Corn Growth as Affected by Plastic Cover Under Drip Irrigation Condition in the Desert

Plastic cover,as a method to minimize soil water evaporation and improve water use efficiency,was used for corn during the whole growing period in a desert area.Field Studies were conducted to determine the effect of plastic covering nmanagement on corn growth and rooting pattern and its relationship with changes in climate.Four treatments.0) bared soil without cover,1) covering one side of the crop,2) covering both sides of the crop,and 3) covering the surface totally,were established on a sandy loam soil.Results showed that treatment 0 was significantly different from others and revealed that plastic covering was not always good to corn growht.Improper usage of plastic cover might weaken root development and thereafter lower the total yield of the crop.Suitable practices cvombining different methods discussed could not only improve water use efficiency but also increase the crop yield.

Tomato Root Response to Subsurface Drip Irrigation

Four depth treatments of subsurface drip irrigation pipes were designated as 1) at 20,2) 30 and 3) 40 cm depths all with a drip-proof flumes underneath,and 4) at 30 cm without a drip-proof flume to investigate the responses of a tomato root system to different technical parameters of subsurface drip irrigation in a glass greenhouse,to evaluate tomato growth as affected by subsurface drip irrigation,and to develop an integrated subsurface drip irrigation method for optimal tomato yield and water use in a glass greenhouse. Tomato seedlings were planted above the subsurface drip irrigation pipe. Most of the tomato roots in treatment 1 were found in the top 0-20 cm soil depth with weak root activity but with yield and water use efficiency (WUE) significantly less (P ---- 0.05) than treatment 2; root activity and tomato yield were significantly higher (P = 0.05) with treatment 3 compared to treatment 1; and with treatment 2 the tomato roots and shoots grew harmoniously with root activity,nutrient uptake,tomato yield and WUE significantly higher (P= 0.05) or as high as the other treatments. These findings suggested that subsurface drip irrigation with pipes at 30 cm depth with a drip-proof flume placed underneath was best for tomato production in greenhouses. In addition,the irrigation interval should be about 7-8 days and the irrigation rate should be set to 225 m3 ha-1 per event.

滴灌水盐氮调控对棉田水肥盐运移及棉花产量的影响

为明析覆膜滴灌条件下水盐氮调控对土壤水盐养分运移变化、棉花生长指标及产量的影响,通过两年三因素全组合大田试验,设置灌水量三水平(W1:2700 m^(3)·hm^(-2)、W2:3600 m^(3)·hm^(-2)和W3:4500 m^(3)·hm^(-2))、含盐量三水平(S1:3 dS·m^(-1)、S2:6 dS·m^(-1)和S3:9 dS·m^(-1))、施氮量三水平(F1:105 kg·hm^(-2)、F2:210 kg·hm^(-2)和F3:315 kg·hm^(-2)),研究了不同水盐氮组合对土壤水分、盐分、氮素分布及植株生长、产量的影响。结果表明:土壤水分主要聚集在30~40 cm土层,不同土层深度的含水率基本呈先增大后减小的变化趋势;蕾期和花铃期的S3F3W1和S2F3W1比S1F3W1的0~40 cm土层平均含水率增大1.3%~21.8%;同一灌溉量下S1F3组合的平均含水率比S1F2和S1F1增大1.39%~13.83%。土壤盐分生育期内呈现先减少后增加的变化趋势;S1土壤盐分随施氮量的增大而先增大后减小,S2、S3土壤盐分随施氮量的增加而减少。W2、W3处理中,氮素在40~60 cm土层中缓慢积聚;S1处理的氮素含量明显高于S2、S3。土壤水分、盐分、氮素含量交互影响,在适宜的土壤水分、氮素条件下,较低的土壤含盐量,能使植株更好地利用养分,利于植株的生长进而促进产量的形成。为获得较高的经济效益,低、中盐土壤推荐灌溉量为3600 m^(3)·hm^(-2),施氮量为210 kg·hm^(-2);高盐土壤推荐灌溉量为4500 m^(3)·hm^(-2),施氮量为315 kg·hm^(-2)。研究为探索干旱区多年膜下滴灌棉花农田生态系统水盐养分运移机制及水肥高效利用提供科学的理论依据。

