基于土壤水势的棉花滴灌预警模型研究

[目的]研究膜下滴灌棉花不同土层深度土壤水势变化及与棉花功能叶片水势之间的关系,实现土壤水分的实时监测。[方法]利用水势测定仪测定土壤水势,并建立基于土壤水势的棉花滴灌预警模型。[结果]土壤水势在20~40 cm土层变化幅度较大,土壤水势(x)与棉花功能叶的凌晨叶水势(y)之间的关系:0~20 cm土层的方程式为y=-0.000 7x~2-0.028 3x-1.394 3(R~2=0.964 3),20~40 cm土层的方程式为y=-0.000 8x~2-0.046 6x-1.8 093(R~2=0.948 2)。通过田间验证预测精度较高(R~2=0.945 7)。[结论]该研究为膜下滴灌棉花灌溉补水和水分实时监测预警提供参考。     

水分胁迫对梨幼树叶水势的影响

采用盆栽1年生苹果梨幼苗作试材,研究水分胁迫对叶水势的影响。结果表明:一天中叶水势值与土壤水分状况密切相关,叶水势与土壤含水量呈正相关,回归方程为变形双曲线;当土壤含水量在9.5％以下时,随土壤含水量的下降叶水势迅速下降;当土壤含水量在9.5％以上时,随土壤含水量的下降叶水势变化不明显。保证梨幼树正常生长的土壤含水量应保持在9,5％以上。     

水分胁迫对梨幼树叶水势的影响

采用盆栽1年生苹果梨幼苗作试材，研究水分胁迫对叶水势的影响，结果表明：一天中叶水势值与土壤水分状况密切相关，叶水势与土壤含水量呈正相关，回归方程为变形双曲线；当土壤含水量在9.5％以下时，随土壤含水量的下降叶水势迅速下降，当土壤含水量在9.5％以上时，随土壤含水量的下降叶水势变化不明显，保证梨幼树正常生长的土壤含水量应保持在9.5％以上。     

大兴安岭南段落叶阔叶次生林土壤水势特征

为了研究大兴安岭南段天然次生林地土壤水分特征曲线及土壤水势特征,以位于大兴安岭南段的赛罕乌拉这一落叶阔叶次生林区为研究对象,利用TRIME-T3管式TDR土壤水分仪和TEN机械式土壤张力计,对其2016年6月初～9月底的土壤含水量和土壤水势进行了连续观测,结果表明:(1)各土层土壤水分特征曲线可用Gardner模型幂函数方程进行拟合,拟合参数a值大小为20 cm(0.1475)30 cm(0.1322)10 cm(0.0901);b值大小为10 cm(0.222)30cm(0.138)20 cm(0.121)。(2)田间持水量和凋萎系数的平均值分别为20.89%和11.59%,最大有效水范围平均达9.3%。比水容量为10 cm30 cm20 cm。(3)深度20 cm、30 cm土壤水势值相对变异较大,变化明显;10 cm、40 cm土壤水势值相对变异较小,变化平缓。     

水分胁迫下保水剂对爬山虎和廊坊杨苗木水分生理生态特性的影响

通过对藤本植物爬山虎(Parthenocissus tricuspidata)和廊坊杨(Populus langfangensis W.)分别进行保水剂处理和盆栽控水,研究它们的生理、生态学特性。结果表明:廊坊杨加入保水剂后,随水分胁迫的加剧,其叶水势降低的比较缓慢,原生质膜透性被破坏的也较缓慢,叶水势和土壤含水量关系用指数方程拟合较好;爬山虎的叶水势与电导率成周期性降低趋势,叶水势与含水量用4d移动平均趋势线拟合较好;2种苗木都用小颗粒20g处理的使用效果最好。     

棉花膜下滴灌土壤水势的动态监测

试验采用TS型压阻式土壤水势传感器测量0 ～20 cm和20～40 cm不同深度范围的土壤水势值,通过四通道土壤水势变送器把数据信号传输到上位机,在上位机接收到信号之后,通过系统动态监测软件分析出土壤水势的变化.根据北疆灌溉的实际情况,压阻式土壤水势传感器布置在0～20 cm和20～40 cm两个土层.此外,同时标定出棉田土壤0～20 cm和2 0～ 40 cm的土壤水分特征曲线,通过土壤水分特征曲线方程把动态监测到的不同深度土壤水势值转化为土壤相对含水量,来指导实践生产中的灌溉.     

