植物生理需水信息的采集研究

介绍了植物需水信息的采集装置，并在塑膜遮雨大棚内实现了植物生理需水信息的自动采集，测试结果较好地反映了植物生理需水特性。     

水分亏缺对覆膜玉米生长发育及产量的影响

通过系统的覆膜玉米亏水灌溉试验，研究了不同生育期内不同程度的水分亏缺对覆膜玉米生长发育、光合作用、产量及水分利用效率等的影响。结果表明，拨节期受旱对玉米株高及叶面积指数影响最大，抽雄后的水分亏缺对玉米生长发育影响不明显。各处理产量资料表明，覆膜春玉米的需水临界期为抽雄开花期，此期轻度的水分亏缺可造成产量大幅度下降；灌浆期较抽雄开花期玉米产量对水分亏缺敏感程度低，但在这个阶段的水分亏缺也可使玉米减产；拨节期玉米产量对水分胁迫敏感程度较差，该阶段为对玉米进行水分亏缺处理的适宜时期。     

玉米生理生态指标及产量对不同生育期水分亏缺的响应

【目的】探究不同程度水分亏缺条件下,东北地区玉米生理生态指标及产量的变化。【方法】采用盆栽方式,在玉米拔节初期(A)、拔节后期(B)、抽雄期(C)、灌浆期(G)分别设计亏水1 d、亏水3 d、亏水5 d、亏水7 d的处理和1个对照试验(充分供水,CK),研究了不同生育期水分亏缺对玉米气孔导度、耗水量及产量的影响。【结果】(1)随着亏水程度增加,叶片气孔导度也随之降低,其中C5、C7处理降低最为显著,4个生育期内亏水1、3 d的处理与CK差异较小。当土壤含水率低于0.15 cm3/cm3时,气孔导度一般低于50 mmol/(m2·s)。(2)亏水条件下作物的耗水量小于充分供水条件下作物的耗水量,其中4个生育期亏水1 d的处理变化均不明显,C3处理略微降低,4个生育期亏水5、7 d的处理与CK相比降低明显。土壤含水率小于0.15 cm3/cm3时,作物耗水量仅为正常条件下的1/3;复水后其耗水量也不能恢复到充分供水的水平。(3)整体上,玉米产量及产量性状随着亏水程度的增加而降低,严重亏水使产量平均降低了49.1%。抽雄期亏水对产量影响最明显,各处理产量及产量性状差异性显著,秃尖长的增加是产量降低的主要原因。【结论】轻度亏水处理(亏水1、3 d)对玉米生理生态指标及产量影响较小,从C3处理开始水分亏缺对其影响表现明显。抽雄期水分亏缺对玉米产量的形成不利,基于气孔导度、耗水量和产量变化,土壤体积含水率0.15 cm3/cm3可以作为判断玉米受到水分胁迫的阈值下限,抽雄期充分供水有利于高产。     

水分亏缺对苗期玉米生理特性的影响

为揭示亏水对苗期玉米生理特性的影响,对不同水分处理下苗期玉米叶片光合荧光特性、生理伤害及保护机制的变化规律进行了分析.结果表明:亏水造成的ABA积累能够有效地诱导叶片收缩,并进一步引起光合速率降低;轻、中度水分亏缺还会导致水分利用效率的显著升高,但重度亏水条件下水分利用效率又降至对照水平.同时,轻度亏水条件下,叶片能够通过消耗多余的激发能来维持其最大光化学效率;但中、重度亏水处理后,光保护能力会被光能过剩所超越,从而导致最大光化学效率的降低.此外,水分亏缺还会诱导叶片活性氧(与H2O2)的大量生成;玉米在轻度亏水处理后会通过增强叶片抗氧化酶(SOD与CAT)活性与非酶渗透调节物质(脯氨酸与可溶性糖)抗氧化能力来减轻亏水造成的生理伤害.但中、重度亏水条件下,活性氧的积累超出了叶片酶与非酶系统的抗氧化能力,玉米叶片膜脂过氧化程度加剧.可为依据玉米生理特性优化其水分利用提供理论指导.     

水分亏缺对覆膜玉米生长发育及产量的影响

通过系统的覆膜玉米亏水灌溉试验 ,研究了不同生育期内不同程度的水分亏缺对覆膜玉米生长发育、光合作用、产量及水分利用效率等的影响。结果表明 ,拔节期受旱对玉米株高及叶面积指数影响最大 ,抽雄后的水分亏缺对玉米生长发育影响不明显。各处理产量资料表明 ,覆膜春玉米的需水临界期为抽雄开花期 ,此期轻度的水分亏缺可造成产量大幅度下降 :灌浆期较抽雄开花期玉米产量对水分亏缺敏感程度低 ,但在这个阶段的水分亏缺也可使玉米减产 ;拔节期玉米产量对水分胁迫敏感程度较差 ,该阶段为对玉米进行水分亏缺处理的适宜时期     

