新时期我国现代灌溉试验工作展望

目前,现代高效节水灌溉进入了智能化、精准化阶段,对水利灌溉工程提出了更高的发展要求。虽然近几年我国灌溉信息化发展较快,但仍与发达国家存在一定差距。走中国特色灌溉现代化、信息化、智能化的道路,是发展高效节水灌溉的重要途径。文章探讨了新时期我国灌溉工程与试验如何服务现代农业,从"目标与任务""追赶""路线"的角度,指出了灌溉向微压低流量灌溉发展的必要性,提出了未来节水灌溉的创新领域,为发展"双节给水技术""高频双节给水技术""微压负压植物智能给水技术"指明了方向,为下一步发展现代高效节水灌溉提供了有益思路。

氮肥减量后移对喷灌玉米产量和水氮利用效率的影响

【目的】优化井灌区田间水肥管理。【方法】试验于2018年6—9月在河南省许昌灌溉试验站进行,以当地主栽玉米品种登海3737(P1)和豫单9953(P2)为试验材料,设置3种施肥调控方式,分别为当地传统施肥模式CK(N、P2O5、K2O施量分别为315、75、75 kg/hm^2,全部基施),优化模式F1(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,40%三叶期和60%拔节期追肥),优化模式F2(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,30%三叶期、30%拔节期和40%大喇叭口期追肥),研究了喷灌水肥一体化下氮肥减量后移对不同品种夏玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响。【结果】增加施肥频次和施肥时间后移可提高玉米叶面积系数(LAI)和延缓叶片衰老,增加玉米干物质累积量以及最大生长速率。喷灌水肥一体化(F1、F2处理均值)较传统施肥籽粒产量提高7.8%,耗水量降低11.9%,水分利用效率(WUE)提高22.2%,籽粒氮肥偏生产力(PFPY)提高51.1%,生物量氮肥偏生产力提高49.2%。登海3737干物质累积、最大生长速率、WUE和PFPY的均值较豫单9953分别增加2.8%、7.7%、8.5%和8.6%,最大生长速率出现的时间没有差异。豫单9953干物质积累快增期持续时间比登海3737增加5.3 d。不同品种之间产量和构成要素差异极显著。登海3737平均产量为11 319 kg/hm^2,较豫单9953增产8.4%,其中穗长、百粒质量对产量贡献较大,分别提高22.5%和18.2%。【结论】本研究中,F2处理为最佳施肥模式,即N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75 kg/hm^2,施肥配比为30%三叶期、30%拔节期、40%大喇叭口期。

黄淮南部平原喷灌冬小麦灌浆特性及水氮优化耦合研究

为了优化冬小麦水氮配置,实现养分水分资源高效利用,试验设计3个灌水水平(低灌水W1:25 mm;中灌水W2:40 mm;高灌水W3:55 mm)和5个氮肥水平(N0:0;N1:80 kg/hm^2;N2:180 kg/hm^2;N3:240 kg/hm^2;N4:300 kg/hm^2),共计15个处理,探究了喷灌条件下灌水、施氮及其互作对籽粒灌浆特性及水氮利用效率的影响,并通过建模求解最优水氮配置。结果表明:施氮对te(灌浆持续时间)和tm(最大灌浆速率出现时间)影响显著,两者均随施氮量的增加表现为先增加后降低。N3施氮水平下te和tm最大,均值分别为43.9,24.6天,比N0(不施氮)分别增加1.7,3.0天。W2N3处理的tm值最大,比最小处理W1N0延后5.0天。GFmax(最大灌浆速率)与AG(平均灌浆速率)呈极显著相关(r=0.841**),千粒重与产量(r=0.791**)、te(r=0.755**)和tm(r=0.717**)呈极显著正相关。W2N3组合产量和WUE(水分利用效率)均为最大,分别为8960 kg/hm^2和2.83 kg/m^3。水氮耦合通过优化灌浆过程可有效提高冬小麦产量。喷灌灌水定额26~35 mm、施氮量193~204 kg/hm^2(基施40%+拔节期追施60%)的水氮资源配置模式可实现节水增产双效目标。

植物生长调节剂对黄淮井灌区夏玉米水分利用效率的调控

植物生长调节剂的研制和应用为实现玉米高产稳产、节水栽培提供了新的条件。试验于2018年在河南新乡研究了植物生长调节剂对京农科728、新单61、先玉335等品种水分利用效率的调控效应,试验采用裂区区组设计,品种为主区,副区为植物生长调节剂和清水对照。结果表明,不同基因型夏玉米品种产量水平、水分利用效率存在显著差异(P<0.05)。植物生长调节剂能显著改善玉米水分利用效率、增加籽粒产量(P<0.05),其中,水分利用效率最高增幅达3.12%,籽粒产量最高增幅达3.09%。植物生长调节剂能显著降低倒伏率(P<0.05),降幅最高达90.00%,重塑了玉米株型建成。植物生长调节剂调控玉米水分利用效率的效应发生机制,可能在于改变了激素信号转导关键基因表达量,进而使其内源激素如GA 3、ABA含量发生了变化。

黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作喷灌模式综合评价与优选研究

为探究黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系适宜喷灌技术模式。选取半固定式喷灌、智能化灌溉、中心支轴式喷灌机、地埋自动伸缩一体化喷灌、自驱动绞盘式喷灌等5种喷灌模式,构建基于"AHP+熵权法"组合赋权的Topsis模型,在冬小麦-夏玉米连作周期试验基础上,从经济、社会、技术、农业生态、资源等5个方面开展不同喷灌类型方案优化分析研究。地埋自动伸缩一体化喷灌节能省工效益明显,比中心支轴喷灌节能57.1%,省工效益是半固定式喷灌的4.8倍,农民欢迎程度最高。半固定式喷灌较智能化喷灌和地埋自动伸缩一体化喷灌工程投资减少了64.3%和33.3%,年维修养护费用较智能化喷灌和中心支轴喷灌机减少了73.7%和28.6%,缺点是省工效益差。中心支轴式喷灌机作物适应性最强,但是耗电量比地埋自动伸缩一体化喷灌增加300 kWh/hm^2。种植周期内,智能化喷灌节水量为1920 m^3/hm^2,较自驱动绞盘式喷灌节水26.3%,节水效果最好。省工效益、效益费用比和节水量是排在前三位的权重指标,分别为0.187、0.152和0.135。灌溉技术模式决策和实施前应优先考虑效益费用和节水程度。黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系节水喷灌模式排序为:地埋自动伸缩一体化喷灌>中心支轴式喷灌机>自驱动绞盘式喷灌>智能化喷灌(半固定式喷灌)。"AHP+熵权法"组合赋权的Topsis综合模型评价结果科学合理且符合农业生产实际情况。在当前经济和技术条件下,黄淮井灌区采用地埋自动伸缩一体化喷灌可获得最佳综合效益,建议在该区域适度推广和应用。

冬小麦叶片气体交换参数对水分胁迫的响应

【目的】研究冬小麦叶片气孔行为对水分胁迫的响应机制及其与产量的关系。【方法】以周麦22为试验材料,通过测坑控制试验,对比分析了不同生育阶段不同水分胁迫水平下冬小麦主要叶片气体交换参数,以及籽粒产量、耗水量和水分利用效率的差异。【结果】任一生育时期受旱均限制了冬小麦全生育期总耗水量的增加,重旱处理的总耗水量均最低;2季冬小麦的平均减产率和耗水量降幅分别约为9.89%和2.89%(轻旱)、14.72%和7.46%(中旱)、23.62%和21.85%(重旱);苗期干旱对冬小麦叶片气体交换过程的影响有限,拔节以后所受影响较大,重旱处理Pn、Tr和Gs的降幅均最大;拔节期轻度水分胁迫-复水后出现补偿效应,提高了水分利用效率,长期持续受旱则会明显抑制冬小麦叶片的气体交换进程;冬小麦叶片的气孔限制值集中在0.3以下,其与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)间存在着显著的线性关系;基于叶片水分利用效率(WUE)与净光合速率(Pn)、Tr、Gs间的曲线关系,确定了周麦22开始遭受轻度、中度和重度水分胁迫时叶片水分利用效率的理论计算值分别为2.62、3.36和4.11μmol/mmol。【结论】苗期适当增加水分胁迫的程度有助于"蹲苗",拔节以后重度水分胁迫和长期持续受旱明显抑制冬小麦叶片的气体交换过程,在生产中应尽量避免出现此类现象。

黄淮井灌区不同基因型夏玉米产量及其水分利用效率研究

创新黄淮井灌区玉米高产栽培技术,优化农田水分管理模式,是实现玉米高产、稳产、高效栽培主要路径。本研究结果表明,环境、基因型互作显著(P <0.05)影响夏玉米产量形成及其水分利用效率;黄淮井灌区不同地点间夏玉米品种产量水平、水分利用效率差异显著(P <0.05),其不同基因型间也存在显著差异(P <0.05)。高产量水平的夏玉米品种有高耗水量、水分利用效率,其产量构成因子如收获穗数和穗粒数与此正相关。高水分条件下,登海605易于获得高的产量水平和水分利用效率;矮单268更易于在水分亏缺或逆境条件下,获得高的产量水平和水分利用效率。

夏玉米粒收质量及水分利用效率的化学调控效应研究

解析不同水分处理条件下,夏玉米粒收质量及水分利用效率的化学调控效应。以登海605和豫单9953为供试品种,设置植物生长调节剂(HK:8~9片叶喷施植物生长调节剂,CK:喷施同量清水)和灌水量25(W1)、45(W2)和65mm(W3)两因素试验,采用随机区组试验设计,分析比较调节剂下玉米粒收质量和水分利用效率的差异。结果表明,与CK相比,2个品种HK处理的秃尖长和总损失率均值分别下降12.08%和7.78%,百粒重和产量水分利用效率(WUEY)分别增加4.88%和3.65%。灌水量对2个品种的产量、WUEY、总损失量和总损失率影响极显著。植物生长调节剂和灌水量对豫单9953的破碎率表现出明显互作效应。籽粒含水率与耗水量呈极显著正相关(登海605,r=0.885^**;豫单9953,r=0.872^**),与土壤含水率呈显著或极显著相关(登海605,r=0.527^*;豫单9953,r=0.683^**)。兼顾节水增产和粒收质量,推荐8~9片叶时喷施植物生长调节剂、土壤水分下限设置为田间持水率的65%~70%、喷灌定额45mm作为黄淮平原井灌区夏玉米适宜田间栽培及灌水管理方案。