循环曝气灌溉条件下小白菜生长及水分与养分利用

研究循环曝气灌溉对不同土壤作物水分及养分利用影响的规律可为循环曝气灌溉技术在不同土壤中的应用提供理论指导。以河南省3种典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土)为供试对象,小白菜为供试作物,设置常规地下滴灌为对照组(CK)、循环曝气灌溉为试验组(CAI)开展盆栽试验,研究了循环曝气灌溉对作物生长生理指标及水分与养分利用的影响。结果表明,与CK相比,CAI可促进根系生长,其中郑州黏土和洛阳粉壤土CAI根系活力分别显著增大46.36%和16.79%(P0.05),根干质量分别显著增大35.33%和26.22%(P0.05)。CAI处理净光合速率较CK有显著提高(P0.05),其中郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店砂壤土依次增大了17.69%、12.41%和21.43%。循环曝气处理有效提高了作物氮、磷、钾的吸收效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土氮素吸收量较CK分别显著提高23.68%和27.72%(P0.05);3种土壤CAI作物磷、钾吸收效率均有显著提高(P0.05),其中郑州黏土分别增加了27.54%和62.81%,洛阳粉壤土增加了25.20%和63.26%,驻马店砂壤土增加了26.86%和23.97%。循环曝气灌溉能显著提高小白菜产量和水分利用效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土小白菜地上部鲜质量较CK分别提高了58.42%和62.03%,水分利用效率分别提高了27.86%和16.47%。综合比较小白菜生长指标、产量、水分利用及养分吸收效率,郑州黏土循环曝气灌溉处理具有最为显著的改善作用。     

紫茄生长及养分利用对增氧地下滴灌的响应研究

【目的】探究不同土壤条件下增氧灌溉方式对作物生长、产量及养分利用的影响。【方法】以郑州黄黏土、洛阳粉黏质壤土和驻马店砂壤土为供试土壤,以常规地下滴灌为对照(CK),设置曝气灌溉(AI)与化学增氧灌溉(HP)2种增氧方式,研究了温室紫茄生长及养分利用对增氧地下滴灌的响应。【结果】与CK相比,AI和HP处理提高供试土壤中紫茄净光合速率,黄黏土、粉黏质壤土和砂壤土下分别增加19.66%和8.49%、14.02%和7.51%、10.13%和5.91%。同时,AI和HP处理均显著促进根系生长、提升根系活力,进而提高紫茄的养分吸收效率、产量和水分利用效率(P<0.05)。其中,黄黏土下AI和HP处理作物氮吸收效率分别提高136.16%和65.43%,紫茄产量提高46.85%和28.49%,水分利用效率提高44.59%和27.38%;粉黏质壤土AI和HP处理作物氮素吸收效率分别提高141.23%和88.76%,产量分别提高41.52%和20.68%,水分利用效率提高41.06%和21.39%;砂壤土AI和HP处理作物氮素吸收效率分别提高112.60%和45.47%,产量提高49.86%和17.59%,水分利用效率提高48.81%和17.97%。【结论】曝气地下滴灌对紫茄生长、水分和养分利用的促进作用较为显著,而在不同土壤类型下,曝气地下滴灌对砂壤土紫茄产量增产及水分利用效率提升效果最优。     

