农业绿色高效节水领域研究现状与思考

节水农业是水资源高效利用和农业可持续发展的重大问题，对于节约水资源具有极其重要的意义。为了解当前绿色农业高效节水领域的最新研究热点和发展趋势，本文梳理总结了我国现代化节水农业领域的基础背景、研究现状以及发展态势。结果表明，“灌溉设备与技术开发”、“农业用水精量调配与控制”、“作物高效用水机理”及“农业用水对环境变化的响应”等是近年来的研究热点，并建议开展水肥一体化智能技术与管理及其对作物、土壤、环境、社会等综合效应等的相关研究，以期为我国农业绿色高质量发展提供帮助。     

The priority of management factors for reducing the yield gap of summer maize in the north of Huang-Huai-Hai region,China

Understanding yield potential, yield gap and the priority of management factors for reducing the yield gap in current intensive maize production is essential for meeting future food demand with the limited resources. In this study, we conducted field experiments using different planting modes, which were basic productivity(CK), farmer practice(FP), high yield and high efficiency(HH), and super high yield(SH), to estimate the yield gap. Different factorial experiments(fertilizer, planting density, hybrids, and irrigation) were also conducted to evaluate the priority of individual management factors for reducing the yield gap between the different planting modes. We found significant differences between the maize yields of different planting modes. The treatments of CK, FP, HH, and SH achieved 54.26, 58.76, 65.77, and 71.99% of the yield potential, respectively. The yield gaps between three pairs: CK and FP, FP and HH, and HH and SH, were 0.76, 1.23 and 0.85 t ha~(–1), respectively. By further analyzing the priority of management factors for reducing the yield gap between FP and HH, as well as HH and SH, we found that the priorities of the management factors(contribution rates) were plant density(13.29%)fertilizer(11.95%)hybrids(8.19%)irrigation(4%) for FP to HH, and hybrids(8.94%)plant density(4.84%)fertilizer(1.91%) for HH to SH. Therefore, increasing the planting density of FP was the key factor for decreasing the yield gap between FP and HH, while choosing hybrids with density and lodging tolerance was the key factor for decreasing the yield gap between HH and SH.     

蔬菜高效水肥一体化灌溉技术的实践与发展建议

水肥管理是直接影响蔬菜稳产高产和品质提升的关键因素。总结了我国蔬菜高效灌溉的4种主要模式,介绍了不同种类蔬菜的高效灌溉模式,分析了我国蔬菜高效水肥一体化灌溉技术存在的问题,并提出了发展建议。     

调亏度及调亏历时对苜蓿生物量分配与水分利用效率的影响

本研究的目的在于探讨紫花苜蓿营养生长期调亏滴灌对其节水效果的影响,增加其产量的作用。在北京对分枝期苜蓿品种"皇冠"进行调亏程度和调亏历时对其生长的研究。结果发现,秋播苜蓿进行调亏灌溉应把握适当的调亏度,在调亏度达60%FC、调亏历时为14d时,土壤水分对苜蓿形成干旱胁迫;在调亏度达80%FC时,光合同化物更多向苜蓿地上部分配,同时适当增加调亏历时改变苜蓿根系形态可塑性,有利于其根系伸长生长,提高其水分利用效率。适当的将调亏度与调亏持续时间分别维持在80%FC左右和14~21d,更能实现北京地区苜蓿节水促生长的目的。     

河西荒漠灌区紫花苜蓿施肥效应及其基于数据包络分析法的经济效益研究

为科学准确地评判河西走廊苜蓿主产区紫花苜蓿饲草生产中施肥措施对其产品质量及生产收益的影响,本研究以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,通过2016、2017年2年田间试验,以该区域紫花苜蓿饲草生产的平衡施肥推荐方案(N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2)为对照,探讨了不施肥及3种不完全施肥(缺氮偏施、缺磷偏施、缺钾偏施)处理下紫花苜蓿的生产性能,并采用数据包络分析法(DEA)对其经济效益进行分析。结果表明:与不施肥相比,施肥措施各处理均显著提高紫花苜蓿产量、蛋白总量,降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,提高了相对饲用价值,从而改善了紫花苜蓿品质,并有效增加了经济效益;与氮、磷、钾平衡施肥相比,各偏肥处理的紫花苜蓿产量和品质均显著低于平衡施肥,尤以缺磷偏施的降幅最大,2016、2017年2年的产量和蛋白总量降幅分别达到25.9%、25.7%和33.4%、33.1%。因此,磷是河西荒漠灌区紫花苜蓿饲草生产的养分限制因子,氮、磷、钾对该地区紫花苜蓿生产性能影响顺序为:磷>氮>钾。运用数据包络分析法(DEA)分析出河西荒漠灌区紫花苜蓿的施肥效应为氮、磷、钾平衡施肥的经济效益最优,为DEA有效;不完全施肥的3个评价单元及不施肥评价单元为DEA无效,其中,不施肥经济效益最低,3个不完全施肥评价单元中的缺磷偏肥的紫花苜蓿经济效益比缺氮偏肥和缺钾偏肥更低;另外还以DEA模型推算出不同施肥措施下紫花苜蓿饲草生产经济效益改进的具体方案,其中,不施肥的紫花苜蓿饲草生产需调整的幅度最大,调整额度达10678.88 CNY·hm^-2,各施肥措施需调整的幅度排序为:不施肥>缺磷偏施>缺氮偏施>缺钾偏施。     

