基于水量平衡方程推求盐分胁迫条件下春玉米根系吸水模型参数

为了探究作物根系吸水与根区土壤盐分运动的关系,在甘肃省石羊河流域开展春玉米田间试验,试验在测坑中进行,引入Feddes提出的根系吸水模型,在春玉米生育期内选择7个时间段作为研究春玉米根系吸水时间段,设置淡水灌溉、3 g/L水与6 g/L水灌溉处理,利用水量平衡方程分别计算各处理在各时段的根系吸水量.在此基础上,利用最小二乘法优化得到盐分胁迫修正系数的参数p为1.397,并且对3 g/L水与6 g/L水处理的根系吸水量模拟值和实测值进行了比较,相关系数在0.99以上,模拟值和实测值的误差在允许误差15%范围之内.建立了盐分胁迫条件下春玉米根系吸水模型,为该地区研究春玉米种植条件下土壤水盐运动规律奠定基础.     

旱涝胁迫对作物根系吸水影响研究进展

为了量化各种潜在水源对作物的贡献比例、定量研究农田水分利用特征和水分转换规律，分析与总结了国内外作物水分来源解析、旱涝胁迫条件下作物根系吸水等方面研究现状及发展动态，提出下一步可开展旱涝胁迫条件下作物根系对不同水源利用量研究。从理论层面剖析了旱涝胁迫环境下作物根系吸水机理，对于理解不同水源对植物根系吸水量的贡献，以及农业节水灌溉和生态系统水文过程具有重要意义和实用价值。     

延迟灌溉对冬小麦产量及水分利用效率的影响

2011—2013年在山西省临汾市灌溉试验站进行冬小麦灌溉试验,研究了冬小麦关键生育期延迟灌水对其产量和水分利用效率的影响程度,旨在优化半干旱地区冬小麦灌溉制度,提高水分利用效率,达到节水增产目的。通过对冬小麦产量及生育期耗水量观测,结果表明:不同降水年型下,冬小麦关键生育期灌水时间的延后对其产量和水分利用效率均会产生影响。通过综合分析冬小麦总耗水量、水分利用率与产量的关系,提出半干旱地区冬小麦的最佳灌水方式:丰水年份拔节水延后20 d灌溉,干旱年份灌浆水延后20 d灌溉,可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。     

冷凉地区滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应研究

在北疆冷凉地区开展了滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应试验。结果表明:油葵主要根系分布区域深30cm左右,灌溉水分下渗到50cm以下后只有少量被油葵根系吸收利用,适时适量的灌溉对提高油葵抗性和长期生长能力有利。滴灌灌水对土壤有一定的增温作用,在灌水结束后数小时内使10~70cm土层土壤温度稳定在20~25℃之间,有利于主要根系的生长和吸收;而灌水结束后3~5d内,表层土壤温度显著降低,对油葵主要根系有一定的"冲击作用"。合理安排滴灌灌水周期,适当结合覆盖技术,可以达到提高冷凉地区油葵灌水质量的目的。     

土壤水热与根系吸水模型研究进展及其在西藏研究展望

在土壤根区水分运动规律的研究中,通常以土壤水热耦合模型来定量描述和预测土壤水分变化规律,以根系吸水模型来模拟作物根区根系吸水机理及过程。西藏高寒地区低压低氧、强辐射、近地层冷热交换频繁,加之土层稀薄,浅层土壤水转化过程复杂,作物生长受水热胁迫影响较为明显,作物根区的水热耦合作用对根系吸水及能量传输和物质运移影响显著。为了进一步探求西藏地区特殊水热条件下的根区水热运移机理,摸清西藏高寒区作物根系吸水规律,就国内外土壤水热耦合模型和根系吸水模型的相关研究做了综述,针对西藏地区特有的水热条件,建议将水热耦合模型与根系吸水模型结合应用,构建考虑水热耦合因素的根系吸水模型,以更好地适应当地实际,揭示根系土壤水分运动规律。     

