗河三角洲玉米产量和水分利用率的影响

针对埃及尼罗河三角洲地区传统灌溉方式存在的水分利用效率低、产量低和农户增收困难等问题,通过田间试验探索该地区玉米种植适宜的灌溉施肥模式。大田试验于2012年和2013年在埃及苏伊士运河大学试验基地进行,共设置滴灌(D)、涌泉细流沟灌(B)、传统沟灌(F)3个灌溉方式和施无机肥(C)、液态有机肥(O)2个施肥种类,共6个处理。试验研究了水肥互作对玉米叶面积指数(LAI)、地上生物量(ADM)、产量构成要素、经济产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响。结果表明:抽雄期以后,灌溉方式和施肥种类对玉米LAI和ADM的影响均有显著差异(P0.05),其中OD处理的LAI和ADM均处最高水平。两种施肥条件下,D、B和F 3种灌溉方式对玉米产量和WUE的影响均表现为:BDF。不同灌水条件下,O处理比C处理玉米产量提高18.6%~24.4%,WUE提高18.7%~23.4%。CB处理玉米的年均净效益最高,达7 373元/hm2,但与CF处理差异不显著。CB处理(即涌泉细流沟灌技术与施无机肥结合)是埃及尼罗河三角洲玉米最佳种植模式。     

水氮耦合对冬油菜氮营养指数和光能利用效率的影响

于2012—2013年和2013—2014年在冬油菜蕾薹期,设置3个施氮水平0、80、160 kg/hm2(分别记为N0、N1和N2)和3个灌溉水平0、60、120 mm(分别记为I0、I1和I2),探究蕾薹期不同灌溉、施氮量对冬油菜氮营养指数(NNI)、光能利用效率(RUE)、产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(NPFP)的影响。2 a田间试验结果表明,灌水且施氮能明显提高冬油菜地上部干物质量、光能利用效率和产量。I1N1处理的地上部干物质量比I1N2、I2N1和I2N2分别低0.80%、9.18%和11.12%。冬油菜在I0N1、I0N2、I2N1和I2N2处理下,均会出现氮素亏缺状况,不利于油菜生长;在I1N1和I1N2处理下,不同时期的NNI均大于1,I1N1的NNI在1附近波动,I1N2的NNI则远大于1,表明氮素过剩。2 a施氮和灌水处理对RUE的影响有显著的交互作用(P0.05),I1N1无论在干旱年(2012—2013年)或降水量较多年份(2013—2014年)均能显著提高冬油菜的RUE,而过量灌溉或施氮对冬油菜RUE促进作用不明显,甚至有下降趋势。2 a灌溉和施氮处理对冬油菜籽粒产量、耗水量、WUE和NPFP影响的交互作用均达显著水平(P0.05),2 a中灌水量为120 mm、施氮量为80 kg/hm2(I2N1)处理的产量最高,平均产量为3 385 kg/hm2,平均耗水量374 mm,平均WUE为9.1 kg/(hm2·mm),而2 a中灌水量为60 mm、施氮量为80 kg/hm2(I1N1)处理的WUE最高,其平均WUE比I2N1提高8.79%,平均耗水量减少42.5 mm,仅减产3.57%。从节水和生态可持续发展角度出发,灌水60 mm、施氮80 kg/hm2为冬油菜蕾薹期较优的灌溉施氮策略。     

生物可降解地膜对棉花产量及水分利用效率的影响

为了探求华北平原棉花可降解地膜覆盖替代普通膜覆盖的可行性,解决白色污染问题,试验设置4种处理:6 μm PE普通地膜(PE)、8 μm生物可降解地膜(M1)、6 μm生物可降解地膜(M2)及不覆盖地膜(CK),分析比较各处理对棉花出苗率、叶面积指数(LAI)、农田耗水速率、产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,与处理CK相比,覆盖地膜显著提高了棉花出苗率,但3种覆膜处理间差异不具有统计学意义;在棉花生育前期,2种生物可降解地膜处理的LAI显著低于PE处理的.3种覆膜处理之间的籽棉产量和霜前花率的差异均不具有统计学意义.3种覆膜处理间WUE的差异不具有统计学意义,但均显著高于CK的.2种生物可降解地膜处理相较于PE,对棉花的出苗率、霜前花率、籽棉产量及WUE的差异均不具有统计学意义.相较于PE,使用6 μm生物可降解膜不会造成棉花耗水量升高,而8 μm可降解膜则显著增加了棉花的耗水量.因此6 μm生物降解膜取代PE膜较好.     

