河南省获嘉县农田水分供需特征及秸秆覆盖效果分析

秸秆覆盖可以减少土壤表面水分蒸发,提高水分利用效率.以不覆盖处理为对照,2005年10月至2007年10月在获嘉县农场对冬小麦和夏玉米生育期间进行了秸秆覆盖处理对比观测.结果表明,秸秆覆盖后近地层气象要素发生了改变,覆盖后近地层空气温度升高,水汽压降低,地表土壤温度下降;秸秆覆盖有明显的保墒、蓄水作用,提高了土壤水分利用率;同时秸秆覆盖对提高冬小麦的成穗数,增加冬小麦和玉米的千粒重有明显作用.试验期间,推广田冬小麦增产幅度为8.7%,夏玉米增产幅度为8.9%.     

不同土壤水分和不同覆盖条件下麦田水分动态和增产机理研究

1997年 1月至 1 998年 6月在郑州水分试验场进行了小麦田覆盖期、覆盖量和土壤水分处理试验 .结果表明 ,覆盖是一种行之有效的保墒增产措施 .不同覆盖期、不同覆盖量和不同土壤水分对小麦干物重、叶面积、蒸腾强度、产量和水分利用效率有着显著的影响 .覆盖期、覆盖量和土壤水分含量的最佳结合点为 :冬前小麦停止生长之日、55%～ 70 %土壤相对湿度、450 0～ 60 0 0 kg/ hm2覆盖量 .在此状况下 ,产量可增加 1 8.5% ,水分利用效率提高 2 2 .1 % .     

干旱综合防御技术对小麦生长和产量的影响

1998年10月至2000年6月进行的冬小麦大干旱综合防御技术集成试验表明，充足的底墒水、深耕、秸杆翻压还田、秸杆覆盖、喷施防旱剂和有限灌溉等是防御冬小麦干旱、减少土壤水分无效消耗的有效措施，对小麦叶面积、干物重和产量形成有明显的影响。综合运用以上措施，可使冬小麦叶面积、干物重和产量形成有明显的影响。综合运用以上措施，可使冬小麦增产10％以上，水分利用效率提高30％以上，每公顷增收节支500－800元。     

不同生育期水分胁迫对玉米光合特性的影响

利用遮雨棚以夏玉米为对象进行水分胁迫大田试验,通过分析玉米叶片光合测量数据,研究不同生育期水分胁迫对玉米光合特性的影响,为定量分析不同水分胁迫程度对玉米生育的可能机理提供数据和初步的理论支持.结果表明:土壤水分下降会使玉米叶片的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)降低,而胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)会增加;Pn随着光照强度的增加而增加,且随着水分胁迫强度增强,Pn增加速率降低;干旱胁迫会改变Pn、Tr日变化规律,并且对拔节期光合作用的抑制小于成熟期;WUE与Pn存在极显著的正相关关系,与Tr、Ci及Gs存在显著的负相关关系.     

气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响估算

研究气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响规律,可为农业适应气候变化提供科学依据。通过构建代表站雨养冬小麦产量和土壤水分变化量的模拟方程,分析水分利用效率的历史变化,并结合两种区域气候模式PRECIS和REGCM4.0输出的4种不同气候变化情景资料,估算未来2021—2050年雨养冬小麦水分利用效率的可能变化。结果表明:1981—2010年甘肃、山西和河南代表站的雨养冬小麦水分利用效率呈二次曲线变化趋势,最大值出现在2003年前后。4种气候变化情景的模拟结果均显示:2021—2050年冬小麦全生育期耗水量明显增加,各代表站不同情景平均增加6.2%;产量有增有减,平均产量变化率为1.4%;水分利用效率平均减小3.8%,且变率减小。区域气候模式PRECIS估算的水分利用效率的减小量A2情景大于B2情景,REGCM4.0模式估算的水分利用效率的减小量RCP8.5情景大于RCP4.5情景。整体来看,RCP气候情景对雨养冬小麦水分利用效率的负面影响更大。     

