蓄水坑灌下矮砧苹果园水分监测点位置研究

以蓄水坑灌(坑深40 cm)下的5 a生矮砧富士苹果树为研究对象,通过田间测定直径小于等于2 mm的吸水根分布和不同位置的土壤含水率情况,采用数据拟合和聚类分析的方法,探讨蓄水坑灌下矮砧苹果树土壤水分监测点的合理布置。结果表明:1蓄水坑灌下,苹果树吸水根在水平方向上主要分布于距树干0~90 cm范围内,其根长密度占总根系的90%以上;垂直深度上主要分布于距地表0~120 cm深度范围内,其根长密度占总根系的80%以上,并在40~60 cm深度达到生长峰值,其根长密度占总根系的40%以上。2以Dr90(距离树干90 cm,深度0~120 cm)监测点为含水率分析区域,通过水分分布曲线拟合和聚类分析得出,Dr90监测点60 cm深度处的含水率可代表整个0~120 cm深度剖面的含水率情况,并利用2013年的实测数据进行验证,含水率相对误差在±5%范围内。     

两种模型分析方法下冬小麦根系吸水深度的对比研究

为了研究冬小麦根系吸水深度,应用塑料管土柱法在田间进行冬小麦种植试验,测定了冬小麦越冬期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期不同土层深度土壤水稳定同位素值,并应用耦合模型和IsoSource多元线性模型对比分析了水源贡献率。结果表明,冬小麦在越冬期、返青期主要利用0~20 cm土层的土壤水,拔节期主要吸水深度为0~40 cm;抽穗期,基于耦合模型的主要吸水深度为0~40 cm,基于IsoSource多元线性模型的为0~40 cm和80~180 cm;灌浆期,基于耦合模型和IsoSource多元线性模型的主要不同吸水深度为180~200 cm,且基于耦合模型的该层贡献率明显高于IsoSource多元线性模型;成熟期主要利用0~40 cm和80~100 cm土层的土壤水,基于2种模型的分析结果相同。应用耦合模型求解贡献率,当分组较多且组间水稳定同位素差异较小时,应结合其他方法来保证其准确性。     

利用氢氧稳定同位素探究保水剂对玉米根系作用机理

利用氢氧稳定同位素,探究了保水剂对玉米根系生长及其吸水特性的影响。采用盆栽试验,按照不同的保水剂埋施深度,设置CK、SAP、SAP15、SAP35共4个处理,测定了玉米茎水及土壤水中的氢氧同位素丰度和玉米根系形态。结果表明:玉米在拔节期、抽雄期、灌浆期的主要吸水深度为0~20、20~40、0~20 cm,保水剂的施用能够加速或延缓这种先下降再上升的趋势,但不能改变该趋势;保水剂能显著(P0.05)增加细根系(直径0.5 mm)的比例,促进根系生长并提高根系吸水性能;保水剂埋施深度浅时对根系生长的促进作用更明显,SAP、SAP15处理优于SAP35处理;0.5 mm玉米根系的比例变化规律与主要吸水深度变化规律相吻合。     

2015年度浑善达克沙地杨树的季节性用水模式

杨树是在中国北部浑善达克沙地上生长的典型乔木,利用稳定氢氧同位素技术,结合直接判别法和多元线性混合模型的方法,作图定性分析并通过 Isosource软件定量计算各水源的贡献率值来对2015年度杨树的用水模式进行研究：在植物的生长初期(5月、6月)杨树大多利用浅层土壤水(0~20 cm),其中利用率分别为75.68%和90.4%；在雨季,即为植物的生长茂盛季(7月14日-7月22日),雨后第1 d,杨树对雨水的利用率达到最大77.7%,雨后的第3,5 d转而利用中层土壤水40~60 cm(29.49%,27.75%)；在植物的生长后期(9月,10月),杨树根系首先利用深层土壤水(80~100 cm)51.4%,其次利用地下水(25.5%)。本研究结果说明杨树的根系吸水具有很强的季节性差异以及对夏季降雨依赖性较高。     

