根区局部控水无压地下灌溉技术对黄瓜和番茄产量及其品质影响的研究

根区局部控水无压低下灌溉技术（简称无压灌溉）是把带有出水器的毛管埋在作物根区,利用土壤吸力对作物进行“主动灌溉”,满足生育期需水要求.其适宜压力变化范围-4～8 cm,埋深10～30 cm,出水器孔径3～8 mm.通过2 a的温室大棚种植黄瓜、番茄,采用无压灌溉和沟灌对比试验,研究了黄瓜、番茄生育期内根区土壤水分运动和变化规律、作物耗水量及其规律、作物产量和水分生产率关系以及不同灌溉方式对作物品质影响的机理.研究表明无压灌溉改善了设施内作物的生存环境,为作物根系提供了充足的氧气,使根系与大气很好地进行能量交换,让根系生存在一个更加适宜的环境中,从而影响光合同化产物向不同组织器官的分配,调节了作物的生长发育,改善产品品质.与沟灌相比,无压灌溉并不降低作物产量,且能够提高作物水分利用率和水分生产率,使黄瓜、番茄的维生素C、可溶性糖、总糖和无机磷含量明显提高,具有以水调质功效.     

局部根区灌溉水氮耦合对设施黄瓜生长及土壤中硝态氮分布的影响

通过对设施黄瓜进行灌水量、灌溉方式、水氮根区位置的不同耦合,研究了局部根区灌溉下不同水氮耦合措施对设施黄瓜生长、土壤中硝态氮分布及累积的影响.结果表明,灌水量、灌溉方式、水氮根区供应位置对黄瓜地上部生物量及产量存在着不同的交互作用.亏缺灌溉量处理的地上部生物量及产量均低于相应灌溉方式下的正常水量处理.相同灌溉量处理条件下,交替根区灌溉的黄瓜生物量与产量显著高于两侧均水均氮处理,以正常交替水氮异区处理黄瓜地上部生物量及果实产量最大,分别达到1 143kg/hm2(干重)和1.75×105 kg/hm2(鲜重);而固定根区灌溉下,尤其在水氮异区条件下,生物量与产量则下降.在亏缺灌溉量下,交替根区灌溉处理的黄瓜生物量以及产量与常规充足灌溉处理没有显著差异.在正常灌溉量条件下,通过对局部根区灌溉下不同水氮耦合对土壤中硝态氮分布的分析表明,施氮是造成土壤中硝态氮积累的原因,土壤水分的垂向运动是影响硝态氮向下淋洗的一个主要因子.固定水氮同区、交替水氮同区处理硝态氮向下淋洗较强,水氮异区处理硝态氮向下淋洗相对较弱.交替水氮异区处理氮素主要累积在0-110 cm土层,深层累积量显著低于其他水氮耦合处理.综合黄瓜生长、土壤硝态氮淋洗等因素考虑,交替水氮异区处理是最佳的水氮耦合处理方式.     

不同氮水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮（N）水平下,根区局部灌溉（部分根干燥和分根区交替灌溉）对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响。结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉（PRD）和分根区交替灌溉（APRI）的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%。在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求。分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出。     

不同氨水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮(N)水平下,根区局部灌溉(部分根干燥和分根区交替灌溉)对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响.结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉(PRD)和分根区交替灌溉(APRI)的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%.在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求.分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出.     

分根区交替灌溉对盆栽甜玉米水分及氮素利用的影响

分根区交替灌溉(APRI)是高效节水新技术，该文通过盆栽试验，研究了不同水肥条件下，3种不同灌溉方式对甜玉米干物质积累、水分和氮素利用的影响。结果表明：在施肥和充分供水条件下，与常规灌溉(CI)相比，分根区交替灌溉节水29.1%，总干物质量和冠干物质量仅分别减少6.3%和5.6%，而水分利用效率和氮肥表观利用率分别提高24.3%和16.4%，这表明分根区交替灌溉的节水节肥效应要与合理施肥和适宜的灌水量相结合才能发挥更好的作用。而部分根干燥灌溉(PRD)由于总干物质量下降太多，水分利用效率和氮肥表观利用率都没有得到提高。     

