蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统,建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型,经实测资料检验其精度较高.该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测.     

蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统，建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型，经实测资料检验其精度较高。该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测。     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分，同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料。本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究，对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟，得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型，并用实测资料对模型进行验证。结果表明，模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律。     

根系分布形式和土壤质地对作物蒸腾量影响的模拟研究

根系吸水是土壤-作物系统水动力学的关键过程,作物根系的分布形式对蒸腾量的影响极大。基于数值模拟的方法对在黏壤土和砂壤土条件4种根系分布形式、不同潜在日蒸腾量条件下的土壤水分和蒸腾量进行系统研究。结果表明:对于根长30 cm的情况,在作物蒸腾过程中,根区深度范围内的土壤含水量变化明显,40 cm以下土层的水分基本不能被根系吸收利用。植物根系分布越均匀,越有利于根前期吸水,但后期吸水困难。砂壤土比黏壤土含水量的变化更快,且根区附近的土壤水分较黏壤土更易被植物根系吸收。     

滴灌条件下干旱区枣树根区的土壤水分动态模拟

【目的】探明干旱区滴灌条件下枣树根区土壤水分的动态变化规律。【方法】以根系分布和土壤水分动态资料为基础,用考虑二维根系吸水的HYDRUS模型对滴灌条件下枣树根区土壤水分动态进行模拟,用含水率的模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)和相对均方误差(RMAE)检验模拟效果。【结果】(1)各层土壤水分90d内的动态模拟结果显示,RMSE小于0.024cm3/cm3,RMAE小于14.2%;(2)典型灌溉周期剖面含水率分布的模拟结果显示,RMSE小于0.016cm3/cm3,RMAE小于5.6%。【结论】模拟结果表明,试验灌溉定额(450m3/hm2)合理,灌溉周期需调整,说明该模型可以准确反映干旱区滴灌枣树土壤水分的动态分布,可为灌溉制度的制定提供理论依据。     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分,同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料.本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究,对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟,得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型,并用实测资料对模型进行验证.结果表明,模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律.     

土壤水分及氮素淋失胁迫下根系吸水过程的模拟

【目的】提出西藏高原农业种植区土壤水分亏缺、氮素淋失等因素耦合作用下的作物根系吸水胁迫响应函数,并基于Penman-Monteith公式构建作物根系吸水模型。【方法】于2015年春青稞生育期,在江达灌区和西藏农牧学院农田水利实验场开展同步试验,测定灌区典型田块及实验室参照模式和常规模式下的春青稞根系吸水过程、土壤水分及NH+4-N和NO-3-N淋失过程,基于全局性最优方法率定了根系吸水模型参数,采用Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差对模拟精度进行检验。【结果】所构建的根系吸水模型可用于边界条件控制及土壤水分亏缺和氮素流失耦合作用下根系吸水胁迫响应关系的模拟,在春青稞全生育期内,模拟结果的Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差分别为0.74和0.050 8,生育阶段中Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差的最大模拟偏差分别为0.63和0.102。【结论】所提出的模型能够有效描述西藏高原农业种植区土壤水分亏缺和氮素淋失条件下的根系吸水过程,具有较高的模拟精度。     

线性根系吸水模型在土壤—作物系统中的应用

在土壤－作物系统中，根系吸水模型是连接土壤和作物的桥梁，然而又是最难处理的一个环节。按植物生长发育规律模拟根系在各个土层中生长速率和绝对量分布的方法，难以获得满意的结果。将几个影响根系吸水的因素综合起来考虑，用线性方程进行描述，建立根系吸水模型，是近些年来出现的一个较为简捷的新途径。本文通过对北京地区冬小麦田间试验的实际测定与模拟结果相比较，证明了在土壤－作物系统中采用线性根系吸水模型可取得较为理想的结果。     

草地早熟禾根系生物量分布动态

[目的]研究秋季生长季中草地早熟禾根系生物量、根重密度、根长密度的分布动态。[方法]采用土钻法在生长季内对草地早熟禾草坪取样,研究根系生物量、根重密度、根长密度在时间、空间上的动态变化,以及生物量与土壤含水率的关系。[结果]在秋季生长季中,草地早熟禾根系生物量、根重密度、根长密度的变化规律相同,8月底达到峰值,分别为0.18g/cm2、5.75×10-3g/cm3和114.64cm/cm3。根系各指标的空间分布规律相同,随着土壤深度的增加,呈逐渐减少趋势。生物量与土壤含水率的变化趋势相同,说明草坪草在不同土壤水分条件下对根系分配不同的光合产物。[结论]该研究为认识根系周转规律,C、N在城市生态系统中循环、再分配的过程及根系不同时期的吸收策略提供理论基础。     

