河北低平原冬小麦长期咸水灌溉矿化度阈值研究

在研究咸水灌溉对土壤和作物的影响过程中,对土壤盐分监测相对困难,而监测灌溉水的盐分更简单易行,但作物不同时期灌溉咸水的矿化度阈值较难确定。本文以2007—2015年在河北省衡水旱农节水试验站进行的长期咸水灌溉试验数据(灌溉水设置1 g·L^(-1)、2 g·L^(-1)、4 g·L^(-1)、6 g·L^(-1)和8 g·L^(-1)共5个矿化度;冬小麦生长期间灌溉3次水)为基础,以矿化度为1 g·L^(-1)灌溉水为淡水对照,调查不同处理小麦的相对出苗率、相对籽粒产量及土壤盐分等作物生长、产量和环境变化指标,并采用FAO分段函数方法,分析了‘石家庄8号’冬小麦多年咸水灌溉的矿化度阈值及其影响因素。结果表明,采用4 g·L^(-1)和6 g·L^(-1)咸水灌溉,多年平均小麦出苗率相当于淡水的93.8%(P>0.05)和70.4%(P<0.05),多年平均产量相当于淡水灌溉的86.0%(P<0.05)和65.3%(P<0.05),用小于4 g·L^(-1)的咸水灌溉,籽粒产量(产量变化小于15%)和出苗率不是影响咸水灌溉矿化度阈值的限制因素。经计算冬小麦多年咸水灌溉矿化度阈值为2.14~3.95 g·L^(-1),平均值为3.19 g·L^(-1),变异系数为21.1%。综合考虑产量和土壤盐分累积风险确定河北低平原冬小麦长期灌溉咸水矿化度阈值为2.47 g·L^(-1)。矿化度阈值与播前1 m土壤盐分有一定负相关关系(相关系数-0.587),与淡水灌溉产量呈一定正相关关系(相关系数0.516)。土壤盐分累积风险分析结果表明,按照灌溉咸水矿化度与土壤平均盐分拟合的指数方程预测,采用2.47 g·L^(-1)咸水连续9年灌溉,0~20 cm耕层土壤未达到盐渍化水平(平均土壤盐分预测值0.98 g·kg^(-1)),而1 m土体出现轻度盐渍化(平均盐分含量预测值1.17 g·kg^(-1)),土壤盐分稍有累积,但未对冬小麦产量造成明显影响。由此来看,以2.47 g·L^(-1)咸水长期灌溉造成土壤严重盐渍化的风险较小。

河北低平原潮土氮磷钾平衡状况及评价研究

对河北低平原潮土氮磷钾养分平衡状况进行了分析和评价。研究结果表明 :该地区养分收支情况为氮磷有盈余 ,而钾处于亏损状态。各养分的平衡系数分别为氮 1. 0 7～ 1. 4 1,磷 1. 14～ 1. 70 ,钾 0 . 72～0 . 96。氮磷钾养分的实际盈亏率都在允许的范围内。氮的盈余率为 4 . 75 % ,比允许值 4 7. 6 %低 ;磷的盈余率为 13. 7% ,比允许值 1. 6 %高 ;钾的亏缺率为 2 8. 1% ,比允许值 4 1. 3%低。总的来说 ,在该试验条件下 。

河北低平原区春玉米一熟替代麦玉两熟制的水生态与粮食安全分析

本研究针对河北低平原区水资源日益短缺的现状,于2011—2014年在河北省吴桥县开展田间试验,以小麦?玉米两熟制(WS)为对照,设置零灌溉春玉米一熟制(SMRF)和适水条件下春玉米一熟制(SMSW)2种种植模式,共3个处理,研究该区改传统高耗水的小麦?玉米两熟制为春玉米一熟制的可行性。结果表明:周年耗水量SMSW、SMRF较WS分别降低48.4%和54.2%;冬小麦耗水主要来自灌溉水和土壤储水,试验年间降雨仅能满足冬小麦耗水总量的32.9%,春玉米生育期内耗水主要来自降雨,试验年间SMSW和SMRF生育期内有效降雨总量分别满足春玉米耗水总量的91.9%和94.9%。SMSW和SMRF周年产量平均较WS分别降低24.4%和45.8%。SMSW和SMRF水分利用效率较WS平均分别高24.8%和0.3%。SMSW和SMRF的经济效益较WS平均分别减少5.2%和36.8%。经济水分利用效率SMSW和SMRF较WS平均分别高56.7%和17.5%。当下WS较SMSW仍具有一定的产量和效益优势,但WS对地下水灌溉依赖严重;而SMSW的水分利用效率和经济水分利用效率显著高于WS,未来随着春玉米高产技术体系的成熟,春玉米产量的进一步提高,在我国粮食总产、库存、进口"三增"的"新常态"下,该区改小麦玉米两熟为春玉米一熟具有兼顾水生态和粮食安全的可行性。