不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势与土水势的影响

【目的】研究不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势、土水势的影响,为引洪灌水胡杨幼龄林提供技术支撑。【方法】以塔里木河中下游沿岸2~4年的胡杨幼龄林为研究对象,设置不同灌水量(20、40、60 L/m²)处理,采用WP4C露点水势仪、TPSBR-SZL传感器测定胡杨叶水势、土水势,采用WET型土壤三参数速测仪测定灌水前后土壤含水量、温度、电导率。【结果】胡杨叶水势与土水势均呈现出60 L/m²>40 L/m²>20 L/m²>CK的规律,胡杨叶水势日变化整体呈现早晚高、中午低的单峰“V”型特征;不同灌水量处理的土壤含水量均高于CK,而土壤温度、电导率均低于CK,40和60 L/m²处理的叶水势与土水势日变化均小于20 L/m²与CK;土壤含水量多少影响胡杨幼树水势的高低,土壤电导率与温度降低有利于降低土壤盐分。【结论】多次灌水对干旱区胡杨幼树的生长有着明显的促进作用;叶水势与土水势日变化差异为60 L/m²<40 L/m²<20 L/m²<对照;2年生、3年生、4年生胡杨最优的灌水量分别为60、40、20 L/m²。     

植物生长调节剂对国槐蒸腾耗水的影响(英文)

采用BP34000精密天平等仪器对喷施不同浓度(10、20、40mg/L)“施丰乐”溶液(对照喷施清水)的当年生国槐的实际蒸腾耗水状况进行研究,用压力室法分阶段测定了苗木的叶水势.结果表明:供试国槐属于低水势忍耐脱水耐旱树种,其叶水势与土壤含水量关系的方程为y=0·0182x2-1·0713x+16·52(R2=0·9987).在相同水分条件下,对照苗木的耗水速率较处理过的高10·2%~82·7%.随着干旱胁迫的发生,对照苗木的叶水势急剧下降,而处理的苗木则维持着较高的叶水势.从而得出植物生长调节剂“施丰乐”的喷施对减少苗木耗水,延缓苗木干旱起着重要的作用.     

植物生长调节剂对国槐蒸腾耗水的影响

采用BP3400精密天平等仪器对喷施不同浓度（10、20、40 mg/L）“施丰乐”溶液（对照喷施清水）的当年生国槐的实际蒸腾耗水状况进行研究,用压力室法分阶段测定了苗木的叶水势. 结果表明:供试国槐属于低水势忍耐脱水耐旱树种,其叶水势与土壤含水量关系的方程为y = 0.018 2 x2-1.071 3 x+ 16.52（R2= 0.998 7）. 在相同水分条件下,对照苗木的耗水速率比处理过的高10.2%～82.7%. 随着干旱胁迫的发生,对照苗木的叶水势急剧下降,而处理的苗木则维持着较高的叶水势. 从而得出植物生长调节剂“施丰乐”的喷施对减少苗木耗水,延缓苗木干旱起着重要的作用.      

新疆棉田地下滴灌土壤水盐运移变化规律的研究

为探讨新疆棉田地下滴灌方式地下滴灌下土壤水盐运移的规律,在棉花不同生育期运用烘干法和电导法,从水平方向和垂直方向测定棉田距离滴灌带不同距离的土壤含水量和土壤盐分,结果表明地下滴灌条件下棉花整个生育期土壤含水量的运移规律为:0~35 cm各土层苗期与蕾期较低,盛花期较高,吐絮期又较低,35~55 cm各土层在苗期与蕾期较低,花铃期至吐絮期均较高;土壤盐分含量的变化与土壤含水量的变化刚好相反。     

南疆棉区地面灌溉棉田高效节水灌溉方式研究

研究了南疆地面灌溉条件下棉花生育期不同灌溉定额的土壤水分动态、棉株叶片水势动态、棉花耗水规律以及对棉花生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明，棉花全生育期灌溉定额345mm，每次灌水量60～75mm，土壤供水明显不足，叶片水势下降较快，棉株生育受到抑制，减产严重；灌溉定额480mlTl，每次灌水量90～105mm，在15d左右的灌水周期内，土壤供水适宜，棉株生长稳健，产量与充分灌溉相当，水分生产效率显著高于低量灌溉和充分灌溉；灌溉定额615mm，每次灌水量105～135mm，土壤水分偏多，棉株生长过旺，与适量灌溉相比并没有增产效果，且耗水量加大、水分生产效率下降。在试验结果的基础上提出了南疆棉区合理的灌溉制度。     

