微润灌对作物产量及水分利用效率的影响

为探明微润灌对作物生长及产量的影响,以夏玉米和冬小麦为研究对象,采用完全随机试验设计,对比研究微润灌不同毛管间距布置(20 cm、40 cm、60 cm)、地下滴灌和无灌溉对大田作物产量、水分利用效率和土壤电导率的影响。结果表明:与地下滴灌相比,微润灌用水量约为地下滴灌的1/4~4/5;由于灌水差异较大,作物产量有所降低,夏玉米产量显著下降(P0.05),冬小麦产量下降,但未达显著水平(P0.05);两作物水分利用效率有所提高,但差异不显著(P0.05);灌溉水分利用效率均显著提高(P0.05)。随微润管布置间距的减小,作物产量呈增加趋势,作物水分利用效率与灌溉水分利用效率均呈减小趋势。综合考虑分析,在较为缺水的塿土区微润管最佳布置间距60 cm,此时可不显著降低产量同时提高水分利用效率。此外,微润灌布置间距对土壤电导率的影响较小。采用微润灌与地下滴灌处理时,随土层深增加,作物各生育期土壤电导率无显著差异(P0.05)且变化趋势基本一致,表明微润灌与地下滴灌对土壤的影响具有一致性。微润灌下作物产量与灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率和10~80 cm土层土壤平均电导率之间相关性显著。因此,采用灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率或10~80 cm土层土壤平均电导率预估微润灌下的作物产量具有可行性。上述研究可为微润灌技术推广应用提供依据。     

收获方式对污染土壤上伴矿景天锌镉吸收性的影响

植物修复是20世纪80年代末兴起的一种新型环境治理技术,因其具有低成本、环境友好等特点成为修复重金属污染土壤的重要方法之一[1]。该技术的修复效率受修复植物生物量和生长周期限制[2～5],因此,越来越多的研究关注于提高超积累植物修复效率的强化措施,包括育种、生物技术等提高修复植物本身的吸收性能,施加螯合剂和调节土壤pH、氧化还原电位等改变土壤环境间接提高植物吸收效率等[6～9]。农艺措施,如合理的种植制度、灌溉、施肥等可改善作物生长环境,提高产量。该技术也被运用到植物修复中,以改善修复植物生长环境,增大生物量,进而提高修复效率[10,11]。对于多年生、再生能力强的超富集植物,可以借鉴在牧草种     

微润灌溉线源入渗湿润体特性试验研究

为探明微润灌溉线源入渗水分运移规律,通过室内土箱试验对微润灌溉土壤水分分布进行研究,分析土壤质地和土壤密度对湿润体特性的影响。结果表明:微润灌溉湿润体是以微润带为轴心的柱状体,黏壤土为近似圆柱体,砂土湿润体横剖面为"倒梨"形,黏壤土R:X:H(R为水平运移距离,X为垂直向上运移距离,H为垂直向下运移距离)平均为1.00:0.90:0.99,砂土为1.00:0.81:0.95。湿润锋水平和垂直(向上和向下)运移距离均与灌水时间呈显著的幂函数关系,土壤密度和质地是影响湿润体特性的主要因素;微润带流量小,单位长度流量不超过210 mL/(m.h),可适应土壤含水率变化自动调整,累计入渗量与灌水时间呈线性关系;湿润体内含水率以微润管带为轴心呈同心圆面分布,大部分土壤含水率介于田间持水量的80%～90%之间,微润灌溉均匀度高,达95.62%。因此,微润灌溉技术节水效果显著,适宜旱区作物用水需求。     