各生育期不同灌水下限对茄子生长、产量及水分利用效率的影响

为指导节水灌溉和增产,在茄子苗期、开花结果期和成熟采摘期进行不同灌水下限处理来研究各生育期不同灌水下限对茄子生长、产量及水分利用效率的影响。试验结果表明：株高、茎粗、叶面积、地上部干重、总根长、总根鲜重和干重均随着灌水下限的降低而降低。与正常灌溉相比,苗期和开花结果期适当降低灌水下限对茄子的生长、产量和水分利用效率的影响不明显。而成熟采摘期时对水分最为敏感,此时降低灌水下限对茄子的生长、产量和水分利用率的影响较为显著。综合灌水量、茄子生长、产量、水分利用效率几个方面考虑,苗期灌水下限60豫,开花结果期灌水下限65豫,成熟采摘期灌水下限70豫是最合适的灌水下限。     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

不同水分处理对玉米根系分布及产量的影响研究

为了从机理上揭示土壤水分对玉米生长及产量的影响,文中采用了室内盆栽的形式,在玉米三叶期后开始控制灌溉的含水量下限,对其进行不同水分处理。试验对玉米的根长密度、总根长、根系干重、产量构成因子、产量及灌溉水利用系数进行了系统的分析。结果表明:不同水分处理不改变玉米根系随土层增加所呈现的对数递减的分布形式,却改变了其在不同土层的分配比例;水分处理W1玉米总根长及根系干重均大于W2,但差别不显著;W3玉米总根长及根系干重较W1、W2均显著减小;相对于其他处理,W1水分充足,其玉米产量最高,穗粒数最多,且玉米籽粒最饱满;W2较W1玉米产量、穗粒数及百粒重均有所降低,但降低的程度不显著;W3和W4玉米均严重减产,且籽粒干瘪不饱满。各水分处理灌溉水分利用效率排序为W2>W1>W3>W4。综合考虑玉米生长指标及灌溉水利用效率,确定在玉米生育期内以田间持水量的70%作为灌溉下限较为合理。     

滴灌模式对春小麦产量和水分利用效率的影响

为探索我国西北干旱区滴灌春小麦适宜的优质高效灌水指标,通过2个生长季(2012—2013年)的人工控水试验,重点研究了不同灌水定额和灌水周期对春小麦耗水量、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:高水分和低水分处理的小麦株高随着灌水频率的降低而减小,中水分处理随着灌水频率的降低而增大;小麦产量随着灌溉定额的降低而降低,并且以高水中频灌溉处理(灌溉定额为495 mm,灌水周期为7 d)的产量最高,低水低频灌溉处理(灌溉定额为344mm,灌水周期为10 d)的产量最低;中水高频处理(灌溉定额为400 mm,灌水周期为3 d)及高水中频处理水分利用效率及灌溉水利用效率相当,且明显高于其他处理的。综合考虑产量和灌溉水利用效率,试验条件下以高水中频和中水高频处理最优,特别是中水高频处理,与高水中频处理相比,产量降低10.01%~12.44%,但节约了14.14%的灌溉水资源,可作为当地春小麦的灌溉模式。     

灌水模式对高寒荒漠区混播人工草地产量及耗水特性的影响

探究灌水模式对高寒荒漠区混播人工草地产量和水分利用的效应,以获得该地区人工草地节水增产提质的灌溉制度。试验选用燕麦、箭筈豌豆进行混播,设计四种灌水处理。结果表明,灌水可显著提高人工草地产量;从全生育期看,灌水量对土壤贮水消耗量占总耗水量比例的影响较降水量显著;随灌水量增加,人工草地干物质水分利用效率和粗蛋白水分利用效率均呈先升后降趋势;采用灌拔节水+开花水的灌水模式,不仅可以获得高产高品质,还能显著提升草地水分利用效率。研究可为建立高寒荒漠草原区人工草地节水灌溉制度提供一定借鉴。     

