气候变化对新疆膜下滴灌花生适宜播期的影响

为探索气候变化条件下新疆不同区域膜下滴灌花生适宜播期,该研究利用北疆和南疆试验区实测地温数据与同期平均气温数据确定了花生播种前日平均地温与日平均气温之间的关系,并基于新疆51个气象站点1951—2020年气象资料,分析了气候变化条件下新疆不同产区膜下滴灌花生播期的变化规律。结果表明:播种前农田表层土壤温度与日平均气温呈较强的线性相关性,当春季连续5 d日平均气温维持在14.00和16.10℃时,同期表层土壤温度维持在12和15℃;播前连续5 d表层土壤温度维持在12℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为106.94、108.53和121.09;播前连续5 d表层土壤温度维持在15℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为114.39、117.02和128.58;近70年新疆绿洲花生适播期平均日气温呈上升趋势,东疆、南疆和北疆地区花生适播期分别提前了1.44~1.75、1.13~1.43和1.05~1.88 d/10a;根据播前农田耕层土壤地温与播后根区土壤地温的变化规律,新疆膜下滴灌花生适宜播期,东疆花生产区比南疆早2 d左右,南疆比北疆早12 d左右,目前,北疆花生产区适宜的播期为4月底至5月上旬。研究结果可为新疆绿洲不同花生产区适宜播种日期的选择提供技术支持。

花生叶面积指数精准快速监测方法研究

为探索适用于花生叶面积指数快速精准测量方法,基于田间调查实测数据,分别采用网格法、比叶重法、系数法、AutoCAD法以及扫描法等5种方法计算了花生不同生育时期的叶面积指数,并以基于扫描法的估算结果为对照,评价了基于其他4种监测方法估算结果的精度,并优化了系数法和比叶重法调查花生叶面积的关键技术指标。结果表明,比叶重法精度较高、监测速度较快、可操作性强,利用比叶重法监测花生叶面积指数,苗期、花针期、结荚期和饱果期叶片取样数分别为24、30、24和30片,相对误差分别为4.13%、4.07%、0.02%和0.13%,标准均方根误差为7.494%,适宜的干重比系数分别为150.00、143.26、187.58和157.20 cm^(2)/g。比叶重法是适宜于花生叶面积快速精准测量的方法。

基于Meta分析灌溉对中国北方地区花生产量和水分利用效率的影响

探究灌溉对我国北方地区花生产量和水分利用效率(WUE)的影响及不同灌溉模式下花生产量和WUE变化的差异,可为北方地区花生高效灌溉提供理论依据和数据支撑。通过收集北方地区近40年的花生田间灌溉试验数据,依据灌溉方式、灌溉定额、灌溉次数和灌溉阶段进行分组,以不灌溉作对照,利用Meta-analysis定量分析灌溉对花生产量和WUE的综合效应及其影响因素。结果表明:在北方地区,相比不灌溉,花生灌溉后产量和WUE可分别提高16.86%和2.62%(P<0.05),其中,在华北地区灌溉对花生产量和WUE的提升幅度高于东北地区。当采取畦灌、灌溉定额>90 mm、灌水次数≥4次或全生育期灌溉的措施时,花生的增产率更高,分别为20.42%、29.87%、25.89%和29.84%(P<0.05)。选择滴灌、灌溉定额<30 mm、灌水1次或花针期灌溉时,花生WUE提升更显著,分别为2.76%、8.39%、5.27%和7.96%(P<0.05)。随机森林结果显示:在北方地区,灌溉定额是影响灌溉对花生产量和WUE效应的最重要因素,其次为灌溉阶段。因此,建议北方花生种植区灌溉定额不超过150 mm,其中,东北地区适宜灌溉定额为30~60 mm,华北地区适宜灌溉定额为90~150 mm。采取滴灌方式进行灌溉、全生育期灌水2~3次或以花针期和结荚期灌溉为主,苗期为辅,更利于花生增产和WUE提升的协同,进而实现我国北方地区花生的高效灌溉。

豫北地区冬小麦滴灌灌水技术参数研究

为优化豫北地区冬小麦在滴灌条件下的灌水技术参数,通过田间试验系统研究了不同滴头流量(2.0,4.0,6.0 L/h)和滴灌带间距(40,60,80,100,120 cm)对灌溉水在土壤中分布、冬小麦产量以及水分利用效率的影响。结果表明:就灌水均匀度而言,缩小滴灌带间距和增加滴头流量可以提高灌溉水在冬小麦根区的分布均匀度;本试验条件下滴灌带铺设超过80 cm,会影响冬小麦产量及其构成,滴灌带间距相同时,冬小麦产量随着滴头流量的增加呈递增趋势。就水分利用效率而言,适宜的滴灌带间距及滴头流量组合能在同一灌水条件下,有效减小耗水量并提高水分利用效率;本试验条件下滴灌带间距60 cm、滴头流量2.0 L/h的参数组合的产量最高,达到10626.45 kg/hm 2,水分利用效率最高,达到2.42 kg/m 3。综合分析灌溉水均匀度、冬小麦产量以及水分利用效率,滴灌带间距60 cm、滴头流量2.0 L/h,以及滴灌带间距80 cm、滴头流量6.0 L/h的参数组合是适宜的冬小麦滴灌灌水技术参数。

