内蒙古通辽膜下滴灌玉米棵间蒸发量SIMDual_Kc模型模拟

为明确内蒙古东北部地区玉米膜下滴灌棵间蒸发的变化规律,探索玉米膜下滴灌节水增产机制,在田间试验的基础上,采用经过参数率定与验证的双作物系数SIMDual_Kc模型,模拟分析了土壤含水率、土壤棵间蒸发及作物系数的变化规律,结果表明:1)双作物系数SIMDual_Kc模型模拟内蒙古东北部地区滴灌玉米土壤含水率与实测值具有很好的一致性;2)利用双作物系数SIMDual_Kc模型估算出该地区覆膜玉米生育初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1.05、0.4,无膜滴灌玉米初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1与0.4;3)根据双作物系数模型SIMDual_Kc模拟了2014和2015年滴灌玉米棵间蒸发量占作物蒸散发的比例,覆膜滴灌较无膜滴灌少,说明覆膜能有效降低作物棵间蒸发量,具有降低作物耗水量的潜在优势。研究结果可以为内蒙古东北部地区玉米滴灌生产实践提供科学依据。     

干旱盐渍化地区控释肥水氮耦合效应与制度优化

为探索盐渍化地区控释肥水氮耦合效应及优化组合方案,提高水氮利用效率,减少硝态氮流失,2019年和2020年在河套灌区开展了控释肥施用农田不同水氮配比试验,研究了盐渍化地区向日葵产量和水氮利用效率对控释肥与传统肥料的响应差异,以及控释肥不同水氮配比对向日葵产量和水氮利用效率的影响,构建了向日葵经济效益与水氮交互作用的数学回归模型,并优化了水氮组合方案。结果表明：与传统肥料相比,控释肥处理产量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和灌溉水生产效率平均增加了13.89%、46.42%、13.61%和13.62%（P<0.05）,收获指数差异不显著（P>0.05）。控释肥施用条件下,不同水氮处理交互作用明显,控水灌溉限制了氮素利用,充分灌溉条件下向日葵产量、氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力平均增长了21.87%、80.89%和21.53%;低氮同样降低了水分利用效率,从低氮到中氮,向日葵产量和灌溉水生产效率平均增长了14.83%和15.35%,从中氮到高氮平均增长了3.86%和3.43%。2年最高产量均为高水高氮处理,分别为3.9435、3.7887kg/hm2。控释肥施用条件下,灌水量、施氮量与向日葵经济效益之间符合二元二次回归模型,2年预测经济效益与实际经济效益决定系数R2均为0.99,通过主因素分析,经济效益随施氮量的增加先增加后减小,通过模拟寻优及综合各项指标分析,控释肥充分灌溉条件下中氮水平经济效益在18000~21000元/hm2之间,是本试验最优处理,在增产的同时可以减少氮素流失。研究可为河套灌区向日葵种植、减少农田面源污染提供技术参考。     

环境因子对不同种类人工乔木林分蒸腾耗水的影响

探究干旱区不同人工乔木林分蒸腾量对环境因子响应的程度,对矿区移植人工植被选择及维系生态环境提供理论依据。本研究利用EMS81 Sap flow meter茎流监测系统和Watch Dog土壤水分传感器对锡林浩特胜利东二号矿区内人工白杨和油松的树干液流及相应根系附近土壤水分进行监测,结合当地国家气象站气象数据,分析白杨和油松的林分蒸腾量变化差异,并对不同月份白杨和油松林分蒸腾量及各环境因子进行逐步回归建模。结果表明：（1）自然条件下,干旱区不同月份白杨和油松林分蒸腾量变化具有明显差异,除5月上旬白杨和油松林分蒸腾量变化趋势相近外,其余时间白杨林分蒸腾量变化较油松更剧烈;（2）在土壤水分变化较小或无明显变化时期,油松根系附近土壤深度30 cm、50 cm、70 cm、90 cm处的土壤含水量明显大于同深度白杨根系附近土壤含水量,根系土壤持水性能较白杨更好;（3）白杨林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在5月、7月、9月具有相关性,油松林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在6月、8月具有相关性,两者林分蒸腾量变化受土壤水分变化影响的程度是不同的;（4）不同时间区间逐步回归...     