河北低平原区冬小麦夏玉米产量提升的理论与技术研究

作为渤海粮仓主要增粮区的河北东部低平原中低产农田,冬小麦夏玉米的产量主要受制于土壤肥力水平低、淡水资源短缺和气候异常造成产量的大幅波动。通过选择适宜的品种、播期与收获期的合理搭配、优化的种植方式和配套的耕作与田间管理技术,提高作物生育期内对地上光热资源和地下水肥资源的利用潜力和效率,平抑气候变化带来不利影响,有着巨大的增产空间。该研究通过田间小区试验,结合示范区试验示范,研究了冬小麦与夏玉米生育期的优化、夏玉米种植方式调整、夏玉米深松播种、夏玉米增施钾肥与冬小麦增施磷肥及有机肥等措施对冬小麦、夏玉米产量的影响。主要研究结果如下:冬小麦适期晚播(不迟于10月15日),同时适当增加播量,不影响生育期群体构建和产量水平。早熟品种‘小偃81’提早进入灌浆期,受后期干热风的危害小,在不降低品质的同时粒重与产量稳定。夏玉米提早播10 d(6月10日与6月20日相比)平均增产17.2%,晚收获8 d(10月2日与9月24日相比)粒重增加19.5%。根据冬小麦和夏玉米的品种特性,合理搭配生育期,在实现冬小麦稳产提质的同时,使充分发挥夏玉米的产量潜力成为可能。改变夏玉米的种植方式,适当增加种植密度,明显地改善和提高了夏玉米产量,更为适宜的种植方式是40 cm与80 cm大小行种植和38 cm等行距种植,不适宜的是20 cm与100 cm大小行种植,更为适宜的种植方式下产量提高15%以上。长期旋耕机械压实了犁底层,通过夏玉米深松播种种植,产量提高达31.3%,后茬小麦增产5.6%,但连续深松没有明显的增产效果。夏玉米播种时增施钾肥产量提高2.6%。冬小麦增施磷肥产量提高7.4%,增施有机底肥增产6.8%,增施有机底肥和施磷肥产量提高8.8%,但无明显的累加效果。因此,通过适宜的品种选择与适期的生育期搭配、种植方式调整、适时深松打破犁底层的耕作措施、速效肥与有机肥合理施用等栽培和管理技术,可实现冬小麦夏玉米产量的逐步提高和稳定,充分利用玉米生长季丰富且集中的降水与光热资源,挖掘夏玉米产量,稳夏增秋的粮食增产模式更符合该地区未来发展需求。

河北低平原浅层咸水的利用现状与开发潜力

河北低平原气候干旱,淡水资源严重匮乏,而浅层咸水分布广、储量大,开发利用浅层咸水是河北低平原发展节水农业的重要内容之一。本文调查了河北低平原浅层咸水目前的利用现状及其存在的问题,并提出了解决这些问题应采取的措施和进一步研究的方向。

河北低平原春季不同灌溉量对小麦产量的影响趋势研究

以4个不同类型小麦品种试验为基础,研究了河北低平原区春季不同灌水量对小麦产量的影响趋势。结果表明:小麦产量与春季灌水呈二次曲线关系,即在灌水较少时产量随灌溉增加而提高,当产量提高到最大值之后,随灌溉量增加而出现滞长或降低趋势。合理的灌溉量可以提高小麦产量,但盲目增加灌溉量不仅不能增产还会增加灌溉成本和造成水资源浪费。

河北低平原春季不同灌溉对小麦品质的影响趋势研究

以4个不同类型小麦品种试验为基础,研究了河北低平原区春季不同灌溉对小麦品质的影响趋势。结果表明:小麦主要品质指标蛋白质和沉降值均与春季灌水量呈二次曲线关系,即灌溉量较低时,小麦籽粒品质随灌溉量的增加而提高,当提高到最大值之后,随灌溉量的增加而出现降低趋势。表明在低平原区,适当灌溉可以提高小麦品质,但盲目增加灌溉量会使品质降低。