干旱胁迫对夏玉米叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用华北地区大面积种植的夏玉米品种郑单958、承玉2号、鲁单981作为试验材料,通过研究干旱胁迫条件下的玉米叶片光合、叶绿素荧光等指标随着土壤水分的动态变化规律,以期为夏玉米干旱的生理生态变化监测及水分高效利用提供理论依据。研究发现,在土壤含水量70％左右时,随着土壤相对湿度的下降,上述3个夏玉米品种仍能保持其叶片水分状态。郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,分别为39．9、38．8、38．4μmolCO2／m^2·s;在土壤相对湿度较低时,郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率下降趋势明显（P〈0．05）。叶片水势变化规律为：在土壤相对湿度〉90％时,对水分胁迫郑单958、承玉2号不敏感,鲁单981敏感;在土壤相对湿度〈70％时,水分胁迫条件下承玉2号不敏感,而鲁单981、郑单958敏感。气孔导度（g1）变化规律：随着水分胁迫加剧,3个夏玉米品种气孔导度均下降,在土壤水分较高时,气孔导度变化规律不明显,在土壤水分较低时,气孔导度明显下降（P〈0．01）,细胞间隙CO2浓度（Ci）随土壤水分胁迫加剧而上升。上述结果表明：与叶片的光合和水分状况相比,夏玉米的气孔对土壤水分的匮缺更为敏感。     

干旱胁迫对夏玉米叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用华北地区大面积种植的夏玉米品种郑单958、承玉2号、鲁单981作为试验材料,通过研究干旱胁迫条件下的玉米叶片光合、叶绿素荧光等指标随着土壤水分的动态变化规律,以期为夏玉米干旱的生理生态变化监测及水分高效利用提供理论依据.研究发现,在土壤含水量70%左右时,随着土壤相对湿度的下降,上述3个夏玉米品种仍能保持其叶片水分状态.郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,分别为39.9、38.8、38.4 μmol CO2/m2 · s;在土壤相对湿度较低时,郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率下降趋势明显(P＜0.05).叶片水势变化规律为:在土壤相对湿度＞90%时,对水分胁迫郑单958、承玉2号不敏感,鲁单981敏感;在土壤相对湿度＜70%时,水分胁迫条件下承玉2号不敏感,而鲁单981、郑单958敏感.气孔导度(gs)变化规律:随着水分胁迫加剧,3个夏玉米品种气孔导度均下降,在土壤水分较高时,气孔导度变化规律不明显,在土壤水分较低时,气孔导度明显下降(P＜0.01),细胞间隙CO2浓度(Ci)随土壤水分胁迫加剧而上升.上述结果表明:与叶片的光合和水分状况相比,夏玉米的气孔对土壤水分的匮缺更为敏感.     

干旱及灌溉对冬小麦根系和产量的影响研究

在郑州农业气象试验站开展不同程度干旱、灌溉试验,研究了不同水分条件对冬小麦根系活力、形态及产量的影响。结果表明,干旱条件下,冬小麦根系活力和根直径均有明显的降低,根长有明显增加,土壤下层所占根系总体积比例增大,且随着发育期的推进,下层根系所占比例呈现增大的趋势,水分利用效率有明显提高;随着干旱程度的增加,上述变化趋势更加明显。在灌溉量相同的情况下,越冬期灌溉,有利于冬小麦根系活力和根直径增加,但不利于根系的向下伸展;返青期和拔节期灌溉有利于根系向下伸展、水分利用效率提高、理论产量增加,但不利于根系活力和直径的增加;拔节期灌溉,可适当增大灌溉量,减少灌溉次数,以提高水分利用效率。综合根系形态和活力、水分利用效率及产量,在冬小麦干旱持续发生条件下,在返青期、孕穗期灌水600 m~3·hm~(-2)左右,可根据干旱程度适当增减灌水量,重旱条件下适当增加灌水次数,少量多灌缓解旱情,而重大干旱年份灌水困难条件下可只在拔节期灌水600 m~3·hm~(-2),以实现产量的减损和节水效果。     

多情景土壤水分胁迫对固城夏玉米产量的定量影响评估

基于河北省固城生态与农业气象试验站2013—2015年夏玉米田间水分控制试验资料,分多情景模拟自然环境,研究了水分充足条件下夏玉米穗粒重随发育进程(DVS)的变化特征,对比分析了不同持续时间、不同发育阶段、不同程度水分胁迫对产量的影响,并建立了不同情景水分胁迫下土壤相对湿度与产量的定量关系模型。结果表明,在水分充足条件下,夏玉米穗粒重随DVS的增加呈现"慢—快—慢"的增长特征,其中乳熟—乳熟后10d的增长幅度和增长速率均为最大;水分胁迫发生在抽雄后10d—乳熟阶段,粒重减少最明显。夏玉米产量与出苗—拔节(阶段Ⅰ)、拔节—抽雄(阶段Ⅱ)、抽雄—成熟(阶段Ⅲ)以及[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ]和[阶段Ⅱ+阶段Ⅲ]5个不同时段土壤相对湿度均呈线性显著正相关关系,其关系模型表明,水分胁迫程度越严重、持续时间越长,产量减少幅度越大,不同阶段、相同胁迫程度和持续时间对产量的影响总体表现为:阶段Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ][阶段Ⅱ+阶段Ⅲ],以上阶段土壤相对湿度下降10%,产量分别减少89.7g/m2、122.7g/m2、129.8g/m2、133.7g/m2和144.4g/m2,减幅为22.8%～36.8%。     

