两种灌溉方式下棉花根域层不同土层耗水比例初探

应用中子仪对农六师芳草湖农场、农七师127团的不同灌溉方式下的棉花进行土壤水分监测,应用PROBE灌溉管理软件进行分析,选取一些稳定的耗水过程(在此期间无降水、无灌溉、根域层内无排水现象)作为研究对象。将根域分为四层,看不同灌溉方式下,各层耗水的比例关系。

黄土旱塬区近40年降水对冬小麦耗水和产量的影响

冬小麦是黄土旱塬区重要口粮作物,产量受降水等因素影响较大,为研究降水对冬小麦耗水规律和产量的影响,收集、统计甘肃省农业科学院镇原试验站近40年冬小麦长期观测数据,分析冬小麦产量、耗水量等指标随降水变化的趋势。结果表明,黄土旱塬区近40年冬小麦产量以每年51.2 kg·hm^(-2)速度增加,但持续系数仅为0.43;10月中旬至11月中旬、3月中上旬、5月上旬和下旬降水量增加,产量随之显著增加;全生育期降水满足率为64.4%,干旱年型仅为52.7%,不同生育时期中拔节-灌浆期满足率最低。冬小麦生育期耗水量近40年呈降低趋势,平均为361.3 mm,播种-返青期耗水占全生育期的34.3%,为全生育期耗水最大的时期;干旱年和平水年分别在出苗-拔节期和拔节-灌浆期降水满足率最低,分别为36.9%和42.2%,此阶段降水对冬小麦产量影响显著。冬小麦产量相关的因素由高到低依次为耗水量>穗数>穗粒数>播前底墒>生育期降水量>全年降水量。近40年来黄土旱塬区冬小麦稳产性差,原因为播种-返青期耗水占全生育期比重较大,降水满足率低,影响了冬小麦分蘖成穗和水分高效利用。以上结果表明,保证该区冬小麦关键生育期降水满足率和休闲期降水高效蓄集,是冬小麦稳产高产的重要保障,研究结果对冬小麦产业可持续发展具有重要意义。

考虑生态耗水的干旱区绿洲灌溉用水效率评价指标与方法

针对现行干旱区绿洲尺度灌溉用水效率评价对生态服务效益考虑不足的问题,提出了在绿洲尺度上考虑生态耗水的灌溉用水效率评价指标和方法,并应用于宁夏引黄灌溉绿洲。结果表明:宁夏引黄灌溉绿洲农田蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达74.7%,生态系统蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达39.8%,灌溉水对生态系统的支撑作用显著;考虑生态耗水前后的灌溉用水效率差为0.052~0.074,占未考虑生态耗水灌溉用水效率的13.9%~16.1%,灌溉水的生态服务效益明显;提出的评价指标与方法合理可行,能客观反映干旱区灌溉用水的综合效益。

不同种植方式对高寒旱区地膜小麦耗水特征和产量的影响

于2019—2022年在陇中高寒旱区以裸地条播为对照(CK),设置全膜覆土穴播(FM)和膜侧沟播(FS)两种覆盖方式,研究不同覆盖种植方式对冬小麦耗水特性、生长发育及产量的影响。结果表明:与CK相比,FM和FS处理播种期~拔节期0~20 cm土层土壤温度分别平均提高3.1℃和2.1℃,灌浆期分别降低0.6℃和1.0℃。覆盖能不同程度提高冬小麦各生育期0~200 cm土层土壤含水量,其中出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高幅度均高于20%。与CK相比,FM处理返青后冬小麦耗水量平均显著提高29.2%,返青前显著降低42.4%;FS处理返青期~灌浆期耗水量提高12.6%,返青前降低25.7%。各处理冬小麦基本苗、分蘖数、公顷穗数、穗粒数、千粒重和产量均表现为FM>FS>CK,处理间差异显著,其中FM和FS处理产量分别较CK平均提高74.7%和45.4%;处理间耗水量差异不显著;FM处理水分利用效率最大,较CK平均提高67.3%,FS次之,较CK平均提高46.1%。综上,地膜覆盖可调节土壤水分状况,改善冬小麦生长发育和成穗情况,显著提高产量和水分利用效率,其中全膜覆土穴播调节效应优于膜侧沟播,是适宜在高寒旱区地膜小麦生产中推广应用的种植方式。

