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。     

沙化农田小麦凋落物产量测定及分解量预测

为了揭示沙化农田小麦在不同施肥条件下凋落物的产量特征和变化规律,对科尔沁沙地农田生态系统小麦凋落物产量动态与分解量进行了测定和分析。结果表明,随着施肥量由225kg·hm^-2增加到300kg·hm^-2和450kg·hm^-2,沙地小麦凋落物总产量也由34.39g·m^-2增加到了39.97g·m^-2和51.58g·m^-2。处理1中凋落物产量随着小麦的生长由6月1日的13.18g·m^-2减少到了8.65g·m^-2。处理2和处理3的凋落物的变化趋势则是中间一次(6月15日)取样测得的产量高于第一次和第三次取样的测定结果。对照则与处理1的变化趋势相反,随着时间而增加。灰分校正对准确地估测小麦的凋落物产量及其数学模型分析有着重要的意义。     

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。     

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.     

荒漠绿洲区间作和密植对作物产量和水分利用效率的影响

针对间作种植模式下密植潜力薄弱、水资源不足、生产实践中难以同步提高产量和水分利用效率(WUE)的问题,在河西荒漠绿洲区通过大田试验研究了4个(5.25、6.00、6.75、7.50万株·hm^-2)玉米密度水平下玉米间作豌豆群体的产量和水分利用效率,以期为构建禾豆间作在密植条件下的高效节水技术提供理论依据。结果表明:玉米间作豌豆的土地当量比(LER)平均达到1.16,且LER随玉米密度的增大而增大。单位面积间作玉米的产量平均达到了相应单作的74.87%;随玉米密度的增大,作物产量的最大值均出现在高密度(6.75、7.50万株·hm^-2)处理中。间作0~120 cm土层平均土壤含水量平均低于单作玉米1.60%,但平均高于单作豌豆6.70%;两年内单作玉米和间作0~120 cm土层平均土壤含水量均在高密度(7.50万株·hm^-2)处理时最大。由于土壤贮水量、降雨量、灌水等诸多因素的影响,间作较单作增加了耗水量(ET),上述间作的ET比单作高19.23%~23.66%。与单作WUE加权平均相比较,间作的WUE分别高于单作11.08%、13.32%、18.86%和28.06%;不同玉米密度处理中,密度3(6.75万株·hm^-2)的WUE表现出了优势。因此,在河西荒漠绿洲区,同步提高作物产量和水分利用效率的有效措施之一是间作和密植条件。     

改进后的CTM模型在半干旱区作物生长中的应用

将改进后含有温度和水肥补偿效应的CTM模型应用于半干旱区作物研究中,分析了水分因子与土壤养分因子间的生态学补偿效应,模拟了半干旱区作物生长过程,并对在不同水分和不同施肥量下的作物生长状况进行了数值模拟。结果表明,在水分变化梯度上,随着土壤水分的增加,主要作物春小麦的产量呈上升趋势,试验条件下春小麦籽粒产量的最大值为462.35g·m^-2;一定限度内通过合理施肥可以补偿土壤水分不足。模拟计算结果表明,丰水条件下施中肥效果最好。     

沙地影响玉米产量形成因子的量化研究(I)

采用二次回归通用旋转组合设计方法,对沙地玉米的水肥因子进行了量化试验研究。结果表明,试验条件下沙地农田当土壤相对含水量保持在67.2%,施用尿素52.5 g·m^-2和施用磷肥36.7g·m^-2时,可以获得1.32 kg·m^-2的最高产量。影响玉米产量形成的敏感因子首先是氮肥施用量,其次是土壤相对含水量,而磷肥施用量对玉米增产效果不明显。玉米的产量(Y)与土壤相对含水量因子(X₁)、氮肥施用量因子(X₂)和磷肥施用量因子(X₃)的关系为:Y=5.16+0.151x₁+0.284x₂-0.182x₃+0.199x₁x₂+0.403x₁x₃-0.215x₂x₃-0.193x₁²-0.415x₂²-0.002x₃²。     

半干旱荒漠草原带沙地果园覆草效应

在半干旱荒漠草原带沙地,采用覆盖45t·hm^-2的麦草,且保持覆草厚度 25cm,可以使在减少灌溉3次的情况下,增加果树产量6300 kg·hm^-2,降低果树生产成本3000元·hm^-2。覆草改变了土壤的解冻时间,将果树开花推后7d左右,增加了果树开花躲过晚霜的可能性,增强了果树生产的稳定性。在地处半干旱荒漠草原地带农牧交错地区用麦草覆盖是因地制宜、就地取材管理果园的经济方法,建议大量推广。     