无压根区地下灌溉技术试验研究

对局部控水灌溉——无压根区地下灌溉技术从理论上进行了分析，并给出了其边界条件下的土壤水分运动方程。通过大田试验和室内机理试验，研究分析了无压灌溉不同孔径孔口出水规律和根区局部湿润状况。试验结果表明：无压孔口出水规律与孔口孔径、地温和土壤含水率等因素有关；出水孔口孔径和初时土壤含水率对湿润锋推进速度影响较大，孔径和初始土壤含水率越大，湿润锋推进速度越快；适宜的出水孔径条件下，沿管道长度方向出水均匀，5～35 cm土壤含水率变化无明显差异。试验证明输水管埋深为20 cm时，出水孔径为3×Φ4 mm的出水量能够满足根系分布在这一深度范围内的蔬菜作物需水要求。     

分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响

【目的】探讨分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响机理。【方法】以津优3号黄瓜为试材,设分根交替滴灌(alternate partial root-zone drip irrigation,APDI)、 固定1/2根区滴灌(fixed partial root-zone drip irrigation,FPDI)和传统滴灌(conventional drip irrigation,CDI)3个处理,随机区组排列,研究了不同滴灌方式对黄瓜生长、 光合作用及水分利用效率的影响。【结果】分根交替滴灌(APDI)作物根区的干湿交替能够刺激根系的补偿生长,提高植物的根系活力。固定1/2根区滴灌(FPDI)黄瓜叶片相对含水量、 水势和渗透势都显著低于传统滴灌(CDI),而细胞汁液浓度显著高于其他两个处理,说明FPDI在一定程度上影响了黄瓜对水分的正常吸收和转运,抑制其正常生长。与CDI相比,APDI显著降低了黄瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,却显著提高了水分利用效率。APDI处理的PSⅡ有效光化学量子产量(Fv/Fm)与CDI相比差异不显著,但较FPDI显著升高。FPDI处理的非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于其他两个处理,说明固定一侧根系的干旱胁迫导致PSⅡ吸收的光能用于光化学反应的份额显著减少,从而使得光反应的能力和效率降低,过剩光能的热耗散显著增加。另外,APDI和FPDI虽然都不同程度地减少了耗水量和渗漏量,但FPDI黄瓜生长和光合作用均受到严重抑制,因此不适用于设施黄瓜的节水灌溉,而APDI处理在节水的同时能保证黄瓜正常生长及适宜的光合作用。【结论】分根交替滴灌(APDI)可作为设施节水高效灌溉的一种灌溉模式,具有广阔的应用前景。     

不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响

【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。     

果树根系分区交替灌溉研究进展

通过对国内外分根区交替灌溉研究成果分析,综述了一种既能满足果树水分需求,又能控制植株长势、减少“奢侈”蒸腾、改善果实品质的果园节水灌溉新技术——果树根系分区交替灌溉,阐明了其理论体系和节水优产机理,概述了与该技术有关的部分根区干燥技术研究现状和存在的问题,提出了几种适合在果园应用的根系分区交替灌溉技术实施模式并对其可行性进行了探讨。分析了果树根系分区交替灌溉技术的应用前景和需要进一步研究的问题。     

根区局部灌溉和氮、钾水平对玉米干物质积累和水肥利用的影响

在玉米某一生育阶段实施根区局部灌溉,探索其水肥供应模式。通过盆栽试验,研究了在不同氮（N）、钾（K）水平下,苗期拔节期和苗期抽雄期分根区交替灌溉和固定部分根区灌溉对玉米干物质积累、水分利用和N、K吸收的影响。结果表明,与常规灌溉相比,苗期拔节期根区局部灌溉总干物质质量降低不明显或略有增加,而水分利用效率明显增加,且不影响玉米对N、K吸收量; 而苗期抽雄期根区局部灌溉虽降低耗水量31.0%38.4%,但明显降低玉米总干物质质量和N、K吸收量。相同灌溉方式下,中等 N、K水平（N和K2O均为 0.12 g/kg）处理的总干物质质量、地上部和总N、K吸收量比低N、K水平（N和K2O均为0.08 g/kg）的明显增加; 而高N、K水平（N和K2O 均为0.16 g/kg）与中等N、K水平无明显差异。说明适宜N、K水平时在玉米苗期拔节期进行根区局部灌溉效果较好。     