不同灌水处理对春玉米土壤水分、耗水特征及产量的影响

【目的】探究不同灌水定额对春玉米全生育期耗水特征及产量的影响,优化克拉玛依地区春玉米节水灌溉制度,以提高当地水分利用效率。【方法】于2021年5—9月在克拉玛依农业综合开发区开展春玉米田间试验,设置6个灌水处理W1(225 m^(3)/hm^(2))、W2(300 m^(3)/hm^(2))、W3(375 m^(3)/hm^(2))、W4(450 m^(3)/hm^(2))、W5(525 m^(3)/hm^(2))、W6(600 m^(3)/hm^(2)),探究不同灌水定额对春玉米耗水特征及产量的影响。【结果】①各生育期不同灌水处理0~100 cm土层土壤含水率随土层深度增加呈“增-减-增”的变化趋势。W5处理在喇叭口期、抽雄散粉期、乳熟期、完熟期较W1、W2、W3、W4、W6处理0~100 cm土层土壤贮水量平均增加了2.35%~9.11%、0.21%~4.37%、0.39%~1.79%、0.60%~4.48%。②完熟期W5处理百粒质量显著高于W1处理和W2处理,但与W3、W4、W6处理无显著性差异。W5处理穗粒数较其他处理显著提高10.49%~36.01%,穗长较其他处理显著提高8.31%~27.12%。③综合评判模型计算得出W5处理(525 m3/hm^(2))综合评价指数最高。【结论】因此,全生育期灌水10次,灌水定额为525 m3/hm^(2)是克拉玛依地区最优灌水处理。

民勤绿洲膜下滴灌色素辣椒耗水特性及节水种植研究

色素辣椒在民勤绿洲种植面积较大,随着水资源的日益短缺,常规种植已经不能满足农业高质量发展要求。为了掌握色素辣椒膜下滴灌技术的耗水特性,提高水分利用率,研究提出了滴灌节水技术的新模式。通过对不同滴灌灌水定额与常规灌溉处理的试验对比,测定了不同处理下土壤水分动态、产量效应、水分利用效率和耗水规律,进一步比较了滴灌处理与常规灌溉的优越性,分析研究了不同处理对水分、产量、灌溉效率、耗水特性和经济效益的影响程度。结果表明:①膜下滴灌保墒效果良好,土壤水分变化平稳;②在适宜的滴灌定额条件下,色素辣椒单株果鲜产量和干产量均较高,在生育期总灌溉定额和耗水量较低,水分生产力在6.0元/m3以上;③适宜的滴灌处理(T3和T4),在降低棵间无效蒸发损失、减少生育期耗水、改善土壤水热状况,以及提高作物产量和经济效益方面效果显著,适于推广应用。

干旱胁迫对苹果树耗水特征和光合特征的影响

本研究分析了干旱胁迫、半根区灌溉和常规灌溉对长富2号苹果树生理活动的影响,旨在掌握干旱胁迫对苹果树耗水特征和光合特征的影响,为优化苹果树抗旱栽培管理策略提供科学依据。结果表明:相对于常规灌溉,干旱胁迫条件下苹果树峰值茎流速率、平均茎流速率及平均茎流活跃时间均显著下降;短果枝、中长果枝、果台枝叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降,但水分利用效率有所提高。