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。     

河套灌区解放闸灌域植被指数与地下水埋深的定量关系

干旱荒漠地区地下水补给是地表植被水分消耗的主要补给源,地下水埋深与植被指数(NDVI)关系密切。针对植被指数与地下水埋深响应关系研究的不足,分析了基于河套灌区解放闸灌域植被指数(NDVI)与地下水埋深(H)的定量关系。采用2016年3—9月的10个时相的landsat8遥感影像数据与同时期的57眼地下水埋深观测数据,经NDVI遥感提取与地下水埋深(H)的地统计分析,建立NDVI与H的时空相关关系,并做显著性检验与密切程度的划分,进一步分析不同地下水埋深分区下H与NDVI的关系。结果表明:NDVI与地下水埋深(H)存在显著线性关系,二者的密切程度以中度和高度相关为主,负相关区域在地下水浅埋区居多,正相关区域在地下水深埋区居多。从空间上看,具有统计学意义的线性关系约占灌域总面积的40%。当H≤2.5 m时,不同的埋深分区对灌域的NDVI均值的影响为埋深(H)越小,NDVI均值越大,呈负相关关系变化;当H>2.5 m时,NDVI均值较大,地下水不再对作物生长进行水分补给,此时NDVI均值的增大与埋深(H)分区的变化关系不大。从空间上进行NDVI与地下水埋深(H)的点对点的相关性分析,增强了二者相关性的空间可视性,为灌区灌溉管理提供理论支撑,有助于节水增产措施的深入规划与落实。     

不同程度盐渍化农田下玉米产量对水氮调控的响应

为探究玉米产量对不同程度盐渍化农田水氮调控的响应规律,通过田间试验,在3种盐渍化农田(S1,0. 247 d S/m; S2,0. 839 d S/m; S3,1. 286 d S/m)上设置3个灌溉量(W1,150 mm; W2,225 mm; W3,300 mm(常规灌溉量))和3个施氮量(N1,172. 5 kg/hm~2; N2,258. 8 kg/hm~2; N3,345 kg/hm~2(常规施氮量)),结合模型模拟研究了不同盐渍土条件下玉米产量对水氮调控的响应。结果表明:灌水显著影响S1、S2和S3玉米产量,产量随着灌水量的增加呈先增后降的变化趋势。施氮显著影响S1、S2和S3玉米产量,S1和S2上的产量随施氮量的增加先增后降,而S3上的产量总体呈现逐渐减少趋势。随着土壤盐渍程度的加重,水氮交互效应对产量影响增大。水氮交互对S1玉米产量影响不显著(P 0. 05),W2N2较W3N3、W3N2减产4. 41%、6. 56%(P 0. 05),非盐渍土在水分较好和氮素适宜时才可得到较大产量,但适度节水控氮不会显著减产。水氮交互显著影响S2玉米产量(P 0. 05),W2N2产量显著高于其余水氮处理(P 0. 05),中度盐渍土需供应适宜水氮。水氮交互极显著影响S3玉米产量(P 0. 01),W2N1产量显著高于其余水氮处理(P 0. 05),重度盐渍土在适宜水分和较少供氮时才可得到较高产量。经模型寻优得到河套灌区玉米节水节氮高产的水氮用量为:非盐渍土,灌水量253. 74～286. 26 mm,施氮量267. 65～318. 85 kg/hm~2;中度盐渍土,灌水量233. 25～268. 17 mm,施氮量225. 22～272. 56 kg/hm~2;重度盐渍土,灌水量196. 94～243. 06 mm,施氮量179. 15～223. 35 kg/hm~2。     

土壤—水环境中溶质动力学的动态模拟

本文针对农业环境中重要的土壤—水环境问题,以我国干旱气候河套灌区土壤盐渍化问题为背景,采用适合于盐渍化土壤特征考虑土壤吸附与不动水体影响的溶质运移模型,对土壤盐溶质动态规律进行系统研究。对求解溶质运移模型的数值方法进行对比评价和对土壤吸附作用与不动水体对盐分动态规律影响进行模拟研究。可用于指导土壤—水环境中盐溶质的预测管理与农业环境保护。     

