节水灌溉水分诊断指标研究现状与展望

综述国内外节水灌溉常用的水分诊断指标,分析各诊断方法的优点与不足,提出未来节水灌溉水分诊断指标研究的重点领域是:以冠气温差、茎液流作为地上组织的诊断指标,以作物生长特性、土壤持水特性结合冠气温差或茎液流作为综合诊断指标,以智能决策系统作为诊断指标应用的平台.     

桃树树干液流和冠层温度对不同灌溉水量的响应

【目的】通过对不同灌水量下桃树主要需水信号,如液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差的测定,分析不同水分亏缺灌溉桃树主要需水信号的变化规律,为果树的精量控制灌溉提供理论依据。【方法】以在移动式遮雨棚下生长的4年生桃树为试验材料,设置某时段桃树的实际需水量(ETc)的100%(I1)、75%(I2)、50%(I3)和25%(I4)4个灌水量处理,3次重复,研究不同灌水量处理下桃树液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差的变化规律。【结果】不同灌水量处理之间桃树液流速率日变化和连日变化存在明显差异,高灌水量处理桃树液流速率大,低灌水量处理液流速率相对较小,在正常生长状态下液流速率日变化动态为多峰曲线,且阴天的液流速率明显小于晴天。桃树液流速率随大气相对湿度的变化呈现昼夜的周期性,相对湿度下降,液流速率上升。桃树生育期内冠层温度和冠层温度-气温差均存在明显的日变化,低灌水量处理的冠层温度和冠层温度-气温差高于高灌水量处理,且差异明显。冠层温度-气温差与0~100 cm土壤含水量具有较好的负相关关系。【结论】液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差可以较合理地反映土壤水分的变化状况和作物水分的亏缺程度,是诊断作物缺水状况的重要指标。     

丘陵区玉米农田水分响应指标的筛选及其相关性研究

在水分胁迫及其复水条件下,分别测定代表不同土层厚度的18个丘陵区农田的土壤、植株、群体水分参数,采用系统聚类方法分析农田尺度的土壤-作物-大气连续体的关系,研究水分胁迫与胁迫后复水的响应差异,并通过主成分分析筛选出茎流强度、土壤含水量、伤流、冠气温差作为综合反映农田水分响应的诊断指标。     

甘蔗节水灌溉(喷灌)试验

对比分析了节水灌溉(喷灌)、抽水灌溉(漫灌)对甘蔗生长和蔗茎产量的效应。结果表明,采用节水灌溉(喷灌)技术,在实际用水量仅为抽水漫灌用水量一半的情况下,依然可以满足甘蔗正常生长的水分需求,甘蔗在株高、有效茎数、蔗茎产量等农艺指标上与抽水漫灌的基本一致。     

控制灌溉模式下水稻群体结构试验研究

根据国家“863“节水农业专项子课题现场试验资料,分析了控制灌溉和常规灌溉条件下水稻茎蘖动态变化、株高变化以及叶面积变化趋势,建立了两种灌溉条件下茎蘖消长的Logistic模型和叶面积增长模型,并对水稻冠层受光结构进行了分析.结果表明,控制灌溉通过对土壤水分的合理调控,使得无效分蘖减少,提高了水分和养分的有效利用率;在大部分生育期内水稻保持了较适宜的冠层叶面积指数(CLAI),具有良好的株型,能更多的截获太阳能,奠定了水稻节水灌溉条件下水稻高产的基础.     

基于冠气温差的阿克苏成龄红枣缺水诊断及预测

【目的】研究基于冠气温差的阿克苏地区红枣水分亏缺诊断及预测,提出以冠气温差作为水分亏缺指标,指导阿克苏地区红枣的精准灌溉。【方法】采用红外测温仪测得枣树各生育阶段冠气温差,结合采集的土壤相对含水量RSW、冠层净辐射值R_n、风速V、空气温度T_a和湿度RH,以彭曼公式为理论模型,分析红枣冠气温差与土壤墒情及气象因子的关系,并以红枣各生育期适宜的土壤相对含水量上限值对应的冠气温差作为水分亏缺的判断指标。【结果】红枣各生育期晴天ΔT随时间表现出单峰抛物线关系,阴天ΔT随时间表现出多峰曲线关系,阴天日ΔT绝对值明显低于晴天日,ΔT峰值均出现在13:00~14:00;ΔT与RSW、R_n、V、Ta及RH的多元线性回归分析表明,RSW和Rn与ΔT有明显的相关关系,其他因素不显著;考虑RSW和R_n的ΔT回归模型表达式为ΔT=4.8-11.7RSW+0.003R_n,只考虑RSW的ΔT回归模型表达式为ΔT=5.5-12.2RSW。【结论】阿克苏地区红枣萌芽期和展叶期临界冠气温差为-2.43℃,开花期和幼果膨大期临界-3.04℃,果实成熟期临界冠气温差为-1.82℃,当晴天日14∶00实测冠气温差高于对应生育期的临界冠气温差时,需灌溉,否则不需要灌溉。     

