水分胁迫对夏玉米胞间CO2浓度、维管束鞘细胞CO2泄漏和叶片碳稳定同位素的影响

通过盆栽试验,采用碳稳定同位素技术和LI-6400便携式光合仪分析探讨了不同水分条件对夏玉米各典型生育期胞间CO2浓度(Ci)、维管束鞘CO2泄漏率(φ)和叶片碳稳定同位素判别值(Δ13C)的影响,并研究了它们之间的关系。试验设四个水分条件:分别为田间持水量的75%~100%(W1),50%~75%(W2),30%~50%(W3),0~30%(W4)。结果表明:(1)夏玉米拔节期水分胁迫时气孔关闭导致了Ci降低。在孕穗、抽雄和灌浆期,W1、W2和W3处理下Ci依次降低。W4处理由于严重干旱而导致Ci大于W2和W3处理;成熟期叶片的老化导致了Ci在成熟期随着水分胁迫的增加而增加;(2)叶片Δ13C和Ci/Ca的关系受水分条件和生育期双重影响,从拔节到灌浆,叶片Δ13C在W1、W2和W3三种处理中的变化趋势与Ci/Ca一致,而成熟期则不一致;W4处理的叶片Δ13C从孕穗到灌浆的变化趋势与Ci/Ca一致,其余生长期不一致。而在各水分处理下,叶片Δ13C与φ均呈极显著正相关,且φ对叶片Δ13C的影响均大于Ci/Ca;(3)在不同水分处理中,φ的变化和叶片Δ13C的变化一致。W1、W2和W3处理下,φ随着水分胁迫的增加而降低,但严重水分胁迫会增加φ。     

利用碳同位素分辨率表征沟灌番茄水分利用效率

为了进一步探索沟灌条件下作物水分利用效率提升机理,利用稳定碳同位素对水分利用效率（WUE）的指示特性,研究了隔沟交替灌溉（AFI）和常规沟灌（CFI）条件下大田番茄不同部位碳同位素分辨率（Δ13C）与叶片和产量水平水分利用效率的关系。研究结果表明：不同沟灌条件下果实成熟期的叶片碳同位素分辨率（ΔL）、果实碳同位素分辨率（ΔF）分别为19.27‰～20.25‰和18.07‰～20.04‰,ΔL与叶片水平瞬时水分利用效率（WUEi）、内在水分利用效率（WUEn）均呈负相关,且ΔL对WUEn的指示性优于WUEi。ΔL、ΔF均与产量水平水分利用效率（WUEET）呈负相关。AFI条件下ΔL与WUEn、WUEET的相关性较CFI更为显著,沟灌条件下果实成熟期的叶片碳同位素分辨率可作为表征作物WUE的量化指标。     

旱稻水分利用率与碳同位素识别值之间的关系

通过温室盆栽试验 ,分析和探讨了三个水平的土壤水分条件对分蘖期和成熟期收获的旱稻(OryzasativaL .)生物量累积、水分利用率 (WUE)、植株不同部位的碳同位素识别值 (CID)的影响 ,并了解了它们之间的相互关系。水分条件包括 :饱和含水量 (W1 )、饱和含水量的 70 %(W2 )、饱和含水量的 4 0 %(W3)。结果表明当土壤水分条件从W1降低到W2时 ,分蘖期收获的生物量降低 4 5 %左右 ,成熟期收获的生物量降低 1 6 %～ 1 9%;而当从W1降低到W3时 ,分蘖期收获的生物量降低 73%左右 ,成熟期收获的生物量降低 5 5 %～ 5 7%。然而 ,根据地上部干重计算而来的WUE(WUE 地上部 )和根据全株干重计算而来的WUE(WUE 全株 )则随土壤含水量的降低而增加 ,其增幅在分蘖期为 0 .0 7～ 0 .2 8gkg-1 ,在成熟期为 0 .0 7～ 0 .4 5gkg-1 。植株的CID值变幅为 1 7.0～ 2 0 .6 ,但植株不同部位间差别显著 ,分蘖期收获的样品CID值从小到大的顺序为 :根 <最近完全伸展叶 <叶芽 <茎秆 ;而成熟期收获的样品CID值从小到大的顺序为 :籽粒 <根 <茎秆 <旗叶。随着土壤含水量的降低 ,植株所有部位的CID值亦显著减小。叶部的CID值与WUE 地上部(和WUE 全株 )之间呈一致的负相关关系。     

