负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统的研究与应用

如何持续精确控制土壤水分一直是国内外研究的重点,目前控制盆栽与大田水分的方法都会使部分水分达到过饱和,而影响试验效果.基于负压控制原理研制出的负水头供水控水盆栽装置和负水头灌溉系统解决了这一难题,试验证明负水头供水控水盆栽装置可将土壤含水量持续维持在理想状态,可以实现土壤含水量的持续稳定控制与日蒸散量监测,结合天平的使用获得盆栽植株的鲜重增长动态;负水头灌溉系统能使灌溉下的土壤含水量呈非饱和状态,抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致的无效灌溉和养分流失,也不会破坏土壤结构,节省了大量人力、物力,提高了水分利用率,增加了作物产量提高的潜力.负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统在设施栽培中及科学研究中,具有很大的推广价值.     

黄瓜光合特征及水分利用效率对土壤含水量的响应

【目的】采用新型负压灌溉系统,研究不同系统供水负压控制下的土壤含水量对黄瓜叶片碳同化和蒸腾耗水协同作用的影响,旨在分析与确定黄瓜适宜土壤含水量范围,为黄瓜的节水生理研究提供参考依据。【方法】通过遮雨网室盆栽试验,设4个系统供水负压水平(W1:0,W2:-5 k Pa,W3:-10 k Pa,W4:-15 k Pa),研究不同土壤含水量对黄瓜光合特征、产量和水分利用效率的影响。【结果】同一系统供水负压下,黄瓜整个生育期土壤含水量基本保持稳定,W1、W2、W3和W4处理下控制的土壤相对含水量(RSWC)分别为(103.8±1.2)%、(88.7±3.7)%、(77.4±4.5)%和(61.8±3.2)%。RSWC在61.8%-88.7%范围,黄瓜叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)日均值均随着土壤含水量降低而下降。黄瓜叶片净光合速率(Pn)和LWUE在同一生育时期的日均值与土壤相对含水量(RSWC)均呈极显著抛物线型关系(P0.01),且不同生育时期Pn和LWUE的最高值对应的RSWC不相同。黄瓜植株干物质量和产量均以W2(RSWC为88.7%)处理最高,黄瓜经济水分利用效率以W3(RSWC为77.4%)处理最高。【结论】负压灌溉条件下,达到黄瓜叶片碳同化和蒸腾耗水之间协同平衡关系的适宜土壤相对含水量为:开花期RSWC为70%—93%、盛瓜期RSWC为78%—103%、末瓜期RSWC为73%—104%。在此范围内,黄瓜能够获得较大的叶面积、蒸腾速率、光合速率和水分利用效率,从而获得较高的干物质量和黄瓜产量。     

分根交替不同灌水量对苹果生长和叶片生理特性的影响

 【目的】在确保苹果树体正常生长情况下,探讨不同根区体积灌水及灌溉量对树体生长和叶片生理特性的影响,以期提高水分利用效率,节约灌溉水。【方法】以3年生盆栽分根皇家嘎拉苹果为试材,研究根系分区交替灌溉不同水量对苹果树体生长和叶片生理特性的影响。【结果】1/4和2/4根区体积灌水显著抑制了苹果新梢和干周生长,随灌溉体积增加抑制作用逐渐解除,减少灌水量也显著抑制了新梢生长。根系分区交替灌水显著影响苹果叶片水势和气孔阻力,1/4和2/4根区体积灌水处理叶片水势显著低于3/4和4/4处理,气孔阻力随灌水体积增加显著降低。减少根区灌水部位降低了苹果叶光合速率、蒸腾作用和气孔导度,并且蒸腾作用降低的幅度显著大于光合作用的,从而提高了叶片水分利用效率。但减少灌水量对苹果叶片各项生理指标均没有影响。不同生长期根区交替灌水处理对叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响一致,以春梢停长期各生理特性指标最高。【结论】灌水量是影响新梢伸长生长和主干加粗生长的主要因子,叶片生理特性主要受灌水部位调控。通过调控灌水量和根区灌水部位可以调控树体生长,并能节约灌水量。本试验中,在没有考虑自然降水的情况下,为保证植株的正常生长,根区灌溉体积不能小于50％。     