水分胁迫对冬小麦物质分配及 产量构成的影响

通过设置不同土壤水分条件和不同生育期受旱处理,研究土壤水分条件对冬小麦生长发育的影响。从器官水平上详细考察了水分条件对小麦物质积累、分配以及产量的影响,并建立产量和耗水量关系。在相对适宜的土壤水分条件,茎秆所占比例较小,为24%,穗部则占56%;而过度灌溉和水分亏缺条件下,茎秆所占比例较大,分别为36%和37%,穗部比例相对较小,仅为43%和48%。各种条件下均以茎秆对产量的贡献量大。相对适宜的土壤水分条件,茎秆对产量的贡献量最大,为0.308g/茎;水分亏缺条件下,叶鞘对产量贡献量较适宜土壤水分条件的叶鞘贡献量要大,分别为0.18克/茎和0.09克/茎;而过度灌溉条件下各器官对产量的贡献量均较小。根据实测产量和蒸散耗水量模拟的产量、水分利用效率与蒸散耗水量的关系可知：禹城地区在现有的肥力水平和栽培管理措施下冬小麦的理论最大产量为6240kg/hm²,蒸散耗水量为473mm,而获得最高水分利用效率的蒸散耗水量为403mm。由于该地区地下水埋深浅,地下水对冬小麦生育期需水量的补给作用明显,试验年份冬小麦拔节期至成熟期地下水补给量占同期耗水量的22%。     

膜下滴灌对梨树生长发育、果实品质及营养元素含量的影响

为筛选出甘肃中西部沙漠边缘区梨树高效优质栽培适宜的灌溉模式,研究梨树抗旱生理机制,选用9年生"黄冠"梨树,以常规漫灌为对照（CK）,设计5种膜下滴灌处理（依灌溉时期和单次灌溉量,分为T1~T5）,测定并分析了叶片和一年生枝条生长情况、果实产量和品质以及不同器官中营养元素的含量,综合评价不同处理的效果。结果表明：与CK相比,灌溉处理下叶片面积和叶绿素a、b含量无明显变化,但叶片的物质积累、失水速率、水分饱和亏缺均存在显著差异。灌水量与枝梢长度、粗度显著负相关,T5处理更有利于枝梢的生长。不同处理对营养元素含量的影响明显,T3最有利于促进叶片营养元素的积累,T2处理下果实中营养元素积累显著提升,并且灌水量与叶片中P含量显著负相关。T3、T4和T5处理单株产量与CK无明显差异,但果实品质性状差异较大,T5处理可溶性固形物含量显著高于CK,且品质性状综合评判值最大,而T3处理果实品质表现较差。因此,根据树体枝叶生长、果实产量和品质综合表现,处理T5（冬灌1次、每年滴灌9次,生长季节灌水量5 670 m³·hm^-2,年灌水总量7 340 m³·hm^-2）为沙漠边缘区梨园适宜的节水灌溉模式。     

不同水肥处理的沙地玉米生长分析

在奈曼站农业观测场进行了5种水肥处理的玉米生长试验。结果表明,各处理的玉米株高快速生长期均从6月下旬始,至8月初达最高值。不施肥处理株高和茎粗生长在拔节后期落后于其他处理,早于其他处理停止生长。根量快速增长从6月底开始,至7月底结束,8月下旬根开始死亡,至9月20日,细根数量减少至峰值期的50%。高肥处理的根系增长率高于其他处理,其根密度值最大,不施追肥处理的最小。不浇水的处理在7月初雨季到来时根系开始快速增长。不施追肥的处理早于其他处理7d停止根系的增长。5种不同处理的根系生长动态趋势一致,均为单峰形。施肥量最大的处理(T₁)产量最高,不施肥的处理产量最低。玉米生长期多次灌溉并不能促进生长,相反使产量减少。     