早稻水分利用率与碳同位素识别值之间的关系

通过温室盆栽试验,分析和探讨了三个水平的土壤水分条件对分蘖期和成熟期收获的早稻(Oryza sativa L.)生物量累积、水分利用率(WUE)、植株不同部位的碳同位素识别值(CID)的影响,并了解了它们之间的相互关系.水分条件包括饱和含水量(W1)、饱和含水量的70%(W2)、饱和含水量的40%(W3).结果表明当土壤水分条件从W1降低到W2时,分蘖期收获的生物量降低45%左右,成熟期收获的生物量降低16%～19%;而当从W1降低到W3时,分蘖期收获的生物量降低73%左右,成熟期收获的生物量降低55%～57%.然而,根据地上部干重计算而来的WUE(WUE-地上部)和根据全株干重计算而来的WUE(WUE-全株)则随土壤含水量的降低而增加,其增幅在分蘖期为0.07～0.28 g kg-1,在成熟期为0.07～0.45g kg-1.植株的CID值变幅为17.0～20.6,但植株不同部位间差别显著,分蘖期收获的样品CID值从小到大的顺序为根《最近完全伸展叶《叶芽《茎秆;而成熟期收获的样品CID值从小到大的顺序为籽粒《根《茎秆《旗叶.随着土壤含水量的降低,植株所有部位的CID值亦显著减小.叶部的CID值与WUE-地上部(和WUE-全株)之间呈一致的负相关关系.     

优质樱桃番茄高效水氮耦合管理

【目的】水分和氮素是限制作物产量和品质的最重要因素,合理的水肥管理是农业生产高产高效的关键。结合同位素技术研究最优水氮耦合模式,为樱桃番茄生产中合理灌水和施氮,提高番茄果实品质及水分利用效率(WUE)提供科学依据。【方法】以樱桃番茄品种‘千禧’为试验材料,结合稳定同位素技术进行水肥耦合盆栽试验。试验设置3个灌溉水平(W)和3个氮素水平(N),灌溉水平包括90%土壤持水量(充分供水,WH),70%土壤持水量(中度水分胁迫,WM)和50%土壤持水量(重度水分胁迫,WL);氮素水平包括高氮(0.23 g/kg,NH),中氮(0.16 g/kg,NM)和低氮(0.08 g/kg,NL)。试验采用完全随机设计,共9个处理。在灌溉施肥处理60天后收获,分析测定了植株不同部位的生物量及碳、氮、氧同位素含量。【结果】在WH和WM条件下,增加氮素用量使番茄地上部干物质量和叶面积显著增加,增幅分别为19.8%~45.4%和29.4%~106.8%;相同氮素水平下,WH和WM的地上部干物质量和叶面积比WL分别增加24.7%~83.4%和17.6%~90.4%。WHNH处理干物质量和叶面积最高,WMNH处理次之,但后者耗水量低,具有最高的WUE。在WH和WM下,随着氮素用量的增加番茄植株的WUE和氮素含量同步增加。土壤水分水平下降提高了植株的WUE以及δ13C和δ18O,而WUE提高的主要原因是由于叶片气孔的优化调控,植株叶片的δ13C和δ18O可以用于表示灌溉施肥条件下长时间尺度上的WUE信息。WLNM处理提高番茄的糖分含量,而WHNM处理能降低番茄的有机酸含量,从而使番茄口感更好,提高番茄品质。【结论】中度水分胁迫和高氮处理(WMNH)能在促进番茄生长和提高氮素吸收和利用效率的同时减少水分用量,提高番茄的水分利用效率,为本试验的最优水氮耦合处理。     

两种水分条件下夏玉米叶片气孔行为对光质的瞬时响应

在灌水和不灌水(整个生长期不灌溉)两种水分条件下,利用LI-6400便携式光合测定仪,测定3个主要生育期(拔节期、抽雄期和灌浆期选择典型日)夏玉米(郑单958)第一个功能叶片的气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)指标,据此计算叶片的瞬时水分利用效率(WUE),测定时设定了5种比例的红蓝光组合(即B/(R+B)分别为0、25%、50%、75%和100%),以对比分析不同红蓝光比对玉米叶片气孔行为的瞬时影响。结果表明:与不灌水相比,灌水处理的叶片平均Gs、Pn和Tr在抽雄期明显较高,但在拔节期和灌浆期差异不显著。不论何种水分处理,光合有效辐射为500μmol·m-2·s-1时,叶片Gs、Pn和Tr均表现为单色红光照射时最大,随着蓝光所占比例的增加,各指标均有不同程度的降低。从节水角度来看,高红光比例的光质有利于提高玉米叶片WUE。     

