中国玉米生长期干旱与灌溉投入问题分析

通过比较分析东北、西北春播玉米区、华北、黄淮夏播玉米区不同频率年玉米全生长期降水量(有效)、逐月降水量与相应时段需水量的关系,引入缺水率,评价各区域玉米生长期的干旱缺水状况;在此基础上,对玉米生长期干旱与灌溉投入问题进行简要分析,为国家现代玉米产业技术体系玉米增产目标的实现提供参考。     

中国春玉米主产区灌溉问题分析与研究

干旱是制约春玉米产量提高的主要影响因素。根据土壤水量平衡分析,中国春玉米带生长期缺水量从东向西逐渐增高。哈尔滨、长春、沈阳以东地区缺水量在50 mm以下,由此向西逐渐增高,在甘肃河西地区,达到最高值500 mm。据此春玉米主产区可划分为雨养区、灌溉补偿区、干旱区。针对每个区域的具体情况,提出相应的灌溉制度与节水灌溉技术组合,为春玉米增产节水提供参考依据。     

灌溉模式对玉米生长发育及产量形成的影响

为探讨不同灌溉模式下玉米生长形态及产量差异,在降雨和前期土壤特性一定的情况下,对春玉米覆膜滴灌、覆膜漫灌、不覆膜喷灌及不覆膜不灌4种灌溉方式下的植株生育动态、植株性状和产量形成进行了分析。结果表明:覆膜滴灌条件下,玉米生育进程加快,提早成熟,比不覆膜喷灌、不覆膜不灌处理成熟期提前10～11d。覆膜滴灌有效促进玉米植株株高增加,其株高比不覆膜喷灌、不覆膜不灌的分别增加6.7%、18.5%。覆膜滴灌提高了叶片生长速度,增加了叶面积及根量,各时期叶面积平均值比不覆膜喷灌、不覆膜不灌的分别增加17.8%、21.5%;各时期根层数、根条数平均值比不覆膜不灌的分别增加1.7层/株和13.0条/株。覆膜滴灌有利于玉米果穗形成和粒籽灌浆,增加穗粒数,提高百粒重,其穗粒质量比不覆膜喷灌、不覆膜不灌的分别增加15.5%和73.3%。覆膜滴灌既具有节水增产效果,也有保墒促早熟的特点。     

降雨级别对农田蒸发和土壤水再分布的影响模拟

在野外人工模拟了6级降雨强度(小雨P1、中雨P2、大雨P3、暴雨P4、大暴雨P5和特大暴雨P6),通过分析麦田0~100 cm土壤含水率在3个时期的变化,旨在探讨不同降雨强度土壤蒸发和雨水入渗土壤后的水分分布规律。结果表明,气象条件一致时,不同降雨级别处理的土壤蒸发过程具有相同的变化趋势。土壤日蒸发量随降雨级别的增加均呈对数函数方式增长;不同处理白天土壤蒸发有显著的差异,晚上土壤蒸发差异不显著;冬小麦各生育期日均土壤蒸发量及阶段蒸发量由大到小依次为返青期、拔节期和灌浆期。在3个生育期,不同降雨级别冬小麦土壤蒸发占降雨量的比例(E/P)大小排序相同,均为P1处理P2处理P3处理P4处理P5处理P6处理。降雨入渗后土壤水分再分布规律相似,供水结束后,表层0~20 cm内土壤含水率急剧降低,大雨级别以上处理20~60 cm土层的含水率呈先增大后减少的趋势,60 cm以下土层的含水率变化较小。降雨级别越大,土壤水再分布影响的土层就越深,同时水分再分配过程所需的时间越长。另外,同一降雨级别,土壤初始含水率较低时,土壤水分运移再分布较慢。受作物根系生长发育影响,返青期0~100 cm土层土壤水分变化幅度不如拔节期、灌浆期变化明显。降雨级别越大,转化成土壤水的水量越多,大雨和暴雨转化效率最高。     

交替滴灌配施硝化抑制剂对夏玉米土壤氨挥发和土壤酶活性的影响

【目的】寻求灌水方式和施加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）对施肥后夏玉米田土壤氨挥发影响和土壤氮素转化过程的关键驱动因子。【方法】采用通气法,设置常规浅埋滴灌施加DMPP(DI+DMPP)、浅埋交替滴灌施加DMPP(ADI+DMPP)、常规浅埋滴灌不施加DMPP(DI+NO)、浅埋交替滴灌不施加DMPP(ADI+NO)共4个处理,研究灌水方式与添加硝化抑制剂对玉米生育期内氨挥发速率、氨挥发累积量和土壤酶活性的影响。【结果】(1)在玉米不同生育阶段,灌水方式和施加DMPP对氨挥发速率的影响不同,其中,施加DMPP可显著提高拔节期、抽雄期、灌浆期的土壤氨挥发速率;交替滴灌只对大喇叭口期的土壤氨挥发速率有显著降低作用。(2)交替滴灌较常规滴灌显著降低了12.70%～45.45%的氨挥发累积量,然而,施加DMPP处理对玉米土壤氨挥发累积量有显著促进作用。【结论】交替滴灌灌水而不施加硝化抑制剂DMPP的组合处理（ADI+NO）在氨挥发减排方面效果最优。     

不同灌水处理对冬小麦籽粒灌浆过程的影响研究

利用2004～2005年度冬小麦测坑与桶栽籽粒灌浆试验资料,研究了冬小麦不同生育期灌水和灌浆期不同灌水处理对冬小麦籽粒灌浆进程的影响.在试验结果分析的基础上,提出了冬小麦生育期适宜灌水制度和灌浆期适宜灌水时间与土壤水分控制指标,这对干旱缺水的华北地区实现冬小麦节水与高产的统一有着重要意义.     

