黄土高原主要灌木树种蒸腾特性研究

采用精度为0.001 g的精密电子天平和露点水势仪研究了荚迷、绣线菊、虎榛子和丁香的叶片含水量日变化、蒸腾速率日变化、叶水势日变化及蒸腾速率与气象因子的关系.结果表明,4种灌木树种早晚的叶片含水量高于中午,最低值出现在10:00-14:00之间,日变幅(晴天-阴天)大小顺序为;荚迷(125.2%～114.2%)＞丁香(110.3%～59.8%)＞绣线菊(86.8%～46.9%)＞虎榛子(85.4%～35.2%);叶鲜重与叶面积可用指数曲线进行拟合;日最大蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为:荚迷[4.017～3.226mmol/(m2·s)]＞丁香[5.628～2.918 mmol/(m2·s))＞绣线菊[3.742～2.908 mmol/(m2·s)]＞虎榛子[3.174～2.035 mmol/(m2·s);日平均蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为＞荚迷[2.687～2.252 mmol/(m2·s)]＞丁香(2.652～2.058 mmol/(m2·s)]＞绣线菊[2.215～1.649 mmol/(m2·s)]＞虎榛子(1.864～1.423 mmol/(m2·s)];4种灌木叶水势日变化呈波浪型,叶水势与蒸腾速率负相关,可用对数曲线拟合;不同天气条件下影响各灌木树种蒸腾速率的主要因子不同.     

毛乌素沙地南缘赖草蒸腾速率与叶水势关系的初步研究

通过野外观测，利用统计分析对毛乌素沙地南缘的赖草蒸腾速率与叶水势的关系进行了初步的研究。结果表明：赖草蒸腾速率呈现双峰变化；6月份的水势值要明显大于7月份，说明赖草7月份受到的干旱胁迫要大于6月份；通过相关性分析，建立了赖草蒸腾速率与叶水势间的一元回归模型。     

内蒙古库布齐沙漠四翅滨藜叶水势研究

2006年5-9月.采用PSYPRO露点水势仪和稳态气孔计Li-1600,在库布齐沙漠测定了从美国引种的四翅滨藜的叶水势和蒸腾速率的日、月动态变化,并与同期测定的杨柴、白刺的叶水势进行了比较,旨在为这一优良灌木树种的推广及管理提供理论依据.结果表明:四翅滨藜叶水势在月和9月的较高,生长最旺盛的6-8月较低;一天中,叶水势与气温和太阳辐射强度呈负相关,与大气相对湿度成显著正相关.气温与大气相对湿度的综合作用对叶水势影响显著:在低温高湿时,叶水势最高;在低温低湿和高温高湿时,叶水势均较低;在高温低湿时,叶水势维持在相对较高的水平.在相同条件下,四翅滨藜的叶水势较杨柴和白刺的要低,表明它从干旱土壤中吸收水分的能力比另外两者更强.     

黄土高原西部高寒区引进树种银水牛果叶水势研究

2008年5-8月,采用PSYPRO露点水势仪,以3 a生银水牛果为试材,对叶水势的日、月变化进行了动态研究,并对相关影响因子进行了分析.结果表明:银水牛果叶水势的日变化过程除5月份外均表现为双谷曲线,最低值出现在13:00-15:00;6-7月是银水牛果生长需水的最关键时期,这一时期叶水势的日均值较低;当供水充足时,叶水势的日变化取决于蒸腾速率的变化,其与气温、光照呈显著的负相关,与湿度呈显著正相关,且三者综合效应对叶水势的变化起很大作用;当土壤水受到限制时,盆栽银水牛果苗木的清晨叶水势与土壤含水量有显著正相关性,苗木的永久萎蔫系数为4.76%.     

