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Essentials of Drip Irrigation System for Saving Water and Nutrients to Plant Roots: As a Guide for Growers

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Journal of Water Resource and Protection 2019年第9期11卷 1129-1145页

作者： Tawheed Mohammed Elheesin Shareef zhongming ma Baowei Zhao Gansu Academy of Agricultural Sciences Lanzhou China Department of Agriculture Engineering Faculty of Agriculture University of Khartoum Khartoum State Sudan School of Environmental and Municipal Engineering Lanzhou Jaotong University Lanzhou China

many regions around the world are characterized by limited water resources, where the average annual per capita renewable water is about 1000 -1700 cubic meters. For instance, in china the problems of water supply are widely known globally. Though, China is facing main problem which is how to distribute water, instead of water shortage in itself. Therefore, restricted resources of water are increasingly stressed in the future by many factors such as excessive clouds of water, pollution and climate change. On the other hand, most studies have been indicated that the agricultural sector is one of the sectors that will face a large water deficit in the future due to the high demand for food, competition for water resources, drought and the high consumption of water due to the acquisition of traditional surface irrigation techniques. In spite of introduce modern irrigation methods such as drip irrigation in agriculture by developing irrigation methods and eliminating old traditional irrigation methods, however, its efficiency is related to the qualifying of farms and users of irrigation water, where they are the main users of irrigation water in water resources management. The considerable challenge facing agriculture is to raise irrigation efficiency depending on water-saving irrigation systems to provide water resources for crops. Therefore, the purpose of this study was to provide farmers with important points about using drip irrigation technology, to raise their technical level in using irrigation water, through their guidance to the best techniques and to avoid some common mistakes in design, utilization, management and maintenance of drip irrigation system.

关键词： Drip Irrigation Irrigation Efficiency Water Saving Emitters Water Requirements

Investigation of the Relationship among Water and Crop Production under Bounded Irrigation Conditions

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Computational Water, Energy, and Environmental Engineering 2021年第1期10卷 18-35页

作者： Tawheed Mohammed Elheesin Shareef zhongming ma Juan Chen Xiaoxia Niu Gansu Academy of Agricultural Sciences Lanzhou China Department of Agriculture Engineering Faculty of Agriculture University of Khartoum Khartoum Sudan Institute of Economic Crops and Beer materials Gansu Academy of Agricultural Sciences Lanzhou China

Water scarcity is relative and variable concept that can occur at any level of supply and demand. It is also a social construct, which is linked to the intervention in the water cycle and changes over time as a result of natural hydrological change. It is more severe when water acts as a backbone in economic policies, planning and management methods. Water scarcity can be expected to increase with most forms of economic development, but, if properly identified, many of its causes can be expected and avoided or mitigated. However, the limited irrigation management is considered a very important issue in the agricultural scope. Therefore, in this study, the relationship between water, crop production, photosynthesis, crop transpiration, crop growth, crop yields and water use efficiency have been discussed under limited irrigation conditions. However, the crops have some ability to adapt and resist against limited irrigation. Hence, under high temperate conditions, this is a shortage of water and photosynthesis is decreased with a pore (stoma) restraining. At the same time, the evapotranspiration reaches to the utmost value and the water use efficiency rises because of optimal monitoring of leaf pore (stoma). Therefore, the modality which is the reduction of the risks and improving industrial control in incomplete irrigation are the chief constraints of providing irrigation water in the future, which leads to increased crop production and ultimately providing a provision of food se

关键词： Freshwater Consumption Insufficient Irrigation Water Use Efficiency Yield Formation

适宜施氮量提高温室砂田滴灌甜瓜产量品质及水氮利用率

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农业工程学报 2016年第5期32卷 112-119页

作者：杜少平马忠明薛亮甘肃省农业科学院蔬菜研究所兰州730070 甘肃省农业科学院兰州730070 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070

为解决设施砂田甜瓜生产中的水肥瓶颈问题,该文通过大田试验,研究西北旱区设施砂田甜瓜传统水肥管理与滴灌施肥处理对不同生育时期甜瓜生长、产量、品质及水氮利用率的影响,从而确定甜瓜高效的灌溉方式及适宜的氮肥用量。试验设置了2个... 详细信息

