小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

河套灌区咸水灌溉试验研究

以内蒙古河套灌区红卫节水示范园的咸水灌溉试验为基础，以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤—水分—大气—作物系统模拟软件SWAP为工具，应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证。在此基础上设计了示范园不同灌溉水量、不同灌溉方式、不同灌溉次数的多种灌溉方案，并应用SWAP模拟了各种方案的水盐平衡。以作物产量为指标，采用正交设计进行直观分析，提出了适合当地条件的以咸淡水轮灌作为灌溉方式，灌水3次，灌溉定额2812.5 m³/hm²的咸水灌溉指导方案。研究结果对河套地区的咸水利用具有一定的借鉴意义。     

内蒙古河套灌区灌溉入渗对地下水的补给规律及补给系数

为准确估计内蒙河套灌区灌溉水入渗补给地下水量,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,分别根据灌水前后地下水位变化和土壤含水率变化计算了灌溉水入渗补给地下水系数,并依据土壤水动力学原理,采用数值模拟验证,得到作物生育期灌溉补给地下水系数为0.15,秋浇灌溉补给地下水系数为0.3。河套灌区地下水位埋深相对较浅,通过灌水前后的土壤含水率变化情况和数值模拟结果显示,灌水2～4 d补给地下水量达到最大,8～10 d后即完成对地下水的入渗补给,不同灌水量灌溉水入渗规律基本一致,入渗补给量和入渗时间与灌溉水量直接相关。研究结果将为确定维持灌区生态环境良性发展的引水量阈值提供参考。     

盐渍化灌区水盐田间尺度时空分布及关联分析

【目的】分析干旱盐渍化灌区非饱和-饱和带水盐的时空分布特征及其内部关联度,为内蒙古河套灌区盐渍化防治提供理论依据。【方法】运用经典统计学和地质统计学方法,分析了内蒙古河套灌区隆胜试验示范区作物播种前、生育期、收割后土壤水盐的时空变异特征,并利用灰色关联分析对不同地下水埋深条件下的土壤含水量、土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度进行了交叉综合排序。【结果】内蒙古河套灌区隆胜试验示范区在播种前、生育期、收割后的土壤含水量和地下水埋深均呈中度偏弱变异性,而表层(0~40cm)土壤含盐量和地下水矿化度均呈中度偏强变异性。表层土壤含水量、含盐量均表现出北高南低的空间分布趋势,地下水埋深呈北浅南深趋势,地下水矿化度分布为西北高东南低。对不同地下水埋深条件下的水盐因子进行关联度分析发现,当地下水埋深年均值为1.5m时,对地下水埋深关联度最大的因子为土壤含水量(关联度为0.726 1),土壤含水量、土壤含盐量和地下水矿化度均以地下水埋深为最大关联因子(关联度依次为0.724 0,0.683 2,0.643 2);在地下水埋深年均值为2.0m条件下,各因素间灰色关联度达到相对平衡状态;当地下水埋深年均值为2.5m时,土壤含盐量与土壤含水量、地下水埋深与地下水矿化度互为关联度最大的因子。【结论】建议采取合理措施降低研究区北部地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

河套灌区秋浇期氮素流失对水环境的影响

为了揭示农田灌溉过程中N素流失的原因以及对水环境的污染,以内蒙河套灌区北场试验区为研究对象,在田间试验结果分析的基础上,研究了秋浇退水前后农田排水N素流失的影响因子及其规律,分析了N素流失的过程。试验结果表明,灌水量、沟渠分布,地形地貌是农田N素流失的主要影响因素;N素流失对地表水与地下水环境造成一定影响;得出了其在地上、地下水环境中的迁移规律:秋浇后沟道水中TN、NH3-N浓度明显增大,沟道周围地下水TN浓度变沿退水方向逐渐增大。初步估算出试验区的NH3-N流失量、NH3-N残留量与输出量比例关系为6∶1。     

微咸水滴灌条件下水氮互作对枸杞生长及产量的影响

为了高效地利用丰富的咸水资源,减少肥料过量而造成的环境污染,通过大田试验对枸杞微咸水滴灌条件下的水肥耦合进行研究。试验共设置3个灌水水平(W1:2 325 m~3/m~2、W2:2 850 m~3/hm~2、W3:3 375 m~3/hm~2)和3个施氮水平(N1:525 kg/hm~2、N2:750 kg/hm~2、N3:975 kg/hm~2),分析了不同水氮处理对枸杞生长、产量、灌溉水分利用效率及肥料偏生产力的影响。研究表明,适当提高灌水量和施氮量可以促进枸杞植株的生长。在同一灌水水平下,N2、N3较N1百粒重分别增加7.3%~11.4%、1.9%~4.0%;在同一施肥水平下,百粒重W2W3W1。在各处理中,W2N2的产量最高,为5 547.22 kg/hm~2,其余各处理相比W2N2枸杞产量减少1.94%~33.27%。减小灌水量和增大施肥量时,i WUE增大,PFP减小;反之,i WUE减小,PFP增大。当水氮处理为W2N2时既能保证高产,又能使i WUE和PFP达到较高水平,因此枸杞适宜的水氮配施量为2 850 m~3/hm~2、750 kg/hm~2(W2N2)。     