夏玉米土壤水分指标研究

不同土壤水分状况对夏玉米生长发育和产量形成有着明显的影响,并且通过各种生理生态特征表现出来。本文根据1984—1987年试验资料,系统分析了土壤水分对气孔阻力、光合作用、蒸腾强度、灌浆速度等生理特征和产量的影响,建立了土壤湿度与它们之间的数学模式,运用最优分割理论进行最优分割,确定了夏玉米拨节—抽雄期的适宜土壤水分指标为15.5％,干旱指标为10.5％;分别占田间持水量的71.4％和48.4％,抽雄—成熟期的适宜水分指标为16.7％,干旱指标为10.7％,分别占田间持水量的77.0％和49.3％。从而为灌溉管理提供了依据。     

几种农业防旱措施及其集成的试验研究

通过 1 997～ 1 999年在河北省衡水半干旱地区对冬小麦进行耕作、覆盖、底墒和补水灌溉等综合应变防御技术田间试验研究 ,在拔节期以有限水分胁迫效益指标 ( 55% )为依据 ,制定出脯氨酸含量大于 0 .30 g/ 1 0 0 g为小麦受旱的生化指标 ;选取土壤水分、叶面积系数、生物量、补水量、水分利用效率等小麦受旱程度的特征量进行综合分析 ,得出了平均每实施一项抗旱技术 ,可使小麦增产 4.3% ,以深松 覆盖 足墒综合配套技术增产效果最明显 ,可增产 2 7.0 % ,水分利用效率达到 2 0 .1 kg/ ( mm· hm2 ) ,其次是深松 覆盖 欠墒综合配套技术     

干旱条件下夏玉米耗水分析

根据田间试验结果，分析干旱年份夏玉米不同发育阶段耗水状况，对比了不同日降水量对玉米田3米剖面的水分分布状况的影响，讨论了土壤失熵过程中的不同深度的水分的变化以及土壤水对玉米干物质积累的影响，为干旱年份玉米水分的科学管理提供依据。     

Microclimate effects of crop residues on biological processes

Summary Residues from crops left on the soil surface have an impact on the microclimate, primarily temperature, within the soil and the atmosphere; but, the impact on the biological system is largely unknown. Residue is assumed to have a positive impact on the biological system in the soil and a negative impact on crop growth. This report investigates the effect of standing residue on the microclimate surrounding a cotton (Gossypium hirsutum L.) crop in a semi-arid environment and the effect of flat residue on the seasonal soil temperature and soil water regimes in a humid climate with a corn (Zea mays L.) and soybean [Glycine max (L.) Merr.] production system. A study was conducted during 1987 and 1988 in a semi-arid climate at Lubbock, Texas using standing wheat stubble to shelter cotton from wind. In this study soil water, microclimatic variables, and plant growth were measured within standing stubble and bare soil during the early vegetative growth period. Air temperatures were warmer at night within the standing residue and the air more humid throughout the day. This led to a reduction in the soil water evaporation rate and an increase in the water use efficiency of the cotton plant within the stubble. Studies on corn residue with continuous corn and corn-soybean rotations with no-till, chiselplow, and moldboard plow tillage practices in central Iowa showed that the average soil temperatures in the upper soil profile were not affected by the presence of flat residue after tillage. Diurnal temperature ranges were most affected by the residue throughout the year. The largest effect of the residue on soil temperature was in the fall after harvest when no-till fields cooled more slowly than tilled fields. In the spring, surface residue decreased the soil water evaporation rate and increased the soil water storage within the soil profile covered with residue. In years with below normal rainfall, the additional stored soil water due to the surface residue was used by the plant to maintain transpiration rates at optimal levels during the early vegetative growth period. The biological implications of crop residue on the soil surface can be more positive than negative and increasing our understanding of the physical environment and biological system interactions will lead to improved resource management.Contribution from the United States Department of Agriculture, Agriculture Research Service.With 6 Figures     