基于植物水分生理的节水灌溉效果评估

以新垦绿洲主干防护林树种俄罗斯杨（Populus russkii Jabl.）为研究对象,通过对A（膜侧细流沟灌,灌溉定额3 750m3/hm2,少量多次灌溉）和B（漫灌,灌溉定额7 500m3/hm2,隔月灌）灌溉方式下俄罗斯杨树干液流、当年生枝条水势（ψs）以及叶片光合特征的同步监测,结合气象因子数据,分析比较2种灌溉方式下的俄罗斯杨水分生理特征。结果表明：B方式下俄罗斯杨树干液流速度与A方式比较有所降低,日均下降4.7%,但差异未达到显著水平（Sig.〉0.10）;2种灌溉方式下俄罗斯杨当年生枝条水势没有通过差异显著性检验（Sig.〉0.142）;A方式下的俄罗斯杨叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、瞬时蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）均高于B方式的。综合分析认为,A方式节水效果显著,能够满足研究区俄罗斯杨生长的水分需求,过度灌溉会对俄罗斯杨产生不利影响;植物液流、水势等水分生理指标可做作调控和节水灌溉的科学依据。     

桃树茎直径微变化与土壤水势及气象因子的关系

通过对充分供水和逐步干旱处理的盆栽“仕女红”桃树茎直径微变化动态的观测,分析了茎直径日最大收缩量(MDS)、日增长量(DI)和日最大值恢复时间(RT)对水分状况和气象因子的响应,并对适宜灌溉控制指标进行了探讨.结果表明:随土壤水势降低,桃树茎直径MDS和RT呈增大趋势,DI呈下降趋势并由正值变为负值;气象因子对桃树茎直径变化影响显著,太阳辐射(Rn)和空气相对湿度(RH)对MDS影响最强烈,连续降雨对DI和RT影响显著.DI受土壤水势影响产生变化的趋势明显并受气象因子影响较小,是最理想的灌溉控制指标,可将DI=0作为灌溉控制临界值;MDS受气象因子影响强烈,变异性较大,且需要充分灌溉条件下的MDS作为参考,RT与土壤水势的相关性不高,因此均不适合单独作为灌溉控制指标.     

基于无线传感网络与模糊控制的精细灌溉系统设计

为准确判断作物需水量并确立合适的灌溉控制策略,实现作物的自动、定位、实时与适量灌溉,设计了基于ZigBee无线传感网络与模糊控制方法的精细灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传感器网络采集土壤水势与微气象信息（包括环境温度、湿度、太阳辐射与风速等）,并传输灌溉控制指令;结合FAO56 Penman-Monteith公式计算农田蒸散量,并将农田蒸散量和土壤水势作为模糊控制器的输入量,建立了多因素控制规则库,实现了作物灌溉需水量的模糊控制。试验结果表明该系统经济实用、通信可靠、控制准确性高,特别适用于中小型灌溉区域的精细灌溉。     

东江中上游4树种水势日变化特征及其与环境因子的关系

在东江中上游,以6a生树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴为材料,采用PSYPRO露点水势仪对4树种在旱季与雨季的土水势、根水势、茎水势和叶水势日变化过程进行了测定,探讨了4树种在自然生境下的水势梯度变异及叶水势与气象因子的关系。结果表明,叶水势日变化均呈"单峰"型曲线,日均值表现为木荷>火力楠>红锥>藜蒴,旱季叶水势明显低于雨季;叶水势与大气温度(Ta)和光合有效辐射(PAR)呈极显著负相关(P<0.01),而与空气相对湿度(RH)和大气水势(Фa)呈极显著正相关(P<0.01),气象因子对东江流域主要造林树种叶水势直接作用由大到小结果如下:火力楠和藜蒴(Ta>RH>Фa>PAR),红锥(RH>Фa>Ta>PAR),木荷(Ta>Фa>RH>PAR)。     

火炬树蒸腾速率及其环境因子的影响研究

利用LI-6200便携式光合作用测定仪和美制LI-1600稳态气孔仪,对黄土半干旱区造林树种火炬树蒸腾速率及其环境因子进行测定。该研究的目的是为分析该地区火炬树蒸腾作用对环境因子的响应和火炬树最适的水分生态条件提供理论依据。结果表明:①火炬树蒸腾速率日变化的平均值为4.895μg.cm-2.s-1,呈双峰变化曲线。②光合有效辐射、CO2浓度和叶水势对蒸腾速率有相应的影响,但相对湿度对蒸腾速率的影响不是很明显。③火炬树能适应干旱环境是由于叶水势降低导致气孔导度的减少,从而通过减少蒸腾耗水来达到适应干旱的目的。     

