灌水量对土壤水肥分布与春小麦水分利用效率的影响

通过对春小麦不同灌水量土壤剖面水分和可溶性养分分布、农田实际蒸散量、作物水分利用效率及生物指标等的测定与计算,对沙坡头层次性土壤种植春小麦最适宜灌水量进行了研究。结果表明:(1)在春小麦拔节期及扬花期,以500 m³·hm^-2、750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2水量灌溉,土壤剖面30~100 cm深度土壤含水量随灌水量的增加而明显增加。(2)拔节期3个灌溉水平土壤剖面可溶性养分含量分布的峰值均出现在 0~20 cm土层,但其浓度的下移随灌水量的增加而降低;扬花期土壤剖面可溶性养分含量的峰值随灌水量的增加而下移。在灌水量为500 m³·hm^-2时可溶性养分浓度最高。(3)作物耗水量和农田实际蒸散量均随灌水量的增加而增加,春小麦的水分利用效率则随灌水量的增加而降低,与灌水量为500 m³·hm^-2相比,灌水量为750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2时籽粒水分利用率分别降低83.33%和147.50%。可见,在该土壤上种植春小麦的最适宜灌水量为500 m³·hm^-2,灌水量可保持在土壤田间持水量40%左右。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲--喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0～40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0～60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1～2 次灌水。     

干旱沙漠地区小麦田土壤水分变化的数值模拟

利用SWAP模拟程序模拟沙漠地区小麦土壤水势变化、水分利用的结果,无论是灌淤土,还是流动沙丘沙土,即使是在最低灌溉标准(土壤水分含量保持田间持水量的40%),小麦作物仍不受干旱威胁。由于每次灌溉水量偏大,以及土壤的高渗水特性,流动沙丘风沙土深层渗漏损失率高达60%~90%,而灌淤土也达30%~70%,这种损失随灌溉量增加而增加,这表明在这一地区将灌溉量降到目前的最低标准(6 490 m³·hm^-2)以下是值得考虑的。实验区土壤养分含量较低,且施肥改良土壤水肥保持能力的效果不能立即表现,在目前的施肥标准下,施肥量对土壤水势、以及水分利用率没有显著影响。流动沙丘沙土的灌溉量远高于灌淤土,但根系区土壤水势平均值、最低值均相对较高,特别是最低值是灌淤土的2~3倍。相比两种土壤,除在表土层、根系层土壤水势有明显差异之外,临界层以下土层并无显著差异。     

膜下滴灌条件下不同灌溉量对番茄根系分布和产量的影响

采用分层挖掘法,对膜下滴灌5 426 m³·hm^-2（W1)、4 419 m³·hm^-2（W2）、3 700 m3·hm^-2（W3）3个灌溉量下番茄根系分布特征和产量进行了研究。结果表明：随灌水量的减少,番茄根系表现出向深层发展的趋势,符合“水大根小”的特征,根长、根表面积、根长密度随着土壤深度的增加均呈“单峰型”曲线：即灌水量愈少,根长、根表面积、根长密度的峰值愈位于土壤的深层;番茄根冠比也随着灌水量的减少而呈增大的趋势,W2处理、W3处理分别比W1处理提高了26.53%和70.71%;适度的控制灌溉水量可以促进根系的生长发育,扩大水分吸收空间,有利于番茄增产,4 419 m³·hm^-2灌溉量是膜下滴灌最适宜灌溉水量。     

施肥及刈割对干旱地区紫花苜蓿产量和品质的影响

在黄土高原中部干旱区采用随机区组试验,研究3个施氮水平(0、51.75、103.5 kg·hm^-2)和3个磷水平(0、126、252 kg·hm^-2)下不同刈割次数(3、4次)对“甘农3号”紫花苜蓿种植当年和第2年产量、株高、再生速度及品质的影响,并对紫花苜蓿生长两年中各指标进行比较.结果表明:干旱地区“甘农3号”紫花苜蓿在具备灌溉条件下,种植当年施肥可显著提高产量、株高和再生速度,且4次刈割下显著高于3次刈割;施肥也能增加紫花苜蓿粗蛋白含量,降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量,4次刈割下品质更好;高氮低磷处理(N 103.5 kg·hm^-2+P₂O₅ 126 kg·hm^-2)下效果最好,单施氮肥较单施磷肥效果好.同时,第2年紫花苜蓿产量显著高于第1年,第1年增幅较第2年明显,说明在试验地区,“甘农3号”紫花苜蓿种植当年施肥更有效,第2年施肥仍有益;在灌溉和配施N103.5 kg·hm^-2+P₂O₅ 126 kg·hm^-2条件下,种植当年即可实现4次刈割.     