不同沟垄覆盖下土壤水热效应对旱作马铃薯生长及产量的影响

针对宁南山区春季降雨少、低温不利于马铃薯出苗,而作物生育中后期高温胁迫限制马铃薯块茎形成导致减产等问题,于2016年设置垄覆地膜沟内覆盖塑料地膜(DM)、玉米秸秆(JG)、生物降解膜(SM)、麻纤维地膜(MM)、液态地膜(YM)及沟不覆盖(BM),以传统平作为对照(CK),研究沟垄覆盖模式对土壤温度、土壤水分、旱作马铃薯生长及块茎产量的影响.结果表明:处理DM,SM,MM和YM马铃薯生育期耕层土壤温度表现出增温效应,而处理JG和BM表现为降温效应,其中处理DM增温效果和处理JG降温效果最佳.处理YM,JG对马铃薯生长前期保水效果较好,分别较CK显著提高13.3%,27.0%,而处理JG,DM对生育中后期的保墒效果较佳,分别较CK显著提高22.4%,13.2%.处理JG可显著促进马铃薯生长,其增产效果最为显著,DM次之,分别较CK增产47.8%,44.8%,其他处理较CK差异不具有统计学意义.可见,在宁南山区实施垄覆地膜沟覆秸秆模式可调控土壤水热环境,对旱作马铃薯生长及增产效果最佳.     

提高小麦单产的田间排水暗管规格模拟

改进内蒙古河套灌区田间排水系统的规格对灌区提升作物产量和保障粮食生产有重要现实意义,因此,在河套灌区对所构建的分布式SWAP-WOFOST模型进行了参数率定和验证,然后,对2000—2010年灌区春小麦种植条件下适宜的田间排水暗管规格进行探讨,并模拟评价了该条件下作物产量和水分生产力(WP)的时空分布特征。结果表明,所构建的分布式模型在河套灌区具有较高的适应性。春小麦种植条件下,灌区大部分耕地面积推荐采用田间排水暗管的规格为间距100.0m或75.0m,埋深为2.5m。相比现有排水系统,采用推荐的排水暗管规格,春小麦多年平均作物产量提高了18.5%,多年平均WP提高5.2%。研究结果为进一步改进灌区田间排水系统的效果提供了一定的参考。     

膜下滴灌技术的应用

膜下滴灌技术实现了覆膜种植与滴灌的有机结合,为农业抗旱保产提供技术选择,并在辽宁西部干旱地区得到一定范围的应用。介绍膜下滴灌的技术内容及其系统构成,分析该技术的优点,并结合在阜蒙县的应用验证该技术效果,提出推广建议。     

渗灌次数对西北荒漠灌区紫花苜蓿栽培草地土壤化学性质的影响

渗灌是节水农业中最有效的措施之一,有利于作物产量和水分利用率的提高。本研究以甘肃省金昌市杨柳青公司紫花苜蓿‘艾迪娜’(M.sativa L.‘Aidina’)试验地渗灌区土壤为研究对象,通过田间试验与室内分析相结合的方法,研究不同渗灌次数(0次、1次、2次、3次)对苜蓿出苗期不同土层深度及管距位置土壤化学性质的影响。结果表明:在0~10cm和10~20cm土层深度,pH最高值均出现在管上,较CK升高了8.21%和8.68%,最低值都出现在管中,较CK降低了2.70%和3.37%;2水和3水均能显著提高不同土层深度及不同管距位置的pH值(P0.05)。不同渗灌次数,不同土层深度管中的水溶性盐含量均高于管上和管近,且最大值都出现在1水,较CK分别增加了83.26%和96.34%;不同土层深度,2水的水溶性盐含量平均值都低于1水和3水;不同渗灌次数,不同土层深度,钠离子和钾离子含量的最大值均出现在管中。不同渗灌次数,不同土层深度,管中的水解性氮含量均高于管上和管近,最大值都出现在1水管中,较CK分别增加了112.68%和34.48%。随着渗灌次数的增多,0~10cm土层深度不同管距的速效磷含量均呈现下降趋势,速效钾含量均呈现上升趋势。随着灌水次数的增加,不同土层深度及管位的有机质含量均呈现先上升后下降的趋势,2水显著提高了各位置土壤有机质含量(P0.05)。综上所述,渗灌2次比较好,土壤水溶性盐含量较低且有机质含量较高,利于苜蓿幼苗生长。     

SALTIRSOIL: a simulation model for the mid to long‐term prediction of soil salinity in irrigated agriculture

The SALTIRSOIL model predicts soil salinity, sodicity and alkalinity in irrigated land using basic information on soil, climate, crop, irrigation management and water quality. It extends the concept of the WATSUIT model to include irrigation and crop management practices, advances in the calculation of evapotranspiration and new algorithms for the water stress coefficient and calculation of electrical conductivity. SALTIRSOIL calculates the soil water balance and soil solution concentration over the year. A second module, SALSOLCHEM, calculates the inorganic ion composition of the soil solution at equilibrium with soil calcite and gypsum at the soil’s CO₂ partial pressure. Results from comparing predicted and experimentally determined concentrations, observations and predictions of pH, alkalinity and calcium concentration in calcite‐saturated solutions agree to the second significant figure; in gypsum‐saturated solutions the standard difference between observations and predictions is <3% in absolute values. The algorithms in SALTIRSOIL have been verified and SALSOLCHEM validated for the reliable calculation of soil salinity, sodicity and alkalinity at water saturation in well‐drained irrigated lands. In simulations for horticultural crops in southeast Spain, soil solution concentration factors at water saturation, quotients of electrical conductivity (EC₂₅) at saturation to electrical conductivity in the irrigation water, and quotients of sodium adsorption ratio (SAR) are very similar to average measured values for the area.