微咸水滴灌条件下水氮互作模式对枸杞生长及农田土壤环境的影响研究

为探索微咸水滴灌条件下枸杞优质高效水氮模式,设置低水(W1:2 325 m~3/hm~2)、中水(W2:2 850 m~3/hm~2)和高水(W3:3 375 m~3/hm~2) 3种灌溉水平以及低氮(N1:525 kg/hm~2)、中氮(N2:750 kg/hm~2)和高氮(N3:975kg/hm~2) 3种施氮水平,通过田间试验揭示水氮互作模式对枸杞生长及土壤环境的影响。结果表明:枸杞株高、新枝和冠幅的生长速率在春梢生长期较大,而地径生长速率在果实膨大期较大,且W2N2水平下枸杞生长性状较优。通过对枸杞株高的差异性分析得出灌水和施肥不足对枸杞株高影响较大,适宜的灌水施肥与过量的灌水施肥对其影响较小。W2和W3水平下,增施氮肥会使浅层土壤含水率增大,过量施肥会出现相反结果。W2水平能将大部分盐分带到40～60 cm土层,使上层主根区呈现一个低盐状态,利于枸杞植株的生长。因此枸杞适宜的水肥组合为W2N2。     

土壤水盐信息与容重在垂直方向的空间结构性研究

通过对土样含水率和EC值的测定,运用地质统计学理论研究在垂直方向上土壤水盐的空间结构性及容重的变化情况。统计分析表明,水分的变异性小于盐分的变异性。容重在垂直方向上的离散性和空间变异性都很小。容重在距地表2.0 m深垂直剖面内的均值为1.48 g/cm3。运用OK法估计区域水盐信息,结果表明,试验田内的测点与微咸水试验田外的测点土壤含水率在垂直剖面上的分布,主要区别是干燥层位置明显下移,表层和底层含水率变化范围基本保持一致。试验田内的测点EC分布基本上从0~80 cm深度内为单调递减,80 cm以下EC值基本上为一常数。微咸水试验田外的测点,剖面上存在有明显的变化,在距地面约90 cm深度处有EC峰值。土壤容重在80 cm以下深度土层基本上稳定,大约在1.45 g/cm3左右。与统计分析均值计算结果1.48 g/cm3非常接近。     

土层厚度与灌溉方式对寒地水稻节水生长及产量的影响

【目的】探究不同土层厚度与灌溉方式对寒地水稻生长的影响。【方法】于2020年在兴安盟乌兰浩特市科右前旗袁隆平水稻试验基地开展水稻田间试验,试验设置15～20 cm(H1)、20～25 cm(H2)和25～30 cm(H3)3种土层厚度,设置控制灌溉（K）、常规灌溉（CK）2种灌溉方式,共计6个处理,探究不同土层厚度与灌溉方式对寒地水稻生长的影响。【结果】K处理下的水稻株高相比CK矮,根长、茎粗、每穴有效穗数、千粒质量及产量相比CK均有不同程度的增加,H2和H3土层厚度下的水稻产量相比H1增加30.49%～32.91%和63.74%～76.33%,K处理下的总灌水量相比CK减少55.04%～56.84%,K处理下的灌溉水生产率相比CK增加1.55～1.86倍,H2和H3土层厚度下的水稻灌溉水生产率相比H1增加35.61%～38.62%和73.07%～94.14%。【结论】25～30 cm土层厚度下采用控制灌溉的水稻节水增产效果最优,适宜当地水稻种植,研究结果可为寒地水稻种植提供理论依据与技术参考。     

微咸水灌溉条件下环境因子动态变化的预测

系统引进SWAP2．0模型，预测了微咸水灌溉对土壤水盐动态、作物生长及产量等环境因子的动态变化，试验地点为内蒙古河套灌区红卫田间试验区，引用黄河水和高矿化度地下水混合进行灌溉。微咸水灌溉期间，土壤盐分增加，在合理的黄河水秋浇灌溉后，土壤盐分降到微咸水灌溉前的水平，土壤盐分年度内保持了动态平衡。微咸水灌溉条件下，作物长势及产量基本不受影响．微咸水灌溉不会造成环境恶化。这一结论在SWAP模型模拟结果中也得到了证实，建立的SWAP模型可以用来对试验区微咸水灌溉作出较为准确的预报，为河套灌区发展微咸水灌溉打下基础。