有限灌溉对荒漠绿洲春玉米产量及产量性状的影响

对干旱环境下临泽荒漠绿洲春玉米进行了有限灌溉试验研究,旨在探究有限灌溉对绿洲玉米农田生产力的影响。结果表明,在所有处理中,全生育期灌水最少的处理MI1玉米籽粒产量比灌水量略高于它的处理MI2和灌水量较高的处理MI4增产25.7%和38.8%,但MI1与其他处理及对照间差异不显著。MI1处理全生育期灌水量最少,其产量不但未显著下降,反而高于灌水最多的对照CK。不同灌溉处理及对照间玉米穗粗、秃顶长、穗行数均不存在显著差异,但个别处理及对照间其他产量性状却存在差异,其中对照CK、处理MI5、MI1的穗长分别比处理MI4增加15.3%、13.6%和12.4%,对照CK和处理MI1、MI5的行粒数分别比MI4处理增加17.3%、13.9%和12.2%,对照CK的穗粒数分别比处理MI4、MI2和MI3增加19.3%、19.1%和14.5%,处理MI1的千粒重分别比MI4、MI5、CK增加26.9%、14.0%和14.0%。     

塔里木沙漠公路防护林带根灌节水试验研究

根灌技术直接把水分灌溉到一定深度的植物根系土壤层,是一项新的节水灌溉技术;在塔里木沙漠公路防护林带灌溉中,首次开展了根灌对土壤水分作用与影响的节水试验研究,并与传统的沙漠公路防护林带滴灌技术进行对比。研究结果表明,根灌技术比滴灌技术更加节水,其主要优点表现在增加土壤含水量、增加土壤层的湿润深度、提高灌水效率、节省灌水时间等。而且,根灌技术能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失、地表土壤的盐分积累。根灌技术比滴灌要节水30%以上,是一项更高效的节水灌溉技术。     

青藏线伏沙梁段风沙危害及其防治

伏沙梁地段的主要风向为WNW、W、NW和NE,8~15m/s的起沙风在3~8月盛行,风沙流运动呈摆动式,4月份风沙活动最强烈,合成风向为WNW,其合成输沙量为9.970 m³·a^-1·m^-1。当地以12 m/s、13 m/s两风速的输沙量最大,分别为2.556 m³·a^-1·m^-1和2.538 m³·a^-1·m^-1。纵向沙垄年前移量为2~5 m,沙垄脊线向南偏移,年偏移量为0.2~0.5 m。阻固结合的工程措施是当前采用的最有效措施。     

黑河流域水资源生态环境安全问题研究

对黑河流域水文资料进行分析计算发现, 由于有冰川补给流域水资源比较稳定, 最枯年和最丰年水资源量之比仅为1:2, 这在北方河流中是非常罕见的。多年平均水资源量为32.31亿m³·a^-1, 人均水资源量为1689m³·a^-1, 略低于国际上公认的人均水资源安全警戒线1000~1700m³·a^-1的上限。根据黑河流域水资源反复转化多次重复利用的特点, 扣除7.5亿m³·a^-1的生态用水量, 结合流域正在执行的综合整治和节水措施的推广, 目前水资源状况是安全的, 下游生态环境的危机可以通过水资源统一调配来解决。依据天然出山水资源变化和水土资源开发利用规模及额济纳旗生态环境状况, 在不增加土地灌溉规模并适当采取节水措施的前提下, 可以确定32.31亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全临界线, 28亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全警戒线。     

沙漠边缘地区苹果园节水栽培研究

对沙漠边缘地区苹果园进行地面覆盖，可明显地减少水分蒸发和提高土壤水分的利用率，从而促进果树的生长发育．覆盖措施以地面覆草效果最好，可提高土壤含水量５０％，新梢生长量、单叶面积和叶绿素含量分别比对照高５７％、３０％和５９％，并提高了苹果的品质和产量。因此，覆盖是沙漠边缘地区果园重要的节水措施之一．     

咸水灌溉对黄河蜜瓜产量和品质的影响

分析了不同矿化度(0.8 g·L^-1、2 g·L^-1和5 g·L^-1)灌溉水灌溉对黄河蜜瓜产量、作物抗性和果实品质的影响.结果表明:随着灌溉水矿化度的增加,作物耗水量逐渐降低,间苗后第49天之前耗水量明显降低,但随着高矿化度水持续使用,耗水量在定植后第49天有所增加;作物叶面积指数和叶面积持续时间不断降低;果实上市产量不断降低,但果实个数没有明显变化;收获指数不断增加;果实的可溶物总量明显增加;单个果实的种子数量明显增加;果实形状指数明显增加,灌溉水矿化度越高瓜形越接近球形.土壤电导率超过2.7 dS·m^-1时每增加单位土壤电导率作物总产量降低12.7%.     

