交替隔沟灌溉提高农田水分利用效率的节水机理

综合国内外多学科研究成果，从田间储水效率、土壤储水与根系吸水间的转化效率、作物叶片气孔行为和光合产物在作物不同器官之间的运转等方面，论述了交替隔沟灌溉提高农田水分利用效率的节水机理。结果认为，采用交替隔沟灌溉技术，棵间蒸发明显减少，作物叶片的气孔行为得到了优化，蒸腾速率降低，而植株的光合作用没有受到明显影响，作物水分利用效率得以明显提高。     

干旱区大田玉米控制性交替隔沟灌溉需水量及需水规律研究

根据多年试验资料,针对石羊河流域干旱缺水的实际,分析了玉米控制性交替隔沟灌溉的高产需水量与需水规律,为拟定玉米的高产灌溉制度提供了依据。试验结果表明:控制性交替隔沟灌溉玉米,生育期灌水2100m3/hm2,需水量4185～4275m3/hm2,产量可达13000kg/hm2左右,水分利用效率达2.8kg/m3以上。在保持高产水平条件下,较常规沟灌灌水量减少30%以上,耗水量减少12%以上,具有明显的经济社会生态效益,是一种经济可行的节水高效新途径。     

垄植玉米控制性隔沟交替灌溉节水高效技术及效应

民勤沙漠绿洲灌区干旱缺水，“带田”类立体种植形式，使得灌区水资源严重超采。压缩“带田”，扩种玉米，推广控制性隔沟交管灌溉技术，是灌区农业持续稳定发展的重要途径。根据初步研究成果，控制性隔沟交替灌溉实为一种节水高效灌溉技术，采用垄植沟灌、足墒播种、地膜覆盖、交替灌溉等综合技术，全生育期只需灌水2100m3／hm2，只有其他作物或灌溉方式的30％～70％，水效益2．9kg/m3以上，是其他作物的1．3～2．2倍。     

灌溉方式对番茄根系特性和水分利用效率的调控研究

为了探明灌溉方式对作物根系和水分利用效率的影响,通过2年的温室大棚试验,研究了沟灌、滴管和无压灌溉不同方式对番茄根系特性、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明:无压灌溉和滴灌根系密度分布在出水口附近3.0 cm~22.5 cm。根系密度、根长和根系水阻力系数R表现规律为无压灌溉最大,滴灌次之,沟灌最小,而根系水力传导系数恰恰相反。番茄干物质则表现为沟灌>滴灌>无压灌溉。无压灌溉与沟灌和滴灌相比,降低了耗水量,提高了产量,明显地提高了水分利用效率。研究成果为无压灌溉在温室中的利用提供了依据。     

葡萄根系分区交替滴灌的土壤水分动态模拟

在根系分区交替滴灌土壤水分动态和根系分布试验观测的基础上,提出了葡萄二维根系吸水模型,并确定了与土壤表层含水率有关的棵间土壤蒸发方程,然后在土壤水分运动基本方程的基础上结合交替滴灌的入渗特性,建立了根系分区交替滴灌的土壤水分动态模型(APRI-Model),模型考虑了该种灌水方式下棵间土壤蒸发和根系吸水的变化特征。通过与田间实测值进行比较,结果表明,模型的均方差在0.01~0.022cm3/cm3范围内,模拟值与实测值的平均相对误差在10%左右,因此,认为模型能很好的模拟干旱区蒸发力较大和作物根系分布不均匀条件下的土壤水分动态。     

咸水非充分灌溉下制种玉米水分利用效率研究

为了制定制种玉米的灌溉制度,在甘肃省石羊河流域开展了咸水非充分灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和制种玉米生长指标,研究了咸水非充分灌溉对制种玉米耗水规律、产量、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响。研究结果表明:制种玉米耗水量随着灌水量的减小而减小,随着灌水矿化度的增大而减小,适当降低灌溉水量和灌水矿化度,土壤水分能够得到充分利用;轻度缺水灌溉和微咸水灌溉对作物产量影响较小,与淡水充分灌溉相比,2ETc/3、3 g/L微咸水灌溉的制种玉米减产了10.3%。在研究区制定制种玉米灌溉制度时,灌溉水量采用370 mm左右的非充分灌溉和灌水矿化度采用3 g/L以下的咸水灌溉,制种玉米的产量减产幅度较小,并且能够提高水分利用效率和灌溉水分利用效率。     

宁夏扬黄灌区玉米限额补充灌溉制度研究

结合宁夏中部干旱补灌区限额供水的特点,集成覆盖保墒技术、大田微集水技术、限额补充灌溉技术,开展玉米限额灌溉制度试验研究。综合分析作物需水关键期、限额灌溉技术、土壤含水率、产量、水分利用效率,提出宁夏中部干旱区适宜的玉米限额灌溉制度。     