为解决设施砂田甜瓜生产中的水肥瓶颈问题,该文通过大田试验,研究西北旱区设施砂田甜瓜传统水肥管理与滴灌施肥处理对不同生育时期甜瓜生长、产量、品质及水氮利用率的影响,从而确定甜瓜高效的灌溉方式及适宜的氮肥用量。试验设置了2个对照处理：大水漫灌不施氮肥（CK0）和大水漫灌传统施氮（CK）,并在灌水量减少40%的滴灌条件下设置了4个氮肥水平：不施氮（T1）、传统施氮量N 180 kg/hm2（T2）、减氮40%即N 108 kg/hm2（T3）、增氮40%即N 252 kg/hm2（T4）,共6个处理。结果表明：滴灌施肥处理较对照在甜瓜生长后期光合、植株干物质及氮素积累量等生理、生长指标均显著提高,甜瓜增产7.40%～14.35%,水、氮利用率分别提高28.81%～40.65%和22.78%～77.22%,果实品质中可溶性固形物及Vc含量也显著提高,硝酸盐含量显著降低,且滴灌可减少砂层含土量,从而延长砂田的使用年限。相同滴灌条件不同氮水平处理间,甜瓜植株干物质及氮素积累量随施氮量的增加而增加,而光合指标、产量、品质及水氮利用率则表现出先增加后降低的趋势,其中以T2和T3处理的甜瓜产量、品质和水氮利用率最高。综合分析表明,滴灌施肥是西北旱区设施砂田甜瓜栽培优质高产、高效和节水节肥的水肥管理模式,适宜的氮肥施用量为108～180 kg/hm2。

关键词：氮肥灌溉温室砂田甜瓜产量品质水氮利用率

水肥用量对制种玉米水肥利用及种子活力的影响

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干旱地区农业研究 2021年第1期39卷 128-135页

作者：连彩云马忠明甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院甘肃兰州730070

为明确水肥耦合对垄膜沟灌制种玉米产量及种子活力的影响,提出适宜高活力种子的最佳水肥耦合模式。试验采用3414设计,三因子为水分因子、氮肥因子和磷肥因子,2016—2017年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站进行定位观测试验,分析了... 详细信息

为明确水肥耦合对垄膜沟灌制种玉米产量及种子活力的影响,提出适宜高活力种子的最佳水肥耦合模式。试验采用3414设计,三因子为水分因子、氮肥因子和磷肥因子,2016—2017年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站进行定位观测试验,分析了不同水肥模式对制种玉米水肥利用、产量及种子活力的影响。结果表明:制种玉米产量在不同灌水水平和施氮水平下差异较大,W2N2P2(灌溉定额480 mm,施氮240 kg·hm^-2,施磷120 kg·hm^-2)、W2N3P2(灌溉定额480 mm,施氮360 kg·hm^-2,施磷120 kg·hm^-2)、W2N2P0(灌溉定额480 mm,施氮240 kg·hm^-2,不施磷)处理产量显著高于对照(W0N0P0)处理(灌溉定额240 mm,不施氮、磷),较对照分别增产36.0%、27.9%和30.6%,水分利用效率平均增加29.3%,氮肥利用率提高20.75%~28.59%,磷肥利用率增加11.49%~13.23%。对种子活力的分析可知,同一灌溉量下,发芽指数、发芽率均随施氮量的增加而增加,各处理间的差异不显著,活力指数则随施氮量的增加先增加而后有降低的趋势;同一施氮量下,发芽指数、发芽率、活力指数均随灌溉定额的增加而先增加后降低,即中灌溉量W2处理的种子活力最高。综合分析种子活力指标,处理W2N2P2、W2N2P0种子活力显著高于处理W0N0P0和处理W0N2P2(灌溉定额240 mm,施氮240 kg·hm^-2,施磷120 kg·hm^-2),活力指数较对照(W0N0P0)分别增加0.41%、0.40%。综合考虑制种玉米产量、水肥利用效率和种子活力,推荐灌溉定额为375~480 mm,施氮量(N)210~240 kg·hm^-2,施磷量(P2O5)120~150 kg·hm-2为最佳的水肥耦合模式。

关键词：灌溉定额施氮量施磷量水肥耦合效应种子活力产量制种玉米垄膜沟灌

不同覆膜方式对旱砂田土壤水热效应及西瓜生长的影响

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生态学报 2011年第5期31卷 1295-1302页

作者：马忠明杜少平薛亮甘肃省农业科学院甘肃兰州730070 农业部张掖绿洲灌区农业生态环境重点野外科学观测试验站甘肃张掖734000

早春低温胁迫和生育期干旱胁迫是进一步提高旱砂田西瓜产量的主要限制因素。为提高旱砂田早春土壤温度和自然降水利用效率,在西北干旱区的旱砂田上开展了不同覆膜方式的对比试验,研究了全覆膜(FM)、起垄覆膜(RM)、半覆膜(HM)和不覆膜(C... 详细信息