干旱区梨园不同覆盖条件下土壤环境因子综合性评价研究

在干旱沿黄灌区开展不同覆盖材料配合滴灌的灌溉保墒方式下,进一步研究了不同覆盖方式对梨园全生育期的土壤理化性状和养分含量变化影响,分析了土壤温度、水分、pH等和矿质营养元素间的相互关系,对覆盖后的土壤质量进行了综合性评价。试验处理分为无覆盖对照（T1）、园艺地布覆盖（T2）、玉米秸秆覆盖（T3）和黑地膜覆盖（T4）4个处理;试验设计为随机区组设计,每个处理小区均为167株梨树（约占地667 m²）,重复3次;各小区土样分0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土层取样。结果表明：（1） 园艺地布和黑地膜覆盖处理有一定的增温效应,而玉米秸秆覆盖有较好的降温和稳温效应,且增墒效应明显,土壤含水率比其他3种处理显著提高了1.0%~2.7%。（2） 相较无覆盖处理,黑地膜覆盖可提升表层土壤pH,并加速表层土壤有机质的分解,有机质含量较无覆盖处理下降33.1%;玉米秸秆覆盖可显著降低各土层的土壤pH,降低范围为1.8%~4.6%,并促进0~20 cm土层有机质的提升,土壤有机质含量增加12.2%;园艺地布覆盖下0~40 cm土层内土壤有机质含量和全盐量均有降低。（3） 黑地膜覆盖下0~20 cm和20~40 cm土层的碱解氮含量分别为73.00 mg·g^-1和64.53 mg·g^-1,均显著地高于无覆盖处理,无覆盖条件下土壤碱解氮在深层（40~60 cm土层）积累较多,显著地高于玉米秸秆和黑地膜覆盖;各处理0~20 cm和20~40 cm土层速效磷含量差异显著,大小顺序均为T4>T3>T2>T1,玉米秸秆覆盖可提升土壤速效钾和速效铁的含量。（4） 进行主成分分析表明不同覆盖方式对梨园浅层土壤环境因子的影响要明显大于深层土壤,在0~40 cm土层内各覆盖处理效果均好于无覆盖处理,其中玉米秸秆覆盖在0~20 cm和20~40 cm土层综合得分分别为1.189和0.326,覆盖效果最佳。     

半干旱地区播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成的影响

两年大田试验研究了播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成及水分利用的影响。试验设4个处理, 对照(CK)、播种前灌水30mm(W), 覆膜60d(M)和播种前灌水30mm加覆膜60d(WM)。结果表明, 播前灌溉后土壤水分状况得到明显改善, 但由于土壤温度显著下降, 播前灌水会影响春小麦苗期的干物质积累。地膜覆盖在作物生育前期可以改善土壤水温条件, 促进干物质积累, 在后期则会导致土壤水分状况恶化, 导致收获指数的下降, 影响产量的形成和水分利用。在春小麦生产中将播前灌溉与地膜覆盖相结合: 一方面可以在作物出苗时及苗期改善土壤水温条件, 促进作物生长发育; 另一方面在产量形成的关键时期可以通过更好的水分条件去除覆膜的负效, 获得产量和水分利用效率的显著提高。     

垄膜保墒集雨对旱地桃园土壤养分及酶活性的影响

提高西北黄土高原旱地果园水分和肥料利用效率的途径和方法是该地区桃树稳产丰产的核心问题。探讨垄膜保墒集雨技术对土壤养分及酶活性的影响,为生产中合理利用垄膜覆盖提供理论依据。利用大田定位试验方法,在年均降雨量500 mm左右的西北黄土高原半干旱丘陵沟壑区选择5 a成龄"秦王桃"桃园,连续4 a研究了垄膜保墒集雨全年覆盖（PFM）、垄膜保墒集雨3~6月底覆盖（JM,2月底覆膜,6月底揭膜）及清耕（对照,CT）条件下不同土层（0~30 cm和30~60cm）土壤有机质、氮、磷、钾及酶活性的变化。实验表明：与CT相比,PFM和JM两种处理均显著改变了果园土壤有效养分成分,但两种处理之间存在差异。0~30 cm土层,土壤碱解氮PFM和JM分别较CT增加了27.7%和14.6%;其中0~30 cm土层有效磷PFM较JM减少了31.0%;在30~60 cm土层,碱解氮PFM较JM增加了9.7%、有效磷减少了11.5%;PFM、JM显著提高了土壤脲酶、磷酸酶的活性,降低根际过氧化氢酶活性。其中0~30 cm土壤PFM和JM较CT脲酶活性分别增加21.5%和51.42%,磷酸酶活性分别增加11.2%和21.4%,JM较PFM更有利于微生物和酶活性的提高。可见,垄膜保墒集雨技术JM处理更有利于果园土壤养分转化和树体养分利用,同时有利于土壤环境的改善。     