西北内陆地区微咸水交替灌溉试验研究

我国西部内陆地区淡水资源紧缺,微咸水的开发利用成为缓解农业水资源紧缺的重要措施。本研究在西部内陆地区进行了不同矿化度的微咸水交替灌溉试验,采用在玉米生育中期进行咸水灌溉的措施,研究了交替灌溉对当地土壤水盐运移规律以及作物产量的影响。研究结果表明依据农民的灌溉习惯,土壤水分能较好的满足玉米生长的需求;在灌溉淋洗及蒸发积盐的双重作用下,收获后各处理的土壤含盐量均较播种前有所降低;3 g/L和5g/L的微咸水灌溉处理条件下玉米的产量下降均小于10%。     

甜椒交替隔沟灌溉土壤水分时空分布及节水机理研究

对甘肃张掖地区甜椒进行大田试验,研究垄沟之间的土壤水分随时间、空间的变化情况。试验结果表明,在甜椒生长期内,通过灌水沟的交替干燥和湿润,可以使作物根系经受一定程度的干旱锻炼,提高根系的吸收补偿效应;交替隔沟灌溉中,由于在灌水沟和非灌水沟之间没有形成零通量面,其水分的侧向入渗明显增强,从而可减少土壤水分发生深层渗漏的机率。     

不同水分处理对玉米根系分布及产量的影响研究

为了从机理上揭示土壤水分对玉米生长及产量的影响,文中采用了室内盆栽的形式,在玉米三叶期后开始控制灌溉的含水量下限,对其进行不同水分处理。试验对玉米的根长密度、总根长、根系干重、产量构成因子、产量及灌溉水利用系数进行了系统的分析。结果表明:不同水分处理不改变玉米根系随土层增加所呈现的对数递减的分布形式,却改变了其在不同土层的分配比例;水分处理W1玉米总根长及根系干重均大于W2,但差别不显著;W3玉米总根长及根系干重较W1、W2均显著减小;相对于其他处理,W1水分充足,其玉米产量最高,穗粒数最多,且玉米籽粒最饱满;W2较W1玉米产量、穗粒数及百粒重均有所降低,但降低的程度不显著;W3和W4玉米均严重减产,且籽粒干瘪不饱满。各水分处理灌溉水分利用效率排序为W2>W1>W3>W4。综合考虑玉米生长指标及灌溉水利用效率,确定在玉米生育期内以田间持水量的70%作为灌溉下限较为合理。     

咸水灌溉下制种玉米水分利用效率的研究

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,在西北干旱区的石羊河流域开展了咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水率和制种玉米产量指标,研究咸水灌溉对制种玉米耗水量、产量、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响.研究结果表明:在相同灌溉水量条件下,不同灌水矿化度对制种玉米的耗水量影响不明显;随着灌水矿化度的增加,制种玉米的产量逐渐降低,3 g/L的微咸水灌溉与淡水灌溉相比,减产幅度在20%以下,而9 g/L的高矿化度的咸水灌溉减产幅度在30%以上;水分利用效率和灌溉水分利用效率具有与产量类似的规律.因此,在研究区短时期采用3 g/L以下的微咸水进行灌溉,对制种玉米减产幅度、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响较小.     

不同管距时玉米渗灌效果的试验研究

在运城市夹马口灌区和红旗灌区进行了1996,1997两个年度的玉米渗灌试验,研究了不同毛管间距条件下渗灌对其产量及水分生产率等的影响。结果表明,玉米渗灌毛管间距采用0.8~1.0 m较为适宜。毛管间距愈大,产量愈低;渗灌较地面灌平均减产7.23%,较旱地平均增产30.8%;玉米生长期内总耗水量地面灌最大,渗灌次之,旱地最小。渗灌可明显提高玉米水分生产率,渗灌处理水分生产率平均为1.65 kg/m3,是地面灌的1.2倍,是旱地的1.33倍;两年度渗灌较地面灌平均节水44.4%。     

灌溉定额与灌溉水矿化度对春玉米水分利用效率影响研究

通过在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对春玉米耗水量及水分利用效率的影响.研究结果表明:春玉米耗水量随着灌溉定额的增大而增大,随着灌溉水矿化度的增大而减小.而从充分利用土壤贮水的角度考虑,非充分灌溉能够提高土壤播前贮水的利用量,而咸水灌溉则会降低土壤贮水利用量;非充分灌溉有利于提高春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率,而咸水灌溉会降低春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率.本次试验得到淡水轻度缺水灌溉处理的水分利用效率和灌溉水分利用效率最大值分别为2.90 kg/m~3和4.23 kg/m~3.与淡水充分灌溉处理相比,在研究区若采用灌溉定额为340 mm和灌溉水矿化度为0.71 g/L的灌溉方式,春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率可提高25%以上,同时可节水170 mm.     