基于贝叶斯分析的干热河谷区橙子林冠层蒸腾耗水模拟

需耗水机制是进行农田/果园水分管理和调控的基础。本文聚焦蒸腾耗水机制,基于贝叶斯参数估计方法对比了不同Jarvis-Stewart模型配置对干热河谷区橙子林蒸腾耗水量的模拟效果,探索了Jarvis-Stewart模型在影响因子交互效应较强条件下蒸腾耗水模拟中的适用性。结果表明,考虑不同影响因子及其限制函数会对模拟效果产生较大影响,其中考虑土壤含水率和叶面积指数对模拟效果改善作用明显,而引入饱和水汽压差和气温则不同程度地降低模拟精度;考虑的影响因子越多,模型结构越复杂,模拟效果不一定越好;筛选出的最佳模型结构基本实现了橙子林蒸腾耗水的可靠模拟,但模拟效果仍有明显改进空间,因此,应综合考虑模型复杂程度、模拟精度及不确定性等,进一步探究适宜的模型结构。研究可为果园节水灌溉技术体系建立和水分管理优化提供科学依据,也能为耗水模型的进一步发展和完善提供理论支撑。

干旱胁迫下江南油杉幼苗生长与耗水特性

为探究干旱胁迫下江南油杉(Keteleeriafortuneivar.cyclolepis)幼苗生长与耗水特性,为江南油杉苗期水分管理、干旱修复技术探索提供理论依据,以2年生江南油杉幼苗为材料,采用盆栽控水法,设置适宜水分(CK)及轻度(T1)、中度(T2)和重度(T3)干旱4种处理,分别为田间最大持水量的75%~80%、55%~60%、35%~40%和15%~20%,研究不同干旱程度下江南油杉幼苗生长变化和耗水特性。结果表明,30~40天时,苗高生长随干旱程度加深呈下降趋势,轻度干旱处理的地径生长表现最好,且其地径增长率显著高于其他处理;轻度干旱处理有利于茎和根生物量的积累。30~40天时,根冠比随干旱程度加深呈上升趋势。平均日耗水量和周耗水量及总耗水量均随干旱程度加深呈下降趋势。轻度干旱处理的日耗水量在胁迫后期达到最高值,之后与中度和重度干旱处理的日耗水量相近,均处于较低水平;轻度干旱环境下,江南油杉幼苗对土壤水分的利用效率较高,说明江南油杉幼苗有一定耐旱能力。综合考虑苗木生长和耗水特性,将土壤水分含量控制在田间最大持水量的55%~60%能保持江南油杉幼苗正常的生长发育,并有利于茎和根生物量的积累,还能实现土壤水分高效利用,达到节水育苗和旱地生态修复的目标。

基于水足迹的鸡蛋生产耗水核算与评价

为了解国内鸡蛋生产的耗水情况,探究不同蛋鸡养殖模式和蛋鸡品种对耗水情况的影响,研究利用水足迹核算方法分析评价中国5家蛋鸡养殖场的鸡蛋生产耗水情况。结果显示:5家蛋鸡养殖场的鸡蛋水足迹为2537.69~3446.85 m^(3)/t,其中,绿水足迹为1653.02~2314.94 m^(3)/t,蓝水足迹为484.07~616.65 m^(3)/t,灰水足迹为400.60~515.26 m^(3)/t,养殖场A中海兰褐和海兰灰品种的鸡蛋平均总水足迹分别为3042 m^(3)/t和3224 m^(3)/t;5家养殖场的鸡蛋水足迹中绿水足迹占比最高,达到66.75%,饲料消耗是影响鸡蛋水足迹的主要因素;养殖场A的鸡蛋水足迹最高,养殖场E最低;相比于海兰褐品种,海兰灰品种产蛋所消耗的饲料量、直接和间接用水更多。建议通过优化饲料配比、提高农业用水效率、增设养殖场的节水设施设备并选择适宜的蛋鸡品种能够有效降低鸡蛋水足迹。