不同密度刺槐林在蒸腾旺季的蒸腾特征

在蒸腾旺盛的7,8月份,选择典型晴天,对5种不同密度(1 400,1 600,1 800,2 000,2 200株/hm2)刺槐(Robinia Pseudoacacia L.)林的叶片含水量、蒸腾速率、叶水势、根水势日变化进行了观察,并测定了林地0-60 cm土层的土壤含水量.结果表明,(1)各密度林分叶片含水量的日均值在7,8月份均为ρ2200>ρ2000>ρ1400>ρ1600>ρ1800,8月低于7月;(2)不同密度刺槐林蒸腾速率日变化趋势在7,8月份呈现相似的变化规律,即随着林分密度的增大,蒸腾速率日变化曲线由"双峰型"趋于"单峰型",最大值均出现在下午13:00-14:00,日平均蒸腾速率在7,8月份为:ρ1800>ρ1600>ρ1400>ρ2000>ρ2200;(3)不同密度刺槐林叶水势的日均值在7,8月份均为ρ1800<ρ1600<ρ1400<ρ2000<ρ2200,但8月份明显低于7月份,其日变幅则明显高于7月份;(4)根水势高于叶水势,日变幅小于叶水势日变幅,日均值大小在7,8月份均为:ρ1800>ρ1600>ρ1400>ρ2000>ρ2200,且8月份低于7月份,而日变幅则是8月份大于7月份;(5)不同密度刺槐林一天中根、叶水势之差(Δψ)与蒸腾速率(Tr)的关系可以用对数曲线来拟合;(6)刺槐的叶水势随着叶片含水量的增大而升高,二者的关系可以用对数曲线来拟合;(7)不同密度林地7月份土壤含水量随土层深度的增加变幅较小,而8月份变幅较大,0-60 cm土层的土壤平均含水量随林地密度的增大而减小.从土壤水分的有效利用以及达到最佳生长状况的角度出发,建议试验区15年生刺槐林分密度为1 800株/hm2.     

基于蒸腾模型决策的灌溉量对甜瓜产量及品质的影响

为研究蒸腾模型决策下不同灌溉量对甜瓜干物质、产量及品质的影响,以甜瓜品种‘绿翠宝’为试材,利用2015年温室环境数据和叶面积指数,建立甜瓜日蒸腾量模型。2016年依据蒸腾模型以不同灌溉量(80%ET、100%ET、120%ET、140%ET,ET为日蒸腾量)对模型进行验证,并对甜瓜的干物质、产量和品质做综合评价。结果表明,各因子对甜瓜蒸腾作用大小表现为叶面积指数日平均气温日平均空气相对湿度日太阳辐射强度,所建立的甜瓜日蒸腾量模型拟合较好,回归标准误差41.83 g,相对误差11.4%。蒸腾模型决策的不同灌溉量对甜瓜干物质影响显著,从伸蔓期到结果期,各处理植株的干物质总量以140%ET和120%ET最大,80%ET最小。结果期各处理果实的干物质积累表现为120%ET最大,80%ET最小。植株各器官干物质分配在伸蔓期呈现出叶茎根,开花坐果期呈现出叶果茎根,结果期呈现出果叶茎根。蒸腾模型决策的灌溉量过高或过低均使产量下降,120%ET处理产量最高为1.23 kg/株。水分利用效率随单株灌溉量的升高而降低。果实综合品质的隶属函数值排序为120%ET(4.69)100%ET(3.45)80%ET(3.34)140%ET(2.27)。综合考虑甜瓜干物质积累与分配、产量及品质因素,蒸腾模型决策的灌溉量120%ET处理效果最好,可作为最优的灌溉水平。研究可为温室甜瓜高效生产和智能化灌溉提供科学依据和决策参考。     

