摘要:

对三河市1960～2002年气温和降水等气象数据分析结果表明,该区气温以每年0.04℃的速度上升,且不同季节的变化亦不同,冬季增温最明显,夏季最小,春秋季居中;积温也呈增加趋势,增加趋势总积温>0℃以上年积温>10℃以上年积温.降水年季变化有一定的减少,5年时段变化20世纪60年代初至90年代末减少了150mm,且降水减少的时间主要集中在夏玉米生长季节,同时降水的变化对冬小麦的种植和生长有一定影响.

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农田土壤蒸发不参与作物的生理和生产过程,属非生产性无效耗水.本研究采用Micro-lysimeters(MLS)对不同种植行距的麦田土壤蒸发测定结果表明,土壤蒸发随种植行距的增加而增大,窄行距种植的小麦冠层盖度较大,有利于抑制土壤蒸发.整个生育期7.5cm、15.0cm和30.0cm行距土壤蒸发分别为89.1mm、104.2mm和121.9mm,以15cm为对照,7.5cm行距麦田对土壤蒸发的抑制率为14.5%,而30cm行距麦田土壤蒸发增加17.0%.

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试验结果显示,干旱条件下高梁、谷子根系发育显著增强,平均单位地上部分干物质量所具有的根长分别达到8m/g和11m/g,对0～100cm土层土壤水的利用能力可达到凋萎湿度.谷子、高粱主要生理指标光合速率、气孔阻力和叶水势对土壤水分降低的反应并不明显,尤其是高粱,在所试根层土壤水分范围内(14%～30%体积土壤含水量)这些生理指标基本维持恒定,具有较强的耐旱性和抗旱性.

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对6个不同灌水处理的冬小麦测定其冠气温差,计算水分胁迫指数,并建立水分胁迫指数与冬小麦产量之间的关系结果表明,冠气温差与土壤含水量有良好的相关关系,冠气温差由正值变为负值相对应的1m土层土壤含水量为田间持水量的60%左右,可作为灌水的下限指标.对充分供水的冬小麦,中午时段随大气饱和水汽压差的增加,冠气温差的负值越大,具有良好的线性关系.据此建立了充分供水条件下冠气温差与饱和水汽压差的关系方程,作为基线方程,计算不同灌水处理的冬小麦旺盛生长期间水分胁迫指数(CWSI).水分胁迫指数与最终作物经济产量的关系是一非线性关系,随水分胁迫指数的减少而产量增加,但当水分胁迫指数减少到一定程度时产量达到最大,这时水分胁迫指数若再减少,产量反而降低.结果显示平均水分胁迫指数在0.1～0.2左右,是冬小麦最优产量所允许的水分供应状态.

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在多年单项节水技术基础上试验研究组装配套集成高产粮田小麦、玉米两作5种综合节水模式,即土垅沟输水+少耕覆盖+调亏灌溉制度(Ⅰ)、主垅沟软管输水+少耕覆盖+调亏灌溉制度(Ⅱ)、主垅沟软管输水+支垅沟闸管+少耕覆盖+调亏灌溉制度(Ⅲ)、主垅沟软管输水+支垅沟闸管+少耕覆盖+深松+调亏灌溉制度(Ⅳ)、喷灌+少耕覆盖+调亏灌溉制度(Ⅴ),各模式水分利用效率分别为22.5kg/hm2·m3、25.7～22.5kg/hm2·m3、27.2～22.5kg/hm2·m3、28.0～22.5kg/hm2·m3、31.5～22.5kg/hm2·m3,分别比传统灌溉模式(对照)水分利用效率提高14%、21%、24%、26%和40%,增产节支效益分别为692.40元/hm2、767.10元/hm2、815.10元/hm2、791.25元/hm2和346.05元/hm2,其中以农艺为主的综合节水模式更适于河北平原大面积高产粮田推广应用.

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5年田间试验研究不同气候年型下灌水次数、灌溉时间对夏玉米生育、产量和水分利用效率的影响结果表明,随生育期总耗水量的增加,夏玉米产量逐步提高,当耗水量增至一定程度时产量反而递减;而水分利用效率随耗水量的增加呈逐步递减趋势.并确定了夏玉米最优耗水量,建立了不同降水年型下夏玉米优化灌溉制度.

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试验研究冬小麦田间蒸散和棵间蒸发变化规律及其影响因子结果表明,播种～返青期冬小麦棵间蒸发占蒸散比例(E/ET)最大,抽穗～灌浆期最小.整个生长期间棵间蒸发占蒸散量31.4%,棵间蒸发占蒸散比例(E/ET)与冬小麦叶面积指数(LAI)有一定关系,E/ET=0.3693×(LAI)-0.7493(R2=0.8236).

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盆栽试验研究棉花调亏灌溉效应结果表明,棉花苗期为水分亏缺最佳时期,土壤含水量应维持在田间持水量的50%～55%,吐絮期维持在田间持水量的50%左右,蕾期维持在田间持水量的65%～70%,花铃期是棉花生长关键期,其土壤含水量应维持在田间持水量的75%左右,适当降低土壤含水量有助于提高棉株蕾铃数量,可减少蕾铃脱落.

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研究分析了太行山山前平原农田耗水的影响因素,并结合田间试验结果探讨了减少农田灌溉用水量,提高作物水分利用效率,实现地下水资源采补平衡的措施.

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为探明华北平原灌溉条件下秸秆覆盖的土壤温度效应对冬小麦根系和籽粒产量的影响, 利用大田试验研究了不同秸秆覆盖时间和覆盖量处理对冬小麦土壤温度、根系和籽粒产量的影响.试验设冬小麦播种后覆盖和三叶期覆盖, 覆盖量设上茬作物(夏玉米)秸秆全量覆盖(HM)、1/2量覆盖(MM)、1/3量覆盖(LM)和不覆盖(CK).结果表明: 1)与不覆盖(CK)相比, 播种后覆盖和三叶期覆盖冬小麦产量分别降低8.6%和2.0%, 播种后覆盖减产幅度大于三叶期覆盖; 播种后减产是由于小麦千粒重比CK降低4.1%、穗粒数降低6.6%和收获指数降低2.4%, 三叶期覆盖减产的原因是收获时有效穗数比CK降低5.8%造成.播种后覆盖处理中随着覆盖量的增加千粒重、有效穗数、收获指数显著降低, 三叶期覆盖处理的产量构成没有显著差异.2)秸秆覆盖对小麦分蘖期和越冬期(冬季)土壤温度具有提升作用.覆盖处理日均温平均比CK提高0.56 ; ℃ 小麦返青期后随着气温的升高, 秸秆覆盖具有降温作用.冬季秸秆覆盖提升土壤温度的贡献主要是提升了夜间土壤温度, 返青后降温的作用是降低白天的土壤温度; 冬季随覆盖量增加增温效应增大, 返青后随着覆盖量的增加降温效应增加,各覆盖处理间的土壤温度差异不显著.3)秸秆覆盖促进了冬季冬小麦根系生长, 秸秆覆盖处理的根长密度大于CK; 返青后秸秆覆盖减弱了根系生长, 至扬花期随小麦冠层覆盖度增加, 秸秆覆盖与 CK 的根长密度差异减小.由于小麦分蘖期和越冬期土壤温度高于CK, 根系生长快于CK, 消耗了更多的土壤氮, 造成返青—拔节期土壤全氮含量低于CK.因此, 华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟灌溉区, 为了降低秸秆覆盖对冬小麦产量的不利作用, 秸秆覆盖应在三叶期后实施, 覆盖量采用上茬玉米秸秆产量的1/3~1/2, 其余秸秆可以用于畜牧业饲料.