新疆滴灌施肥棉花生长和产量的水肥耦合效应

在新疆石河子棉花种植区,研究了滴灌施肥棉花生长和产量的水肥耦合效应.试验设置3个灌水水平和5个NPK施肥水平.结果表明,滴灌施肥条件下,灌水量对株高、有效铃数、百铃质量、籽棉产量、水分利用效率和灌溉水利用效率影响均在0.05水平下具有统计学意义,对和叶面积指数的影响在0.01水平下具有统计学意义,其变化随着灌水量的增加而增加;施肥对株高、叶面积指数、有效铃数、百铃质量和籽棉产量影响在0.01水平下具有统计学意义,水肥交互作用对单株有效铃数、百铃质量和籽棉产量影响在0.01水平下具有统计学意义.施肥过高对作物生长有一定的抑制作用.灌水量为60%ET_c,施肥量为300 kg/hm²∶120 kg/hm²∶60 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)时氮、磷、钾的利用效率均最高,灌水量为100%ET_c,施肥量为150 kg/hm²:60 kg/hm²∶30 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)时氮、磷、钾养分回收率最高.从产量、水分利用效率和肥料偏生产力等角度综合考虑,灌水量100%ET_c、300 kg/hm²∶120 kg/hm²∶60 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)为最佳滴灌施肥策略.     

沼液对水培生菜生长、养分及水分利用效率的影响

采用深液流水培法,对生菜在不同沼液替换比例配制有机无机复合营养液条件下的生理生长、产量及其对营养液养分和水分利用效率进行了研究。结果表明沼液对生菜叶面积、产量,养分及水分利用效率的提高有显著的作用,在沼液替换比例为10%、20%、40%的条件下,生菜的叶面积、产量、养分及水分利用效率均随着沼液替换比例的提高而增加。在60%和80%的沼液替换比例条件下,生菜的产量和植株对养分、水分的吸收利用率都有所下降,过高沼液替换营养液比例不利于生菜的生长。在这种复合营养液条件下,生菜对于氮、磷及镁元素的吸收利用率较高,对于钾和钙的需求量较低。     

水稻高效利用水肥试验研究

根据在湖北漳河灌区团林灌溉试验站开展的专项试验 ,研究分析了不同水肥处理对水稻生长发育 ,水稻产量及其构成 ,稻田水肥利用率等的影响规律。结果表明 ,在适当的施肥量和合理的追肥方式下 ,与传统的淹灌相比 ,节水灌溉可提高水稻水分生产率及氮肥利用率 ,获得高产。最后提出了一种高效利用水肥的稻田管理模式     

灌区尺度作物水分利用效率指标研究

在对灌区来水、作物产量和作物需水量尺度分析的基础上,研究了灌区尺度作物水分利用效率指标,结果表明,冬小麦、夏玉米、棉花不同的生育期对采用哪种水分利用效率指标有直接影响;灌溉、降雨、地下水补给等资料较全时,3种作物都采用WUEET;无降雨资料时,冬小麦可选用WUEi近似代替WUEET;正常年份,夏玉米的WUEP0就是WUEET,干旱年份且需夏灌时,夏玉米WUEET由有效降雨量与灌溉量共同产生;棉花不能用WUEi或WUEP0中的任何一种指标反映其真实的水分利用效率,而只能用WUEET确定。     

不同灌溉模式对水稻生长、水分和辐射利用效率的影响

为研究不同灌溉模式对寒地黑土水稻农艺性状、光合特性、水分利用效率以及辐射利用效率的影响,设置了控制灌溉、浅湿灌溉和全面淹灌3种灌溉模式,于2017—2018年在黑龙江省庆安灌溉试验站进行了试验。结果表明：两个生长季内,控制灌溉水稻各生育时期叶面积指数比全面淹灌分别增加了7.94%～23.67%和5%～14.47%,控制灌溉下地上部干物质量的积累量比全面淹灌增加了12.13%和7.98%,控制灌溉和浅湿灌溉的冠层光合有效辐射截获总量较全面淹灌分别增加了74.05、23.65μmol/（m2·s）和63.35、16.85μmol/（m2·s）;除乳熟期外,其余生育期控制灌溉叶片叶绿素含量（SPAD）显著高于浅湿灌溉与全面灌溉;3种灌溉模式下最大初始转换效率从分蘖期开始上升,拔节期和抽穗期达到最大值,在乳熟期开始下降,非光化学荧光淬灭系数、光化学荧光淬灭系数前期略有波动,在乳熟期迅速下降,光合电子传递速率从分蘖期到乳熟期逐渐下降。两个生长季内,控制灌溉下产量略高于全面淹灌,但灌溉用水量较全面灌溉分别减少了31.45%和31.67%,水分利用效率比全面淹灌提高了46.45%和46.20%,辐射利用效率分别较全面淹灌增加了1.042%和1.036%,表明控制灌溉为黑龙江省半湿润区最佳灌溉模式。     

不同种植模式下水资源利用效率的探讨

研究了6种种植模式下耗水量、产量、等价产量以及水分利用效率和水分经济利用效率等的变化。结果表明,冬小麦-夏玉米1年2作的传统种植模式下等价产量、耗水量均最高;等价产量的水分利用效率以春玉米1年1作种植模式最高,棉花1年1作种植模式最低;棉花-冬小麦-夏玉米2年3作种植模式下经济效益和水分经济利用效率最高,棉花1年1作种植模式次之,远高于以粮食作物为主的种植模式。从农业水资源可持续发展和粮食安全角度考虑,该区域应采用棉花-冬小麦-夏玉米2年3作种植模式。     