基于微喷带水肥一体化条件下冬小麦耗水特性和产量的研究

探究微喷带水肥一体化条件下冬小麦耗水特性和产量的变化规律,可以为冬小麦适宜的水肥管理制度提供科学依据。2021年10月至2022年6月在河北省石家庄市国家半干旱中心鹿泉综合试验站进行田间试验,考虑了灌水和施氮2个因素,每个因素设置了3个水平,以对照小区达到田间持水量下限(返青~拔节60±2%FC,拔节~成熟70±2%FC)时进行灌水,灌到上限(90%FC),灌水量记为I(W3),3个灌水水平为:W3(100%I)、W2(80%I)、W1(60%I);设置3个施氮水平为N3(220 kg/hm^(2))、N2(160 kg/hm^(2))、N1(100 kg/hm^(2))。试验结果表明:冬小麦总耗水量在406.00~479.11 mm。冬小麦全生育期耗水量各组成所占比例表现为:土壤供水所占比例最大,48.86%~57.35%;其次为灌水,25.24%~39.38%;最低为降水13.65%~16.11%。冬小麦产量随灌水水平的提高增产1.60%~15.30%,随施氮水平的提高增产1.40%~10.02%。水分利用效率随灌水水平的提高先增后减,在W2处理下得最大值2.03 kg/m^(3);随施氮水平的提高先增长后趋于稳定,在N2处理下得最大值1.99 kg/m^(3)。氮肥偏生产力随灌水水平的提高先上升后趋于稳定,随施氮水平的提高下降26.25%~49.98%。W2N2相较于W3N3而言在水氮投入均减少20%的条件下,产量无显著差异,且水分利用效率与氮肥偏生产力分别分别比W3N3高6.09%和34.27%。说明节水减氮不会造成产量的显著下降,并能获得较高的水氮利用效率。在本试验条件下,综合考虑冬小麦产量和水氮利用效率,W2N2(80%I,160 kg/hm^(2))为最佳的灌溉施肥组合。

面向耗水管理的河北平原灌区水会计设计与应用

当前最严格水资源管理制度在我国正被不断深化,“三条红线”在水资源管理中发挥了关键性作用,但其与“真实节水”、微观个体管理及水资源利用效益管理方面的联系并不密切,亟待探索更为有效的手段,以完善新时期的水资源管理体系。在充分考虑水会计制度在不同层次核算主体间的适用性的基础上,结合灌区水会计制度的应用需求,将水循环物理机制中的耗水过程与水会计制度的各个环节进行融合,从精细化核算角度对灌区农业生产中的涉水要素重新进行了科目设计,提出了面向耗水管理的水会计核算方法体系,构建了面向耗水管理的水会计制度框架,并以河北平原的永安村灌区为例开展了实例应用。结果表明:该体系有效加强了耗水侧的控制与管理,通过调整种植结构(3种方案)和灌溉方式,农户农灌用水量分别下降了38.8%、22.2%、60.0%和39.8%,耗水量分别下降了36.6%、19.0%、56.5%和8.2%,且在消减各项水负债的同时有效提高了农户的经济效益;相比传统模式,文中提出的水会计制度更适用于灌区水资源管理,也更符合新时期我国最严格水资源管理制度与节水型社会构建的发展需求。

干热河谷区橙子树蒸腾耗水环境响应与生理调节研究

为探究西南干热河谷地区典型经济林木橙子树的蒸腾耗水机制,利用热扩散式探针TDP、冠层分析仪、土壤水分传感器TDR、全自动气象站等设备获取橙子树蒸腾量、叶面积指数、土壤含水率和气象因子(气温、辐射、饱和水汽压差、降雨量等)的长期数据。对橙子树蒸腾规律的环境控制和生理调节特征进行系统研究,结果表明:相比于干季和雨季,干热季橙子树表现出较为保守的水分利用机制,日蒸腾量、冠层导度和退耦系数都显著低于其他两个季节。干季和雨季,橙子树蒸腾活动受太阳辐射和饱和水汽压差的交替控制,而干热季蒸腾活动主要受饱和水汽压差的驱动。冠层导度与气象因子日内动态变化特征之间存在时滞效应,且这种效应在不同天气不同季节具有差异。受叶面积指数影响,饱和水汽压差与冠层导度在整个年份呈负对数相关关系,其他环境因子与冠层导度在叶面积指数小于4 m^(2)/m^(2)时呈负对数相关关系,大于等于4 m^(2)/m^(2)时呈二次函数相关关系。不同环境条件下虽然冠层导度对饱和水汽压差的敏感性不同,但蒸腾耗水在大多数环境条件下基本遵循等水势调节策略,但个别环境条件下存在环境胁迫应对失衡风险。研究结果可为干热河谷区橙子园环境胁迫诊断提供直接依据,有利于灌溉制度的科学优化和节水调控技术体系的高效制定。