不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响

为了探究北京地区夏玉米适宜的耕作和灌溉施肥方式,开展了夏玉米野外田间试验,试验设置了4个处理,分别为不起垄高灌中肥处理(AE)、不起垄低灌高肥处理(BF)、不起垄低灌中肥处理(BE)和起垄不灌低肥处理(CD)。通过测定夏玉米生育期内的土壤含水率、生长及产量指标,研究不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响。研究结果表明:起垄CD处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化不明显,不起垄处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化明显,在垄作方式相同情况下土壤含水率随着灌溉水量和施肥量的增加而增大;夏玉米产量随着灌溉水量和施肥量的增加而增大,不起垄AE处理的产量最大,为10 768 kg/hm~2,起垄CD处理与不起垄AE处理相比,夏玉米产量减产12.86%,起垄CD处理对夏玉米的产量的影响较小;起垄CD处理与不起垄AE处理具有相同的夏玉米水分利用效率,为2.29 kg/m~3。因此,在试验区种植夏玉米,采用起垄不灌溉低肥的方式可以提高夏玉米的水分利用效率,对夏玉米生长及产量影响较小,可以达到节水节肥的目的。     

石羊河流域咸水灌溉下土壤水盐动态及春玉米产量模拟

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,利用春玉米咸水灌溉田间试验观测资料对SWAP(SoilWater-Atmosphere-Plant)模型参数进行了率定和检验,并利用率定参数后的SWAP模型模拟了较长时期咸水灌溉对土壤盐分动态及春玉米产量的影响。研究结果表明:土壤含水量、土壤含盐量和春玉米产量的实测值与模拟值吻合较好,均方误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)均在允许的误差范围之内,经过率定和检验后的SWAP模型可以用于研究区春玉米咸水灌溉的模拟;较长时期咸水灌溉模拟结果表明,在模拟期内,矿化度在3. 0 mg/cm~3以下的微咸水灌溉土壤盐分累积量在2. 8 mg/cm~3以下,春玉米减产幅度在20%以内,矿化度在6. 0 mg/cm3以上的咸水灌溉土壤盐分累积量在4. 0 mg/cm~3以上,春玉米减产幅度在38%以上。在研究区可以较长时期利用灌水矿化度低于3. 0 mg/cm~3的微咸水进行灌溉,土壤积盐量较少,对春玉米产量影响较小,可以达到合理利用地下咸水资源的目的。     

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显.灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌.     

基于AquaGIS模型的盈科灌区制种玉米农业用水效率分析

盈科灌区是黑河流域中游绿洲典型灌区之一,该灌区农业用水效率较低,农业用水矛盾十分突出。制种玉米是灌区主要种植作物,研究制种玉米的优化灌溉制度对实现该区域农业用水可持续发展具有十分重要的意义。利用分布式作物模型AquaGIS模型,基于盈科灌区土壤质地的空间变异性对该灌区制种玉米灌溉制度进行了优化,提出了适合灌区实际配水情况的最佳灌溉制度。通过灌溉制度优化,灌区制种玉米蒸散发量减少36~53mm,水分生产率WPET增加5%左右,灌溉水生产率WPI增加25%~48%,极大地提高了灌区农业用水效率。同时,对该灌区不同水文年灌溉制度进行优化,综合对比灌区制种玉米WPET、WPI和产量,其中丰水年灌溉3次、平水年灌溉4次、枯水年灌溉5次可以实现农业用水效率最高,为灌区高效节水灌溉提供理论指导。     

基于熵权的灰色关联模型在玉米灌溉效益评价中的应用

通过水肥互作盆栽试验,根据玉米单阶段受旱处理下的灌溉用水量和产量的试验资料,采用熵值法确定评价指标的权重,建立了基于熵权的灰色关联模型,运用该模型对玉米灌溉效益进行评价。计算过程简单,结果与实际试验得到的数据一致,适用于玉米灌溉效益评价。     

不同灌水量对绿洲玉米叶面积动态及产量的影响

以河西绿洲春玉米为研究对象,分析了不同灌水量对玉米全生育期叶面积动态、产量及产量构成要素的影响。结果表明:不同灌水处理玉米单株叶面积在灌浆初至灌浆中期达到高峰,且稳定期持续至灌浆末期,此后单株叶面积衰减较快。进入灌浆期以后,不同灌水处理玉米叶面积相对生长率已开始出现负值,叶面积已有开始衰减迹象。与充分灌水相比,有限灌水不仅显著节水31.1%,还可使玉米产量提高2.9%,而有限灌水粒重、行粒数和穗粒数的增加则是玉米节水高产的主要原因。因此,不同灌水量显著影响玉米叶面积生长和产量形成过程,生产中应侧重通过前期有限水分亏缺(拔节期中度水分调亏而大喇叭口-孕穗期轻度调亏)产生的后补偿效应促进生育中后期叶面积的持续稳定发展,从而实现玉米高产和水分高效利用的双赢。     

灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和含盐量,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态的影响.研究结果表明:灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤水分影响明显,随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加,土壤含水率越大;灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤盐分影响明显,土壤盐分累积量随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加而增大;收获后与播种前相比,0~100 cm土层,除淡水充分灌溉处理脱盐外,其余各灌溉处理均呈现积盐,并且随着灌溉水矿化度的增大,盐分累积量也越大,其中灌溉水矿化度为6 g/L的轻度缺水灌溉处理积盐量最大,最大值为0.838 g/kg.