小麦苗期根系三维生长动态模型的建立与应用

【目的】构建小麦根系的三维动态模拟模型，并对模型进行初步的评估。【方法】采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理，在根系生长发育基本单元基础上，模拟了根系的拓扑结构；通过模拟不同根个体（库）对植株分配给根系的生物量（源）的竞争，实现了生物量在根系中的分配；根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算。通过温室土柱栽培试验对小麦苗期根系结构与生物量进行了测定，获取了模型参数，进行了小麦苗期根系结构与生物量分配的模拟与分析，并以三维可视化的方式给出根系的形态结构空间分布。【结果】通过模拟根系生物量在各类根个体中的分配并依据根个体生物量与形态的关系，该模型可以定量化地模拟根系结构生长的动态变化过程；不同类型根的长度测定值与模拟值的均方根差值在1.2～35.0 cm之间变化，相对误差值在0.01到0.23之间变化，R2在0.42～0.94之间变化；对模型参数灵敏性分析表明，模拟结果对参数变化的响应比较适中。【结论】GREENLAB模型的原理可以应用于对作物根系形态结构和生物量分配的动态模拟；模型参数的选择是合理的，构建的模型能够从机理层次反映根系的生长发育过程。     

谷氨酸调节根系形态建成的研究进展

根系的主要生理学功能是在土壤中探寻并获取所需要的物质,以维持植物的正常生长与发育。根系形态的建成通常能够随着土壤环境的变化而做出适应性调整,以利于其竞争土壤中的养分、水分等。阐述了L-谷氨酸（L-Glu）在高等植物氮代谢过程中的核心作用位置、在植物体内外环境中浓度变化状况,以及其作为生物信号分子有着远古的进化起源等。综述了近期所发现的关于外源L-Glu调控根系生长发育的生物学特征,并讨论了L-Glu调控根系生长与形态结构的可能性分子遗传学机理,这对认识植物有效竞争土壤中的有机（氮源）营养具有重要的生态学和农学意义。     

水肥一体化研究进展

【目的】 施肥技术经历了一百多年的发展,目前正处于快速发展阶段。对水肥一体化技术的发展趋势进行了全面的总结和评述,通过减少施肥,减少养分淋失,提高水肥利用率,提高磷、钾等固定元素在土壤中的迁移率。【方法】 顾近50年来水肥一体化技术发展。水肥一体化技术具有提高水分和肥料利用率、有利农业生产可持续发展等诸多优点,不仅能大幅降低肥料用量,减少养分如氮素的淋失损失,增强磷、钾等元素在土壤中的移动性,提高其利用效率,而且还对土壤理化性质有较好的改良作用,保持土壤疏松状态,提高土壤孔隙度,不破坏土壤团粒结构,保持良好的通气性能,有利于作物根系生长发育。水溶肥发展处于非常活跃时期,水溶肥开发趋向于高溶解度、高含量、液态化、全营养的方向发展。综述水肥一体化技术推广应用对化肥减施增效具有重要意义。【结果】 当前,水肥一体化技术发展面临问题:(1)缺乏根据土壤肥力、作物种类、生长时段等为依据个性化订制肥料的发展;(2)水溶肥理化性状与作物种植技术、水肥一体化设施不匹配;(3)水肥一体化技术推广的广度与深度不够。对水肥一体化技术未来发展的展望:应该充分利用水肥一体化装备的便利条件,加强作物营养管理的科学运筹,加强磷钾肥以追施方式施用技术发展,大力推广加注式比例式施肥技术,以提高施肥的精确性。【结论】 加强科学运筹作物营养管理,实施作物生长期动态调控营养管理,推广磷肥以追施的方式施用,使用智能变量施肥管理系统,通过实施水肥一体化技术显著降低化肥用量。     