半根及半根交替水分胁迫对苹果幼苗光合作用的影响

 【目的】模拟研究定位灌溉及分根区交替灌溉的‘嘎拉’苹果幼苗光合反应，探讨不同水分条件下叶片光合效率的气孔与非气孔限制作用。【方法】采用18% PEG 6000（w/v）模拟水分胁迫，研究了半根（HRS，模拟定位灌溉）、半根交替（AHRS，模拟分根区交替灌溉）及全根水分胁迫（WRS）下苹果光合参数、光合色素、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）含量的变化，及叶绿素荧光反应特点。【结果】水分胁迫条件下叶片光合速率、气孔导度与细胞间隙CO2浓度显著降低，叶温显著升高。HRS叶片MDA含量和SOD活性及叶绿素荧光反应与对照不存在显著差异；AHRS从交替后第2天起，叶片MDA含量显著高于对照，而Fv/Fo与Fv/Fm则显著低于对照；WRS在胁迫第5或6天后，叶绿素与类胡萝卜素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、SOD酶活性显著降低，而MDA含量则显著增加。【结论】不同水分胁迫处理光合速率下降的原因存在差异：HRS主要由气孔限制所引起；AHRS既存在气孔限制，也存在非气孔因素限制；而WRS前期由气孔限制引起，随着胁迫时间延长，非气孔限制起着重要作用。     

地下穴灌对苹果冠下土壤水分分布及叶片水分利用效率的影响

【目的】探讨地下穴灌技术对苹果树冠下土壤水分分布和叶片水分利用率的影响,明确地下穴灌方法的作用特点。【方法】以8年生苹果树为试材,通过穴贮肥水和地面集中灌溉的比较,研究地下穴灌处理果树冠下土壤水分时空分布,分析苹果叶片光合性能和水分利用效率。【结果】采用地面集中灌溉处理,果树冠下土壤含水量在灌溉后第3天快速下降,土壤水分主要集中于10—30 cm土层,水分分布区呈“盘子状”。采用地下穴灌土壤含水量在灌溉7 d后迅速下降,土壤水分主要集中在40—60 cm土层。地下穴灌使土壤含水量在较长时间内维持最高水平,土壤水分“上少下多”,分布区如正立的“葫芦状”;采用穴贮肥水灌溉处理后,土壤水分主要分布在10—60 cm土层,分布区如“圆筒形”。采用地下穴灌的果树叶片叶绿素含量、光合速率及水分利用率在3种灌溉方式中均最高。【结论】地下穴灌将土壤水分稳定在根系集中分布层,提高了光合速率和叶片水分利用率。     

供水吸力对温室黄瓜产量与水分利用效率的影响

 【目的】研究不同供水吸力即不同土壤水分对温室黄瓜（Cucumis sativus L.）生长发育的影响,确定黄瓜不同生育期对水分的需求,为温室黄瓜灌溉决策提供理论依据。【方法】采用负水头供水控水盆栽装置,通过设定装置不同的供水吸力（WST）来持续稳定控制不同的土壤含水率,分析各供水吸力处理的黄瓜叶片光合、产量与水分利用效率的差异。【结果】负水头供水控水盆栽装置能通过调节供水吸力持续稳定控制土壤不同含水率;黄瓜植株在3—5 kPa供水吸力范围内产量与商品瓜率最高,叶片净光合速率、干物质积累量也较高;3—13 kPa处理范围内的黄瓜水分利用效率差异不明显,最高为7 kPa处理的36.57,1 kPa处理的黄瓜水分利用效率最低,与其它处理差异显著,表明对黄瓜各生育期进行分期水分调控才能显著提高水分利用效率;试验结果还表明,黄瓜随着生育进程需水量越来越大,供水不足会导致生长点枯死而停止生长,影响黄瓜产量与商品瓜率,黄瓜采收后期适当加大水分供应可以增加采收后期产量。【结论】3—5 kPa的供水吸力较适合温室黄瓜的生长,此时土壤相对含水量为67%—81%;适当降低黄瓜苗期土壤水分、控制花期土壤水分和增加结果期土壤水分能进一步提高产量与水分利用效率。     

不同水肥调控措施对日光温室土壤水分和番茄水分利用效率的影响

【目的】研究不同水肥调控措施对日光温室土壤水分状况和番茄水分利用效率的影响,为西北地区日光温室水肥的合理利用提供参考依据。【方法】采用田间试验方法,研究不同水肥处理对日光温室土壤含水量及番茄水分利用效率的影响。【结果】在肥料用量为N 450 kg/hm2、P2O5225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2条件下,节水灌溉处理的水分利用率最高,达50.3 kg/m3;在灌水量相同的条件下,常规施肥与配方施肥的水分利用率无显著差异;而在施肥量相同的条件下,节水灌溉的水分利用率比常规灌溉明显提高;在肥料用量为N 450 kg/hm2、P2O5315 kg/hm2、K2O 450 kg/hm2条件下,收获时土壤贮水量最小,比同期常规水肥处理低0.88×103m3/hm2,比栽植时减少0.52×103m3/hm2。张力计读数的变化趋势和土壤含水量变化趋势基本一致,张力计能够反映土壤的水分状况。【结论】采用节水节肥的措施虽然未能显著增加番茄的产量,但能提高番茄的水分利用率,降低生产成本。     