哈巴河流域蒸散发遥感估算与耗水特征评价

蒸散发是干旱区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算哈巴河流域实际蒸散发量,分析其时空变化规律,挖掘土地利用变化对实际蒸散发的影响,对流域水资源科学管理和高效利用具有重要意义。基于2000-2020年的MOD16遥感数据集,估算哈巴河流域实际蒸散发量,利用Theil-Sen趋势度及Mann-Kendall检验法,分析流域内实际蒸散发时空分布变化规律,通过土地利用动态度法探究流域内土地利用变化程度,结合实际蒸散发量揭示流域内不同土地利用类型下ET的差异性变化特征,并对流域内耗水特征进行评价。结果表明:①时间尺度上,ET年际波动较大,总体呈增加趋势,年增长率为1.4177mm/a;年内变化呈先增后减的变化趋势,季节差异明显。②空间尺度上,ET呈现出显著的空间差异性,呈现北部山区高,南部平原区低,流域中上游高,下游低的分布格局。③不同土地利用类型的平均ET大小表现为林地>耕地>草地>未利用地。④研究区多年平均耗水总量为24.53亿m^(3)。在大尺度地区,MODIS遥感数据适用性较高。林地、耕地等植被覆盖度较高的区域蒸散发明显高于荒漠区等植被覆盖度低的区域,受人类活动的影响,土地利用类型的变化导致其蒸散发及耗水量也随之改变,耗水量与植被覆盖度密切相关。

基于耗水平衡的喀什噶尔河流域水资源承载能力研究

喀什噶尔河流域作为塔河“九源一干”之一,在经济发展过程中暴露出一系列的水资源问题,为了更好地了解流域社会经济发展阈值和水资源开发能力,以现状水资源开发利用问题为导向,通过规划修编中开展的水资源评价成果,在分析水资源量、现状耗水分析的基础上,建立了基于耗水的水资源承载能力供需平衡模型,提出不同情景下,在确保生态安全的前提下流域所承载的灌溉面积。结果表明,流域在实施工程措施和节水措施的条件下,按照“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”的原则,流域可承载的灌溉面积约为841万亩,若流域用水节水水平达到先进水平,或可承载当前灌溉规模。流域水资源承载能力研究对流域经济社会高质量发展、贯彻落实粮食产能提升行动具有重要战略意义。

不同覆盖种植方式对马铃薯耗水特性及产量的影响

【目的】探究黄土高原旱作区马铃薯不同覆盖种植方式对耗水特性及产量的影响,提高水分利用效率,寻求适宜干旱和半干旱地区马铃薯种植模式。【方法】于2022年在甘肃农业大学试验基地开展试验,设置垄作种植+高秸秆覆盖量(SLH)、垄作种植+低秸秆覆盖量(SLL)、平作种植+高秸秆覆盖量(PH),平作种植+低秸秆覆盖量(PL)4个覆盖处理,以传统露地平作种植为对照(CK)。【结果】覆盖处理较CK显著提高马铃薯全生育期土壤含水量0.14%~0.78%,覆盖处理在块茎形成期增墒效应最突出,较CK平均增加0~90 cm土层土壤含水量17.85%。覆盖处理较CK显著提高马铃薯全生育期0~180 cm土壤贮水量,SLH处理在块茎形成期和成熟期增幅最大,分别增加11.54%和11.14%。秸秆覆盖较CK显著提高薯块产量5.24%~26.16%,水份利用效率(WUE)提高10.39%~34.07%,商品薯率提高2.11%~12.88%。覆盖处理较CK显著降低马铃薯生育前期(播种期-苗期)和后期(淀粉积累期-成熟期)耗水量,显著增加生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,但全生育期耗水量总体显著降低。SLH、SLL、PH、PL处理较CK分别增加马铃薯总收入36.99%、20.54%、11.12%、8.45%。【结论】覆盖处理能显著提高WUE和马铃薯产量,秸秆覆盖操作简单、绿色环保、省工省力,显著增加马铃薯种植收入,垄作种植+高秸秆覆盖量(SLH)提高WUE和马铃薯产量最高,适宜于干旱和半干旱地区马铃薯生产种植模式中推广使用。