基于“双毯法”的植物叶态萎蔫辨识研究

为实现植物生命需水状况的无损检测,通过定量辨识植物叶态萎蔫特征反映植物亏水胁迫状况,基于分形理论"双毯法"定义了萎蔫指数LDBM,利用基于激光三角原理的三维激光扫描仪获取植物叶片表型点云数据,以西葫芦、秋葵、葫芦、南瓜4种植物为研究对象,结合饱和水汽压差与光合有效辐射2种微环境参数,进行了植物叶态萎蔫定量辨识研究。试验分析了4种植物萎蔫指数LDBM的日变化曲线,证明LDBM用于表征叶态萎蔫状况是合理和可行的;分析了萎蔫指数LDBM与微环境参数的相关性,4种植物LDBM与饱和水汽压差相关系数均大于0.81,与光合有效辐射相关系数均大于0.71,与2种参数都有很强的正相关性;并且与基于离散时域傅里叶变换定义的萎蔫指数L2DFT进行了对比,LDBM与L2DFT呈负相关性,4种植物的相关系数均大于0.82,表明LDBM能够准确地定量表征叶态萎蔫。     

用声发射技术实现作物生理需水信息监测

采用植株茎部声发射(AE)信号表征作物需水信息,运用虚拟仪器技术,设计了对作物植株茎部声发射信息进行实时、快速测量的微机检测系统,并以温室盆栽番茄为时象试验研究了声发射信号同植物蒸腾以及环境因子间的关系.试验结果表明:作物在水胁迫下产生的AE事件发生率与作物蒸腾速率一致性较好,在一定范围内,声发射频次越高,作物亏水越严重,当每秒声发射事件计数率超过2次时,可以考虑实施灌溉;作物AE事件发生率与光照度、温度有显著的相关性,AE信号可用于指导作物生长环境的调节控制.     

灌水与覆膜对春玉米生长及水分利用效率的影响

在移动式遮雨棚内采用子母桶栽土培法,研究了充分灌水和调亏灌水2种灌水模式以及拔节期揭膜、抽雄期揭膜和全生育期覆膜3种覆膜时长对春玉米生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜可促进春玉米早期生长,而对后期生长不利。抽雄期是春玉米需水关键期,阶段蒸散模数达41.4%~47.2%。受前期亏水锻炼,调亏灌水复水后产生补偿效应,可有效协调植株根冠比并延缓衰老。与充分灌水相比,调亏灌水处理的总蒸散量减少4.3%~7.1%,水分利用效率提高1.9%~6.7%。抽雄期揭膜处理前期(覆膜时)增温保墒,后期(揭膜后)降温透气,与拔节期揭膜处理和全生育期覆膜处理相比,其相对产量和水分利用效率分别提高19.0%~23.3%和23.2%~26.0%。综合考虑产量、水分利用和环境因素,调亏灌水+抽雄期揭膜具有较好的节水、增产和环保效应,是适宜的春玉米灌水覆膜模式。     

基于植物介电特性的茎干含冰量检测方法与仪器设计

针对木本植物越冬期茎干冻结信息难以原位、在线监测的问题,本研究依据茎干冻结过程中水-冰比例变化与茎干阻抗的关系,研制茎干体积含冰量的原位、在线检测传感器。驻波测量频率及电路仿真结果表明,采用100 MHz信号激励源,电路能够有效表征茎干阻抗中电抗分量的变化;植物冻结过程中的阻抗变化分析表明,基于茎干阻抗变化表征体积含冰量的变化是可行的;探头电磁空间分布仿真结果表明,传感器有效测量区域为0～10 cm;静动态特性分析表明,传感器测量范围为0～100%,分辨率为0.05%,测量精度为±1.76%,稳定性良好,动态响应时间为0.172 s,功耗为0.25 W;室内外实验表明,传感器可以有效追踪茎干内体积含冰量的动态变化及受冻害胁迫程度,反映植物越冬期水-冰转化的日周期生理特征,可为植物含冰量监测和不同纬度下人工林的抚育提供技术支撑。     

调亏灌溉对玉米生长发育特性及水分利用效率的影响

为在西北干旱地区推广应用玉米调亏灌溉技术实现水资源的高效利用,本试验在覆膜沟灌玉米的苗期和拔节期分别设置轻度和重度调亏处理,研究不同调亏处理对玉米生长发育、耗水规律、产量性状及其水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,苗期和拔节期调亏造成株高降低、叶面积减小、果穗变短变细、穗行数和行粒数减少,穗粒重、百粒重及产量降低,耗水量显著减少,调亏程度越重受到的影响越大;轻度调亏对产量影响不显著,且显著提高WUE(p0.05),而拔节期重度调亏减产最大(26.41%),显著降低WUE。该地区玉米适宜采用苗期轻度调亏或拔节期轻度调亏的控水方式,在产量降低不显著的情况下,使耗水量减少7.96%~11.02%,WUE增加2.68%~4.41%。     