北京常用园林乔木耗水特性的研究

课题研究北京常用园林乔木的耗水量和耗水变化规律,以及影响其耗水的主要因素。针对筛选出的5种常用园林乔木进行了试验,利用热扩散式液流探针和小型气象站测定乔木边材茎流速率。不同的灌溉处理显示出了不同的水分需求量。试验结果显示了乔木茎流当日变化的一般规律,以及灌溉量对乔木茎流的影响。湿度、降水量、气温以及风速等气象因素对茎流具有较大的影响。植物病虫害对乔木耗水量也有一定的影响。     

控制灌溉模式下水稻群体结构试验研究

根据国家“863”节水农业专项子课题现场试验资料，分析了控制灌溉和常规灌溉条件下水稻茎蘖动态变化、株高变化以及叶面积变化趋势，建立了两种灌溉条件下茎蘖消长的Logistic模型和叶面积增长模型，并对水稻冠层受光结构进行了分析。结果表明，控制灌溉通过对土壤水分的合理调控，使得无效分蘖减少，提高了水分和养分的有效利用率；在大部分生育期内水稻保持了较适宜的冠层叶面积指数(CLAI)，具有良好的株型，能更多的截获太阳能，奠定了水稻节水灌溉条件下水稻高产的基础。     

不同水分处理对烟草冠层高光谱参数和生理指标的影响

为快速、准确检测烟草的生理指标,获取烟田节水灌溉和烟草的生长信息,通过不同的水分处理,采用ASDFieidspec HH光谱仪,分析不同处理烟草冠层光谱特性,同时运用逐步回归等统计方法,研究了不同水分条件下烟草的冠层高光谱遥感特征参数与烟草生理之间的关系.结果表明,不同水分处理间烟草的生理指标以及烟草冠层光谱曲线差异较大.通过逐步回归方程筛选出了叶片7种生理指标的高光谱特征变量,与叶面积指数,叶片干重,叶片含水率关系最密切的光谱特征变量均是红边面积与黄边面积的归一化值;与叶绿素a,叶绿素b,叶绿素a+b关系最密切的光谱特征变量均是红边位置.建立的回归方程的决定系数和回归系数相伴概率显著性均为显著水平,同时通过检测样本的检验,估测效果较好.因此,可利用这些变量建立的估测模型时烟草的多种生理指标进行快速测定,并可根据烟草冠层高光谱特性初步指导烟田节水灌溉和检测烟草生长状况.     

叶龄诊断调控节水灌溉技术对寒区水稻生长发育和产量性状的影响

于2015年田间定位试验研究水稻叶龄诊断调控节水灌溉技术措施对寒区水稻生长发育和产量性状的影响,采用叶龄诊断调控节水灌溉技术与常规施肥技术相比较,考察水稻叶龄诊断调控节水灌溉技术处理对水稻生育期植株生长发育性状、产量构成因子、产量和水分利用率相关指标,揭示了水稻叶龄诊断调控节水灌溉技术对水稻生产栽培过程中植株性状的影响,以期为灌溉水减量和水稻高产高效的应用技术提供依托。     

作物非充分灌溉决策指标研究进展

为了有效地进行非充分灌溉,通过不同方面研究土壤和作物水分亏缺的诊断方法,从而制定科学有效的灌水指标。对目前非充分灌溉的土壤、灌溉、作物等指标的研究现状及存在的问题进行了的阐述,讨论了非充分灌溉决策指标今后研究发展的方向。从目前国内外研究情况来看,应用叶水势、茎直径变化、冠层温度等作物指标来精确诊断作物的水分状况,已逐渐成为非充分灌溉研究领域关注的热点,但其基础理论、监测方法及不同作物的应用效果仍需进一步研究完善。因此,单纯从一种灌溉决策指标出发确定灌溉量是不全面的,如何建立非充分灌溉条件下不同地区、作物的灌溉指标体系将是今后中国重要的研究内容。     