基于混合和谐搜索算法的自压滴灌田间管网多目标优化设计

为了综合考虑管网投资和水压分布,合理进行管网布置和管径选择,以满足管网的经济性和可靠性,使自压滴灌管网系统达到投资最低和灌水均匀度最高的目的。以管网投资最低(管网经济性)和节点富余水头均值最小(管网可靠性)为目标,建立了自压滴灌“梳子”形和“丰字”形田间管网系统的多目标优化数学模型,提出了混合和谐搜索算法求解多目标优化模型的方法和步骤。以新疆某自压滴灌工程为例,采用该方法对其田间管网系统进行优化,优化方案的管网总投资为47.63万元,与原设计方案相比降低了9.86%;管网节点富余水头均值为8.87 m,与原设计方案相比降低了28.37%。该优化设计方法得到的优化结果,不仅节省投资明显,而且节点富余水头均值显著减小,说明管网系统的压力偏差小,灌水的均匀度显著提高。优化结果表明,混合和谐搜索算法收敛速度快,计算精度高,在自压滴灌管网的多目标优化设计中具有很好的应用价值。

配方施肥对滴灌玉米生理生长及产量的影响

【目的】研究新疆南疆地区配方施肥对滴灌玉米生理生长及产量影响。【方法】以玉米品种新玉31号为供试材料,采取多点对比重复试验设计,设置4个处理:(1)配方施肥处理(OPT);N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(2)配方施肥无氮处理(OPT-N);N 0 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(3)配方施肥无磷处理(OPT-P);N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)0 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(3)配方施肥无钾处理(OPT-P),N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)0 kg/667m^(2),K_(2)O 0 kg/667m^(2),分析不同配方施肥对滴灌玉米农艺性状、光合特性(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO_(2)浓度(Ci))、产量及肥料利用效率的变化。【结果】(1)配方施肥处理玉米株高、叶面积、光合特性和产量呈现最佳效果。(2)配方施肥处理比配方施肥无氮处理、配方施肥无磷处理、配方施肥无钾处理提高经济效益分别为602.4、316.8、220.8元/667m^(2)。(3)玉米产量与净光合速率、蒸腾速率、株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长均呈现线性关系,其中产量与净光合速率的相关性较高,穗长、穗粗、秃尖长与产量相关性亦较高,净光合速率、穗长、穗粗、秃尖长一定程度上能体现产量,而其他指标虽具有相关性,但代表性不强。【结论】N 15 kg/667m^(2)、P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2)、K_(2)O_(6)kg/667m^(2)配方处理可作为新疆南疆玉米节本增效的配方施肥组合。

调亏灌溉对滴灌核桃树根系空间分布特征的影响

【目的】分析小于2 mm的根系滴灌核桃有效吸水根系分布特性,建立有效根长密度函数,研究不同调亏灌溉对核桃树根系空间分布特性,为滴灌核桃精准调亏灌溉提供理论依据。【方法】以14年生温185核桃树为试材,采用30 cm×20 cm×20 cm的分段分层法,取样分析有效吸水根系(d<2 mm)分布特征,研究调亏灌溉对滴灌核桃树有效根系空间分布的影响。【结果】在不同调亏灌溉处理中,W_(0)、W_(3)、W_(4)的核桃树有效总根长分布总体变化趋势表现为单峰曲线,且各个调亏处理在20~40 cm有效总根长最大,分别为50959、74067、55678 cm。不同处理下垂直方向根长密度一维符合指数分布,且水平方向根长密度符合多项式分布。W_(0)、W_(3)、W_(4)各处理有效根长均表现出土层深度在20~40 cm,在距离核桃树行向30~60 cm处最大,分别为11794、22753、14119 cm。【结论】不同调亏灌溉处理下,滴灌核桃树根系有效生长密度表现为W_(3)>W_(4)>W_(0),调亏滴灌灌溉模式使核桃吸水根系更靠近地表生长。

不同水氮用量对复播玉米生长发育、产量及利用效率的影响和选优模型验证

【目的】基于层次分析法及模糊综合评价模型在验证大田作物水氮优选方案的实用性,为制定新疆南疆玉米高效高产种植水氮配施方案提供参考。【方法】设置3个灌水梯度,分别为300 mm(W_(1))、400 mm(W_(2))、500 mm(W_(3));3个施氮梯度,分别为0 kg/hm^(2)(F_(0))、250 kg/hm^(2)(F_(1))、350 kg/hm^(2)(F_(2)),共9个处理(W_(1)F_(0)、W_(1)F_(1)、W_(1)F_(2)、W_(2)F_(0)、W_(2)F_(1)、W_(2)F_(2)、W_(3)F_(0)、W_(3)F_(1)、W_(3)F_(2)),每个处理3次重复,测定并分析滴灌条件下不同水氮配施对玉米株高、叶面积指数、干物质积累、产量以及水氮利用效率的影响,结合常规分析与模糊综合评价法寻求最优水氮配施方案并验证模型。【结果】适宜灌水量和施氮量下,水氮之间表现出显著交互作用,可以提高玉米的株高、叶面积指数、干物质积累量、积累速率和产量,棉花产量随施氮量和灌水量的增加呈抛物线变化,增产效率降低,适当的灌水量和施氮量可以获得较高的增产效率和水氮利用效率,在W_(2)F_(1)处理下,株高、叶面积指数、干物质积累量等达到最大值,产量增长率和水分利用率均达到最大值,分别为24.35%、3.89 kg/m^(3),氮肥利用效率仅次于W_(3)F_(1)。【结论】新疆阿克苏地区玉米适宜的灌水量和施氮量为400 mm和250 kg/hm^(2)(W_(2)F_(1))。