单站还原农业耗水量计算优化

为获取更高精度的单站还原径流支撑区域的水资源量测算结果,需要排除人为扰动影响,还原天然径流量,以便更好地服务水资源管理。文章以江汉平原东部的汈汊湖流域为例,研究选取分项调查项目中占比影响最大的农业耗水因子,借助Arcgis软件应用灌区一张图的成果,查验了对流域内灌区的分布情况,调取用水统计直报系统中灌区样本的用水数据。通过2项成果整合,将既往农业耗水的县域估算法转为灌区样本统计。研究精细化了计算单元,充分利用现代技术,提升农业耗水单站还原的计算精度,为水资源管理提供更科学的数据参考。

吐鲁番市蒸散发耗水估算与农业用水量相关性研究

为实现蒸散发耗水的准确估算,利用多个气象站点实测数据,结合MODIS和Landsat 8等多源遥感数据作为输入参数,利用中国科学院遥感应用研究所研发的ETWatch模型对吐鲁番市2019—2021年度蒸散发耗水进行估算,同时与当年农业用水总量进行相关性分析。结果表明,高昌区和221团呈现对数相关,拟合优度R2分别达0.80和0.79,鄯善县和托克逊县拟合优度R2分别达0.40和0.37,表明在下垫面土壤和作物类型不太复杂的情况下,该模型估算蒸散发耗水更具有优势。

秸秆还田和灌溉制度对黑龙江省高粱产量及耗水规律的影响

为探究不同秸秆还田施用量和不同灌水量对高粱干物质积累量及耗水规律的影响,在黑龙江省哈尔滨市香坊区进行盆栽试验。本试验设置3个不同的秸秆还田施用量和3个不同灌溉下限,探究不同处理高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率的差异。研究表明:在一定范围内,增加秸秆还田量、灌水量,能够促进高粱干物质积累,增加高粱的产量;当秸秆还田施用量为30g/盆,灌溉下限控制在70%最大田间持水量时,高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率最高,该梯度水平是在秸秆还田管理模式下黑龙江省高粱生长发育的适宜梯度水平。

景电灌区不同灌溉定额对春玉米农艺性状及耗水特性的影响

灌溉是干旱地区补充作物所需水分的技术措施。合理的灌溉定额能为作物生长提供有利条件,进而提高作物产量和经济效益。为探索灌溉定额对干旱区春玉米农艺性状及耗水特性的影响,于2022年4—10月在景电灌区开展不同灌溉定额(设置5000、4500、4000、3500、3000、2500 m^(3)/hm^(2),共6个灌溉定额)试验。结果表明,春玉米耗水量随灌溉定额的增加而增加,表现为5000 m^(3)/hm^(2)>4500 m^(3)/hm^(2)>4000 m^(3)/hm^(2)>3500 m^(3)/hm^(2)>3000 m^(3)/hm^(2)>2500 m^(3)/hm^(2),而灌溉定额4500 m^(3)/hm^(2)处理耗水量与灌溉定额5000 m^(3)/hm^(2)处理无显著差异;随着春玉米生育期推移,耗水量呈先升高后降低趋势,其中拔节期至抽穗期达到最高,各灌溉定额处理耗水量为141.89~192.33 mm,占全生育期耗水量的26.14%~28.91%;其次是六叶期至拔节期,各灌溉处理耗水量在134.53~167.92 mm之间,占全生育期耗水量的23.61%~24.79%;播种至六叶期耗水量最低,为52.87~65.27 mm,仅占全生育期耗水量的8.94%~9.74%。当灌溉定额为4500 m^(3)/hm^(2)时,能促进春玉米生长发育,提升春玉米农艺性状,提高干物质积累量,同时在该灌溉定额下春玉米经济效益最高,达到24612.40元/hm^(2)。因此,景电灌区春玉米种植的最佳灌溉定额为4500 m^(3)/hm^(2)。