增氧灌溉条件下秋黄瓜壮苗指标的筛选及对比研究

以大棚秋黄瓜为研究对象,采用大棚盆栽试验,研究了增氧灌溉对大棚秋黄瓜壮苗指标的影响。结果表明:通过相关性分析,筛选出总鲜重或冠鲜重作为秋黄瓜壮苗的单项指标,根干重/冠干重或根鲜重/冠鲜重作为秋黄瓜壮苗的相对指标,茎粗/株高×总鲜重×10或(茎粗/株高+根冠比鲜)×鲜重作为秋黄瓜壮苗的复合指标。通过复合指通径分析,认为茎粗、总鲜重、根鲜重对壮苗指数有正向的决定作用,株高对壮苗指数有负向的决定作用。增氧灌溉对大棚秋黄瓜壮苗指标有显著影响,可以通过调控生长环境,促进茎粗、根系生长,增加植株重量,同时有效控制株高来提高秋黄瓜幼苗的质量。     

山西中部区试小麦品种抗旱节水指标分析

为了准确地鉴定新育成小麦品种的节水抗旱特性,筛选出适宜山西中部旱地种植的小麦新品种,以10份山西中部旱地小麦区域试验品种为材料,采用干旱和灌溉2个处理,通过对水旱条件下抗旱系数、抗旱指数、产量-水分高效利用指数计算,进行了节水抗旱性评价,同时分析农艺性状与抗旱节水指标间的相关性。结果表明,长麦6197、晋太141、汾4862、ZM147、长麦6065和长5553等6个品种抗旱节水性优于对照长6878,晋太141是具有水分高效利用特性的小麦品种;干旱条件下,穗粒数与产量-水分高效利用指数呈极显著正相关(r=0.739 5),与抗旱指数呈显著正相关(r=0.631 8),说明品种在旱地条件下穗粒数的表现,可作为抗旱节水小麦种质筛选指标;产量和产量-水分高效利用指数间呈极显著相关,干旱、灌溉条件下的产量和抗旱指数分别呈极显著(r=0.982 9)和显著相关(r=0.716 6)。因此,可利用水旱交替选择育种方法,选育抗旱节水小麦品种。     

分根灌溉对草莓光合特性及水分利用效率的影响

针对目前我国水资源短缺、农业灌溉用水过度浪费等问题,以草莓品种赛娃为试材,探讨了分根灌溉对其光合特性及水分利用率的影响。结果表明：全灌溉处理用水量大,草莓生长优势不明显;半根灌溉和3／4根际灌溉的草莓净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率均接近正常。综合分析,半根灌溉既能大量节水,又不影响草莓的正常生长,是一种较为理想的节水灌溉方式。     

不同灌溉梯度下冬小麦冠层温度与土壤水分关系研究*狄艳1,高懋芳1,李强1,游炯

【目的】冠层温度是作物响应水分胁迫的重要指标,厘清小麦种植过程中冠层温度与土壤水分、周围环境因子之间的相互作用关系,对干旱监测、精准灌溉、智慧农业的发展有重要意义。【方法】文章采用温室试验,通过自动连续观测土壤含水量、作物冠层温度、环境因子,分析小麦拔节期在不同水分处理下冠层温度和土壤含水量的关系。【结果】(1)小麦拔节期日变化趋势与太阳辐射日变化基本一致。探索小麦拔节期冠层温度与土壤含水量相关性时,最佳观测时间为12:00—14:00;(2)冠气温差是判定小麦缺水的最佳指标,小麦冠气温差和土壤含水量线性拟合R=-0.63,表明冠层温度与土壤含水量呈负相关关系;(3)小麦拔节期冠层温度与环境因子密切相关,冠层温度与空气温度、太阳辐射存在显著正相关关系,与空气相对湿度和气压为负相关关系。【结论】通过监测小麦冠层温度、环境因子等指标,可以实时了解小麦实际生长状况,为实现小麦精准灌溉管理提供数据支持。     