滴灌水肥一体化下施氮量和追氮时期对夏玉米籽粒品质及淀粉糊化特性的影响

为探究黄淮海平原东部地区滴灌水肥一体化条件下,不同施氮量及追氮时期组合对夏玉米籽粒品质、淀粉糊化特性和产量的影响,选用玉米主推品种‘郑单958’为试验材料,设置施氮量180 kg/hm2(N1)和210 kg/hm2(N2)两个氮肥处理水平及拔节期+大喇叭口期(W1)、拔节期+开花期(W2)、拔节期+大喇叭口期+开花期(W3)3个不同追肥时期组合。结果表明:拔节期+大喇叭口期+开花期追肥处理(N1W3、N2W3)籽粒淀粉含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量和产量显著高于其他处理,籽粒粗脂肪含量显著低于其他处理。相关性分析表明:籽粒支链淀粉含量与峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值、粗蛋白含量、可溶性糖含量呈显著正相关,与糊化温度、峰值时间、粗脂肪含量呈显著负相关。增加追氮频次改善籽粒直链淀粉与支链淀粉的比例和淀粉的糊化特性,提高了籽粒品质。N1W3与N2W3相比,籽粒品质与淀粉糊化特性差异不显著,但是N1W3处理减少氮肥的投入,节约投入成本,为本试验的推荐处理。

滴灌区玉米精量免耕播种机设计与试验

【目的】研发作业可靠且适应新疆玉米种植模式的免耕播种机具。【方法】采用运动分析及结构设计方法,设计免耕播种机清茬机构、排种器及滴灌带铺设机构,并进行田间试验验证。【结果】机具前进速度在5 km/h时通过性良好,秸秆清理率达到79.44%,满足免耕播种作业要求;播种合格指数为91.33%,漏播指数为3.18%,重播指数为5.49%,播种均匀性满足行业标准。【结论】滴灌区玉米精量免耕播种机满足设计要求,可以有效清茬、播种及铺设滴灌带。

陕北榆林滴灌春玉米不同生育期适宜土壤水分控制界限研究

【目的】确定陕北榆林滴灌春玉米各生育期适宜的土壤水分界限,得到该地区滴灌春玉米的灌溉制度。【方法】采用正交试验设计方法,在春玉米苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、成熟期5个生育期设置4种灌溉水平,探究不同灌水方案对滴灌春玉米的生长及水分利用效率的影响。【结果】(1)陕北榆林滴灌春玉米关键生育期为拔节期、抽雄期。苗期、灌浆期及成熟期为非关键期。在拔节期和抽雄期适当降低灌溉水平更有利于春玉米后续生长发育;(2)综合各灌水方案对春玉米株高、茎粗、叶面积指数和产量的影响,最优的田间土壤水分控制界限为:苗期适宜土壤水分界限为59%~79%FC(FC代表土壤田间持水率),拔节期为70%~90%FC,抽雄期为68%~88%FC,灌浆期为56%~76%FC,成熟期为49%~69%FC。【结论】最优的灌溉制度为全生育期灌水9次,即苗期2次(m=20 mm),拔节期3次(m_(1)=20 mm,m_(2)=m_(3)=30 mm),抽雄期3次(m_(1)=m_(2)=m_(3)=30 mm),灌浆期1次(m=25 mm),成熟期不灌水,综合灌溉定额为235 mm。该制度下春玉米产量为14664 kg/hm^(2),水分利用效率达3.01 kg/m^(3)。较对照组产量提高15.56%,WUE提高19.19%。该研究结果对陕北榆林滴灌春玉米田间水分管理具有重要指导意义。