日光温室番茄不同空间尺度蒸散量变化及主控因子分析

明确日光温室作物不同空间尺度蒸散量及变化规律是提高水分利用效率、实现农业水资源合理配置的关键。该文针对华北地区典型日光温室,于2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设计充分灌溉和亏缺灌溉2种水平,研究不同水平下番茄叶片蒸腾、单株耗水(用茎流速率表征)和群体蒸散量的日变化和生育期变化,并采用通径分析法确定影响不同空间尺度蒸散量的主控因子。结果表明:叶片蒸腾和气孔导度随太阳辐射变化,峰值出现在10:00—14:00之间,移栽54~58 d后充分和亏缺处理的叶片蒸腾和气孔导度开始出现差异;充分和亏缺处理的单株耗水在晴天差异最大,阴雨天最小,且滞后太阳辐射约1 h;全生育期充分和亏缺处理的日群体蒸散量分别在0.32~6.65和0.15~5.91 mm/d之间变化,群体蒸散量在盛果期最大,占总耗水量的31.7%~34.7%。净辐射对叶片、单株和群体尺度的蒸腾量影响均显著,而水汽压差仅对单株和群体尺度蒸散量影响显著,估算日光温室番茄单株耗水和群体蒸散量时需考虑风速影响。水分胁迫条件下,考虑叶温变量可显著提高单株耗水和群体蒸散量的估算精度。研究可为不同空间尺度蒸散量转换方法的选择以及尺度提升理论模型的构建提供借鉴。     

喷灌条件下冬小麦生理特征及生态环境特点的试验研究

通过定点定位试验,比较了喷灌与常规畦灌条件下农田生态环境、冬小麦光合速率和蒸腾速率的日变化特征以及不同水平的水分利用效率。结果表明,喷灌可以明显改善农田生态环境,减少作物蒸腾驱动势,使气孔阻力增大,最终导致蒸腾速率降低;在土壤水分相近条件下,喷灌条件下叶片的光合速率明显高于畦灌的光合速率,而蒸腾速率明显低于畦灌的蒸腾速率;喷灌小麦叶片水平水分利用效率和产量水平的水分利用效率均高于畦灌,表明在华北平原喷灌是改善农田生态环境和发展节水农业的一个有利措施。     

极端干旱区葡萄SPAC系统水流阻力规律研究

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用滴灌技术研究不同水分处理下气孔阻力连日变化及其与蒸腾速率、土壤水势、叶水势的关系,并分析水流阻力的分布及变化规律。结果表明：各水分处理在灌水后均随着时间的推移,蒸腾速率缓慢下降,其中高水处理的蒸腾速率最大,低水居中,中水最低,气孔阻力与蒸腾速率的变化趋势相反,表现为随灌水时间的延伸而增大;气孔阻力随着叶水势的减小而增大,呈显著负相关关系,且在高水与中水处理中,气孔阻力仅与20cm土层以上土壤水势呈极显著相关,而低水处理气孔阻力与20-30cm土层土壤水势呈极显著相关;在各水流阻力中,叶-气系统水流阻力最大,占该连续体中水流总阻力的98.8%～99.0%,植株体内水流传输阻力次之,占该连续体中水流总阻力的1.0%～1.2%。不同水分处理SPAC系统中的水流阻力变化规律一致,均为叶-气系统水流阻力最大,植株体内水流传输阻力次之,而土壤阻力最小,占该连续体中水流总阻力的比例小到可忽略不计。     

交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响

为探明交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理状况和生长发育的影响,揭示交替灌溉的节水机理,以小麦、蚕豆为材料,采用根箱试验,设置交替灌溉(A)、传统灌溉(T)2种灌溉方式和单作小麦(SW)、单作蚕豆(SF)、小麦间作蚕豆(IWF)3种种植模式,于2008年3—11月在甘肃农业大学网室系统研究了交替灌溉对小麦/蚕豆间作作物叶片水分生理和生物量分配的影响。结果表明:1)与传统灌溉相比,交替灌溉条件下间作小麦、间作蚕豆叶片的叶绿素含量增加,叶片相对含水量、叶水势等水分生理指标减小;不同灌溉方式间小麦间作蚕豆生理特性差异不显著。不同种植模式之间,间作显著增加了小麦和蚕豆叶片的叶绿素含量、叶片相对含水量和叶水势。2)交替灌溉小麦间作蚕豆在保持光合速率基本不变的情况下,蒸腾速率、气孔导度降低,与传统灌溉相比,交替灌溉间作小麦蒸腾速率、气孔导度分别降低了10.99%、20.99%,间作蚕豆分别降低6.66%、11.63%。3)与传统灌溉相比,交替灌溉降低了作物的地上部干物质量,增加了根冠比,其中交替灌溉间作小麦和间作蚕豆的根冠比分别较传统灌溉提高14.47%和18.18%。4)间作有利于作物产量的提高,交替灌溉和常规灌溉间作小麦的收获指数分别较相应单作增加8.68%和2.72%,间作蚕豆分别较相应单作处理增加4.78%和5.23%。可见,对小麦间作蚕豆实行交替灌溉,可以调节光合产物在根冠间的分配,优化根冠比,是一种切实可行的灌溉方式。     