灌水控制下限对冬小麦产量和品质的影响

为制定冬小麦的优质高效灌溉指标,通过3个生长季(2005-2008年)的人工控水试验,研究了不同灌水控制下限对冬小麦生长、产量和品质的影响。结果表明,与对照相比,播种—拔节前期水分胁迫对冬小麦生长、产量及品质的负面影响不明显,且可节水11.68%～18.18%,水分利用效率提高8.33%～12.5%;拔节—抽穗前期水分胁迫对冬小麦生长的抑制作用最明显,使籽粒出粉率、蛋白质质量分数显著降低,面团形成时间和稳定时间显著缩短,产量降低6.56%～9.08%,但可节水24.29%～31.95%,水分利用效率提高6.19%～10.63%;抽穗扬花期水分胁迫对冬小麦生长没有明显影响,虽显著提高了籽粒蛋白质、湿面筋、氨基酸质量分数和出粉率,但减产9.96%～11.35%,水分利用效率仅提高了4.12%～5.62%;灌浆成熟期水分胁迫对冬小麦生长影响最小,籽粒蛋白质、湿面筋、氨基酸质量分数和出粉率均显著提高,但大幅度降低了产量,水分利用效率只提高了1.03%～5.95%。华北地区冬小麦优质高效节水灌溉指标是:播种—拔节前期、拔节—抽穗前期、抽穗扬花期和灌浆成熟期的灌水控制下限分别为50%、65%、70%和65%田间持水率。

灌水模式及下限对滴灌棉花产量和品质的影响

为探索滴灌条件下棉花优质高效灌溉指标,在新疆石河子研究了地下滴灌(SSDI)和膜下滴灌(SDI)条件下不同灌水控制下限对棉花耗水量、品质以及水分利用率的影响.结果表明,相同滴灌模式,棉花蕾期耗水量随灌水控制下限的提高而增加,花铃期水分胁迫处理的棉花阶段耗水量普遍低于对照处理;蕾期适度水分胁迫(灌水控制下限为60%FC)花铃期充分供水(灌水控制下限为75%FC)处理(SDI-7和SSDI-7)有利于籽棉产量的提高,与对照处理相比,籽棉产量提高了14.48%(SDI-7)和11.60%(SSDI-7);水分处理对棉花衣分、棉纤维整齐度的影响不明显,蕾期和花铃期水分胁迫对棉纤维上半部平均长度的影响随水分胁迫程度的加重而加剧,蕾期适度水分胁迫(灌水控制下限为60%FC)有利于棉纤维断裂比强度的提高.相同水分处理,地下滴灌棉花产量和灌溉水利用率均高于膜下滴灌棉花.与对照处理相比,蕾期和花铃期灌水控制下限分别为60%FC和75%FC,灌水定额为30 mm处理在节约灌溉水的同时提高了籽棉产量并改善了棉纤维品质,可作为石河子垦区滴灌棉花适宜的灌水指标.

水分调控对麦茬棉产量和水分利用效率的影响

为研究麦后移栽棉对水分调控的响应，于2012年6月～2012年10月通过人工控水试验研究了水分供应对麦后移栽棉生长、产量和品质的影响。小区试验结果表明，蕾期轻度水分亏缺花铃期充分灌水处理（T2）的籽棉产量、成铃数以及单铃质量均为最大，但蕾期和花铃期轻度水分胁迫处理（T4）的产量与处理T2差异不显著，但水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了23．93％和34．01％；管栽试验结果表明，对照处理（T7）的单株成铃数的收获籽棉产量均最高，与对照处理相比，全生育期轻度水分胁迫处理（T8）减产3．98％，水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了9．70％和20．02％；桶栽试验结果表明，灌水定额为1．6倍E TP处理（T11）的籽棉产量和单株成铃数均最高，与处理T11相比，灌水定额为1．3E TP处理（T12）的籽棉产量仅降低了9．7％，而灌水定额为1．0E TP处理（T13）的籽棉产量降低了30％。说明适宜的水分胁迫（灌水下限为60％～65％FC，灌水上限为80％～85％FC）有利于麦后移栽棉的高产和水分利用效率的提高。