不同微润灌溉方式对棚菜生长影响的研究

将微润灌溉技术在大棚中进行应用。试验对比了微润灌水器地表和地下两种应用形式对娃娃菜生长、耗水及产量等的影响。结果表明:在娃娃菜生长期内,灌水量、株高和日耗水量均随着生育期的进行先增大后减小;地埋微润灌溉娃娃菜全生育期株高、展开外叶片数、根面积、根长和产量均高于地表灌溉,但灌水量、日耗水量和全生育期总耗水量低于地表灌溉;地下灌溉水分利用效率高于地表灌溉。因此,地下微润灌溉是微润灌溉应用较为适宜的方式。     

不同灌溉制度对设施葡萄水分利用效率及产量的影响

以设施延迟栽培条件下具有3年树龄的美国红提为研究对象,设置不同的滴灌灌溉制度进行试验,对其耗水特性、生长发育特性、水分利用效率和产量比较研究。结果表明:设施葡萄耗水量随灌水量增加显著增大,总灌水量相同情况下,生育期前期灌水定额越小耗水量越少;萌芽期不同灌水定额对葡萄新梢生长影响不显著,抽蔓期水分亏缺对叶面积指数影响明显;灌溉水利用效率随着灌溉量的增加而减小;产量在一定范围内不随灌水量的增多而显著增加;着色成熟期进行一定程度水分调控,提高灌溉水利用效率的同时不显著影响设施葡萄产量。     

膜下滴灌灌溉制度对棉花生长和产量的影响

在新疆开展了2a的棉花膜下滴灌试验,研究了滴灌灌水量对土壤含水率、棉花生长状况和产量的影响,主要结论如下:1灌水量增加对表层土壤含水率的影响较小,在20~60cm的根区土壤中,土壤含水率随着灌水量增加明显增大;过高的灌水量会增加主要根系层(60cm)以下土层中水分的淋失;从提高水分利用的角度,中灌水量处理最为适宜。2棉花的株高和叶面积指数随灌水量增加而增加,差异达到显著水平;灌水量增加使棉花皮棉产量显著增加,处理间最大差异达到48.8%;高灌水量会明显增加未开铃数。3综合考虑土壤水分利用状况和棉花生长及产量因素,新疆地区棉花膜下滴灌灌水量取充分灌溉水量的75%较为适宜。     

甜椒交替隔沟灌溉土壤水分时空分布及节水机理研究

对甘肃张掖地区甜椒进行大田试验,研究垄沟之间的土壤水分随时间、空间的变化情况。试验结果表明,在甜椒生长期内,通过灌水沟的交替干燥和湿润,可以使作物根系经受一定程度的干旱锻炼,提高根系的吸收补偿效应;交替隔沟灌溉中,由于在灌水沟和非灌水沟之间没有形成零通量面,其水分的侧向入渗明显增强,从而可减少土壤水分发生深层渗漏的机率。     

滴灌系统运行方式和施肥频率对番茄根区土壤氮素动态的影响

在日光温室内开展田间试验，研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施肥频率对番茄根区硝态氮在生育期内随时间的变化动态、空间分布特征以及氮肥利用效率和回收率的影响。系统运行方式包括不同灌水和施肥次序组成的3种方案。结果表明，在整个生育期内，在灌溉过程的前期施肥，硝态氮在各土层中的分配较为均匀；随着施肥次序向后推移，硝态氮在0～20cm土层的累积逐渐明显。随着施肥频率降低，硝态氮在生育期内随时间的变化逐渐加剧。在滴头的周围，硝态氮易随水流运动，并在湿润土体的横向边缘产生累积。随着施肥次序向前推移，硝态氮向湿润土体边缘运移的趋势愈加明显。剖面内的硝态氮总量随着施肥频率的降低而降低。随着施肥次序向后推移，氮回收率逐渐增大，氮肥利用效率逐渐减小。氮肥利用效率随施肥频率提高而增加。在滴灌施肥灌溉条件下，运行方式选用最初灌溉总时间的1／4时间灌水，再用1／2时间施肥，最后用1／4时间冲洗管道，施肥频率取每周一次较为适宜。     