不同增氧滴灌方式对蔬菜生长生理指标的影响

为了研究不同增氧方式对盆栽小白菜生长生理指标的影响,以小白菜为供试作物,采用盆栽地下滴灌的方式,以普通地下滴灌作为对照(CK),设置循环曝气(MAI)、双氧水(H₂O₂)、纯氧扩散器曝气(OC)及射流振荡器曝气(FO)4个增氧灌溉处理.结果表明,增氧地下滴灌显著提高了土壤呼吸速率,处理MAI,OC和FO较对照处理分别增大了65.87%,66.79%和111.62%.增氧地下滴灌促进了小白菜的根系生长、光合作用、蒸腾速率和气孔导度,进而提高了小白菜的物质量积累和产量.与对照相比,处理MAI的地下部鲜质量增大了42.03%,地下部干质量增大了79.85%;处理MAI,H₂O₂,OC和FO的光合速率分别增大了868.62%,794.14%,778.67%和650.19%;处理MAI,H₂O₂和OC的气孔导度较CK增大了157.14%,128.57%和85.71%,蒸腾速率增大了55.61%,32.38%和19.58%;处理MAI和H₂O₂的产量分别增大了56.36%和38.72%.综上,增氧地下滴灌可增强小白菜根区的土壤呼吸作用,改善光合作用、蒸腾速率和气孔导度,提高了产量及水分利用效率.其中,循环曝气处理的改善效果最为显著.     

节水灌溉模式对烤烟生产及水分生产效率的影响

为优化烤烟节水灌溉模式,采用避雨控水试验研究了9种节水灌溉模式对烤烟干物质、养分积累与分配、产量及水分生产效率的影响。结果表明,干物质在叶部的积累比在其他器官中对水分调控更为敏感,处理3(50%θF-80%θF-60%θF)较其他处理更有利于提高烤烟叶片生产能力;烤烟氮、磷、钾元素积累受水分调控的影响程度由大到小依次为氮、磷、钾,处理6(60%θF-80%θF-70%θF)对氮、磷、钾元素吸收相对均衡;9个节水灌溉模式中,处理3节水增产效果明显。     

基于Meta-分析的畦灌灌水质量的影响因素研究

针对目前畦灌灌水质量影响因素的研究大多数集中于某一特定地区和单一因素的现状,在总结分析现有发表研究成果的基础上,采用meta分析方法,对不同土壤质地条件下的畦田规格、田面坡度及单宽流量对灌水质量的影响进行了分析,获得畦灌相关因素对灌溉质量影响的定量关系。研究发现:综合分析各影响因素,粉土及粉黏土条件下,灌水效率均随畦长的增加而减小,而砂壤土条件下,灌水效率随畦长增加而增加。粉土条件下,畦长较畦宽对灌水效率及灌水均匀度影响显著。砂壤土条件下,唯有畦长对灌水效率影响显著。而粉黏土条件下,坡度是影响灌溉效率和灌溉均匀度最显著的因素。     

施磷水平对再生水灌溉小白菜Cd质量分数和土壤Cd活性的影响

为阐明施用磷肥水平对再生水灌溉下小白菜吸收Cd的影响,以清水为对照,研究了3种施磷水平(80、110、140mg/kg)对3种再生水灌溉方式(清水再生水混灌、清水再生水轮灌、全再生水)下小白菜生物量和Cd质量分数以及土壤活性Cd质量分数的影响。结果表明,全再生水灌溉显著增加小白菜生物量,也显著增加小白菜地上部Cd质量分数,在3个磷处理下Cd质量分数分别增加了54.4%、51.5%、31.7%。高量施磷(110、140mg/kg)显著降低了小白菜地上部Cd质量分数,和施磷80mg/kg处理相比分别降低了16.5%、33.8%。随着施磷水平的提高,土壤活性Cd质量分数降低,施磷140mg/kg处理下降低最为显著,和施磷80mg/kg相比,在3种再生水灌溉方式下分别降低13.5%、16.3%、15.1%。磷肥适量施用能减少再生水灌溉下小白菜对重金属Cd的吸收,有利于保障食品安全。     

聚丙烯酰胺(PAM)对不同土壤坡地水分养分迁移过程的影响

采用室内人工降雨模拟试验,分析了小降雨强度下聚丙烯酰胺(PAM)对塿土和砂黄土坡面土壤水分养分迁移过程的影响。试验结果表明,与对照相比较,PAM处理降低坡地入渗速率,增大了地表径流量,砂黄土表现更显著,其径流系数提高了约113%;PAM对土壤硝态氮流失过程影响甚微,但对径流磷和钾的流失特征影响显著;施加PAM分别增加塿土坡地径流磷和径流钾流失量近55%和100%,分别提高了砂黄土坡地径流磷和径流钾流失量1.4倍和4.8倍。因此,水蚀环境不严重的黄土坡地,采用地表施加PAM方式来降低土壤养分流失的途径是不适宜的。     