河北低平原气候条件对冬小麦产量的影响

为了充分利用河北低平原区气候资源,并制定合理的小麦栽培管理方案提供依据,采用1976-2006年衡水市冬小麦平均产量以及衡水市所辖4县(市、区)气象资料,对冬小麦产量与各气象因子进行了相关和通径分析。结果表明,气象因子与小麦产量密切相关。在与小麦产量相关的35个气象因子中,有12个因子的相关系数达到了显著或极显著水平,其中灌浆期降水与冬小麦产量呈极显著相关,且直接通径系数最高,对小麦产量贡献率最大;其次是拔节期降水量和返青期降水量;4、5月份的蒸发量与冬小麦产量密切相关,分别接近显著和达到极显著水平,它们对小麦产量形成起较大的负向作用;小麦越冬期间的气温也是不可忽视的气象因素。因此,在制定小麦生产管理计划时,应将以上因素作为考虑的重点,科学设置小麦生产管理规划,及时采取相应措施,提高小麦对自然资源的利用效率。

河北低平原夏玉米高产田土壤酶与肥力特征

通过采集河北低平原曲周、辛集、深州、景县、吴桥、固安6个县(市)玉米高产田的土壤样品,研究夏玉米高产田土壤酶活性的变化特征与土壤理化性质、玉米产量的相关性。结果表明,除过氧化氢酶与产量呈显著正相关,其他3种酶与产量均呈极显著正相关,相关性大小依次为脲酶>蔗糖酶>磷酸酶>过氧化氢酶,相关系数分别为0.791 3、0.571 8、0.313 6、0.265 0。在酶与土壤理化性状方面,脲酶与土壤容重呈极显著负相关性,相关系数为-0.727 5,与总孔隙度呈极显著正相关,相关系数为0.729 8,其他3种酶与土壤物理性状没有明显相关性。脲酶与有机质、速效钾呈显著正相关,相关系数分别为0.656、0.219。全氮与4种酶均有极显著关系,相关性大小依次为蔗糖酶>磷酸酶>脲酶>过氧化氢酶,相关系数分别为0.771、0.757、0.734、0.723。磷酸酶与速效磷、速效钾均呈极显著正相关,相关系数分别为0.585、0.365。蔗糖酶、磷酸酶与pH值呈极显著负相关,相关系数分别为-0.731、-0.234。在4种酶之间,脲酶与磷酸酶、过氧化氢酶均呈极显著正相关,相关系数分别为0.344 6、0.279 5。磷酸酶与蔗糖酶呈极显著正相关性,相关系数为0.582 4。其他酶之间没有相关性。表明土壤酶是高产种植模式下的重要指标。

河北低平原区坑塘水水量水质变化特征及影响因素

利用遥感技术分析沧州市1990、2000、2010和2019年等4个年份中在5月和10月的坑塘水水面面积,通过典型坑塘定位监测、区域调查取样结合ArcGIS软件分析坑塘水水质周年的变化与空间分布特征,综合坑塘水水量水质时空变化特征和主要作物需水特征评估典型年份研究区坑塘水的灌溉保障能力。研究结果表明:沧州市坑塘水体的空间分布呈东多西少的格局,坑塘水体的含盐量亦呈现东高西低的趋势。从时间分布来看,近30年来坑塘蓄水量总体呈增长趋势。通过影响因素分析,明确降水与蒸发是影响研究区坑塘水体增长的主要驱动因子,距离渤海的远近与地形地势是影响坑塘水含盐量分布格局的主要因素。沧州市坑塘多年平均蓄水量达到6.02亿m^(3),典型年份沧州市坑塘水分别能保障6807 km^(2)的冬小麦拔节期灌溉与7104 km^(2)的冬灌面积。坑塘水作为农业灌溉水源对于缓解河北低平原区水资源短缺意义重大。

河北省低平原中低产类型区种植结构调整过程及趋势分析

种植业是农业的基础,在社会不同发展阶段其结构会相应调整,合理调整种植结构对增加农民收入、促进农业可持续发展具有重要的现实意义。为弄清河北省低平原中低产类型区种植结构调整过程,对该区1986-2010年间种植结构进行了初步分析,明确了该区不同时期粮食作物、油料作物、棉花、蔬菜等作物的构成情况,探讨了该区种植业结构调整的发展趋势及内在原因,提出了未来种植结构调整的重点及措施。