基于SWAP模型的河套灌区向日葵农田土壤水盐通量模拟

为了探究河套灌区节水实施现状条件下农田土壤水盐动态变化规律,利用向日葵田间试验观测资料,对SWAP模型进行参数率定和验证,并利用该模型模拟向日葵生长条件下0～100 cm土层土壤水盐通量及水盐平衡状况。研究结果表明：在灌溉阶段,向日葵根系层土壤水分主要向下渗漏,水分通量和盐分通量为负,土壤盐分被淋洗;在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,水分通量和盐分通量为正,根系层土壤积盐。2019、2020年模拟期间水分通量累计量分别为52.5、60.6 mm,盐分通量累计量分别为-4.5、-4.9 mg/cm²,0～100 cm土层土壤盐分通量分别增加了7.5、7.1 mg/cm²。向日葵现状灌溉条件下0～100 cm土层土壤积盐,可能产生土壤次生盐碱化的风险,向日葵生育期结束后需要进行秋浇淋洗盐分来保证下一年度向日葵的正常生长。     

内蒙古黄河河套灌区冻土水盐运动规律

水盐运动规律是研究盐渍土发生演变和防治措施的基础。内蒙古黄河河套灌区的地下水系灌溉蒸发型,人工灌水和土壤蒸发在水盐运动中起主导作用。通常,春季气温上升土壤解冻盐分随水分向表层聚集,夏灌以后盐分又随灌水向下层移动,使作物生育期耕地土壤处于脱盐过程。冬季土壤冻结期水盐运行的方向、强度、机理以及诸影响因素的研究较少,这些问题对盐渍土改良都有极重要的理论与实践意义。河套灌区五原盐碱土改良试验站,1962～1964年,曾进行土壤冻结期水盐动态的观     

洛阳地区节水高效小麦玉米连作灌溉制度分析

我国粮食需求增量与耕地减少的矛盾已然成为焦点,尤以北方干旱半干旱地区水资源严重不足更显突出。提高农业水资源利用效率,完善节水高效灌溉体系,提高作物产量已势在必行。针对河南洛阳半干旱地区主要种植模式———冬小麦夏玉米连作,通过作物需水特征分析、生育期降水时序耦合分析,突出一水两用理念,控制水分胁迫时间,依据旱作物土壤计划湿润层水量平衡方程提出最佳供水过程。同时,考虑不同灌溉技术条件下的适宜灌水技术参数,探索不同灌溉方式的灌水量、灌水时间以及实施办法,最终提出不同频率年、不同灌溉模式的适宜灌溉制度。     

水分生产率指标随空间尺度变化规律

根据漳河灌区4年田间及中等尺度的水量平衡试验，以及同步的灌溉系统及灌区尺度的水量观测，结合利用遥感信息估算的灌溉系统及灌区尺度的腾发量获得不同年份不同尺度的水量平衡要素。根据实测或统计资料获得不同尺度的水稻产量资料。计算分析了各种水分生产率指标及水量消耗比例指标随不同空间尺度及不同水文年度的变化规律。结果表明：灌溉水分生产率及毛入流量水分生产率总体上随空间尺度的增大而增大，但于某些年份在中等尺度上有降低的现象；水稻腾发量水分生产率则随时空尺度变化不大；采用节水灌溉技术不仅可以提高田间尺度的灌溉水分生产率，也促进了灌区灌溉水分生产率的整体上升，达到了真实节水；水分生产率指标受降雨及其年内分配的影响，另外，水管理措施的好坏显著影响水分生产率指标的高低。     

灌溉方式对番茄根系特性和水分利用效率的调控研究

为了探明灌溉方式对作物根系和水分利用效率的影响,通过2年的温室大棚试验,研究了沟灌、滴管和无压灌溉不同方式对番茄根系特性、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明:无压灌溉和滴灌根系密度分布在出水口附近3.0 cm~22.5 cm。根系密度、根长和根系水阻力系数R表现规律为无压灌溉最大,滴灌次之,沟灌最小,而根系水力传导系数恰恰相反。番茄干物质则表现为沟灌>滴灌>无压灌溉。无压灌溉与沟灌和滴灌相比,降低了耗水量,提高了产量,明显地提高了水分利用效率。研究成果为无压灌溉在温室中的利用提供了依据。更多还原