微润灌溉定额及微润带埋深对农田水盐动态及向日葵水分利用效率的影响

为探明微润灌溉对盐渍化土壤水盐变化及向日葵产量的影响,以河套灌区中度盐渍化向日葵农田为研究对象,设置了2种微润带埋设深度分别是20 cm(T1~T4),10 cm (T5~T8),4种灌溉定额(充分灌溉:T1,T5;轻度缺水:T2,T6;中度缺水:T3,T7;重度缺水:T4,T8)共8个处理。研究不同微润带埋设深度与灌溉定额对土壤水分、盐分分布,向日葵产量以及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:微润带埋深相同,灌溉定额越大,土壤含水率越高,土壤盐分越低。微润带埋深是影响土壤水盐分布的重要因素。灌溉定额相同,与微润带埋深为10 cm的处理相比,埋深为20 cm的处理在20-30 cm内土壤含水率更大,在10-60 cm内土壤含水率变异系数较小,且含盐量显著降低。微润带埋深20 cm条件下,充分灌溉有利于抑制向日葵根区土壤盐分累积。在2015年向日葵成熟收获后,T1处理0-60 cm土层内土壤相对积盐率为9.3%,比T2,T5处理降低53.3%,45.9%。而2016年向日葵成熟收获后,0-60 cm土层内土壤呈现脱盐现象且相对脱盐量随着灌溉定额减少而减少,随着埋深增加而增大。在相同埋深下,产量随着灌溉水量的增多呈逐渐递增的趋势;在相同灌溉定额下,微润带埋深为20 cm与10 cm各对应处理(T1与T5对应,依次类推)产量相比具有增加趋势,且差异显著。综合来看,埋深为20 cm时,充分灌溉的处理,在0-60 cm土层内土壤积盐率最小为9.3%,并且作物产量最高,WUE较高。推荐河套地区种植向日葵农田的微润带布置埋深为20 cm,进行充分灌水的应用模式,并进行秋浇将土壤表层盐分淋洗。该研究为微润灌溉在盐渍化地区的应用提供参考。     

微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响

为探求微润灌溉对于日光温室次生盐渍化土壤的影响,设置3种毛管埋深(10、20和30 cm)和3种毛管间距不同的布置(1管2行、2管2行、3管2行,2行指番茄行),以膜下滴灌(CK)为对照,分析日光温室土壤水盐分布的变化.结果表明,日光温室耕层土壤(0~20 cm)平均含盐量达2.745 g/kg,接近阻碍作物生长的临界点(2.75 g/kg),发生了轻度次生盐渍化.与CK比较,微润灌溉具有较高的脱盐效果,0~60 cm土层平均相对脱盐率较CK提高了32.49%,0~30 cm主根区较CK提高了76.30%(P<0.05).可用幂函数较好地描述微润灌溉日光温室番茄主根区土壤盐分随定植后天数的动态变化过程.微润管埋深是影响土壤水盐分布的重要因素,在微润管埋深处土壤形成一个高水低盐区,毛管浅埋有利于主根区土壤(0~30 cm)盐分的淋洗,深埋有利于次根区土壤(>30~60 cm)盐分的淋洗,埋深30 cm,1管2行组合番茄生育末期土壤含盐量有升高趋势,可能会加剧土壤次生盐渍化.结合日光温室盐分累积及番茄根系分布特征,埋深10 cm,3管2行为轻度次生盐渍化土壤适宜的应用模式(该组合综合脱盐效果最好,0~60 cm土层平均相对脱盐率为22.27%,主根区相对脱盐率为29.86%,比CK提高1倍以上).该研究为微润灌溉在日光温室的应用提供参考.     

微润管埋深与密度对日光温室番茄产量及品质的影响

为了探寻微润灌溉在日光温室的适宜应用技术参数,以膜下滴灌为对照(CK),设置3种微润管埋深(10 cm、20 cm、30 cm)和3种密度[2行番茄埋设1条(1管2行)、2条(2管2行)、3条(3管2行)微润管],研究了微润管不同埋深及密度对日光温室番茄生长、产量及品质的影响。试验结果表明,与CK相比,微润灌溉更有利于日光温室番茄的生长。番茄的果实横径、单果质量、单果体积、总产量及灌溉水分利用效率增加显著,分别较CK平均增加8.58%、11.99%、18.79%、60.93%和103.40%,平均节水37.73%。微润灌溉显著提高了番茄果实维生素C、可溶性糖及糖酸比的含量,较之CK平均增幅分别为27.07%、4.48%和21.38%。相同微润管密度下,番茄的综合品质表现为:埋深30 cm埋深10 cm埋深20 cm;相同埋深下,表现为:1管2行2管2行3管2行。番茄的株高、茎粗、果实形态及总产量,随微润管埋深的增加而减小,随微润管密度的增加而增加,茎粗与灌溉水分利用效率随微润管密度的增加而减小。综合考虑番茄的总产量、灌溉水分利用效率、品质以及微润管的经济成本等因素,埋深10 cm,1管2行(番茄总产量为87.38 t·hm-2,灌溉水分利用效率为108.91 kg·m-3,品质综合排序第3)为日光温室番茄种植较为适宜的微润灌溉技术参数。     