膜下滴灌棉花根系分布规律研究

在棉花不同的生育期,在窄行及宽行采用根钻取样的方法,对棉花根系分布进行研究,结果表明:随着深度的增加,窄行和宽行的根重密度及根长密度逐渐减小,在棉花蕾期,宽行根系分布较多,窄行较少,棉花花期根系主要集中在20~40 cm土层内;进入铃期后,0~20 cm土层内宽行根重密度大于窄行,20~40 cm的土层范围内,窄行根重密度大于宽行,而在40 cm以下,宽行大于窄行,根系的分布宽行较广;在棉花进入絮期后,窄行根系的生长优于宽行,窄行的土壤条件对根系的生长更为有利,窄行分布的吸水根系相对较多。     

不同水分条件下宁夏枸杞氢氧稳定同位素变化特征试验研究

以宁夏枸杞为研究对象,采取试验区降水、不同灌溉量下枸杞根区土壤水、根系及茎秆样品并测定其氢氧稳定性同位素比率δ¹⁸O和δD,分析不同降水量及灌溉量下枸杞稳定同位素的变化特征,利用IsoSource模型计算了枸杞对各潜在水源的可能利用比例.结果表明:试验区降水中δD和δ¹⁸O之间有很好的线性关系,并得出了当地大气降水线的回归方程;不同灌溉量,枸杞主根系层(20~60 cm)的土壤含水率和与其对应的δD呈负相关趋势变化,随着土层深度加深,δD减小;降水量不同时,各土层δD变化规律相似,5 mm以下20 cm处的δD最大(-64.39‰),枸杞主要利用表层(0~20 cm)及部分中层(20~40 cm)的土壤水,分别占35.2%及25.1%;降水量为13.9 mm时,20~60 cm处δD相对较丰,为-65.20‰以上,枸杞可利用0~60 cm土层土壤含水量:0~20,20~40,40~60 cm土层的土壤水利用量分别占比22.4%,25.3%及23.2%.结论可为干旱区枸杞科学灌溉提供有益借鉴.     

滴灌施肥对红枣土壤水盐动态及光合的影响

为了新疆地区滴灌红枣土壤盐渍化的水肥高效利用,以当地8 a成龄枣树为供试材料,结合田间试验,研究水肥管理对滴灌红枣土壤水盐动态及光合特性的影响.结果表明:灌水水平对萌芽新梢期、花期土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm);水肥耦合效应对全生育期红枣土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm和40~100 cm土层);0~40 cm土层,灌水和水肥耦合效应对全生育期土壤含盐量的影响具有统计学意义,施肥对红枣萌芽新梢期的土壤含盐量影响具有统计学意义;40~100cm土层,水肥耦合效应对土壤含盐量的影响具有统计学意义.高灌溉量(1 020 mm)对表层(0~10 cm)土壤保水性和盐分淋洗具有良好效果;增加施肥量会引起表层盐分升高;不同处理的土壤含盐量生育期末与试验前相比,均处于脱盐状态;灌水水平和水肥耦合效应对红枣叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)的影响具有统计学意义;Pn和Tr均在W2F1处理(820 mm,200-100-150 kg/hm²)下达到较高水平,WUE在W3F3处理(1 020 mm,600-300-450 kg/hm²)较优,但与W2F1处理的差异无统计学意义.     

蓄水坑灌条件下新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限研究

灌水下限是果园灌水的重要指标,下限选择是否合理对果树生长有重要影响。以3 a生矮砧红富士为试验材料,研究了蓄水坑灌条件下不同灌水下限对新梢旺长期幼龄苹果树形态指标及叶片光合特性的影响。结果表明,新梢旺长期幼树形态指标随时间推移逐渐增大,但增速逐渐减缓。灌水下限为60%及70%田间持水率时,幼树生长旺盛,灌水下限为50%时,形成了水分胁迫,阻碍了植株的正常生长;随灌水下限的降低,叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率逐渐降低且各处理差异显著,但叶片水WUE逐渐升高;运用主成分分析法,发现在蓄水坑灌条件下,灌水上限为90%时,新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限为70%。研究成果将为试验区域内合理制定蓄水坑灌灌水制度提供理论依据。     