Research strategies for the improvement of cactuspear (Opuntia ficus-indica) fruit quality and production

Cactus pear (Opuntia ficus-indica L.) is cultivated worldwide for fruit production either in the subsistence agriculture of dryland areas or as a cash crop. However, little horticultural research has been devoted to this species so far. Research needs related to reproductive biology as well as productivity and orchard management are outlined. A better knowledge of the environmental influence on reproductive biology and fruit quality, the control of fluctuations in plant cropping, as well as the reduction of seed number and size, are the major challenges for future research. Cactus pear will transcend the ethnical markets only if adequate marketing strategies can be promoted and fruit quality enhanced and standardized.     

沙地果树园地表覆盖栽培试验

1987-1989年,我们在山东禹城县新垦沙荒地开发利用中,为改善果树立地条件,对葡萄、山楂、桃、李等果树园地表,进行秸秆覆盖大区对比试验。结果表明,覆盖能调节土温,夏季避免果树高温灼伤,冬季能够安全越冬。并改善沙土水分、养分等理化性状,抑制杂草生长,减轻风沙流危害。使果树生长发育良好,产量提高。     

荒漠植物雾冰藜和沙米叶片对凝结水响应的模拟实验

通过模拟凝结水实验,研究了荒漠被毛植物雾冰藜和无毛植物沙米的叶片是否吸收凝结水。试验设计无模拟凝结水、偶尔发生凝结水以及频繁发生凝结水3个处理,每个处理又分干旱条件和人工浇水两组控制试验,研究了模拟凝结水对雾冰藜和沙米枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量的影响。结果表明,对于被毛植物雾冰藜而言,模拟凝结水显著提高了人工浇水和干旱条件下的气孔导度和地上生物量,仅提高了干旱条件下植株的水势、相对含水量、净光合速率以及地下生物量;而对于植株的基径有较小的效应。对于无毛植物沙米而言,模拟凝结水对两种水分条件下的枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量影响不大。因此,有毛植物雾冰藜的叶片可以吸收凝结水,并且其植株的光合作用、水分关系以及其生长都会对凝结水的发生产生响应,而无毛植物沙米叶片不吸收凝结水。     

利用无人机的多光谱参数预测荔枝叶片养分质量分数

以花芽分化期荔枝为例，分析了荔枝冠层叶片养分质量分数的空间分布差异；选用18种光谱变量，研究了荔枝不同冠层叶片养分质量分数与光谱变量的关系及其对无人机多光谱遥感监测模型的影响。结果表明：荔枝不同冠层叶片的氮、钾质量分数随冠层高度降低而明显提高；冠层中、上层叶片氮质量分数与无人机正射数据计算的类胡萝卜素反射指数（CRI）相关性最高（r＝0.86，p＜0.01）；冠层中、下层叶片钾质量分数与无人机正射数据的光谱变量显著相关，且与标准绿波段（NG）指数的相关程度最高（r＝-0.83，p＜0.01）。荔枝冠层叶片养分质量分数空间变化对基于垂直观测遥感数据建立的叶片养分质量分数估算模型精度有影响，无人机多光谱数据具有估算荔枝叶片氮、钾质量分数变化的潜力，但估算精度与冠层高度有关。     

雪岭云杉林叶片碳氮化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

碳（C）、氮（N）对于植物生长和生理调节机能意义重大。研究雪岭云杉林叶片C、N化学计量特征随土壤理化因子的变化特征，对于认识森林生态系统的分布格局和未来变化趋势具有重要意义，为进一步探讨全球变化对植物的影响提供科学依据。以雪岭云杉林叶片为研究对象，利用统计分析探究叶片C、N化学计量的变化特征，并利用冗余分析（Redundancy analysis，RDA）技术对叶片C、N化学计量特征与土壤理化因子的关系进行研究。研究结果表明，叶片C含量的平均值为465.28 g·kg^-1，变异系数为14%；叶片N含量的平均值为6.54 g·kg^-1，变异系数为42%；土壤C/N的平均值为90.63，变异系数为82%。冗余分析的结果表明，在0~30 cm层中，叶片C、N化学计量特征主要受到土壤含水量和pH的驱动，土壤含水量与叶片C/N之间呈正相关关系，与叶片C、N含量之间呈负相关关系；pH与叶片C、N含量成正比，与C/N成反比；在30~80 cm层中，土壤含水量和土壤粘粒含量是影响叶片C、N化学计量特征的主要因素，土壤含水量和叶片C/N之间呈正比，土壤粘粒含量与C、N含量之间呈正比，与叶片C/N之间呈反比；pH、土壤C、N含量对叶片C、N化学计量特征的影响不显著。