微润灌溉技术在济源山丘区林果地的应用

微润灌溉是一种先进的新型节水灌溉技术,在济源市下冶镇韩彦村选择3.33 hm2山楂园作为试验田,铺设微润管进行微润灌溉,经过为期两年的观测,在灌溉用水量、投入人工、产量等各方面与传统灌溉进行了对比,证明微润灌溉在用水量方面可以节约81%,几乎不占用人工和时间,增产增收达到12%。济源山丘区占全市面积的88%,多为干旱缺水地区,微润灌溉在山丘区林果地应用的效益比较明显,可以大力推广应用。     

矿山废弃地人工草地调亏灌溉试验研究

[目的] 以草原矿产资源开发形成的排土场为研究对象，研究不同调亏灌溉处理排土场边坡人工栽培牧草生长状况、土壤含水率和坡面侵蚀的变化，为完善草原矿区废弃地植被恢复灌溉技术提供科学依据。 [方法] 设置5种调亏灌溉处理，以充分灌溉为对照(CK)，通过对比试验分析不同调亏灌溉处理对边坡人工牧草群落总盖度、地上生物量、坡面径流及水分利用效率的影响，采用秩和比法确定废弃地边坡人工草地最佳补水方案。 [结果] 草原矿区废弃地边坡人工草地建设过程中，随着亏水程度的加重，植物生长发育受到限制，当土壤含水率在土壤田间持水率的45%以下时，植物地上生物量和群落盖度下降明显(p＜0.05)；植物生长初期，坡面产沙量和径流量随着灌水量的增加显著增加(p＜0.05)，快速生长期和生长旺盛期各处理之间的产沙量、径流量变化不明显；对比各灌溉处理水平，轻度、中度调亏灌溉(土壤水分含量分别达到土壤田间持水率的55%，45%时)水分利用效率较高。 [结论] 人工草地建植效果、蓄水保土能力、灌溉水利用效率综合评价结果表明，轻度调亏灌溉(土壤水分含量达到土壤田间持水率的55%)在人工草地建植效果与水分利用效率方面结合较好，水土流失防控效果明显，可作为草原区矿山废弃地建设人工草地主要节水灌溉模式优先选择。     

肥液浓度和生物质掺混比例对微润灌溉湿润体内水肥分布的影响

微润灌溉作为一种新型地下连续灌溉节水技术,可为农业水肥一体化提供有效载体。为探明不同生物质掺混比例下竖插式微润灌溉施肥湿润体内水分和养分的分布规律,开展室内入渗试验,设置3个肥液浓度（清水F₀：0 g·L^-1;低浓度F_L：0.2 g·L^-1;高浓度F_H：0.4 g·L^-1）和4个土壤生物质（花生壳粉末）掺混比例（无掺混B₀：0;低掺混B_L：1.5%;中掺混B_M：3.0%;高掺混B_H：4.5%）,研究微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率、硝态氮、速效磷和速效钾的分布特性。结果表明：掺混生物质后湿润体内水肥分布范围显著增大,而肥液浓度对水肥分布范围的影响不显著。土壤水肥含量随着与微润管水平距离的增加而逐渐减小,水肥含量最大值出现在微润管周围。在与微润管水平距离为0~10 cm范围内,土壤含水率和硝态氮分布较均匀,速效磷和速效钾则形成累积区。肥液浓度和生物质掺混比例对湿润体内水肥含量均值影响显著。与F₀相比,增加肥液浓度提高土壤含水率和养分（硝态氮、速效磷和速效钾）含量均值3.94%~14.09%和124.92%~458.05%;与B₀相比,增大生物质掺混比例提高土壤含水率和养分含量均值12.89%~33.32%和28.37%~115.44%。微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀性较高,而速效磷和速效钾分布均匀性较低。增大肥液浓度和生物质掺混比例可提高湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀系数,而降低速效磷和速效钾的分布均匀系数。微润灌溉施肥湿润体内水肥含量均值与至微润管水平距离的关系符合四参数Log-logistic模型。总之,在土壤中掺混生物质有利于微润灌溉施肥下水分和养分的运移,增加肥液浓度和土壤生物质掺混比例可显著提高湿润体内的水肥含量,增大水分和硝态氮的分布均匀性,促使速效磷和速效钾在微润管周围的累积量增多。研究结果可为微润灌溉水肥一体化技术提供理论依据和实践参考。     