有机无机肥配施对盐渍土供氮特性与作物水氮利用的影响

为探究有机肥替代化肥比例对不同程度盐渍化玉米农田土壤供氮特性及水氮利用效率的影响,于2018年进行了田间试验。选取轻度（0.460dS/m）和中度（0.951dS/m）2种盐渍化农田,以纯施氮量240kg/hm2为相同施氮总量进行有机无机肥配施,分别设置5个施肥处理（有机肥占施肥比例分别为0、25%、50%、75%、100%）和1个空白对照处理,依次记为U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1、CK。结果表明,同一处理中度盐渍土氮素矿化量显著低于轻度盐渍土。轻度盐渍土无机肥施入比例越大,土壤矿质氮释放速度越快,有机无机配施能更好地调节玉米生育期氮素的释放。中度盐渍土各处理下,生育前期土壤矿质氮含量无显著差异,增大有机肥施入比例对于提高作物生育后期土壤矿质氮含量的优势明显。同一处理中度盐渍土玉米产量及水氮利用效率较轻度盐渍土显著降低,产量下降幅度达到30.94%~63.90%（P＜0.05）。适当的有机肥施入比例能显著提高作物水氮利用效率,轻度盐渍土表现出随有机肥施入比例增大玉米水氮利用效率呈先升后降的趋势,中度盐渍土表现出随有机肥施入比例增大玉米水氮利用效率逐渐升高的趋势。轻、中度盐渍土分别以U1O1、O1处理水分利用效率最大,分别较U1处理提高11.84%、27.68%（P＜0.05）,同时,产量、植株吸氮量、氮收获指数、氮肥当季回收率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率等指标也较高。综合玉米产量、水氮利用效率及生育期土壤矿质氮变化规律,得到河套灌区玉米适宜的有机无机施肥管理模式为：轻度盐渍土为120kg/hm2有机肥+120kg/hm2化肥,中度盐渍土为240kg/hm2有机肥。     

暗管排水条件下春灌定额对土壤水盐运移规律的影响

为探讨暗管排水条件下不同春灌定额对盐渍化灌区土壤水盐分布及作物产量的影响,以明沟排水常规春灌水平（2250m3/hm2）为对照组（CK）,设置暗管排水条件下常规春灌灌水量的100%、90%、80%、70%（W1、W2、W3、W4）4个梯度,进行田间试验,研究不同春灌灌水量结合暗管排水技术对中度盐渍化土壤的淋洗效果,分析水盐分布规律、盐分离子淋洗效果、对地下水埋深的控制作用和对油葵产量及其水分利用效率的影响,确定最佳淋洗定额。结果表明：由于淋洗水量较大、排水较少,CK处理根层土壤含水率较高,但与W1、W2处理无显著差异。W1、W2、W3处理灌后均具有较好的脱盐效果,根层土壤脱盐率比CK处理分别提高了18.47、18.24、7.75个百分点（P<0.05）,W1与W2处理间无显著差异,均显著高于W3处理（P<0.05）;W4处理由于灌水量较小,其土壤脱盐效果显著低于其他处理（P<0.05）。W1和W2处理对土壤盐分离子淋洗效果较好,随着灌溉淋洗水量的增加,土壤的离子组成朝良性方向发展。W2处理春灌后地下水埋深下降时间最佳,5月底地下水埋深降到0.8m,刚好是油葵种植的最佳时间,W2能够较好地保持土壤墒情,且不影响作物正常耕作。W1处理油葵产量显著高于其他4个处理（P<0.05）,分别较CK、W2、W3、W4增产3.27%、3.54%、6.46%、17.98%。土壤水分利用效率最高的处理是W2,与W1无显著差异,显著高于CK、W3、W4（P<0.05）。综上,仅从增产角度分析,W1处理显著高于其他4个处理（P<0.05）,是可供选择的模式;若受水资源限制,则可采用减少20%灌水量（W3处理）,脱盐效率略低,较明沟排水低2.99个百分点,可以增加改良周期,缓解土壤盐渍化。从对土壤控盐、节水、稳产与水分利用效率多角度综合分析,在常规灌水量基础上减少10%并结合暗管排水技术（W2处理）是适宜的灌溉模式。