水分胁迫对白三叶水分利用能力的影响

[目的]研究不同品种白三叶幼苗在水分胁迫下根系生长与其对土壤水分利用能力之间的关系,以期为该物种的合理利用及工程节水提供科学依据。[方法]通过抗旱性能不同的2个品种的栽培对照试验,研究了水分胁迫对白三叶叶片相对含水率、根系分布和土壤水分利用的影响。[结果]在水分胁迫发生时,白三叶叶片相对含水率不断下降,甚至干枯或死亡;土壤水分变化还影响到白三叶根系在土壤中的分布情况,使不同层次土壤中的根量发生改变,从而改变了白三叶的吸水状况。不同品种又表现出不同的特性,抗旱性较强的品种通过增加深根数量提高对深层土壤水分的吸收能力显著大于抗旱性较差的品种。[结论]不同层次土壤含水量的差异是白三叶不同品种对干旱适应性调节的表现,抗旱性较强的品种在干旱胁迫发生时深根数量增加,吸收土壤深层水分的能力较强,水分利用效率更高,因而能够节约灌溉用水;抗旱性较差的品种深根数量较少,仅能利用表层土壤中的水分,而对土壤深层的水分吸收能力较差,过早表现出了受害症状,对工程节水不利。     

宁南旱区谷子地膜覆盖的土壤水温效应

 对不同覆膜方式降水后土壤水分的变化趋势进行定位观测，并观测了谷子生育期土壤水分动态，结合作物产量分析了农田水分利用效率。研究表明，降水后微集水种植技术的沟内有较好的集水作用，水分可以储备在垄下部位，表层土壤水分变化剧烈。微集水种植技术在生育期间有集水保墒作用，季末土壤供水能力明显改善。冬闲田处理秋平膜与秋垄沟播前贮水量分别较对照高24.9、7.1 mm，且增产效果显著。覆膜处理的谷子产量得到明显提高和农田水分得到高效开发利用。作物各个生育时期以微集水种植技术的集水保墒效果最佳、生育期耗水量较低，表现出良好的社会和生态效益。     

不同土壤质地与干旱程度对玉米出苗的影响

为了进一步调整细化黑龙江省干旱等级划分范围,以郑丹958为试验材料,采用盆栽称重控水法,研究不同土壤质地、不同干旱程度对玉米出苗及苗期生长的影响。结果表明:不同的土壤干旱程度对玉米出苗率、出苗时间、株高和苗期作物表象影响显著,不同质地的土壤干旱等级也各不相同。壤土土壤相对湿度在70%、粘壤土土壤相对湿度在75%、砂壤土土壤相对湿度在65%时,玉米出苗率、株高、叶面积等指标较高,适宜培育壮苗。当壤土土壤相对湿度在60%~70%、粘壤土土壤相对湿度在65%~75%、砂壤土土壤相对湿度在55%~65%时,玉米出苗率、株高、叶面积等指标均明显降低,生长受到抑制;壤土60%以下的土壤相对湿度、粘壤土65%以下的土壤相对湿度以及砂壤土55%以下的土壤相对湿度,不适宜玉米播种。     

滴灌冬小麦不同滴灌量土壤水分时空分布及冠层特征响应

【目的】研究滴灌冬小麦不同滴灌量土壤水分时空分布及冠层特征响应,为北疆滴灌小麦灌溉制度、滴灌参考指标提供科学理论依据。【方法】采用大田试验,设不同滴灌量处理,研究滴灌后土壤含水量时空扩散特征,离滴灌带不同距离麦行土壤含水量在不同生育期动态变化特征及冬小麦冠层特征响应。【结果】在不同时段0～20 cm表土层土壤水分变化最为剧烈,且随滴灌量的增加而趋于缓和;滴灌方式20～80 cm土层为主要储水层;滴灌量为2 475 m³/hm²滴灌后远离滴灌带麦行土壤水分补充极少,该趋势在表土层更加明显;通过增加滴灌量使水分更早向远管麦行扩散;滴灌量低于3 750 m³/hm²进入扬花期后0～60 cm土层土壤含水量低于15.0%,滴灌量低于3 150 m³/hm²进入灌浆期后0～60 cm土层土壤含水量接近10%,不利于籽粒灌浆和产量形成;总叶面积指数近管麦行较远管麦行高水处理增加9.50%,中水处理增加7.40%,低水处理增加5.72%;不同处理冬小麦倒三节茎粗近管麦行＞远管麦行位置,高水近管麦行为0.210 cm,低水远管麦行为0.182 cm。【结论】北疆冬麦区随滴灌量降低土壤水分明显下降,影响了小麦叶面积、株高、穗长、茎粗等个体生长发育;冬小麦返青后滴灌量3 750 m³/hm²缩小近管麦行、远管麦行位置土壤水分差异,减少远离滴管带麦行土壤水分亏缺对小麦生长发育的影响;滴灌量低于3 150 m³/hm²北疆冬小麦种植区扬花期后0～60 cm土层会出现水分亏缺,显著影响小麦籽粒灌浆和产量形成。     