钼、锰营养对大豆碳氮代谢的影响

钼、锰是植物生长所必需的微量元素,对作物的生长发育、产量和品质都有明显影响。钼在植物氮代谢中起着关键作用,主要与钼是硝酸还原酶和固氮酶等含钼酶类的重要组成成分有关[1]。同时钼对维持叶绿体的正常结构也是必不可少的,缺钼会导致植物叶绿素含量减少,光合强度降低[2]。锰对作物的光合作用、氮、碳和脂类代谢有密切关系,并是多种酶的组分与活化剂,锰营养的丰缺对大豆的生长发育、产量及抗逆性有显著影响[3]。在钼或锰营养方面,目前研究较多是钼或锰对大豆的产量、品质和生理活性的影响,例如施钼能提高豆科植物根瘤菌数量,促进植株生长,增加生物量和产量[4~6]。锰浸种会影响大豆种子萌发和幼苗的生理特性[7],施锰     

均质土微润灌湿润体模型构建及验证

为探明微润灌土壤湿润体运移的影响因素和变化规律,设置了56种微润灌情景(8种土壤质地、3种土壤基质势和10种微润管比流量的不同组合),利用HYDRUS-2D软件,模拟研究土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量对微润灌土壤湿润体的影响。综合考虑单位长度总渗水量、土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量等影响因素,基于量纲分析方法,建立了一种均质土微润灌湿润体尺寸估算模型,并利用数值模拟结果,定量获取了所建模型的待定参数,最后,采用试验资料评价了估算模型的可靠性。结果表明,土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量对微润灌土壤湿润体形状影响较小,且在湿润锋未到达地表前,湿润体形状均为以线源为轴线的近似"椭圆柱体";相同土壤饱和导水率条件下,土壤湿润体水平、垂直向下和垂直向上方向上的湿润锋运移速率均随土壤基质势和微润管比流量增大而增大;当土壤基质势和微润管比流量恒定时,随土壤饱和导水率数值的增大,垂直向上和水平方向的湿润锋运移速率逐渐减小,而垂直向下的湿润锋运移速率存在先减小后增大的现象;所建模型的统计指标平均绝对误差、均方根误差均趋近于0,纳什效率接近1,说明模型估算效果良好,可为微润灌工程的运行及管理提供科学依据。     

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。     

生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展

【目的】生物质炭研究是近十年农业可持续发展研究的重要前沿领域。作为一种良好的土壤改良剂,生物质炭不仅能改善土壤肥力,而且能够通过改变土壤与植物的相互作用关系影响植物生长发育,最终影响作物的生产力。因此,以植物表型及其相关基因表达为视角的生物质炭研究有助于深入了解生物质炭对土壤和植物效应的作用机理,进一步充实生物质炭的农业应用的理论基础。 主要进展本文回顾了近年来国内外关于生物质炭对植物生长影响的研究,从作物生产力、作物根系生长、作物病虫害和作物基因表达四个方面论述了生物质炭对植物表型和相关基因表达的影响;分析了生物质炭对植物表型及其相关基因表达的可能机理,探讨了生物质炭对植物表型及其相关基因表达研究的不足,提出了未来研究的发展方向。 问题与展望未来生物质炭对植物表型和相关基因表达的研究应注重其系统性和全面性,例如建立规范化的生物质炭试验技术,特别是生物质炭相关标准和数据库的建立,同时应加强生物质炭对转基因作物的影响等方面的研究。     