基于水循环及水资源转化率的农业用水策略

结合我国实际分析农业水循环结构以及农业水资源转化效率，通过农业水循环来提高我国农业用水效率，提出一些建议，以促进我国农业的健康发展。      

多级粗滤料滤床─慢滤综合净水工艺研究

为了寻找一种工艺简单、设备耐用、操作管理方便的净水工艺 ,对多级粗滤料滤床慢滤综合净水工艺进行了试验研究。根据所设计的试验流程 ,对两种水质的原水进行试验。苯酚采用 4-氨基安替比林直接光度法测定 ,氨氮采用氨测定的蒸馏滴定法中的预处理方法 ,溶解氧采用碘量法测定 ,浊度用光电浊度仪测定。最终得出了多级串联粗滤成熟期有机物去除率与时间关系、氨氮的浓度变化曲线 ,并对试验结果进行了分析讨论。     

基于灰水足迹的流域水环境评价

为实现更加科学的评价流域水环境,基于水足迹理论,提出了更为全面的流域灰水足迹核算评价方法,解决了以往流域灰水足迹评价中污染核算不全面、参数选取原则不统一的问题。以大连市复州河流域为例,从工业、居民生活、畜禽养殖业和种植业四个污染源分析了2018年流域灰水足迹量值与空间特征,同时进行流域水环境评价。结果显示:2018年复州河流域灰水足迹为29.23亿m³,其中工业灰水足迹为0.27亿m³,居民生活污染灰水足迹为6.31亿m³,畜禽养殖业灰水足迹为13.03亿m³,种植业灰水足迹为9.62亿m³,总体上呈现沿河流自上游向下游逐渐递增,在入海口处有所降低的趋势。2018年复州河流域水污染程度为846.35%,表明流域内地表水纳污能力已全部耗尽,无法吸收净化流域内每年产生的污染物数量。研究结果较好的评价了流域水环境现状,可为复州河流域水环境治理与其他流域水环境评价提供参考。     

多级粗滤料滤床一慢滤综合净水工艺研究

为了寻找一种工艺简单、设备耐用、操作管理方便的净水工艺，对多级粗滤料滤床-慢滤综合净水工艺进行了试验研究。根据所设计的试验流程，对两种水质的原水进行试验。苯酚采用4-氨基安替比林直接光度法测定，氨氮采用氨测定的蒸馏滴定法中的预处理方法，溶解氧采用碘量法测定，浊度用光电浊度仪测定。最终得出了多级患联粗滤成熟期有机物去除率与时间关系、氨氮的浓度变化曲线，并对试验结果进行了分析讨论。     

微咸水间歇供水方式土壤水盐分布分析

为了研究间歇供水微咸水不同入渗方式对土壤水盐分布的影响,开展了一维积水间歇入渗试验,研究了微咸水矿化度分别为1.75、3和5g/L,及不同周期数和循环率入渗条件下的入渗特性,并对比了不同矿化度、不同周期数与不同循环率对间歇入渗后土壤水盐分布的影响。结果表明,微咸水间歇入渗与一般的间歇入渗规律相同,但在试验取用范围内高矿化度、小周期数和高循环率可以有效促进水分入渗,矿化度提高土壤中盐分含量也随之增加,盐分含量随着间歇入渗周期数的增大而增大。     

优化调度水资源促进节约用水

优化调度水资源,是实现水资源合理利用,节约用水,扩大灌溉面积,为农业高产和持续发展创造条件的重要举措。以位山灌区为例,介绍了引黄灌区搞好水量调配,促进节约用水的实践经验。     

水资源合理利用与节水灌溉

本文提出水资源的概念，指出水资源量不仅取决于水量，还取决于水资源的可利用程度，水资源合理利用主要考虑水资源利用前后水的可利用程度是否充分发挥效用，而不是单纯考虑水资源利用前后水的总量的变化。节水灌溉对水资源的合理利用已经和将发挥重大作用。     

咸水灌溉下土壤水盐变化的试验研究

2002年在内蒙古河套灌区红卫节水示范园进行了咸水灌溉试验,分析试验结果得出:咸水灌溉下的土壤经过秋浇后含盐量可以降到咸水灌溉前水平。以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤水分大气作物系统模拟软件SWAP为工具,应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证,模型模拟结果和田间试验结果符合较好。     

淡水与微咸水入渗特性对比分析

为了研究淡水与微咸水连续和间歇入渗特性的差异,采用矿化度1.33g/L的淡水与矿化度3g/L的微咸水,在黏质土壤条件下进行了一维积水连续入渗及间歇入渗试验。研究结果表明,采用微咸水入渗可以改变土壤的结构特性,从而增大土壤的入渗能力;利用一维代数入渗模型对试验资料进行处理,结果表明模型可以比较精确地描述微咸水入渗过程;入渗水为淡水时,间歇入渗减渗,而入渗水为微咸水时,间歇入渗增渗;间歇入渗的循环率不同,其减渗效果及增渗效果都略有差异。     

基于水市场的水权水资源税博弈分析

我国水资源紧缺日益严重,这就要求我们对有限的水资源量进行合理配置。以博弈论为基本理论框架,建立序贯博弈模型,在水市场存在的条件下对初始水权和水资源税进行博弈分析,运用倒推法求解子博弈精炼纳什均衡,从而得出如何分配初始水权分配和水资源税征收数额,实现对流域水资源的优化配置。同时对建模思路和解决方法进行阐述,并给出算例予以解释。