蓄水坑灌坑深及灌水对新梢旺长期苹果幼树生长的影响

以3 a生矮砧红富士苹果幼树为研究对象,进行了蓄水坑灌条件下不同坑深和灌水上下限对新梢旺长期果树生长影响研究,并利用主成分分析法对各处理优劣进行评价.结果表明:在综合考虑总灌水量的条件下,灌水上下限为(60%~90%)田间持水率的处理时,坑深40 cm苹果幼树的根系生长、光合特性、形态生理指标明显优于其他2种坑深处理(20,60 cm)的;坑深40cm时,灌水上下限为(70%~100%)田间持水率的处理时,除根系生长外,其他形态生理指标明显优于其他2种水分处理(50%~80%,60%~90%)的;利用主成分分析法进行综合打分评价,结果为坑深40 cm、灌水上下限为(60%~90%)田间持水率为最优处理.蓄水坑灌条件下合理安排坑灌条件,能明显促进根系深扎,大幅提高幼龄果树抗旱性能,从而实现节水、高产的目的.     

不同灌水方法对苹果树果实膨大期根系生长和土壤酶活性的影响研究

蓄水坑灌法是针对我国北方地区水资源紧缺和水土流失严重双重问题而提出的一种适用于山丘区果林的中深层立体灌溉。为了果树能够更好地吸收水分和养分,需对其根系和土壤酶活性方面进行研究。本试验在果实膨大期采用根钻法对地面灌溉和蓄水坑灌条件下的苹果树根系形态及活力和土壤酶活性进行对比研究,结果表明:在两种灌溉方式下,果树根系形态指标和根系活力均随土层深度的增加呈现出先增大后减小的趋势,蓄水坑灌条件下峰值出现在60~100cm土层深度内,较地面灌溉峰值下移,且均大于地面灌溉;脲酶、磷酸酶和硝酸还原酶活性随土层深度的增加表现出先增大后减小的趋势。在0~20cm表层土壤,蓄水坑灌条件下的土壤酶活性低于地面灌溉,而在中深层土壤,蓄水坑灌的要明显高于地面灌溉。过氧化氢酶活性则表现为随土层深度的增加先减小后增大,且蓄水坑灌条件下的酶活性在0~160cm全土层深度内均大于地面灌溉。     

蓄水坑灌下苹果树根系生长对不同氮素水平的响应

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树根长密度和根表面积密度的影响,为确定蓄水坑灌条件下苹果树合理的施氮范围提供了依据。以7a生矮砧密植红富士苹果树为研究对象,设置了4个蓄水坑灌施氮水平(0、10、20、40kg/hm^2)对应T1、T2、T3、T4处理,以地面施肥作为对照组CK(施氮水平为10kg/hm^2),利用微根管法对施肥前后不同土层深度的苹果树根长密度和根表面积密度进行了测定。结果表明:施氮可以有效促进苹果树根系生长,各处理根长密度和根表面积密度的生长速率随施氮量的增加先增大后减小。CK处理和同等施氮水平的T2处理相比,其根系在表层土壤生长状况更好,而T2处理苹果树根系在中深层土壤中发育更好。综合各个处理苹果树根系生长发育情况,本试验中T3处理最适合苹果树根系的生长发育。     

覆膜沟灌下土壤水氢氧同位素分布特征及其水分运动规律研究

为深入探究沟灌覆膜条件下土壤水分运动规律及其转化机理,利用了稳定氢氧同位素技术分析了土壤水和膜下凝结水的同位素分布特征。表明,膜下凝结水富集~(18)O,富集程度明显高于由表层土壤蒸发而富集的重同位素;膜下表层土壤蒸发后凝结于膜下形成水珠的过程经历了重同位素贫化后再富集,之后凝结水发生二次蒸发,重同位素再次富集;覆膜沟灌下土壤水氧同位素随土壤深度呈梯度分布,垄上富集~(18)O比沟中显著;沟中蒸发前缘发生在0~10cm土层,土壤水直接以水汽分子形式扩散到大气中;垄上蒸发前缘主要发生在10~20cm土层,蒸发水汽分子通过土壤孔隙向上扩散,部分水汽分子被0~10cm的土壤水吸附并与其水分子发生交换进而扩散到土壤表面。     

蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系和产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系、产量和灌溉水利用率的影响,以12 a生矮砧红富士苹果树为研究对象,设置3个灌水处理(灌水下限均为田持的60％,蓄水坑灌处理T1、T2的灌水上限分别为田持的100％和80％,地面灌溉处理CK的灌水上限为田持的80％),对全生育期果树吸水根系根长密度、根表面积密度以及果实产量进行测定.结果表明:各处理吸水根系均随着土层深度的增加呈现先增大后减少的趋势,大小整体表现为:T1>T2>CK.CK处理吸水根系主要集中在0～60 cm土层,不同生育期根长密度和根表面积密度分别占整个吸水根系根长密度和根表面积密度的82.1％～85.3％和82.1％～86.3％;T1和T2处理主要分布在20～80 cm土层,其中不同生育期根长密度分别占整个吸水根系根长密度的66.3％～74.3％和67.3％～78.1％,根表面积密度分别占整个吸水根系根表面积密度的65.7％～73.5％和67.3％～78.4％.CK处理灌水量比T2处理多25％但减产4.55％,并且灌溉水利用率显著小于T1和T2处理.T2处理灌水量比T1处理少33.33％,但产量仅减少8.82％,且灌溉水利用率显著大于T1处理.综合对比可知,T2是本试验最优处理,蓄水坑灌法能诱导果树根系生长和深扎,降低灌水上限能够达到节水稳产的目的.     

石羊河流域膜下滴灌土壤水盐空间分布特征

通过田间试验,研究了膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对春玉米生育期土壤水盐空间分布特征的影响.结果表明土壤含水量的时空分布受灌溉水量的影响.在灌溉期,0~20 cm土层土壤水分含量明显增加.随灌水定额的增加,土壤脱盐深度呈增大的趋势,其中,0~20 cm土层土壤脱盐现象明显,40~100 cm土层土壤积盐现象明显.在春玉米生育后期,灌水定额对滴灌带间的土壤淋洗作用较前期明显.在非灌溉期,由于较强烈的蒸发蒸腾作用,土壤含水量持续降低,作物的主要根系吸水层0~60 cm土层土壤水分含量阶段性变化明显.土壤盐分随土壤水分向上运移,在0~40 cm土层发生积盐现象,40~100 cm土层发生脱盐现象,畦灌方式在0~100 cm土层内均发生脱盐现象.膜下滴灌条件下,春玉米在拔节期前0~100 cm土层土壤含水率和含盐率变异系数分别属于中等变异和弱变异强度,之后两者均属于中等变异强度,且土壤含盐率变异强度始终低于土壤含水率.     

滴灌湿润比对成龄库尔勒香梨树根系分布的影响

在充分灌溉条件下采用3种滴灌湿润比(20%、40%、60%).以漫灌为对照.研究库尔勒成龄香梨吸水根(根直径≤1 mm)在0～70 cm土层内分布的变化,探讨滴灌湿润比对根系分布的影响.结果表明,漫灌成龄库尔勒香梨树吸水根水平方向上在距树体1～2 m内从树行由内向外呈递增趋势;垂直方向上根系随深度呈递增趋势.滴灌对成龄...     

不同灌溉定额对滴灌红枣土壤水盐分布的影响

对不同灌溉定额下红枣生育期土壤水盐分布研究表明:枣树花期和果实膨大初期需水量少,土壤含水率降低较慢,初果期和果实膨大中后期-成熟初期需水强度增加,土壤含水率降低较快;盐分积累主要在红枣果实膨大初期,发生在土壤表层0～30 cm范围内;合理的灌溉定额可以满足矮化密植红枣生育阶段对盐分的淋洗,3年龄期株行距为1m×2 m的矮化密植红枣考虑洗盐定额的节水控盐灌溉定额为2190～2230m3/hm2.     