汾河灌区玉米膜下滴灌水肥一体化技术试验与应用

在汾河灌区以传统的地面灌溉不覆膜种植玉米为对照,进行了玉米覆膜条件下滴灌水肥一体化技术应用试验。试验对比了两种模式下玉米生长动态、耗水量和耗水规律,以及灌溉、施肥、产量和经济效益等。结果表明:膜下滴灌玉米与不覆膜地面灌溉玉米耗水规律基本一致,但日均耗水量低于不覆膜玉米,且具有明显的节水、减肥、增效、增产和增收作用。提出确定膜下滴灌灌溉定额方法、玉米膜下滴灌水肥一体化灌溉制度和施肥制度,可为汾河灌区及我省其它条件相近地区农业生产提供借鉴和参考。

半干旱露地玉米浅埋滴灌技术

针对玉米覆膜种植带来的种植成本高、残膜收集困难、雨水利用效率不高等问题,采用滴灌带浅埋、机械整耕、水肥一体化、草害防治技术、病虫害防治和机械收获综合技术,系统性地应用于半干旱露地玉米栽培,能有效提升半干旱地区水资源利用效率,缓解地膜处理压力,为半干旱地区玉米种植提供一定参考。

Controlling threshold in soil salinity when planting spring wheat and sequential cropping silage corn in Northern Xinjiang using drip irrigation

Xinjiang Region of China is one of the most typical and representative arid areas worldwide,along with severe soil salinization issue.Planting spring wheat and sequential cropping silage corn in Northern Xinjiang using drip irrigation has become an effective way to relieve soil salinity stress,which improves the simple agricultural structure in the past and ensures food security in this area.However,neither the effects of different soil salinities on the growth and yield of spring wheat and silage corn,nor their desalination effect correspondingly was clear until now.Therefore,a pot experiment was conducted at Shihezi,Xinjiang from March to June 2015.The study aimed to establish the quantitative correlations between the parameters mentioned above and came up with the appropriate soil salinity threshold in Northern Xinjiang area.The results confirmed that the soils in all treatments were desalinated after the whole growth period,and the decreasing rates varied within 18.89%-44.08%and 11.06%-30.83%for two plants,which showed linear and quadratic correlations with initial soil salinity,respectively(R^(2)>0.92^(**),p<0.05).Meanwhile,higher soil salinity would inhibit crop growth and yield,and the initial soil salinity also represented the negative quadratic correlations with growth parameters(R^(2)>0.92^(**),p<0.01).The inhibition effect was enhanced with larger initial soil salinity.After the comprehensive consideration of soil salinity variation,crop growth and yield,the initial soil salinity was recommended under 8.91 g/kg and 5.54 g/kg to plant spring wheat and sequential cropping silage corn in Northern Xinjiang using drip irrigation.

膜下滴灌条件下毛管铺设模式与灌水定额对水分运移及玉米产量的影响

膜下滴灌技术的优势及应用效果明显,在全国各地均有推广应用。为了进一步降低投资,节约资源,探索节水高产的毛管布置模式,在民勤绿洲红崖山灌区以“敦玉13”为材料开展毛管铺设与灌水定额对作物的影响及水分运移特征试验。通过测定玉米出苗率、土壤水分运移规律、干物质积累与分配、产量、水分利用效率及种植效益等指标,分析了不同毛管铺设及灌水处理对玉米出苗、土壤水分运移消耗、水分高效利用的影响与产量效应。结果表明,膜下滴灌毛管铺设模式对玉米出苗率的影响较为明显,1膜2管和1膜3管玉米出苗率明显高于1膜1管;在1膜2管时,不同灌水定额下灌溉水均可横向扩散到作物种植区,而1膜1管时,灌溉水均不能横向扩散到作物种植区,影响了作物出苗及生长;1膜2管和1膜3管玉米干物质积累量明显高于1膜1管,对有限水分的利用效率较高,其穗粒数、穗粒重、产量等均高于1膜1管处理;1膜1管、1膜2管在节约灌溉材料方面优势较为明显,但1膜1管产量降低较为明显。综合结果来看,在玉米膜下滴灌种植中,建议采用1膜2管模式(膜宽145 cm),灌水定额36~42 mm,生育期灌溉定额以2 520~3 360 m^(3)/hm^(2)为宜,灌水频率依据气候等条件保持在7~8次。

引黄灌区夏玉米-冬小麦连作实时灌溉制度研究

为研究夏玉米-冬小麦连作模式下的节水灌溉制度,针对现有实时灌溉预报忽略了实际生产中复种连作的问题,统筹考虑复种连作时上下季作物生育期间隔时段内土壤水分的收支变化,建立了作物连作的实时灌溉预报模型,以三刘寨引黄灌区2014-2017年夏玉米-冬小麦连作为例进行模型的应用。结果表明:与传统灌溉制度相比,采用该模型所确定的实时灌溉制度其灌溉定额年均减少20.4%,灌区的灌溉用水量年均节省1470万m3,各年度夏玉米-冬小麦总产量分别增加2.4%、2.2%、0.8%,各年度水分利用效率分别提升13.6%、12.3%、18.3%。