水肥气耦合滴灌提高温室番茄土壤通气性和水氮利用

【目的】探索温室作物水肥气耦合滴灌下掺气量、灌水量和施氮量适宜组合方案,为提高水氮利用效率提供理论依据。【方法】设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(常规滴灌和曝气滴灌)和灌水量(低水量和高水量)3因素2水平随机区组试验,以地下滴灌为供水方式,通过系统监测土壤水分饱和度、氧气扩散速率(ODR)、氧化还原电位(Eh)、矿质氮量及作物水氮利用等指标,研究了水肥气耦合滴灌对温室番茄土壤通气性及水氮利用的影响。【结果】与常规滴灌相比,高水量条件下曝气处理的土壤水分饱和度有所降低,ODR和Eh显著提高。灌水量、施氮量和掺气量影响土壤矿质氮量,曝气滴灌下土壤硝态氮和铵态氮量较常规滴灌平均降低21.4%和15.5%(P<0.05),高水量处理土壤硝态氮和铵态氮量较低水量处理平均降低22.7%和14.7%(P<0.05),常氮处理土壤硝态氮和铵态氮量较低氮处理平均增加29.0%和17.8%(P<0.05)。高水量和常氮条件下番茄灌溉水利用效率较低水量、低氮处理平均降低6.7%和增加40.9%(P<0.05),高水量和常氮条件下番茄氮素吸收利用效率较低水量、低氮处理平均增加13.6%和12.7%(P<0.05),曝气滴灌下番茄灌溉水利用效率和氮素吸收利用效率较常规滴灌平均增加22.9%和12.4%(P<0.05)。【结论】水肥气耦合滴灌可有效改善土壤通气性,提高水氮利用效率,促进番茄生长,实现作物增产。本试验中,常氮曝气高水量处理是温室番茄适宜的水肥气组合方案。     

Different indices to characterize water use pattern of irrigated cauliflower (Brassica oleracea L. var. botrytis) in a hot sub-humid climate of India

Frequency and depth of irrigation play crucial role in crop yield and use efficiency of water resource. To test this hypothesis a field study was carried out in November to January of 2001-2002 to 2003-2004 on a sandy loam (Aeric haplaquept) for quantifying the frequency and depth of irrigation on growth, curd yield (CY) and water use pattern of cauliflower (Brassica oleracea L. var. botrytis). Four irrigation frequencies depending on the attainment of cumulative pan evaporation (CPE) values of: 25 (CPE₂₅), 31(CPE₃₁), 38 (CPE₃₈) and 45 (CPE₄₅) mm were placed in main-plots, with three depth of irrigation (IW) of 35 (IW₃₅), 30 (IW₃₀) and 25 (IW₂₅) mm in sub-plots. Water use efficiency (WUE), net evapotranspiration efficiency (WUE_ET) and irrigation water use efficiency (WUE_I) were computed. Marginal water use efficiency (MWUE) and elasticity of water productivity (EWP) were calculated using the relationship between CY and seasonal actual evapotranspiration (SET). A continuous increasing trend in growth parameters, yield and WUE_I was recorded with the increase in SET from CPE₄₅-IW₂₅ to CPE₃₁-IW₃₀. However with further increase in SET the same decreased up to CPE₂₅-IW₃₅ regime. Highest WUE and WUE_ET obtained under CPE₃₈-IW₃₅ regime where SET value was 5% lower than the status of SET under CPE₃₁-IW₃₀. This study confirmed that critical levels of SET needed to obtain maximum curd yield or WUE, could be obtained more precisely from the knowledge of MWUE and EWP.     

Accounting for water use: Terminology and implications for saving water and increasing production

Scarcity and competition for water are matters of increasing concern, as are potential shortages of food. These issues intersect both within the agricultural sector and across all water using sectors. Irrigation is by far the largest user of water in most water-scarce countries, and is under pressure to reduce utilisation (to release water to other sectors, including the environment) and use water more productively to meet demands for food and fibre.The terminology for such intra- and inter-sectoral analysis must be unambiguous across sectors so that interventions and their impacts are properly understood. Such terminology, based on previous work and debate, is set out. Implications for a better understanding of the scope for improved productivity of water in agriculture are traced, and some examples are given using data from recent research submissions, demonstrating the benefits of precise water accounting.     

Improving water use efficiency as part of integrated catchment management

Sustainable agricultural development requires technologies and practices that make more efficient and productive use of resources and an enabling environment that encourages the adoption of these technologies. Many institutions and international agencies are showing considerable interest in integrated catchment management (ICM) as a practical means of improving the management of water resources, reducing environmental degradation and promoting sustainable agricultural development. This paper outlines some of the main components of ICM and lists some of the prerequisites for establishing collective responsibility for, in particular, groundwater resources. This paper also discusses the extent to which programmes of ICM can be used as a means of conserving water resources and improving water use efficiency and productivity at the farm and catchment scales.