秸秆覆盖免耕储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率的影响

在河西走廊的黑河流域中心试验站进行了秸秆覆盖免耕（NTS）储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率影响的试验研究。结果表明:①就春小麦全生育期耗水情况来看,NTS并没有减少土壤水分的消耗,只使春小麦的耗水在时间和空间上有所改变;②NTS的全生育期日均耗水量最高,而全年的日均耗水量最低,这主要是由NTS在休闲期时明显的保墒作用所导致;③为获取高产和提高灌溉水分利用效率,耕作方式为NTS且冬季储水定额为1 200 m3·hm-2的处理是最优的;④随着储水定额的增大,全生育期和全年的日均耗水量增大,而灌溉水分利用效率递减。若仅仅为提高节水效率和灌溉水分利用效率可以将冬季储水定额减少到750 m3·hm-2。     

不同施氮量对沙地春小麦株穗性状及产量的影响

在内蒙古奈曼旗对沙地春小麦进行了氮肥施量试验。结果表明,不同施氮量(尿素15.0~51.5g·m^-2)对沙地春小麦穗粒数、千粒重、有效小穗数及其百分率、籽粒产量、生物产量的影响具有显著差异,但对成穗数、株高的影响差异不明显。产量水平以施氮量为37.5g·m^-2时最高。     

化肥、农药和地膜对甘肃省农业生态环境的影响

依据甘肃省农业生态区划,对5个生态区单位面积化肥、农药和地膜施用量进行了环境影响分析。结果是:甘南区处在低施肥量区,其余4个区化肥施用量均超过了全国高施肥量区的平均值,其中河西区施用量已超过全国平均高施肥的3.22倍,粮食产出率仅4.8kg·kg^-1;全省河西区农药和地膜平均施用量最大(128.9kg·hm^-2、15.1万hm²)。对环境的影响是土壤有效营养元素失衡、土地板结、保水保肥能力下降、地表水和地下水受到污染;农作物品质下降,各种农作物中六六六、滴滴涕的残检率为100%,但已逐年降低,有机磷农药蔬菜检出率为76%;由于地膜使用年限短,覆膜面积较小,未出现地膜残留污染。     

沙漠绿洲多功能高分子植物生长调节剂籽瓜增产和品质改善研究

选择适合当地土壤和生态环境特点的优质高产籽瓜品种——新籽瓜1号,进行甘肃省武威市民勤沙漠绿洲多功能高分子植物生长调节剂籽瓜根部追施增产和品质改善试验研究。结果显示,施用产品不但有利于籽瓜的营养和生殖生长,增加瓜径3%~5%、提高产量11.5%,而且显著改善籽瓜的品质,提高其粗蛋白和维生素B1、B2含量,分别比对照增加1.80%和29.41%、14.29%,因而产生较好的经济效益,净增产值358.95~580.95元·hm-2。     

施肥对荒漠化草原草本植物种群密度和生物量的影响

通过外源施加N肥、P肥和N-P混合肥的试验,研究了荒漠化草原草本植物种群密度和生物量对不同肥料的响应,3种肥料均设置了0(对照)、5、10 g·m-2和20 g·m-2 4个投加水平。一年的研究结果表明：种群密度在3种肥料作用下均随着施肥水平的增大呈现逐渐降低的趋势,尤其是在高的N肥（20 g·m-2）处理下,优势种草本植物茵陈蒿（Artemisia capillaris）、多根葱（Allium polyrhizum）和冠芒草（Enneapogon brachystachyus）的密度及总密度均显著低于对照（p<0.05）;地上部及根部生物量在3种肥料处理下的响应同种群密度,即地上和根部生物量均随着施肥水平的增大而减小,其中,3种优势种草本植物的地上部生物量及总的地上部生物量随着施肥水平的增大均呈现出显著的负相关的关系,其决定系数（R2）均在0.80以上。可见,在荒漠区较低的降水条件下（年降水<180 mm）,施肥会抑制荒漠草本植物的种群密度和生物量,且其抑制作用与肥料种类无关。     

小麦水分生产函数及其效益的研究

我国北方地区水资源短缺,有限的降水不足以满足小麦生长所需的水量,为了避免因缺水造成的减产,需要实施灌溉以补充水分。本文讨论了灌水与小麦产量的关系,并以小麦田间试验数据为基础,采用最小二乘法原理,拟合了小麦的水分生产函数模型,通过耗水资料的分析整理,揭示了小麦的水分效应及需水规律。对典型灌溉制度下小麦水分生产函数的分析表明,水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率的最高点和产量最高点,小麦灌水效益最佳点的确定原则为边际收益等于边际成本,合理利用小麦灌溉生产函数及其规律,可以实现小麦节水、高产、高效的较好统一。