边缝式迷宫滴灌带灌水器流道内泥沙沉积影响因素分析

为研究灌水器流道内泥沙颗粒淤积特性的影响因素,进一步降低物理堵塞发生的风险,该研究配置不同浓度(1.8、2.8、3.8 g/L)和不同粒径(0≤d<0.054 mm、0.054 mm≤d<0.075 mm、0.075 mm≤d<0.1 mm)的含沙水,进行全组合间歇滴灌堵塞试验,对含沙水灌溉下灌水器泥沙沉积特性进行分析并对灌水器内流态进行数值模拟研究。结果表明:灌溉结束后,经由边缝式迷宫灌水器输出的泥沙中,黏粒与砂粒比例下降,粉粒比例上升,即灌水器弯曲流道对小于0.002 mm和大于0.05 mm粒径的泥沙具有明显阻滞作用,流道内堵塞的泥沙集中在0.054~0.1 mm的中大粒径范围内。灌水器流道内部流线在主流区呈波浪状前进,主流区水流流速大于近壁区,中部转角处流速均偏大。沙粒易受上转角和下转角处产生的漩涡影响而沉降集中在漩涡中心及背水面。滞留在漩涡区内的泥沙颗粒是引起灌水器堵塞的主要因素。为减少灌水器堵塞风险,在设计优化时宜考虑减少直角、锐角区域以减少漩涡区的形成。研究为滴灌技术进一步推广和应用提供理论基础。

额定流量与毛管位置对纽扣式滴头堵塞的影响及机理分析

为探究引用高含沙水滴灌时额定流量与毛管位置对纽扣式滴头堵塞风险的影响及相应机理,该研究对3种不同额定流量(2、4、8 L/h)的纽扣式滴头按照不同的毛管安装位置(毛管进水口处的支管长度分别为w、2w、3w,毛管间距w=204 mm;依次为内侧、中间和外侧)进行浑水堵塞试验。试验结果表明:滴头额定流量与毛管位置会影响毛管与支管内的断面平均流速,从而对管中沉积泥沙的起动产生影响,影响滴头堵塞进程。额定流量为4 L/h的滴头,其平均相对流量和灌水均匀度系数下降速率最慢,即抗堵塞性能最优,且其有效灌水次数最多,平均使用寿命比2和8 L/h的滴头分别提高了11.84%和49.11%。滴头额定流量越小,毛管位置对滴头使用寿命影响越明显,其毛管内滞留泥沙质量越大、沉积的大颗粒泥沙占比越多,大颗粒泥沙相对小颗粒泥沙更容易被滞留在毛管中。滴头额定流量越大、在单根毛管上的安装位置越靠近前段,其排出的泥沙粒径越大。毛管中沉积泥沙的起动是导致大流量滴头更快堵塞的主要原因。试验为滴灌系统堵塞机理的研究提供了思路,为实际应用中滴头额定流量的选用与滴头堵塞的预防提供了参考。

设施滴灌土壤水分调控对水果萝卜生长和产量的影响

【目的】探寻设施秋茬水果萝卜高产高效滴灌灌溉制度。【方法】以“冰淇淋”水果萝卜为供试对象,基于田间试验设置了5个灌溉下限土壤基质势阈值,分别为-10 kPa(T1)、-20 kPa(T2)、-30 kPa(T3)、-40 kPa(T4)、-50 kPa(T5),灌水定额均为10 mm,研究不同灌溉下限对水果萝卜生长、产量、品质和灌溉水利用效率(IWUE)的影响。【结果】随着灌溉下限土壤基质势阈值的降低,萝卜的叶面积、叶鲜质量以及肉质根的直径、根长、根体积和根质量均呈下降趋势,其中在各处理间根长差异不显著,T3、T4、T5处理下其余指标均显著低于T1处理,而T1处理和T2处理之间仅叶面积差异显著。与T1处理相比,T2—T5处理产量分别降低2.2%、29.9%、37.3%、44.0%。与T1处理相比,T2处理的IWUE增加了17.3%,而T3—T5处理降低了4.1%~6.6%。随着灌溉下限土壤基质势阈值的降低,萝卜可溶性固形物量呈先增加后降低的趋势,T2处理可溶性固形物量最大;Vc量呈增加趋势,T5处理Vc量最大。【结论】综上所述,控制灌溉下限土壤基质势阈值为-20 kPa、且灌水定额为10 mm时,设施水果萝卜可以在获得高产的同时大幅提高IWUE。