高温伏旱区旱地农作系统水分供需平衡特征与生态适应性研究

天然降水是高温伏旱区旱地农作系统的主要水资源。根据调查资料和田间实验结果,以高温伏旱代表区域奉节、万州、沙坪坝为研究区,计算出重庆几种主要种植模式(小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯、小麦-玉米-大豆、马铃薯-玉米-甘薯、胡豆-玉米-大豆、油菜-玉米-甘薯)的需水量,系统地分析在坡度0°、5°、10°、15°、20°、25°耕地上,不同降雨年型中,主要种植模式水分供需平衡与错位特征,并利用水分生态适应性数学模型进行评价。研究表明:奉节3种降雨年型主要是由各年5-9月的实际降雨量决定的,万州3种降雨年型各月降雨量的差异主要体现在7-9月,沙坪坝3种降雨年型的年降雨量差异的最明显月份为7月。3个研究区和北碚实验区的平均年参考作物蒸散量的大小顺序是奉节>北碚>万州>沙坪坝。就相同的复作模式而言,不同研究区作物需水量的大小顺序为:奉节>万州>沙坪坝;同一研究区不同复作模式需水量大小顺序为:油菜-玉米-甘薯>胡豆-玉米-大豆>马铃薯-玉米-甘薯>小麦-玉米-大豆>胡豆-玉米-甘薯>小麦-玉米-甘薯。在平整的耕地上,奉节只有丰水年适宜在坡度较小的耕地上种植小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯和小麦-玉米-大豆。万州丰水年可以在平整的土地上种植各种复作模式,平水年适宜种植小麦-玉米-甘薯。沙坪坝平水年适宜种植小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯和小麦-玉米-大豆。通过积极调整种植结构,调节播种时间,采用保护性耕作,抗旱品种培育与生物抗旱技术,大力修建蓄水工程,发展设施农业等措施改善水资源利用状况,提高旱作农业的可持续发展能力。

四川丘陵地区水稻田间水分供需平衡研究

四川丘陵地区干旱发生频率高,研究稻田供水与耗水情况对水稻节水抗旱具有重要作用。本研究利用控制性田间试验,研究了四川丘陵地区水稻田间水分供需平衡关系。结果表明,丘陵地区降水3611.10 m3/hm2,灌溉用水6299.25 m3/hm2;水稻腾发6424.95 m3/hm2,深层渗漏2459.55 m3/hm2,漫田溢出1026.00 m3/hm2。水稻生产全程耗水8884.50 m3/hm2,其中水分利用效率为0.99 kg/m3,灌溉水利用效率为1.40 kg/m3。在四川丘陵地区,进一步协调稻田供水与耗水,从而实现抗旱节水有待进一步研究。

长江流域旱地多熟模式水分供需平衡特征与水分生产效益

长江流域年内降雨分布不均,季节性干旱问题严重,构建以避旱减灾为主体的多熟间套作种植模式是实现本区域水资源高效利用的根本途径。本研究于2016—2020年在长江流域(四川、湖北、湖南、江西、江苏等5个地区)进行旱地多熟模式水分利用特征评比试验,分别设置为四川:小麦-夏玉米(C1)、小麦-夏玉米‖夏大豆(C2)、饲草油菜-春玉米/夏大豆(C3)、马铃薯-春玉米/夏大豆(C4);湖北:油菜-夏玉米‖夏大豆(B1)、饲草油菜-春玉米‖春大豆(B2)、马铃薯/春玉米/夏大豆(B3);湖南:油菜-夏玉米‖夏大豆(N1)、饲草油菜-春玉米/夏大豆(N2)、饲草油菜-春玉米‖春大豆-秋大豆(N3);江西:马铃薯/春玉米/夏大豆(X1)、油菜-夏玉米‖夏大豆(X2)、黑麦草-春玉米/夏大豆(X3)、黑麦草-春玉米‖春大豆(X4);江苏:小麦-鲜食玉米/鲜食玉米(S1)、小麦-鲜食玉米/鲜食大豆(S2)、鲜食蚕豆/鲜食玉米-鲜食玉米(S3)、鲜食蚕豆/鲜食玉米-鲜食大豆(S4)。应用AquaCrop模型比较了不同种植模式的水分供需平衡特征、折谷总产量和单方水效益。4年结果表明,四川C4的水分满足率较C1、C2和C3平均分别增加5.28%、2.91%和6.00%,折谷总产量分别显著增加71.2%、49.3%和25.6%,单方水效益分别增加329.29%、123.42%和45.52%;湖北B3的水分满足率较B1和B2平均分别增加3.99%和3.51%,折谷总产量分别显著增加36.8%和25.8%,单方水效益分别增加295.60%和69.01%;湖南N2的水分满足率较N1和N3平均分别增加9.08%和2.93%,单方水效益分别增加58.47%和183.33%;江西X1的水分满足率较X2、X3和X4平均分别增加7.94%、6.70%和4.05%,折谷总产量分别显著增加112.4%、152.5%和116.8%,单方水效益分别增加70.13%、15.49%和46.53%;江苏S4的水分满足率较S1、S2和S3平均分别增加8.93%、5.85%和2.96%,折谷总产量分别显著增加35.4%、17.5%和12.6%,单方水效益分别增加60.25%、14.93%和45.56%。四川、湖北、湖南、江西和江苏分别种植马铃薯-春玉米/夏大豆、马铃薯/春玉米/夏大豆、饲草油菜-春玉米/夏大豆、马铃薯/春玉米/夏大豆和鲜食蚕豆-鲜食玉米/鲜食大豆等种植模式,有利于改善水分供需平衡特征,提高折谷总产量和单方水效益。长江流域旱地应根据不同的降雨条件选择适宜的多熟间套作种植模式,以实现避旱减灾和水资源高效利用。

黄土丘陵区旱地作物水分生态适应性系统评价

根据调查资料和田间试验结果 ,系统地分析了旱地不同作物生长发育与降水分布的时序关系、旱地作物水分潜在利用率和旱地主要作物水分供需平衡与错位特征 ,并利用水分生态适应性数学模型 ,对宁南黄土丘陵区主要作物的水分生态适应性进行了定量评价 .结果表明 ,秋熟作物生长发育与降水分布耦合性较好 ,夏熟作物生长发育与降水分布耦合性较差 .不同作物的降水潜在利用率存在差异 ,其基本规律是 :多年生牧草 >薯类作物 >谷类作物 ;秋熟作物 >夏熟作物 .作物的水分满足率和生态适应性 ,秋熟作物优于夏熟作物 ,丰水年份优于干旱年份 .旱地 6种主要作物的水分生态适应性指数排序依次为 :谷子 >马铃薯 >糜子 >胡麻 >豌豆 >春小麦 .