不同水分状况下棉花茎直径变化规律研究

利用DD型直径生长测量仪持续监测筒栽棉花茎秆直径的动态变化,对茎直径在不同天气的日变化规律、水分胁迫条件下不同生长阶段的变化规律及其与环境因素的关系进行了研究。结果表明,茎直径变化测量参数能较好地反映棉花水分状况,但茎直径变化受外界环境因素和作物自身发育特性共同影响,在不同生长阶段,宜采用不同参数作为水分诊断指标。在茎生长阶段,茎直径最大值随时间的变化能较好地反映棉花水分亏缺程度,而不同水分处理间的日最大收缩量差异不显著;在茎成熟阶段,日最大收缩量对水分亏缺的反应非常敏感,是适宜的水分诊断指标。对影响茎直径变化的环境因素进行分析后得出,土壤水分、辐射和空气饱和差影响最大,相对湿度次之,气温和风速的影响很小。在此基础上建立了棉花茎直径日最大收缩量与环境因子之间的回归模型,可为利用茎直径变化评价作物缺水状况提供依据。     

黄淮海平原夏玉米需水量和缺水量时空分布特征

为提高黄淮海平原夏玉米的灌溉效率,优化农业资源配置,依据黄淮海平原27个站点70年的试验统计资料,在作物需水量模型、降雨频率分析、作物系数相关理论的基础上,分析不同水文年型夏玉米的需水量和缺水量(即需要补充灌溉的水量)的时空分布。首先,根据各代表点的多年降雨资料,利用皮尔逊—Ⅲ型曲线确定降雨频率分别为25%,50%,75%,95%的4种水文年型及其相应的有效降雨量;其次,利用Penman-Monteith模型计算参考作物需水量,并结合作物系数法估算作物需水量,进而求得在4种水文年型下夏玉米的需水量、缺水量和灌溉需求指数;最后,基于ArcMap 10.7软件对所得到的夏玉米各需水要素进行插值分析,直观地描述黄淮海平原地区夏玉米需水量、缺水量和灌溉需求指数的时空分布特征。结果表明,1951—2020年间,黄淮海平原夏玉米需水量的高值区分布受水文年型变化的影响不大,主要分布在平原中部呈带状分布的区域;缺水量与灌溉需求指数分布特征相似,高值区的范围随干旱程度的升高(水文年型由湿润到干旱)而扩大,且主要分布于平原中部偏北的区域;有效降雨量高值区主要集中在平原东南部,整体分布呈由南至北逐渐递减的趋...     

黄淮南部平原喷灌冬小麦灌浆特性及水氮优化耦合研究

为了优化冬小麦水氮配置,实现养分水分资源高效利用,试验设计3个灌水水平(低灌水W1:25 mm;中灌水W2:40 mm;高灌水W3:55 mm)和5个氮肥水平(N0:0;N1:80 kg/hm^2;N2:180 kg/hm^2;N3:240 kg/hm^2;N4:300 kg/hm^2),共计15个处理,探究了喷灌条件下灌水、施氮及其互作对籽粒灌浆特性及水氮利用效率的影响,并通过建模求解最优水氮配置。结果表明:施氮对te(灌浆持续时间)和tm(最大灌浆速率出现时间)影响显著,两者均随施氮量的增加表现为先增加后降低。N3施氮水平下te和tm最大,均值分别为43.9,24.6天,比N0(不施氮)分别增加1.7,3.0天。W2N3处理的tm值最大,比最小处理W1N0延后5.0天。GFmax(最大灌浆速率)与AG(平均灌浆速率)呈极显著相关(r=0.841**),千粒重与产量(r=0.791**)、te(r=0.755**)和tm(r=0.717**)呈极显著正相关。W2N3组合产量和WUE(水分利用效率)均为最大,分别为8960 kg/hm^2和2.83 kg/m^3。水氮耦合通过优化灌浆过程可有效提高冬小麦产量。喷灌灌水定额26~35 mm、施氮量193~204 kg/hm^2(基施40%+拔节期追施60%)的水氮资源配置模式可实现节水增产双效目标。     

水分胁迫下不同年代冬小麦品种干物质积累与转运特性

为了明确河南中部地区冬小麦品种改良过程中物质积累与转运特性及对水分亏缺响应的差异, 选取新中国成立以来6个不同年代主栽冬小麦品种, 采用测坑试验研究了冬小麦品种在不同水分胁迫(CK: 充分供水田间持水量的75%~85%; MD: 轻度干旱, 田间持水量的60%~70%; SD: 重度干旱, 田间持水量的45%~55%)下干物质生产与积累转运特性的演进特征及其与产量的关系。结果表明, 品种改良协调了干物质在各生育阶段的分配, 使花前和花后干物质积累与转运对籽粒的贡献更加平衡。在品种更替过程中, 株高和穗下节降低, 千粒重、籽粒产量和收获指数增加, 干物质积累总量无显著差异, 千粒重和收获指数的提高对产量增加起重要作用。在CK、MD和SD处理下, 20世纪90年代和2002年品种比20世纪50年代品种平均株高降低35.2%、36.2%和38.2%, 平均千粒重比增加31.7%、17.4%和56.3%, 平均籽粒产量增加40.4%、43.0%和52.4%; 20世纪90年代和2002年品种的收获指数比20世纪80年代及以前品种增加31.4%、22.3%和24.6%。CK处理早期品种干物质积累在抽穗至开花阶段超过现代品种。MD和SD处理的20世纪90年代及以后的品种花前干物质转运能力高, 茎秆干物质输出率增加, 花后贮藏物质积累降幅小, 干物质贮藏转运分配比例适宜, 对籽粒贡献率高, 是水分胁迫条件下现代品种高产的基础。