无压地下灌溉对番茄根系分布特征的调控效应

为了制定合理的番茄无压地下灌溉制度,指导大田生产实践,利用2 a温室大棚无压地下灌溉技术的番茄种植试验,研究了番茄根系分布特性和地上部分生物量的调控效应。试验设计了12个处理和1个沟灌对照处理,在番茄各生育期和收获期取根样分析,并采用DPS分析软件对数据进行了显著性分析。结果表明,番茄不同生育期的根系密集层、根系体积和最长根变化受供水压力和灌水器埋深深度的影响。番茄的主根长度、根冠比、壮苗指数随着供水压力的增大而减少,而总生物量随着供水压力的增大而增加;根冠比、生物量和果实干质量占生物量的比例无压地下灌溉处理均大于沟灌处理,且差异显著。在番茄成熟期,果实中的干物质分配比例随着灌水器的埋深而增加,而茎和叶中的干物质分配比例呈下降趋势。     

蔬菜保护地节点式渗灌管的研制与应用

针对保护地渗灌存在的问题 ,研制了高效节水、经济耐用、性能优良的节点式渗灌管。试验结果表明 ,此种渗灌管节水效率是普通渗灌管的一倍以上 ,生产番茄的灌溉定额为 12 2 5 5～ 12 90m3 hm- 2 ,植株间番茄果实的均匀度达到了0 .75以上 ,单位面积产量 58680～ 59910kghm- 2 ,水资源的效率为 46.44～ 47.88kgm- 3 。     

节点式渗灌的节水机理及其水分生产力

为了展示节点式渗灌管的优良性能和较高的水分生产力,对其做了出水性能检验和不同灌溉方法水分生产力的比较试验,结果表明:节点式渗灌管的灌水均匀度达到90%以上,比普通渗灌管灌水均匀度提高了15%,其节水原理是将土壤通体湿润转化为作物根区灌溉;铺设防渗层有效地阻止了灌溉水的下渗,计划湿润层的变浅和单次灌水量的减少是节点式渗灌能够大量节水的根本所在,节点式渗灌的水分生产力最高,达到70.37 kg/m³,其次是普通渗灌54.55 kg/m³,再次为膜下滴灌53.96 kg/m³,最低为沟灌,仅为42.00 kg/m³。     

渗灌灌水定额对温室黄瓜产量和水分利用效率的影响

为了解决不合理灌溉所引发的问题,采用先进的灌水技术和灌水理论,制定合理的保护地蔬菜栽培灌溉制度,即确定适宜灌水控制指标,对于节约水资源、提高产量等都具有非常重要的意义。采用保护地黄瓜栽培小区试验的方法,通过比较单次灌水量、灌水次数、水分利用效率和产量等指标,对不同灌溉计划湿润层土壤湿润比灌溉效果进行了综合评价。研究结果表明,在砂质黏壤土上,当节点式渗灌管埋深为25 cm、计划湿润层深15～40 cm（厚度25 cm）、灌水控制上限和下限分别定为土壤水吸力6 kPa（田间持水量）和30 kPa时,将灌溉计划湿润层土壤湿润比设定为前期0.37～0.38（灌水定额54～56 m3/hm2）、后期0.34～0.37（灌水定额50～55 m3/hm2）并依此进行灌溉,具有较好的高产、优质、节水效果。     

亏缺灌溉下异根嫁接提高黄瓜产量和水分利用效率

为了研究异根嫁接黄瓜对适度亏缺灌溉的响应,该试验以中农26号黄瓜(Cucumis sativas L.)为材料,以自根嫁接黄瓜适宜水分管理(每次20m3/667m2)为对照,研究异根嫁接黄瓜的根系、产量、品质和水分利用效率等指标对适度亏缺灌溉(每次12m3/667m2)的响应。结果表明:与对照比较,亏缺灌溉条件下,异根嫁接可明显促进根系生长,提高了水分利用效率,果实品质也有所改善,根系表面积、根干质量和水分利用效率分别提高8.0%、14.2%、和42.1%～53.9%。这一结果明确了通过异根嫁接可以提高黄瓜水分利用效率,同时也证明异根嫁接可以作为设施黄瓜农艺节水的最重要措施之一。     