生物炭对砂壤土节水保肥及番茄产量的影响研究

采用室内盆栽试验定量分析方法,研究了砂壤土中施加不同含量生物炭对土壤节水保肥及提高番茄产量的影响。试验共设5个处理:不添加生物炭(CK),每1 kg干土加生物炭10 g(C10)、20 g(C20)、40 g(C40)和60 g(C60)。结果表明:施加生物炭处理有利于提高土壤肥力,其中较高施用量的处理增幅明显。与CK相比,C60处理的有机质含量增加560%;C60和C40的碱解氮含量分别增加110%和130%,速效磷含量增加410%和290%,速效钾含量增加290%和150%。随着生物炭施用量的增大土壤含水率呈现递增趋势,其中C60较CK提高170%。较高生物炭施用量可以有效增加番茄产量,C60和C40处理分别比CK提高98%和170%,其中C40处理的产量增幅最大。相关分析可知,水、肥因素对番茄产量影响显著,相关性超过80%,通过在砂壤土中施加生物炭可有效提高肥水利用效率,提高番茄产量。     

灌水量和滴灌施肥方式对温室黄瓜产量和养分吸收的影响

为揭示水肥对温室黄瓜产量和养分吸收的影响机制,通过温室试验,研究了2种不同灌水量和4种不同滴灌施肥方式对温室黄瓜产量和养分吸收的影响。结果表明,灌水量和滴灌施肥比例对黄瓜干物质量、产量和肥料偏生产力均有显著影响(P0.05)。Z100处理的黄瓜产量、干物质量、水分利用效率比Z0处理分别增加15.3%、16.8%、19.1%。W2Z100处理水分利用效率最高,为47.71 kg/m3,在产量仅比W1Z100处理低3.32%的情况下,节水25%。温室黄瓜植株对氮、磷、钾的吸收量和肥料偏生产力均随灌水量和滴灌施肥比例的增加而增加。Z100处理平均氮、磷、钾素吸收量分别比Z0处理高21.05%、21.89%和22.2%,Z100处理平均肥料偏生产力分别比Z66、Z33、Z0处理高2.66%、7.37%、15.34%。不同滴灌施肥比例对氮、磷、钾的利用效率均有极显著影响(P0.01),对吸收效率有显著影响(P0.05)。水肥交互作用在黄瓜植株对氮、磷、钾的利用效率上有显著影响(P0.05),对氮钾的吸收效率有显著影响(P0.05)。采用"少量多次"的滴灌施肥模式增产效果显著,肥料利用效率较高。综合考虑,W2Z100(75%ET0,100%滴灌施肥)处理在节约大量灌水量的情况下,取得较高的产量和水分利用效率,且肥料偏生产力较高,能获得较大的经济效益,是比较适宜的滴灌施肥水肥组合。     

负压灌溉对菠菜生长及水分利用效率的影响

为筛选出南方地区菠菜生长最适宜的灌溉负压值, 采用土壤盆栽试验, 以人工浇灌为对照(CK),研究3个供水负压(-5.0,-10.0,-15.0 kPa)对菠菜生长、生理指标、品质指标、水分利用效率及养分吸收的影响.结果表明:-5.0 kPa负压供水,菠菜地上部产量178.2 g/pot, 显著高于-10.0和-15.0 kPa, 与CK差异不具有统计学意义; 地下部生物量9.99 g/pot, 显著高于CK和-15.0 kPa; 根系活力419.0 μg/(g·h), 显著高于CK,-10.0和-15.0 kPa,分别提高65.3%,51.5%和91.0%;VC和可溶性糖含量分别为50.72 mg/100 g和1.74%, 较CK,-10.0和-15.0 kPa分别提高18.3%,10.5%,44.9%和6.1%,23.4%,47.5%.-5.0 kPa负压供水,水分利用效率为3.89 g/kg,显著高于CK和-15.0 kPa, 与-10.0 kPa差异不具有统计学意义;菠菜地上部氮的累积吸收量显著高于CK,-10.0和-15.0 kPa, 磷、钾累积吸收量与CK差异不具有统计学意义, 但显著高于-15.0 kPa.综合菠菜产量和水分利用效率,-5.0 kPa负压供水较适合南方地区菠菜生长发育.     