春玉米磷吸收累积与土壤磷库对不同磷素激活剂的响应

在淡灰钙土条件下,利用盆栽试验研究了不同磷素激活剂对春玉米地上部和根系生物产量、磷素吸收累积以及土壤全磷与速效磷含量动态的影响。结果表明:施用有机无机复混肥有利于玉米生长发育,相对于味精发酵液和商品腐植酸,显著促进地上部和根系磷素的吸收累积;不同磷素激活剂对土壤全磷含量动态的影响不大,而土壤速效磷含量动态差异较大,土壤磷素促释效果表现为味精发酵液有机无机复混肥商品腐植酸。因此,味精发酵液和有机无机复混肥都是比较理想的土壤磷素激活剂,但味精发酵液必须注意合理的施用方法才能达到效果。     

接种AM真菌对Cu污染土壤中紫云英吸收NPK的影响

以盆栽试验法分析了在土壤Cu水平为0、20、50、100、150mg·kg-1的条件下,接种Glomusintraradices,接种Glomusmosseae及混合接种Glomusintraradices、Glomusmosseae对宿主植物紫云英吸收N、P、K的影响。结果表明,与不接种相比,接种AM真菌显著提高了宿主植物对N、P、K的吸收,土壤中Cu浓度越高,接种处理对紫云英吸收N、P、K的效果越显著。在Cu污染土壤中接种AM真菌增加宿主植物对N、P、K等营养元素的吸收有可能是宿主植物对Cu污染抗性提高的原因之一。     

不同外源物质(灌根)对烤烟根系及 烟叶养分吸收的影响

[目的]明确外源物质根系调控促进烤烟养分吸收和利用的作用机制,为进一步完善基于烤烟提质增效的外源根系调控技术提供科学依据.[方法]采用盆栽试验,设常规施肥(T1)和在常规施肥基础上添加苹果酸(T2)、生根粉(T3)、复硝酚钠与海藻酸钠混合剂(T4)、解淀粉芽孢杆菌FZB42(T5)和膨胀素(T6)6个灌根处理,同时设植烟不施肥处理(CK)用于计算肥料利用率.于团棵期、现蕾期、采收结束时分别测定烟株根、茎、叶干重及烟叶的氮、磷、钾含量,同时测定土壤速效氮、速效磷和速效钾含量.[结果]相对于T1和CK处理,T4、T5和T6处理显著提高了烤烟各生长阶段根系生长速率(P<0.05,下同),增加了根系和地上部干物质积累量,提高了烟叶对氮、磷、钾营养元素的吸收量,而各处理烟叶占地上部干物质积累的比例随着生育进程推进逐渐减小.回归分析结果显示,烤烟团棵至现蕾阶段根系干物质积累量与烟叶氮(R2=0.87)、磷(R2=0.94)、钾(R2=0.88)元素的吸收量均呈极显著正相关(P<0.01),此阶段根系生长速率的显著提高是外源物质促进烤烟叶片养分吸收和利用的关键.T4和T5处理提高团棵至现蕾阶段根系生长速率50%以上,显著增加了烟株的干物质积累量,烟叶氮素吸收量分别增加46%和66%,磷素吸收量分别增加77%和118%,钾素吸收量分别增加58%和69%.[结论]基于烤烟根系促生效果的稳定性和应用安全性,解淀粉芽孢杆菌FZB42灌根可作为玉溪红壤烟区烤烟根系调控的主要手段.     

土壤水分运动与作物生长过程耦合机理模型初探

根据冬小麦生长发育与土壤水分条件关系的机理研究,建立了田间条件下的土壤水分运动与作物生产耦合机理模型。该模型包括土壤水分运动子模型和作物生长发育子模型,分别模拟了棵间蒸发、根系吸水、生育期、光合、呼吸、同化物分配、根系生长、叶面积增长、产量形成等过程。用1995-10～1996-06的田间试验资料对模型进行验证,结果表明该模型能较好地模拟土壤水分运动与作物生长发育过程的耦合关系。     

不同装土量对玉米根系中全量养分含量及吸收量的影响

以松辽平原玉米带黑土区现行耕作制度下产生的2种不同剖面构型——"波浪型"和"平面型"导致的有效土量差异为背景,采用室外盆栽模拟试验,研究了不同装土量对苗期、抽雄期和成熟期玉米根系全氮、全磷、全钾含量以及吸收量的影响。结果表明:全氮、全磷和全钾呈现基本一致的变化规律,即随装土量增加,苗期和成熟期玉米根系全量养分吸收量增加,并且全量养分含量的变化规律为苗期最高,随着时间的推移含量逐渐递减,苗期到抽雄期下降速率最快,而抽雄期以后降幅不大。     