早春低温胁迫和生育期干旱胁迫是进一步提高旱砂田西瓜产量的主要限制因素。为提高旱砂田早春土壤温度和自然降水利用效率,在西北干旱区的旱砂田上开展了不同覆膜方式的对比试验,研究了全覆膜(FM)、起垄覆膜(RM)、半覆膜(HM)和不覆膜(CK)4个处理下旱砂田土壤水热效应及对西瓜产量和品质的影响。结果表明,不同覆膜方式0—25cm土壤温度日变化均以"S"的温波形式由表层向深层土壤传递,土层每加深5cm,土壤温波位相依次推移1h;不同覆膜方式0—25cm土层增温效应表现为FM>RM>HM>CK,日平均温度较CK分别提高2.8、2.0、1.8℃。FM和RM是影响旱砂田西瓜生长前期土壤水分变化的主要覆膜方式,播种至幼苗期,RM具有明显的集雨效果,抽蔓期FM具有显著的保墒效果。覆膜加快了旱砂田西瓜的生长,蔓长、叶绿素含量和叶面积指数均明显高于CK,FM、RM和HM产量分别较CK增加145.81%、99.32%和95.46%,西瓜可溶性固形物含量和可溶性糖含量均表现为FM>RM>HM>CK,而维生素C、粗纤维和有效酸含量受覆膜方式的影响较小。综合分析,FM和RM是旱砂田西瓜生产中优选的覆膜方式。

关键词：水热效应生长发育覆膜方式砂田西瓜

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耕作方式对灌区春小麦田土壤呼吸的影响

麦类作物学报 2023年第5期43卷 650-659页

作者：马忠明陈娟甘肃省农业科学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所甘肃兰州730070

为了从土壤呼吸、水热特征探讨河西灌区耕作方式对春小麦的影响,以连续12年(2005-2016)的保护性耕作长期定位试验为基础,比较分析了垄作固定道(PRB)、平作固定道(ZT)、传统耕作(CT)3种耕作方式下河西灌区春小麦田土壤水热物理特征、土... 详细信息

为了从土壤呼吸、水热特征探讨河西灌区耕作方式对春小麦的影响,以连续12年(2005-2016)的保护性耕作长期定位试验为基础,比较分析了垄作固定道(PRB)、平作固定道(ZT)、传统耕作(CT)3种耕作方式下河西灌区春小麦田土壤水热物理特征、土壤呼吸强度及小麦产量的差异。结果表明,播前与收获后,在0~90 cm土层,PRB处理平均土壤含水量较CT处理分别增加15.06%和18.75%,ZT处理较CT处理平均土壤含水量分别增加7.26%和5.98%;不同耕作方式下,春小麦整个生育期的土壤温度总体表现为先增后降,土壤温度响应气温的变化趋势;秸秆覆盖(PRB与ZT)在春小麦苗期表现出降温效应,而在春小麦苗期至成熟期,PRB处理的0~30 cm土层平均土壤温度较ZT、CT处理分别提高0.56~4.39℃和0.05~2.6℃;小麦生育期土壤呼吸强度先增后降,且随土层深度增加而减弱,不同耕作方式下呼吸强度表现为CT>PRB>ZT;土壤呼吸强度与温度呈显著的指数关系,Q 10(温度每增加10℃土壤呼吸所增加的倍数)随土层深度的增加而逐渐增大,且不同耕作方式下表现为ZT>PRB>CT;2013-2016年,PRB、ZT及CT处理下,春小麦平均产量分别为6981、6400及6138 kg·hm-2,在固定车道占地30%的情况下,PRB处理的产量较ZT、CT处理分别提高了9.08%和13.74%。因此,垄作固定道保护性耕作(PRB)较其他耕作处理具有减排潜力、蓄水保墒及提高土壤温度和增加小麦产量的作用,可在河西灌区推广应用。

关键词：耕作方式土壤呼吸土壤温度土壤水分小麦产量

宽窄行配置一穴多株种植对膜下滴灌玉米产量和群体质量的影响

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灌溉排水学报 2020年第2期39卷 37-45页

作者：连彩云马忠明甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 甘肃省农业科学院兰州730070

【目的】在保持种植密度和行距一定的条件下,选择适宜机械化运行的宽行距,研究1穴多株种植对膜下滴灌春玉米产量和群体质量的影响,进而实现增产、提高水肥利用效率和实现农业整体机械化的目标。【方法】试验在同一种植密度(9 900株/hm^... 详细信息