分形在土壤空间变异性评价中的应用研究

针对土壤空间变异性问题,研究了分维数和土壤空间变异性的关系。应用Green-Ampt入渗模型模拟出十种土壤的下渗湿峰深度值,它们的大小依次是:壤质砂土、沙壤土、沙质黏壤土、壤土、粉砂壤土、砂质壤土、黏质壤土、粉砂黏壤土、黏土、粉砂黏土,然后计算出十种土壤随机组合构成的100种土壤剖面的湿峰形状分维数,用这些分维数来描述土壤空间变异性。同时用反距离加权法和相邻两参数平方均值法算出土壤区域属性值,并与分维数进行比较,再通过对土壤空间变异性(用土壤饱和水力传导度来表示)的统计分析和分维数关系的分析,得出湿峰的分形维数与KS具有较明显的分带关系,而且这种关系在实际流域中会更明显。总的来说,土壤空间变异性越大,分形维数df越大。因此可以看出,用分形来评价土壤空间变异性是可行的,并取得了不错的效果。     

Obtaining soil physical field data for simulating soil moisture regimes and associated potato growth

Soil moisture regimes under potatoes were monitored during two growing seasons in a sandy loam and a silty clay loam soil in The Netherlands. Measured moisture contents were used to validate those calculated using the simulation model SWATRE. The model requires hydraulic conductivity, moisture retention, rooting-depth and soil cover data, which were obtained in this study. Measured groundwater levels formed the lower boundary condition and precipitation and potential evapotranspiration the upper boundary condition of the model flow system. Calculated moisture contents agreed well with measured values, but only when in situ moisture retention curves were used and when the effects of cracking in the silty clay loam soil were expressed by modifying the ?-θ function. The moisture supply capacity of the sandy loam soil was highest, particularly in the first growing season and this was interpreted as a major reason for the corresponding higher yields. Simulation can be used for predicting the soil moisture supply capacity in the context of land evaluation, when soil-cover and rooting depth are standardized, for example by simulating growth of a grass crop.     

土培条件下重金属Cr(Ⅵ)对作物种子发芽影响的试验研究

不同土壤中Cr(Ⅵ)在质量浓度小于25 mg/kg时,对3种作物种子的发芽率均无显著性影响。在壤土和砂壤土条件下,Cr(Ⅵ)质量浓度小于2 mg/kg时,对试验种子发芽的根伸长及鲜质量均无显著性影响,粘土条件下,Cr(Ⅵ)质量浓度小于1 mg/kg时对种子的根伸长及鲜质量的影响也不显著,但随着质量浓度的增高转变为越来越强烈的抑制作用。经相关分析可知,土壤Cr(Ⅵ)质量浓度与作物种子的根伸长抑制率呈极显著正相关。由回归方程计算得到抑制率达到25%的EC25值,通过比较得出Cr(Ⅵ)在粘土中的抑制作用最强,在壤土和砂壤土中相差不大。     

Comparative evaluation of phosphorus losses from subsurface and naturally drained agricultural fields in the Pike River watershed of Quebec, Canada