基于δ13C值的黄土高原生态林和经济林水分利用效率差异及对环境响应分析

为探明黄土高原典型人工生态林（刺槐）和人工经济林（苹果）叶片水分利用效率（WUE）对环境因子的响应及在气候分区中之间的差异。以黄土高原22个样点的叶片样本为例,基于稳定碳同位素技术可以反映植物长期WUE的特点,测定其成熟叶片δ¹³C值,分析其与黄土高原年均降水量、温度、日照时间、水汽压和相对湿度的关系及在不同气候分区的差异。结果表明：（1）因存在人为管理措施,苹果叶片平均WUE显著大于刺槐叶片平均WUE,分别为4.29,3.83 mmol CO₂/mol H₂O;（2）在气候分区中,同一植物半干旱区的叶片WUE高于半湿润区的叶片WUE,其中半干旱区苹果叶片WUE比半湿润区苹果叶片WUE提高12.5%,半干旱区刺槐叶片平均WUE比半湿润区刺槐叶片WUE提高6.4%;（3）苹果和刺槐叶片WUE与环境因子的响应一致,叶片WUE的变化对年平均水汽压的响应更明显。研究结果对黄土高原WUE的研究进行了扩充,为该地区提升水分利用效率提供了理论指导。     

不同水分条件下分层施磷对冬小麦根系分布及产量的影响

研究不同水分条件下分层施磷对冬小麦根长分布、水分利用效率(water use efficiency,WUE)及产量的影响,旨在找出旱地农业最佳水肥处理方式。试验设不施磷(CK)、表施磷(surface P,SP)、深施磷(deep P,DP)和侧深施磷(deep-band P,DBP)4种处理,每个施磷水平下设补充灌溉(W1)和干旱(整个生育期无补充灌溉)(W2)2种水分处理。结果表明,施磷位置及补充灌溉显著(P0.05)影响冬小麦孕穗期根长分布、WUE及产量,同时会改变根系空间分布。干旱胁迫使冬小麦0~30 cm土层根长密度下降,降低17.5%,却促进了30 cm以下土层根长发育,增加13.3%,促进对土壤水分和磷素的吸收,从而提高产量。无论灌溉与否,施磷处理0~30 cm土层根长密度、吸磷量、WUE及产量均显著高于CK(P0.05)。施磷位置对冬小麦WUE和产量的影响随土壤水分而异,无补充灌溉时,与磷肥表施相比,磷肥深施显著增加WUE和产量(P0.05),分别平均增加28.5%和16.0%,且深层根长(30~100 cm)与吸磷量、WUE和产量的变化趋势一致;而在补充灌溉时,与磷肥表施相比,磷肥深施却显著降低WUE(P0.05),平均降低13.3%,且深层根长与WUE、产量的关系缺乏规律性。该试验结果表明,土壤水分供应不足时,磷肥深施有利于促进冬小麦深层土壤根系生长发育,提高对土壤水分吸收利用能力,从而利于形成高产。该研究可为理解作物生长及产量对水分养分空间耦合的响应提供理论依据。     

东北典型区覆膜滴灌春玉米节水增产的光合生理响应

研究覆膜滴灌条件下春玉米光合生理响应特征,有助于从光合生理角度揭示覆膜滴灌提高作物产量及水分利用效率的内因。研究设置包括覆膜滴灌(MD)、不覆膜滴灌(ND)和传统对照(CK),基于2017—2018年东北典型区春玉米不同生育期叶片的光合-光响应测定,定量比较了处理间产量、水分利用效率及不同生育期的生理学参数指标的差异。研究结果表明,2017—2018年MD比CK处理分别显著提高产量和水分利用效率的范围为20.9%～22.4%和13.6%～21.6%;MD比CK处理平均提高光合能力达12.9%～22.8%,同时提高了表观光量子效率、气孔导度和比叶重,降低了13C同位素分辨率。此外,覆膜滴灌显著影响了叶片氮含量与光合能力、气孔导度与光合能力之间的相关关系,显著提高了叶片的光合氮利用效率。基于以上分析,覆膜滴灌处理下的光合参数的提高或降低是春玉米产量及水分利用效率提高的关键原因。     