土壤紧实胁迫下根系–土壤的相互作用

  【目的】  土壤紧实胁迫破坏土体理化性质,阻碍作物根系生长,降低作物产量,是限制农业生产力提高的世界性难题。根系形态结构决定了植物对土壤资源的探索能力及其对胁迫环境的适应性。讨论紧实胁迫下植物根系–土壤的相互作用,综述国内外关于根系通过形态和生理改变等根系生物学潜力的发挥提高对紧实胁迫适应性的研究进展。  主要进展  土壤紧实胁迫增加根系穿透阻力,限制根系对土壤水分和养分的获取。植物根系会从形态和解剖结构方面对土壤紧实胁迫做出一系列适应性改变,充分利用土壤中的孔隙拓展生长空间。此外,根系也会对紧实胁迫做出生理响应,通过大量释放分泌物,影响根际土壤微结构,改变根土界面微域环境,降低根系生长的机械阻力。  展望  土壤紧实胁迫作为产量限制因素被长期忽视。通过发挥根系自身的生物学潜力,提高根系在紧实土壤中的适应性,对于最大限度地保证其在紧实胁迫下的正常生长非常关键,作为应对土壤紧实胁迫的有效策略具有重要的现实意义。未来的研究方向与重点包括:揭示紧实胁迫下根系分泌物与微生物的“对话机制”,探明紧实胁迫下根系–土壤–微生物的互作关系和作用机制,为发挥根系生物学潜力,强化关键根系/根际性状,塑造健康土壤结构,提高土壤紧实胁迫下的农业生产力提供科学依据。     

新疆膜下滴灌棉花早衰的根系生长发育特征

【目的】 膜下滴灌 (drip irrigation under mulch film, DI) 技术由于其高效节水的特点在新疆大面积推广使用,然而近期发现应用滴灌技术进行灌溉的作物根系出现了早衰,影响了地上部生长及产量的形成。本研究探讨了目前膜下滴灌技术体系棉花根系生长发育、空间分布的动态变化规律及地上部响应。 【方法】 采用田间试验方法,设置膜下滴灌、漫灌 (flood irrigation under mulch film, FI,对照) 两处理,采用 Monolith 法分 7 次采集根系,DT-Scan 软件测定根系长度,分析不同生育时期棉花根系在土壤空间中的变化特征,同时采集地上部样品并分器官测定干物质量。 【结果】 滴灌棉花根系表现出明显的浅层分布趋势:从播种后 96 d 开始,距地表 10 cm 范围内的根系长度明显大于漫灌处理,而 30—60 cm 土层则正好相反;在播种后 65～96 d 内,滴灌棉花根长增加速率明显低于漫灌;棉花生长发育后期 (播种后 125～160 d),滴灌处理棉花根系显著衰退,且主要集中在 0—40 cm 深度、距滴灌带 30—70 cm 土体范围内,播种后 160 d 与 125 d 相比,0—10 cm 土层下降了 13.8%,而 10—40 cm 衰退幅度更大 (22%),与此同时,漫灌处理除 0—10 cm 土层根长有所下降外 (7.7%),10 cm 以下依然保持增长状态 (10—40 cm 及 40—60 cm 层分别增加了 5.5% 与 10.2%);播种后 125 d,滴灌棉花地上部生长量明显高于漫灌,而根系正好相反,其冠根比较漫灌高,而在播种后 160 d 剧烈下降 (地上部叶片及蕾、铃的大量脱落所致 )。 【结论】 膜下滴灌棉花根系由于浅层分布,根系体积小,而地上部生物量过大,导致其在生长发育后期快速衰退。今后应研究适宜的水肥调控措施,以构建更早、更深的根系系统,控制生殖生长期内棉花的营养生长,实现膜下滴灌棉花的高产稳产。