干旱条件下施肥与作物抗旱性的关系

施肥与作物抗旱性有着密切的关系,对土壤肥力和氮﹑磷﹑钾三大营养元素与作物抗旱性关系的研究证明:旱地施肥后,满足了作物对营养元素的需求,促进了作物生长,增强了生理活动,通过渗透、水分、气孔、光合调节等生理生化机制影响作物的代谢活性。水分胁迫条件下施肥使叶片水势增强,束缚水含量增高,根系生长增强,作物吸水增强,气孔导度降低,水分散失减少,对作物水分生理及形态建设影响显著,提高了作物的抗旱性。不同营养元素与抗旱性的关系是不同的:如氮的抗旱作用随土壤干旱程度的加剧而降低,随着氮用量的增加甚至出现负效应;受到水分胁迫时,增施磷肥对植物的抗旱性一直表现为良好的正效应,而且在严重干旱时效果更加明显;因此,随干旱程度的加剧应适当增加磷肥的施用量。营养元素间配合施用有利于提高作物的抗旱能力。     

Ground-Sensor Soil Reflectance as Related to Soil Properties and Crop Response in a Cotton Field

Bare soil reflectance from airborne imagery or laboratory spectrometers has been used to infer soil properties such as soil texture, organic matter, water content, salinity and crop residue cover. However, the relation of soil properties to reflectance data often varies with soil type and conditions and surface reflectance may not be representative of the conditions in the root zone. The objectives of this study were to assess the soil reflectance data obtained by ground-based sensors and to model soil properties in the root zone as a function of surface soil reflectance and plant response. Ground-based sensors were used to simultaneously monitor soil and canopy reflectance in the visible and near-infrared (VNIR) along six rows and in two growth stages in a 7 ha cotton field. The reflectance data were compared to soil properties, leaf nutrients and biomass measured at 33 sampling positions along the rows. Brightness values of the blue and green bands of soil reflectance were better correlated to soil water content, particulate organic matter and extractable potassium and phosphorus, while those in the red and NIR bands were correlated to soil carbonate content, total nitrogen, electrical conductivity and foliar nutrients. The correlation of red soil reflectance with canopy reflectance was significant and indicated an indirect inverse relationship between soil fertility and plant stress. The integration of surface soil reflectance and plant response variables in a multiple regression model did not substantially improve the prediction of soil properties in the root zone. However, crop nutrient status explained a significant portion of the spatial variability of soil properties related to nitrification processes when soil reflectance did not. The implication of these findings to agricultural management is discussed.     

棉田土壤养分分析与土壤墒情监测系统应用

【目的】研究土壤养分的空间变异程度及分布规律,为该区域科学施肥提供依据。【方法】以新疆生产建设兵团第八师石河子总场六分场数字农业示范田为研究区域,应用土壤墒情监测系统、GIS与地统计学的方法,对棉田土壤含水量与温度进行实时采集、分析并存储在服务器里面,分析石河子总场土壤含水量和温度变化规律、棉田土壤养分空间分布特点及变异规律。【结果】(1)根据监测数据分析,随着灌水量增加和棉花生育期推进,上层0~30 cm比下层40~60 cm的土壤含水量变化趋势明显。0~20 cm土层土壤补偿水比较充分,各个监测点土壤含水量基本维持在比较适宜的范围内。土壤各层温度受大气温度影响并随着土层深度的加深而减弱,随着土层深度的逐渐加深滞后时间相对延长;受棉株逐渐长高变大以后遮阴等造成的影响,7月以后各土层温度逐渐持平,波动不大。(2)土壤全氮、速效磷和速效钾均呈现出中等程度变异;(3)土壤速效钾的块金值在25%~75%(块金值为0.497)表现为中等空间自相关性外,土壤全氮、速效磷指标的块金系数小于25%表现为强烈的空间自相关性。【结论】应用土壤墒情实时监测系统指导棉田灌溉,较往年没有任何减产减质的情况下,棉花灌溉在全生育期内比以往灌溉次数下降了1~3次,节约水资源约20%左右。研究区域内土壤全氮、速效磷和速效钾变异呈现中等程度变异特征,全氮、速效磷表现为极强空间自相关性,速效钾表现为中等强度的空间相关性。