地下水浅埋区层状土壤结构对包气带硝态氮累积和淋失的影响

农业过量施肥造成包气带硝态氮(NO_(3)^(-)-N)累积与地下水NO_(3)^(-)-N污染加剧,明确非均质层状土壤结构对NO_(3)^(-)-N迁移过程的影响对防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。华北低平原区非均质层状土壤结构分布广泛,地下水埋藏浅,NO_(3)^(-)-N淋滤路径短,是地下水污染的敏感区域。本研究选择位于河北省沧州市南皮县的3个非均质层状土壤结构剖面(P1:含多个薄黏壤土夹层的无施肥草地;P2:含多个薄黏壤土夹层的农田;P3:含140 cm厚黏壤土夹层的农田)和1个对照剖面(P4:相对均质的粉壤土农田),研究层状土壤结构以及农业施肥对包气带NO_(3)^(-)-N累积与淋失规律的影响。结果表明,NO_(3)^(-)-N累积分布层位与黏壤土层深度和厚度相关,3个非均质层状土壤剖面NO_(3)^(-)-N含量均高于相对均质粉壤土剖面,且非均质农田中P3剖面NO_(3)^(-)-N含量峰值(238 mg∙L^(-1))和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季8—9月含黏壤土夹层剖面NO_(3)^(-)-N淋失量:P3(319.2 kg∙hm^(-2))<P1(383.9 kg∙hm^(-2))<P2(554.7 kg∙hm^(-2)),说明在雨季含厚黏壤土夹层剖面对包气带NO_(3)^(-)-N淋失的阻控效果显著优于含多个薄黏壤土夹层的剖面(P<0.05)。受层状沉积结构和地下水浅埋深的影响,P2浅层地下水NO_(3)^(-)-N浓度的超标率与平均增长速率(93%和2.14 mg∙L^(-1)∙d^(-1))显著高于P4(21%和0.53 mg∙L^(-1)∙d^(-1))(P<0.05)。研究明确了层状土壤剖面对NO_(3)^(-)-N运移具有阻滞作用且黏壤土夹层越厚阻滞作用越强,地下水NO_(3)^(-)-N浓度受包气带层状土壤结构和地下水埋深二者的综合控制。研究结果可为地下水浅埋区地下水硝酸盐污染防治提供科学依据。

咸水灌溉棉田休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究

为探究淡水资源短缺不断加剧背景下,咸水灌溉对农田土壤胞外酶活性和微生物群落多样性的影响,以河北低平原区不同矿化度咸水灌溉棉田为研究对象,利用荧光底物-微平板法和Biolog ECO微平板法,探究了咸水灌溉棉田休耕期土壤微生物多样性特征和胞外酶活性状况。结果表明:不同矿化度咸水灌溉对多数土壤胞外酶活性和土壤微生物群落均产生了显著的影响。随着灌溉水矿化度的增加,α葡萄糖苷酶活性、纤维素二糖酶活性、磷酸酶活性及β木糖苷酶活性均呈显著下降的趋势,而N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性却呈现增加的趋势,β葡萄糖苷酶活性则基本不受影响。咸水灌溉改变了土壤微生物对碳源的利用能力,当灌溉水矿化度较低时,土壤盐分对微生物活性具有一定的刺激作用,能够增加微生物对不同碳源的代谢能力;但当灌溉水的矿化度大于6 g·L-1时,土壤盐分对微生物活性具有较强的抑制作用。研究表明,棉花生长季实施的咸水灌溉对休耕期土壤微生物特征以及胞外酶活性产生较大影响,休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究对于咸水灌溉土壤健康状况全面精准评价不容缺失。

微咸水灌溉对苹果、梨的产量和品质以及土壤盐分的影响

在河北低平原有咸水区内,选取成龄苹果、梨树为研究对象,连续3年研究了2g/L咸淡混合水灌溉对产品产量和品质以及果园土壤盐分动态的影响。结果表明:2g/L咸淡混合水灌溉对苹果和梨果实产量没有影响,但是提高了苹果和梨的商品质量,如降低了苹果可滴定酸含量,提高了梨果的果实硬度和可溶性固形物含量。2g/L混合水灌溉可以引起果园土壤剖面盐分增加,20～60cm根系密集层年内平均最高土壤含盐量1.103ds/m(0.37%),0～120cm年内平均最高土壤含盐量0.911ds/m(0.32%)。因此,在河北低平原区,利用2g/L咸淡混合水进行苹果、梨等果树短期灌溉是安全可行的。