CO2升高对红松幼苗水分生理特征与土壤含水率变化的影响

采用生长箱培养法,分别研究700与350 μmol/mol CO2浓度下红松幼苗水分生理特征和土壤含水率变化。研究表明:1)初始土壤含水率相同,相同条件培养5 d后高浓度CO2培养苗木土壤含水率较高;2)土壤含水率没有显著差异时,高浓度CO2培养导致苗木气孔导度、蒸腾速率和地上部含水率下降,水分利用效率和叶水势升高;3)随着土壤含水率产生差异,高浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和叶水势没有发生显著变化,而低浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率下降,水分利用效率与叶水势升高不显著。      

Effects of Plastic Film Mulching of Millet on Soil Moisture and Temperature in Semi-Arid Areas in South Ningxia of China

The effects of film mulching of millet on soil water content were studied in semi-arid areas in the Loess Plateau of South Ningxia, China. Different mulching methods including water micro-collecting farming （WF）, water micro-collecting farming in winter fallow （WW）, hole seeding on film （HF）, hole seeding on film in winter fallow （HW） were compared to determine the effects of mulching methods on soil water collecting and conservation during millet growth periods of 2003-2004, as well as the variation tendency of water content after rainfall, output of millet and water use efficiency （WUE）. The experimental results in the two successive years indicated that water micro-collecting farming had a better function of collecting water after rainfall, and side infiltrated water was stored under the ridges and the top layer 0-40 cm soil water changes were great. WF had obvious role in water collection and preservation of soil moisture. It effectively improved the water supply capacity by about 19.05% in the end of growth seasons. The storage of HW and WW increased by 24.9 and 7.1 mm compared with CK, and output of yield were obviously increased. Film mulching increased the yield of millet and enhanced water use efficiency （WUE）. During different growth periods, WF exhibited better water storage function with lower water consumption, and demonstrated optimal social and ecological benefits.     

Modeling water and heat transfer in soil-plant-atmosphere continuum applied to maize growth under plastic film mulching

Based on our previous work modeling crop growth (CropSPAC) and water and heat transfer in the soil-plant-atmosphere continuum (SPAC), the model was improved by considering the effect of plastic film mulching applied to field-grown maize in North-west China. In CropSPAC, a single layer canopy model and a multi-layer soil model were adopted to simulate the energy partition between the canopy and water and heat transfer in the soil, respectively. The maize growth module included photosynthesis, growth stage calculation, biomass accumulation, and participation. The CropSPAC model coupled the maize growth module and SPAC water and heat transfer module through leaf area index (LAI), plant height and soil moisture condition in the root zone. The LAI and plant height were calculated from the maize growth module and used as input for the SPAC water and heat transfer module, and the SPAC module output for soil water stress conditions used as an input for maize growth module. We used r_s, the representation of evaporation resistance, instead of the commonly used evaporation resistance r_s0 to reflect the change of latent heat flux of soil evaporation under film mulching as well as the induced change in energy partition. The model was tested in a maize field at Yingke irrigation area in North-west China. Results showed reasonable agreement between the simulations and measurements of LAI, above-ground biomass and soil water content. Compared with the original model, the modified model was more reliable for maize growth simulation under film mulching and showed better accuracy for the LAI (with the coefficient of determination R² = 0.92, the root mean square of error RMSE= 1.23, and the Nush-Suttclife efficiency E_ns = 0.87), the above-ground biomass (with R² = 0.96, RMSE= 7.17 t·ha⁻¹ and E_ns = 0.95) and the soil water content in 0–1 m soil layer (with R² = 0.78, RMSE= 49.44 mm and E_ns = 0.26). Scenarios were considered to simulate the influence of future climate change and film mulching on crop growth, soil water and heat conditions, and crop yield. The simulations indicated that the change of LAI, leaf biomass and yield are negatively correlated with temperature change, but the growing degree-days, evaporation, soil water content and soil temperature are positively correlated with temperature change. With an increase in the ratio of film mulching area, the evaporation will decrease, while the impact of film mulching on crop transpiration is not significant. In general, film mulching is effective in saving water, preserving soil moisture, increasing soil surface temperature, shortening the potential growth period, and increasing the potential yield of maize.