不同土壤水分对向日葵光合光响应的影响

以食用向日葵为试验材料,大田试验采取人为控制土壤水分在胁迫、适宜和过湿 (土壤田间持水量的40%~54.9%,55%~69.9%和70%~90%) 条件下,研究了向日葵3个生育期 (二对真叶—花序形成期、花序形成—开花期、开花—成熟期) 的光合光响应特性。结果表明:在试验设置光强条件下,各生育期净光合速率随着光合有效辐射的增加而增加,同等的光合有效辐射下净光合速率也随着土壤水分的减少依次降低,尤其是随着光合有效辐射的增大愈加明显。土壤湿度对最大净光合速率和表观量子效率的影响并不是同步的,最大净光合速率随着土壤湿度的增加而增大,而表观量子效率在一定程度的水分胁迫情况下出现最大值。不同的土壤水分含量对光补偿点和光饱和点影响不同,光饱和点随着土壤水分的增加而增加,光补偿点却相反,表明水分胁迫使向日葵可利用光的范围缩小,而适宜水分则扩大了光的利用范围,更有利于干物质积累。暗呼吸速率随着植物的生长进程逐渐降低,不同生育期的水分胁迫均导致暗呼吸速率降低。     

海拔2800m的山区地膜春小麦试验研究

2006年,在海拔2800m以上的和田县喀什塔什乡科克阿依村进行地膜穴播春小麦与露地春小麦栽培对比试验。地膜覆盖技术改善了小麦生物性状,分蘖数和成穗率大大提高,千粒重也有所增加。除4月15日播种的外,株高、结实小穗数、穗粒数都比露地播种小麦增加,A、B、C三处理比对照籽粒产量分别增加75．5％、82．0％和52.3％,增产效果非常明显。能有效解决低温半干旱山区春小麦生产中存在的粗、旱、冻等突出问题,具有较好的保墒蓄水、增温保温效能,有明显的增产增收作用,是小麦生产再上台阶的一项有力措施,值得在南疆海拔2800m以上的山区大力推广应用。     

冬小麦耗水量和耗水规律的分析

本文根据1983年10月—1986年6月的试验资料,从产量与耗水量的关系上确定最佳耗水量。同时对籽粒产量、秸秆产量、水分利用效率和灌水费用等进行综合评判,确定最大经济效益的水分处理。并对不同生育阶段的耗水规律进行分析,为田间水分管理和气候评价提供依据。     

有限供水对冬小麦根系生长发育的影响及其对底墒的利用特征

试验在中国气象局固城农业气象试验基地人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用三种水分处理:I₁拔节期一次性供水75 mm; I₂返青期供水37.5 mm, 拔节期供水37.5 mm; I_CK生长季内无水分供应。生育期内遮去自然降水。试验结果表明, I₁处理由于有充足的底墒配合有限水分胁迫, 有助于减少冬小麦表土层 (0~30 cm) 的根生物量, 增加根系干物质向土壤深层分配, 挖掘深层土壤水分, 提高了土壤水供应量和有效底墒供水率.另外, I₁处理增加了需水关键期的有效蒸腾耗水比例, 提高了水分利用效率.虽然由于前期的水分胁迫降低了I₁处理总穗数, 但由于增加了籽粒数和籽粒重, 产量反而有所增加。     

Mulching as a means of exploiting dew for arid agriculture?

A traditional mulching technique used in Lanzarote, Canary Islands, allows dry farming as well as pronounced water savings in irrigation. It is known to reduce evaporational losses, but is also supposed to enhance the nocturnal condensation of water vapour from the atmosphere. The mulch layer consists of porous volcanic rock fragments abundantly available on the island. The mulched surface is believed to cool rapidly and to be more hygroscopic than a bare soil surface. This was investigated during a field experiment conducted over 68 nights during different seasons in 2001 and 2002, as well as some simple laboratory measurements. It was found that nocturnal condensation on the mulch surface (max 0.33 mm) was lower than on the bare soil surface (max 0.57 mm) or any one of three alternative mulch substrates. However, a slightly stronger nocturnal cooling of the mulched as compared to the bare surface was present. It is shown that these contrary findings can be explained by the higher hygroscopicity of the dry loam soil, resulting in condensation gains beyond the strict definition of dew. Differences in plant-availability of non-hygroscopic dew water and hygroscopic water uptakes are discussed, and conditions under which mulching would show positive condensation effects are defined. This includes a theoretical section demonstrating that non-hygroscopic mulch layers of a proper thickness can provide small amounts of dew to plant roots at the mulch–soil interface. This condensation could also happen during the day and would be favoured by a high amplitude of the diurnal atmospheric moisture cycle.