秸秆还田方式对关中盆地土壤微生物量碳氮和冬小麦产量的影响

为了探究秸秆还田方式对土壤碳氮过程、水热过程和作物产量的影响,对比分析了关中平原无秸秆还田(T0)、秸秆覆盖还田(T1)、秸秆翻压还田(T2)和氨化秸秆翻压还田(T3)4种还田方式对冬小麦生育期土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、温度、水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明:MBC和MBN在整个生育期大致呈现先增加再降低的趋势,在拔节期达到最大值,不同秸秆还田处理在生育期均能有效增加土壤MBC和MBN含量;不同秸秆还田方式均能增加耕作层SOC和TN含量,且对表层(0—10cm)的影响最为明显,大于下表层(10—20cm);T1、T2和T3在前期可提升土壤温度,T2日均温最大,越冬期后降低日平均地温;T3、T1和T2分别增加地上部生物量19.41%,5.63%和11.19%,增加籽粒产量23.48%,20.17%和13.17%,其中T3增产效果达到显著水平,明显优于其他秸秆还田方式;同对照相比,T3、T2和T1可显著提高WUE 28.73%,15.36%和18.83%。T3提高冬小麦籽粒产量和地上部生物量的效果优于其他秸秆还田方式,建议氨化秸秆翻压还田最为优化,对于关中地区旱作农业秸秆还田技术的完善和实践具有一定的指导作用。     

北京市水资源危机及开源节流探讨

根据对８０年代北京市用水状况的分析及对未来供需水的预测，北京市今后供需水矛盾依然突出。从工业、农业和城市生活等几个方面，提出了几项解决北京市水资源危机的开源节流措施     

南水北调东线徐州段水环境现状及其污染防治对策

对南水北调东线徐州段7个控制断面2004年水质监测结果进行评价分析,结果表明,水质达标率仅为42.9%,水体污染以耗氧性污染物和氨氮为特征的有机污染为主。结合当地实际,分析了南水北调东线徐州段水质超标的原因,并根据当地经济、自然特征,提出了针对性较强、切实可行的水污染防治对策和措施。     

保持耕作麦田水分动态及水土流失的研究

通过对豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益的研究 ,结果表明 :免耕、深松的土体内含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作 ,免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高 1 3 .3 3 %和 5 .84% ,能促使降水在不同坡位中均匀分布 ,其中免耕优于深松。免耕条件下 ,提高了冬小麦出苗率 ,明显地促进生长发育 ,产量比传统耕作增产了1 9.3 % ,水分利用效率也提高了 1 7.5 % ;深松也提高了冬小麦出苗率 ,但对冬小麦生长发育影响不明显 ,产量比传统耕作增产了 9.4% ,水分利用效率提高了 8.5 %。     

保水剂在节水农业中的应用

本文研究了保水剂包膜涂层对大豆、小麦、绿豆等作物种子萌发成苗及保水剂蘸根对葡萄苗、山茱萸苗移栽成活率的影响，结果表明；1%保水剂包膜涂层可促进大豆、绿豆等豆类种子出苗率，使其出苗早，苗齐苗壮，抗旱能力增强，而对小麦玉米等淀粉种子的出苗无明显作用；低浓度的保水剂蘸根可提高苗木的成活率，促进其生长，增强抗旱能力，而高浓度的保水剂蘸根则降低苗木成活率，生长下降。     

Dynamic Changes of Water Storage in Peach Trees

ABSTRACT

The study of water storage movement in plants by mathematical modeling can help to elucidate factors like the overall status, requirement, and impact of water in plants. In this study, potted peach trees were used to study the movement of water storage in different tissues of peach trees by using the resistor and capacitor (RC) model, which is based on the analogy to the electric circuit model. The simulation results demonstrated that during the daytime, there was a continuous flow of the stored tissue water into the transpiration stream and reached the maxima by 9 am. By 5 pm in the evening, the tissues began to absorb water and continued this process until the next morning. The total change of stored water of potted peach trees accounted for 14% of the sap flow on sunny mornings, 7.4% at noon, and up to 23% in the afternoon. The changes of water storage in different parts showed significant variation. The leaves exhibited the largest change, followed by branches, stems and roots, and the fruits showed a negligible change. Furthermore, the regulation of water storage in different tissues was significantly different. The stem accounted for 40.7% of the total amount of water stored on sunny days, followed by the branches, roots and leaves, and the fruits contained the least amount.     