不同灌溉方式对茄子生长发育的影响

在日光温室中研究常规灌溉、固定灌溉、交替隔沟灌溉3种灌溉方式对茄子生长和水分利用效率的影响。结果表明:茄子生长初期,固定灌溉茄子的株高最高,常规灌溉的最低;常规灌溉茄子的叶面积最小,交替隔沟灌溉的最大;交替隔沟灌溉茄子的叶片数最多,叶绿素含量最高,常规灌溉的叶片数最少,叶绿素含量最低。生育中、后期,3种处理的叶绿素含量和叶数的变化与生长初期相似,株高是常规灌溉的最高,交替隔沟灌溉的最低。交替隔沟灌溉茄子的光合速率最高,固定灌溉最低。交替隔沟灌溉茄子的产量最高,为19.78kg,比常规灌溉和固定灌溉分别增产19.52%和25.35%。交替隔沟灌溉的水分利用率为21.98%,比常规灌溉和固定灌溉分别提高139.17%和25.39%。     

不同局部根区供水对棉花生长与水分利用过程的调控效应

 【目的】为了阐明根系分区交替灌溉对主根系作物生长和水分利用的调控机制。【方法】以温室盆栽棉花为试验材料，研究了全部根区均匀灌溉（BRI）、根系分区交替灌溉（APRI）、固定部分根区灌溉（FPRI）3种灌水模式对棉花生长发育和水分利用过程的影响。【结果】结果表明，根系分区交替灌溉可诱发棉花叶片的水分保护机制，在不明显降低光合速率的条件下降低植株叶片的奢侈蒸腾耗水，提高水分利用效率；根系分区交替灌溉可增强棉花的渗透调节能力，使叶片保持较高的膨压。【结论】根系分区交替灌溉能够调整作物营养生长与生殖生长的关系，有效控制作物生长冗余，调节光合产物在根冠间的比例和分配，棉花应用根系分区交替灌溉技术可优化根冠比，刺激根系生长和吸收功能的补偿效应。     

水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响

 【目的】研究水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响, 揭示水分胁迫与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒栽培管理,抗性筛选提供理论参考。【方法】采用盆栽的方式,分别在正常供水和水分胁迫条件下,研究辣椒生长形态及相关生理指标,光合参数,叶绿素荧光参数,叶片气孔特征及叶绿体超微结构的变化。【结果】水分胁迫显著抑制了辣椒的生长,植株总的干物质含量下降,并且干物质含量向根的分配比例增加,向茎叶的分配比例减少。叶片水势（Ψ）、叶片相对含水量（RWC）、叶绿素（Chl.）及类胡萝卜素（Car.）的含量显著下降,叶片中丙二醛（MDA）含量,游离脯氨酸（Pro）的含量,超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化物酶（POD）的活性均有所提高。叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、PSⅡ光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）及光合电子传递速率（ETR）均下降,非光化学猝灭系数（NPQ）和水分利用效率（WUE）提高。水分胁迫后叶片气孔密度、气孔长度、气孔宽度均有所下降,大部分气孔关闭深陷。叶绿体变圆,基粒片层和基质片层弯曲排列紊乱,淀粉粒减少或消失。【结论】水分胁迫下辣椒光合速率的下降主要是由气孔限制引起的。光合参数、叶绿素荧光参数、叶片气孔特征以及叶绿体超微结构的变化与品种的抗性密切相关。     

发展节水型灌溉农业的研究

石羊河流域水资源缺乏,并时空分布不均,供需矛盾突出,严重威胁着流域下游民勤盆地沙漠绿洲的生存。本文根据观测试验资料,分析了甘肃石羊河流域内灌溉用水紧缺的原因。认为流域水管理的中心内容是合理运用水资源,即实行限额灌溉、建立综合性节水灌溉体系,促进流域内生态平衡。以春小麦为例,讨论了限额灌溉、储水灌溉和水费的合理征收问题。论述了地膜栽培、调整农业结构、渠系防渗衬砌、小畦灌溉等技术措施在节水中的作用。     

元江县灌溉用水定额计算及其有关问题探讨

 阐明了灌溉用水定额的内涵,探讨了灌溉用水定额的影响因素,并选择云南省元江县进行灌溉用水定额分析,讨论编制灌溉用水定额的相关问题,最后提出了对策措施。     

滴灌效应及其灌溉指标研究进展

本文从提高水分利用效率、改善作物根区水热气状况、高效的化肥和农药管理以及抑制杂草生长、减少病害发生等方面论述了滴灌的节水增产效应,分析了普通地表滴灌在作物生长早期土壤蒸发损失大的问题,并对地下滴灌、沙管滴灌和膜下滴灌等改进的滴灌方式进行了介绍和评价。分析蒸发皿、土水势、叶水势、冠层温度等灌溉指标在滴灌水分管理中的应用情况及存在的不足。最后提出了滴灌应用中需进一步研究的问题。     