土壤干湿交替对玉米生长速度及其耗水量的影响

在盆栽条件下研究了干湿交替对玉米生长速率、叶片水势、渗透势、气孔导度、相对生长速率和耗水量的影响。结果表明玉米在3～7叶期经历土壤水分缓慢亏缺,再进行复水的干湿交替后玉米叶片渗透调节能力明显增加,叶片生长表现出补偿效应,每次干湿交替后生长速率迅速下降的叶水势趋于下降,气孔导度对土壤水分变化非常敏感,并在干旱—复水过程中具有后效作用,蒸腾耗水量随干—湿交替而具有下降趋势,初步证明可在节水灌溉条件下人为控制不同生育时期的供水时间形成干湿交替,促进渗透调节能力增强和补偿生长来实现作物高产、高效、优质的目的     

不同水分胁迫条件下温室番茄茎流和叶片水势的反应

以番茄"金粉2号"(Jingfen 2)品种为试材,设正常灌溉(T1)、轻度胁迫(T2)和重度胁迫(T3)3个土壤水分处理,观测不同土壤水分条件下番茄植株的茎流速率和叶片水势。结果表明,番茄植株茎流速率日变化呈现明显的规律性,晴天,T1和T2的番茄茎流速率呈明显的双峰曲线,中午12:00左右气孔关闭,茎流速率出现低谷。阴天,T1和T2处理番茄茎流日变化趋势总体较为平缓。不同水分处理下番茄的蒸腾量差异明显,水分胁迫处理的番茄蒸腾量均小于正常灌溉,土壤水分胁迫程度越严重,日蒸腾量越低。随着水分处理天数的增加,不同灌溉处理番茄的蒸腾量差异逐渐缩小。叶片水势随灌溉后天数增加而逐渐减少,叶片水势T1>T2>T3。相关分析表明,影响番茄茎流的主要气象因子为太阳辐射、空气温度和空气湿度。研究认为,番茄茎流与太阳辐射、空气温度和土壤水分呈正相关,叶片水势与空气相对湿度呈负相关。研究结果可为设施番茄水分管理提供科学依据。     

基于动态规划理论的棉花根长生长模拟方法

作物根系生长不仅取决于生理因素,还取决于生态环境因素,而土壤水分环境与作物根系生长之间的关系则是局部灌溉技术设计的理论依据之一。为了进一步探索影响棉花根系生长的主要因素,本文在根?冠水量平衡的基础上,结合作物系数与叶面积的关系模型、根长密度分布函数以及根系吸水效率函数,应用动态规划理论,建立了棉花根系生长模型,并以桶栽棉花试验结果进行验证。结果表明,该模型纳入了土壤水分环境、大气蒸腾力和叶面积等影响根系生长的因子,具有揭示根系生长耗水机理的作用。该模型模拟出的棉花总根长变化趋势与实测结果基本一致,当以多年月平均参考蒸散量(ET0)作为输入条件时,模拟结果总体误差为15.41%,可以用于工程设计。对模型敏感性分析结果表明,所建模型能够反映棉花根?叶生长的同步性,以及进入生殖生长期以后根—叶之间的水量平衡关系。棉花根系生长对土壤水分环境变化的敏感性高于对叶面积变化的敏感性,体现了棉花根系生长的机理,建模方法可行。本文研究成果对完善局部灌溉技术中灌溉制度的设计理论具有重要意义。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律的试验研究

棵间土壤蒸发是农田土壤耗水的重要组成部分。该文采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发量,并对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对棵间土壤蒸发强度与土壤含水率的关系以及棵间土壤蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.06%～34.35%,棵间土壤相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3 d内土壤蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。因此,在不影响作物蒸腾的条件下减少表层土壤的湿润面积和湿润次数是减少棵间土壤蒸发、提高作物水分利用效率的主要技术途径与措施。