【目的】在保持种植密度和行距一定的条件下,选择适宜机械化运行的宽行距,研究1穴多株种植对膜下滴灌春玉米产量和群体质量的影响,进而实现增产、提高水肥利用效率和实现农业整体机械化的目标。【方法】试验在同一种植密度(9 900株/hm^2),等行距(30 cm)、等株距(30 cm)条件下,设置3种种植规格:1株/穴(H1,宽行37 cm)、2株/穴(H2,宽行104 cm)、3株/穴(H3,宽行172 cm)。【结果】不同种植株数下春玉米叶面积和叶面积指数(LAI)在大喇叭口期后差异显著,且H2处理叶面积显著大于H1、H3处理,分别高13.8%、7.6%;吐丝期以后H2处理干物质积累量显著高于H1和H3处理;吐丝期至成熟期H2处理的光合势、相对生长率显著高于H1、H3处理,光合势分别高4.60%~12.74%、8.97%~9.79%,相对生长率分别高21.15%、103.06%;H2处理的产量较H1、H3处理平均增产21.6%、24.6%,水分利用效率(WUE)分别提高25.0%、33.5%。【结论】春玉米膜下滴灌宽窄行配置1穴2株种植可以提高春玉米叶面积指数,延缓后期叶面积的衰老,增加光合势,有助于后期干物质的积累,提高粒重,最终提高玉米籽粒产量。与常规种植相比,玉米膜下滴灌采用1穴2株种植规格,产量提高约21.6%,WUE提高约25%。

关键词：膜下滴灌一穴多株春玉米产量群体质量

有机无机肥配施对砂田西瓜产量、品质及水氮利用率的影响

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果树学报 2020年第3期37卷 380-389页

作者：杜少平马忠明薛亮甘肃省农业科学院蔬菜研究所兰州730070 甘肃省农业科学院兰州730070 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070

【目的】促进黄土高原干旱半干旱区砂田西瓜水氮高效利用和可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平。【方法】2016—2017年在甘肃省皋兰县砂田西瓜主产区进行了连续2 a的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(OF-0%)、... 详细信息

【目的】促进黄土高原干旱半干旱区砂田西瓜水氮高效利用和可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平。【方法】2016—2017年在甘肃省皋兰县砂田西瓜主产区进行了连续2 a的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(OF-0%)、有机肥25%替代化学氮肥(OF-25%)、有机肥50%替代化学氮肥(OF-50%)、有机肥75%替代化学氮肥(OF-75%)、有机肥100%替代化学氮肥(OF-100%)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对砂田西瓜生长、产量、品质及水氮利用效率的影响。【结果】在200 kg·hm^-2施氮水平下,有机肥氮替代处理对砂田西瓜增产增效作用显著,与单施化肥相比,50%~100%替代处理西瓜成活率提高了26.47%~34.16%,增产63.2%~156.6%,果实可溶性糖含量提高18.1%~27.1%,氮素利用率提高了16.5%~18.5%,水分利用效率提高了93.5%~176.3%。【结论】在相等的总氮量投入下,50%~100%是该地区20 a砂田西瓜有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用。

关键词：西瓜有机无机肥配施砂田产量品质水氮利用效率

施氮量对小麦/玉米带田土壤水分及硝态氮的影响

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生态学报 2012年第24期32卷 7905-7912页

作者：杨蕊菊柴守玺马忠明甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃省农业科学院兰州730070

通过田间试验研究了河西绿洲灌区典型的小麦/玉米间作群体不同施氮量(0、210、420和630 kg/hm2)对小麦、玉米带田土壤水分和硝态氮(NO-3-N)的动态的影响。结果表明:小麦/玉米总籽粒产量随着施氮量的增加而增加,但当施氮量超过420kg/hm2... 详细信息

通过田间试验研究了河西绿洲灌区典型的小麦/玉米间作群体不同施氮量(0、210、420和630 kg/hm2)对小麦、玉米带田土壤水分和硝态氮(NO-3-N)的动态的影响。结果表明:小麦/玉米总籽粒产量随着施氮量的增加而增加,但当施氮量超过420kg/hm2时,总籽粒产量不再随施氮量增加而增加,最高总籽粒产量可达13661—14668 kg/hm2。水分利用效率在施氮420 kg/hm2时最高可达21.25 kg·hm-·2mm-1。小麦收获后,0—120 cm土层内土壤含水量随施氮量增加而减少,NO-3-N的累积量随施氮量增加而增加,并且表层土壤(0—60 cm)NO-3-N含量明显高于深层土壤(60—200 cm)。在小麦/玉米整个生育期,土壤硝态氮的变化呈双峰曲线。施氮0和210 kg/hm2的土壤硝态氮第一峰值和第二峰值均分别出现在小麦三叶期和玉米大喇叭口期;施氮420和630 kg/hm2的土壤硝态氮第一峰值出现在小麦挑旗期,第二峰值分别出现在玉米大喇叭口期和玉米灌浆期。因此,在该地区小麦/玉米间作栽培模式下,施氮水平控制在420 kg/hm2时,使混合产量达到最高,同时可减轻土壤硝态氮的累积和运移,从而达到高效、安全的目的。

关键词：产量水分利用效率硝态氮