高扬程泵站水锤消除器特性的试验研究

为有效防止高扬程泵站机组因意外失电发生水锤事故,引起水大量倒流、机组逆转,对山西杨范泵站采用的下开式水锤消除器水力特性诸参数进行了现场测试与分析,同时采用特征线法模拟,在计算机上编程进行理论计算分析对比,结果表明实测值与理论计算值基本吻合。说明:该数值模拟方法可用于解决类似复杂边界条件的水力过渡过程计算;泵站使用的水锤消除器消锤效果良好。     

地下滴灌技术节水潜力及机理研究进展

地下滴灌是一种用水效率极高的节水灌溉技术,具有少量多次、节水增产的特点,能有效减少土壤蒸发和深层渗漏,提高灌溉水利用效率,同时其自动化程度高,可降低劳动力和运行管理成本,已成为国内外水资源匮乏地区的重要灌溉技术之一。本文通过回顾地下滴灌技术的发展研究历程,概述了早期发展存在的问题以及现今研究的热点。系统对比了多种灌溉方式对作物产量、灌溉量与蒸散量的影响,指出地下滴灌技术具有极高的节水增产减蒸潜力;通过总结室内控制试验与已建立的数学模型,阐明了地下滴灌点源条件下多因素影响的土壤水分及养分运动过程,揭示了其节水增产的内在机理。进一步指出地下滴灌系统的多种关键技术参数,讨论了地下滴灌灌水设备、灌水均匀度、灌溉定额、灌水频率、滴灌带埋深与间距对作物产量与水分利用效率的影响。最后提出现阶段地下滴灌技术的应用难点和需进一步研究的问题。本文旨在阐述地下滴灌技术在水资源节约方面中的潜力及产生机理,为推动地下滴灌技术广泛应用提供科学依据。     

砂土和黏土的颗粒差异对土壤斥水性的影响

斥水性土壤广泛存在于自然界中,并且对土壤环境和作物生长等有重要影响。建立理想化的土壤颗粒模型对砂土和黏土的斥水特性进行计算分析。结果表明:当接触角很小时,砂土中不存在斥水现象。随着接触角的增大,砂土斥水性与含水率密切相关,砂土的密实度对其斥水性也有重要影响,当砂土比较密实时,土壤的"亲水"与"斥水"特性对含水率特别敏感,随着含水率的变化,砂土可能由亲水性较好的土壤转变为斥水性土壤;当砂土比较松散时,土壤颗粒的斥水性对含水率并不敏感。当黏土接触角略小于90°且湿润半径b也较小时,黏土也存在斥水现象。如果黏土颗粒的接触角较小或接触角小于90°且湿润半径b较大,黏土总是亲水的。黏土含水率较大时,斥水特性由土壤颗粒的接触角决定。     

海冰水灌溉对棉田水分及棉花产量的影响

采用海冰水（全盐含量为3‰）灌溉与井水灌溉对比,结合3种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理,研究不同施肥条件下海冰水灌溉对土壤水分、棉花产量及水分利用效率的影响。结果表明：1）棉花整个生育期海冰水灌溉处理1m土层的土壤含水率均高于井水灌溉的处理,尤其在灌溉后0—40cm土层的土壤含水率差异显著,约为12个百分点。2）海冰水灌溉条件下,有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施较传统无机肥处理均可显著提高盐碱地棉花籽棉产量,分别增产约10％、27％,井水灌溉处理也有相同的趋势,分别增产约12％、22％。3）无论井水或海冰水灌溉,有机肥与无机肥配施或土壤调理剂与无机肥配施均可显著提高棉花的水分利用效率,海冰水灌溉小区的棉花水分利用效率,两种施肥处理均高于传统无机肥处理,约为8％、30％。两种灌溉水源对棉花产量和水分利用效率均无显著影响。