膜下滴灌条件下不同水分处理对棉花产量和水分利用效率的影响

为探索新疆膜下滴灌棉田方便快捷的高效灌水模式,分别于2007年和2009年在乌鲁木齐采用大田小区试验,通过自制蒸发皿水面蒸发量控制灌水,研究了膜下滴灌条件下棉花生长和籽棉产量以及水分利用效率对不同水分处理的响应;两个生长季的试验结果表明,与全生育期充分灌水处理相比,蕾期和花铃期持续亏水处理均对棉花生长、产量和耗水过程产生不同程度的负面影响,但适时适度的水分亏缺对棉花籽棉产量的影响不明显,而且可节约22.78%~24.88%的灌水量,灌溉水利用效率提高了27.94%~34.85%。蕾期轻度亏水（灌水定额为70%水面蒸发量）、花铃后期重度亏水（灌水定额为50%水面蒸发量）、花铃前期充分供水（灌水定额为100%水面蒸发量）的调亏灌溉模式是一种方便快捷的优质高效灌溉模式,可作为膜下滴灌条件下新疆棉花生产的一种适宜灌水模式。

调亏灌溉对膜下滴灌棉花生长、产量及水分利用效率的影响

在干旱的新疆乌鲁木齐采用人工控水试验,研究了调亏灌溉对膜下滴灌棉花生长发育和最终产量以及水分利用效率的影响。结果表明,要获得较高的产量和水分利用效率,膜下滴灌棉花全生育期内的灌水量应控制在450 mm左右;适时适度的水分亏缺虽然降低了总生物量,但由于作物的亏水补偿效应不但提高了生殖器官在总生物量中的分配比例,而且有利于光合产物向经济产量的转移,水分利用效率明显提高;适时适度的亏水处理1,其最终收获产量和水分利用效率比充分供水的对照处理提高了1.7%和17.0%。实现了以农田水分管理来调控光合产物的分配,减少作物的生长冗余,提高了农业水资源的利用效率。

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。

不同灌溉方式对覆膜棉田土壤温度的影响

为探讨不同灌溉方式(地下滴灌和膜下滴灌)对覆膜棉田地温的影响,利用曲管水银地温计和插入式地温计观测了新疆高产棉田膜下宽行、膜下窄行、膜边内侧和膜外裸地不同深度(地表下0、5、10、15、20、40、60和80cm)处地温在全生育期内的动态变化过程。试验结果表明,表层地温的变化滞后于气温的变化,滞后时间随着土壤深度的增加而延长,地表40cm以下土壤温度的日变化十分微弱,几乎不受太阳辐射日变化的影响;地下滴灌处理膜下宽行、膜下窄行、膜边内测和膜外裸地的日平均地温比膜下滴灌处理分别高出0.8、1.4、1.2和1.6℃。

膜下滴灌技术的研究现状与展望

目前,膜下滴灌技术研究主要包括膜下滴灌对作物生长发育的影响,膜下滴灌条件下土壤水、热、盐运移规律和膜下滴灌对水肥利用效率的影响等三方面。膜下滴灌技术研究中存在的问题有:如何制定合理的滴灌水肥施用制度和栽培模式,以调节棉花地上部与地下部的协调生长;滴灌条件下的水、热、盐、根系吸水问题,以及膜下滴灌作物水肥科学合理配比等的研究较少。我国膜下滴灌技术未来几年的重点研究方向为土壤水、热、盐动态变化规律和作物的水肥耦合技术等。

商丘地区不同降水年型冬小麦-夏玉米需水量和缺水量分析

【目的】研究不同降水年型下冬小麦、夏玉米的作物需水规律及成因。【方法】基于1954—2019年商丘市气象数据、1999—2019年河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站作物生育期观测数据和2011—2018年大型蒸渗仪观测数据,采用描述性统计和Mann-Kendall趋势检验方法,探究作物需水量和缺水量变化趋势,并通过主导分析法探索气象因子对作物需水量的影响。【结果】1954—2019年,周年有效降水量呈上升趋势,冬小麦季、夏玉米季有效降水量上升速率为3.09、5.23 mm/10a;仅丰水年下冬小麦季和周年有效降水量呈下降趋势。周年作物需水量呈极显著下降趋势(P<0.01),冬小麦季、夏玉米季作物需水量下降速率为6.72mm/10a(P<0.01)、18.47mm/10a(P<0.01);不同降水年型下冬小麦季、夏玉米季和作物周年需水量均表现为下降趋势。周年作物缺水量呈极显著下降趋势(P<0.01),冬小麦季、夏玉米季作物缺水量下降速率为9.81、23.70 mm/10 a(P<0.01);仅丰水年冬小麦季缺水量呈上升趋势。在平水年和枯水年,日照时间是影响冬小麦需水量的首要因子,但在丰水年相对湿度为影响冬小麦需水量的首要因子;夏玉米需水量的主要影响因子为日照时间、平均风速和最高温度,在3种降水年型下日照时间均为首要因子,其次是平均风速和最高温度。【结论】在丰水年型下,商丘地区冬小麦应在拔节—抽穗期灌溉,夏玉米季不灌溉;在平水年型下,冬小麦季应在拔节—抽穗期灌溉,夏玉米抽雄期灌溉;在枯水年型下,冬小麦和夏玉米在播前灌溉的基础上,还需分别在拔节—抽穗期和拔节—抽雄期进行灌溉。