Phosphorus (P) is the limiting nutrient responsible for the development of algal blooms in freshwater bodies, adversely impacting the water quality of downstream lakes and rivers. Since agriculture is a major non-point source of P in southern Quebec, this study was carried out to investigate P transport under subsurface and naturally drained agricultural fields with two common soil types (clay loam and sandy loam). Monitoring stations were installed at four sites (A, B, C and D) in the Pike River watershed of southern Quebec. Sites A-B had subsurface drainage whereas sites C-D were naturally drained. In addition, sites A-C had clay loam soils whereas sites B-D had sandy loam soils. Analysis of data acquired over two hydrologic years (2004-2006) revealed that site A discharged 1.8 times more water than site B, 4 times more than site C and 3 times more than site D. The presence of subsurface drainage in sandy loam soils had a significant beneficial effect in minimizing surface runoff and total phosphorus (TP) losses from the field, but the contrary was observed in clay loam soils. This was attributed to the finding that P speciation as particulate phosphorus (PP) and dissolved phosphorus (DP) remained relatively independent of the hydrologic transport pathway, and was a strong function of soil texture. While 80% of TP occurred as PP at both clay loam sites, only 20% occurred as PP at both sandy loam sites. Moreover, P transport pathways in artificially drained soils were greatly influenced by the prevailing preferential and macropore flow conditions.     

基于土壤颗粒分布曲线的土壤水分特性曲线MV和AP模型应用研究——-基于土壤颗粒分布曲线

土壤水分特性曲线是土壤的基本性质,它的直接测量方法非常冗长耗时,间接方法成为重要途径之一。多种基于土壤颗粒分布曲线的预测模型因此得以提出,但各模型的实际应用效果仍缺乏充分检验。针对江苏常州水稻土等3种土样,基于土壤颗粒分布曲线,利用MV模型和AP模型预测土壤水分特性曲线,采用van Genuchten-Mualem公式,拟合得到了土壤水分特性曲线的基本参数值;通过对模型预测值和实测值的方差和AIC标准检验,对比了MV模型和AP模型,讨论两个模型在粉、沙壤土中的应用效果。研究表明：AP和MV模型均可以较好地预测粉、沙壤土两种土的土壤水分特性参数;两种模型在低负压时的预测效果优于高负压时;AP模型随着土壤粘粒含量的增加预测效果逐渐变差,MV模型与土壤粘粒含量之间无明显关系;对比两模型,AP模型优于MV模型;MV模型作为一种不含经验参数的简易模型,其预测精度仍有待改进。     

Salt movement,leaching efficiency,and leaching requirement

To study the salt movement in a soil profile, experiments were conducted on sandy loam and silty clay loam in tanks. The chloride concentration and electrical conductivity of the soil water were found from soil water samplers and salinity sensors. The standard deviation of the chloride concentration at each depth was small at the beginning of the percolation process when the soil was uniformly non-saline or highly saline; it increased strongly during the process and returned to its original value at the end. This points to a very heterogeneous water and salt movement through the soil profile. The chloride concentration, when increasing or decreasing rapidly, shows a large scattering. The effective mixing length in the tank experiments appears to be much greater than in laboratory soil columns. It varies between 10 and 15 cm in sandy loam and between 15 and 30 cm in silty clay loam. Irrigation water and soil moisture do not mix completely. An increasing part of the irrigation water moves through the soil without contributing to the leaching process. The results of the tank experiments agree with those of field experiments on similar soils. The consequences for the calculation of the leaching requirement in practice are discussed.     

秸秆覆盖对冬小麦耗水特征及水分生产率的影响

2季冬小麦试验结果表明 ,秸秆覆盖具有减少土壤棵间无效蒸发的作用 ,冬小麦返青前 1 m土层贮水量在砂壤土条件下秸秆覆盖处理比无覆盖处理增加 2 %～ 2 5 .8% ,粘壤土条件下增加 2 %～ 1 4.5 %。返青前秸秆覆盖处理比无覆盖处理的日耗水量普遍小 ,返青后情况则相反。秸秆覆盖能够促进作物生长 ,与无覆盖相比 ,提高水分生产效率 4.6%～ 2 5 .2 %。