河西走廊灌区节水抗旱春小麦品种筛选研究

为筛选出适宜河西绿洲灌区节水灌溉条件下种植的春小麦品种,对19个当地主栽品种在萌芽期、幼苗期的抗旱性以及成株期产量和水分利用效率(WUE)进行了系统测定和分析,并比较了相关节水抗旱性能评价指标。结果表明,以萌芽期和幼苗期的抗旱性来评价,陇春30号和甘春24号的节水抗旱性较为突出;以充分灌溉下的水分利用效率来评价,二者的水分利用效率又较高;以节水灌溉条件下的产量和水分利用效率来评价,则以陇春30号最高。因此,陇春30号是能同时实现节水抗旱与高产的春小麦品种,适宜在甘肃河西灌区节水条件下大面积推广。     

冬小麦主要生长期内冠气温差与蒸腾速率的关系

作物冠气温差即冠层—空气温度差,它可以反映作物的水分状况。在不同的土壤水分条件下,用便携式红外测温仪和Li-6400光合仪采集了冬小麦主要生长期的冠层温度和蒸腾速率进行分析,结果表明,在冬小麦的主要生长期内,其冠气温差和蒸腾速率存在密切联系:冠气温差和蒸腾速率的日变化规律基本一致;在冠气温差较小时,随冠气温差的增大,蒸腾速率呈上升趋势,而当冠气温差>0℃后,随冠气温差的增大,蒸腾速率不再增加,甚至出现下降趋势。     

浅析水稻节水灌溉模式

近半个世纪以来,随着耕作栽培技术的进步,节水灌溉技术逐渐得到发展。水稻节水灌溉是以水稻各个生育期耗水量变化情况和适当的水分利用指标为前提,最大化的利用天然雨水,协调土壤本身的调蓄能力,使稻田水分状况能在水稻生长期多样化,同时保证水稻正常生长,保障水稻关键需水期的充足水分,减少水分在田间的无效消耗,使最少的水分获得最大的产量,提高水分生产效益的一种灌溉方法。当前,我国各地区根据不同的自然条件,结合试验研究提出了符合当地的水稻节水高产灌溉技术,本人综述了这些灌溉技术的特点,为方便不同地区选择合适的灌溉方式提供理论依据。     

山区坡地香椿节水灌溉技术研究

为解决山区坡地香椿栽培中水资源短缺的问题,在山区坡地温室和露地2种栽培方式下,研究了不同灌溉方式(常规灌溉、节水灌溉、无灌溉)对香椿产量、水分生产力和水分利用效率的影响。结果表明:在温室和露地栽培条件下,节水灌溉处理的香椿产量均与常规灌溉处理无显著差异,且二者产量均显著高于无灌溉处理。与常规灌溉处理相比,节水灌溉处理可提高香椿的水分生产力,其中,温室栽培节水24.46%、水分利用效率提高29.11%~31.43%,露地栽培节水29.10%~33.33%、水分利用效率提高9.30%~20.00%。山区坡地利用节水灌溉技术,可在不影响香椿产量的前提下有效提升水资源利用效率,因此,可将其作为有效节水技术措施在香椿生产中应用。     

不同水分处理下核桃耗水规律及其与气象因子的关系

为了明确太行山南麓不同水分处理对核桃各生育期耗水的影响,以7 a生核桃为试验对象,研究了土壤含水率占田间持水量的60%(T1)、80%(T2)、100%(T3)及不灌溉(CK)4种水分处理典型天气下核桃的液流速率、各生育期耗水量及其与气象因子的关系。结果表明,晴天天气T1处理下核桃液流速率呈"单峰"曲线,其余处理均表现为双峰曲线;阴雨天气下不同水分处理核桃液流速率均呈"单峰"变化趋势且峰值显著低于晴天;不同水分处理下核桃液流速率表现为T1最大,CK最小。生育期内不同水分处理下核桃耗水量从小到大为CK(877.08 L)T3(898.65 L)T2(933.31 L)T1(1 299.53 L),不同水分处理下核桃耗水量均表现为果实膨大期最大,从小到大为CK(336.87 L)T3(321.58 L)T2(379.28 L)T1(430.63 L),成熟期最小,从小到大为CK(89.49 L)T3(90.90 L)T2(107.42 L)T1(140.69 L),T1与其余各处理之间差异显著(P0.05)。T1处理下核桃液流速率与耗水量均表现为最大,从节水角度来说,T1水平为最适土壤水分状况。不同水分处理下影响核桃耗水的气象因子一致,小时尺度上为气温,日尺度和物候期范围内,主导因素为太阳辐射,随着时间尺度的增大,影响核桃耗水的关键气象因子由气温变为太阳辐射。