滴灌条件下土壤平均含水率计算方法研究

为寻找适合滴灌农田土壤平均含水率的计算方法,在裸地和大田试验研究的基础上选用单点平均、三点平均等5种方法分别计算了滴灌条件下平均土壤含水率,并以积分法为标准,对其他4种方法进行评价。结果表明,3点取样,采用面积加权平均法计算各层土壤的平均含水率,然后在垂直方向上采用积分中值定理求平均值的方法计算结果更接近真实值,误差最小,可利用该方法计算滴灌农田土壤平均含水率。

非充分灌溉条件下冬小麦耗水规律研究

以不同生育期的土壤水分水平为试验因素,采用正交设计研究了华北平原冬小麦在不同生育时期的水分亏缺对蒸发蒸腾量和产量的影响,分析了冬小麦的耗水规律,建立了产量与水分之间的函数关系。研究结果表明:冬小麦耗水规律为:苗期耗水量较小;分蘖期和越冬期耗水量较苗期明显降低;返青期后耗水量缓慢升高;从拔节期开始到抽穗扬花期,耗水量明显增加;灌浆成熟期耗水量急剧增加并达到耗水高峰。冬小麦总产量与总耗水量之间呈二次抛物线关系,全生育期最佳灌水量为416.55 mm;水分生产函数的敏感指数以抽穗扬花期、灌浆成熟期、拔节期、苗期、分蘖越冬期、返青期的顺序依次降低,与冬小麦耗水规律基本一致。

不同水分处理对青贮玉米产量和水分利用效率的影响

采用人工控水试验研究了不同水分处理对青贮玉米生长、产量、耗水量以及水分利用效率的影响。试验设置3个处理,利用取土烘干法监测田间土壤贮水量的变化过程,并实测了青贮玉米形态指标和产量,利用水量平衡法得出了不同处理的耗水量。结果表明,轻度水分胁迫可以在减产11.26%的情况下节省25%的灌溉水,使WUE提高了18.32%。

使用Diviner 2000测定土壤水分

Diviner 2000便携式土壤水分廓线仪(简称Diviner 2000)是一种集现代高科技与智能化于一体的新型土壤水分测量仪器,由探测器(探头)、连接电缆和显示器组成。测量时将探头插入PVC管中并快速提出,即可实现测量点垂直剖面上的土壤水分廓线数据,可以在不破坏土壤结构的情况下实现长期高精度测量,测量层数最多可达16层。在监测管埋设时,要保证钻孔直径与监测管相同或略大,监测管外壁与土壤紧密接触,同时确保监测管垂直于地表。在仪器标定时,Diviner 2000测定的土壤含水率反映的是测试区内的体积含水率,而烘干法测定的是质量含水率,为了准确标定,必须进行土壤体积质量的测定。

西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究

膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究。研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线性相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高,其次是花铃期,吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间(两条膜正中间的裸地)蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。

基于作物需水信息的实时灌溉技术研究进展

介绍了基于作物需水信息实时灌溉技术的国内外研究进展,并对研究现状作了较系统的分析和评述,有助于实时灌溉技术的进一步研究和应用推广。

膜下滴灌棉田土壤温度探头最优布设研究

根据新疆试验区滴灌棉田不同位置、不同深处全生育期的地温数据,通过相关性分析发现,滴灌棉田同一观测点不同深处的地温具有较强的相关性;用R型谱系聚类法,对各观测点8个层次的地温变量进行分类,分为4类时,在地表0cm以及地表下5、15和40cm深处的地温就能较好的反映0～80cm土层的平均地温。水平方向上膜下宽行的平均地温最能反映滴灌棉田剖面上的土壤地温;膜下宽行处地表0cm以及地表下5、15和40cm深处可作为1膜2带4行滴灌棉田地温探头的最优布设点。