棚室蔬菜生产中灌溉技术研究进展

该文对棚室蔬菜生产条件下，滴灌、地下滴灌、渗灌、微喷灌等节水灌溉技术与相关理论的研究进行了归纳总结，在此基础上提出棚室蔬菜生产中土壤水分调控进一步研究应注重生物节水、作物精量控制用水以及节水系统的科学管理，并重视农业节水与生态环境保护的密切结合。     

交替隔沟灌溉对温室黄瓜生长及水分利用效率的影响

日光温室黄瓜生产中一直存在灌水量大,水分浪费严重等现象,针对这一问题,该试验以津育5号黄瓜（Cucumis sativus L）为试材,就交替隔沟灌溉和交替隔沟亏缺灌溉对日光温室黄瓜生长、灌溉水去向、水分利用效率和节水效果等的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉减少了土壤水分的深层渗漏、土壤表面水分蒸发,植株蒸腾速率也略有下降,而植株光合作用没有受到明显影响,使同化产物有利于向果实分配,产量与对照持平,果实商品性和营养品质也有所提高。交替隔沟灌溉可节水37%～48%,作物水分利用效率提高47%～82%。此法简便易行,控漏减蒸效果明显,节水显著,在目前日光温室生产条件下极具推广应用价值。     

地下灌排兼用系统中田间土基透水管的机理分析及其现场成型机研制

通过对现有地下灌溉系统的分析，论述了田间地下土基透水管灌溉、排水兼用的可行性及机理分析。在对国内外暗管施工机进行分类归纳的基础上，研制出土基透水管现场成型机，可现场一次完成土基管的成型、固壁、防渗、镶嵌渗水条等工序，初步对样机进行了田间试验，验证其结构合理性、经济性、并对土壤的破坏成型机理进行了分析     

温室滴灌黄瓜产量和水分利用效率对水分胁迫的响应

为确定滴灌条件下温室黄瓜的适宜灌水方案,该文基于20 cm标准蒸发皿的累计水面蒸发量设计不同灌水处理,研究了滴灌条件下不同灌水处理(充分灌水T1,轻度水分亏缺T2,中度水分亏缺T3)对不同种植季节温室黄瓜生理特性、耗水量(Evapotranspiration,ET_c)、产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)的影响,且于2017年8—12月(秋冬季)和2018年3—7月(春夏季)分别对不同灌水处理下土壤水分状况、作物生理指标、耗水量、产量和WUE等指标进行了系统的田间试验观测及分析。研究结果表明,随着灌水量的减小,温室黄瓜产量和WUE均呈降低趋势,不同程度的水分亏缺对黄瓜不同生育期ET_c有一定的抑制作用,在黄瓜生长任一阶段发生水分亏缺均会降低黄瓜植株的茎流速率、光合速率及气孔导度,进而可能影响黄瓜干物质的运转与积累,其中在作物生长中期,温室黄瓜茎流速率及产量对水分亏缺响应最为显著。黄瓜平均单果质量、果茎、果长和单株坐果数均随灌水量的降低而减小,黄瓜果实畸形比例随不同生长阶段水分亏缺的增大而增大。不同种植季节温室黄瓜T1处理的产量分别高出T2和T3处理的22.0%和51.2%(春夏季)、54.2%和73.9%(秋冬季);温室黄瓜T1处理的ET_c分别高出T2和T3处理的17.4%和34.9%(春夏季)、24.0%和48.0%(秋冬季);T1处理的WUE分别高出T2和T3处理的5.5%和25%(春夏季)、39.7%和50.0%(秋冬季)。综合研究结果,黄瓜发育期适宜灌溉水量为累计水面蒸发量的0.8倍,生长中、后期为累计水面蒸发量的1.2倍。研究结果对实现农业水分高效利用及促进设施作物优质、高产具有重要参考价值。