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。     

马铃薯节水灌溉模式研究

为探讨马铃薯节水灌溉有效模式,研究了沟灌、滴灌、喷灌等不同灌溉方式及灌水量对马铃薯生长发育的影响。结果表明,中水量和高水量喷灌的产量和商品率最高,滴灌节水效果最好,隔行膜下沟灌、交替隔行沟灌虽与常规沟灌相比有一定的节水效果,但马铃薯商品性和产量明显下降。总体比较,在中原二季作地区,喷灌在保证马铃薯高产、高商品率的情况下,还能达到明显的节水效果,是较理想的高效灌溉模式。     

入沟流量对蟠桃沟灌和蓄水坑灌灌水质量的影响

在三工河流域典型灌溉条件下,进行不同入沟流量的田间灌水技术试验,以灌水均匀度(Ed)和灌水效率(Ea)为指标对蟠桃沟灌和蓄水坑灌的灌水质量进行评价,结果表明:沟灌条件下入沟流量对Ed、Ea的影响较大,总体而言,Ed、Ea随入沟流量的增加而增高,在相近条件下宜采用较大的入沟流量;蓄水坑灌条件下两种入沟流量的Ed和Ea差异较小,表明入沟流量不是影响蓄水坑灌灌水质量的主要因素,在土壤、地形等灌溉条件较差地区,蓄水坑灌法是适宜于果树的地面灌溉技术方式.     

基于CART算法的茶园精准灌溉方法

针对茶园灌溉系统中灌溉时机与灌溉量难以确定的问题，以黄山太平地区猴魁茶园为研究对象，先利用CART算法对环境因子与灌溉之间的相关性进行分析，并与逻辑回归、支持向量机等预测模型进行对比，后采用Penman-Monteith公式等对灌溉量进行精确计算，再通过田间试验对本研究获得的灌溉方法进行验证。结果表明:1)地下20 cm、40 cm和地下60 cm处土壤湿度与灌溉之间的相关性最大，分别达到40.66%、12.74%、12.25%，因此，土壤湿度是判断灌溉时机最关键的环境因子；2)使用CART算法预测猴魁茶园的灌溉时机，其准确率、精确率、召回率、F1值较逻辑回归模型(Logistic Regression model)、支持向量机模型(Support vector machine model)分别提升了12%~16%、1.3%~1.4%、12%~16%、7%~9%；3)Penman-Monteith公式对灌溉量的计算结果表明，黄山太平地区猴魁茶园年灌溉量为200 ~500 mm，其中，夏梢期灌溉量最多，占全年灌溉量70%以上。田间试验结果表明该灌溉方法节水率达到30%~35%。因此，使用CART算法及Penman-Monteith公式所获取的灌溉策略对于该地区茶园精准灌溉有一定的借鉴意义。     

干旱区盐碱地滴灌灌水后土壤水盐运移特征分析

滴灌条件下的水盐运移特性是寻求开发利用盐碱地和次生盐碱化防治的基础,国内外学者对此进行大量研究。通过对试验区滴灌灌水后土壤水盐运移特征分析研究表明:土壤含盐量表现为随水移动,各土层含盐量都有所不同垂直方向盐分的积累,在0~80 cm土层逐渐增加,80~120 cm土层盐分积累受滴灌灌水影响较小;水平方向背行中央土层处盐分积累最多,滴头处盐分积累最少。土壤电导与土壤总盐含量呈正相关,土壤pH与土壤含水量有关,土壤含水量高的地方,土壤pH也大。     

锡林郭勒盟实施节水灌溉现状及发展建议

通过调查和研究．分析了锡林郭勒盟节水灌溉的现状为锡林郭勒盟现有水浇地有效灌溉面积4．53万hm^2,其中大型喷灌3．53万hm^2、滴灌1333.33hm^2、其它灌溉面积8666．67hm^2;主要存在问题有：一是节水灌溉意识淡薄,二是资金投入不足,三是节水灌溉知识缺乏,管理粗放;并提出解决问题的建议和措施。     

不同灌水方式下干旱区盐碱地土壤水盐运移特征分析

采用滴灌、漫灌和沟灌的灌溉方式,分析了新疆干旱区典型盐碱地灌水前后土壤水分、盐分时间和空间运移规律.结果表明,滴灌后表层土壤含水量水平差异较沟灌、漫灌大;滴灌形成近倒圆锥型的土壤湿润区,沟灌则形成近似U型的土壤湿润区;滴灌在湿润层外围形成盐壳,沟灌的沟顶部分在返盐的作用下形成积盐,漫灌总体压盐效果较滴灌和沟灌好;与沟灌...