蓄水坑灌与地面灌条件下果树吸水根系分布的对比研究

蓄水坑灌是适用于北方山丘的一种新型节水灌溉方式,为了研究节水灌溉机理并提高水分利用效率,必先了解吸水根系的分布状况。采用根钻法对蓄水坑灌和普通地面灌条件下的苹果树吸水根系的分布特性进行对比研究,结果表明:1在垂向上果树根长密度随着深度的增加呈现出先增加后减少的趋势,主要分布在0~100cm范围内,占总根系的78.16%。在径向上,果树根系主要分布在距树干30cm处,达到根系总量的60.49%,距树干越远,果树的根长密度越小;2蓄水坑灌条件下,果树根长密度在垂向上与地面灌溉的分布规律相近,但是在地下60cm处根长密度明显增加,根系有下移的趋势。水平方向上,根系密度主要分布在30~60cm范围内。     

滴灌灌施磷钾肥对矮砧苹果树生理生长和产量的影响

研究不同滴灌施肥方案对矮砧苹果树生理生长和产量的影响,为果园科学灌溉施肥管理提供理论依据。试验设置5个滴灌施肥水平:低磷中钾(P1K2)、中磷中钾(P2K2)、高磷中钾(P3K2)、低钾中磷(K1P2)和高钾中磷(K3P2),对照组地面灌溉(CK)的施肥水平为中磷中钾(CK-P2K2)。结果表明:不同灌溉方式和施肥水平对矮砧苹果树的新梢、树干直径、叶水势和产量均具有不同程度的影响。其中滴灌P2K2施肥水平可有效促进矮砧苹果树树干直径和新梢的生长,相比其他处理可显著增加果树树干直径和新梢的累积增长量;滴灌K3P2和P2K2施肥水平可显著提高矮砧苹果树的产量。相比地面灌溉,滴灌施肥可以有效促进矮砧苹果树的生长发育,实现增产。     

免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性和作物根系的影响

为研究免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系的影响,于2013—2016年在河北涿州免耕试验田设置免耕(NT)、免耕深松(STNT)、免耕压实(CNT)和免耕压实深松(CSNT)4种处理,分析4种处理对土壤水稳团聚体、土壤容重、土壤紧实度、作物根系生长的影响。试验结果表明,在3年的试验周期内,CNT处理对大团聚体含量的影响具有累积效应,随着耕作时间的增加,CNT处理各土层土壤大团聚体含量逐渐减小,在深度上CNT处理对大团聚体含量的影响深度逐渐增加,且CNT处理能够显著减小土壤团聚体平均质量直径(MWD);10~40 cm土层,CNT处理土壤容重明显高于NT、STNT、CSNT处理;0~30 cm土壤紧实度由大到小表现为:CNT、NT、CSNT、STNT,CNT处理平均土壤紧实度分别比NT、CSNT、STNT处理大38.2%、58.9%、59.4%;0~20 cm土层CNT处理玉米平均根系质量百分比分别比NT、STNT、CSNT处理大24.0%、24.9%、19.3%(P0.05),CNT处理20~40 cm土层平均根系质量百分比仅有11.6%;CNT、NT、STNT、CSNT处理小麦平均最大根长密度分别为0.63、0.83、0.84、0.83 cm/cm3。免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系生长影响显著,深松技术能够显著缓解压实,未受轮胎压实的免耕区域虽然能够增加土壤容重、紧实度,但影响不显著,短期内不需采取疏松措施。     

不同灌溉方式氢、氧同位素分布与夏玉米水分利用特征

利用氢氧稳定同位素示踪法，研究了人工控水条件下小白龙常规灌溉（X）与滴灌（D）不同灌水量（X1、D1:15 mm;X2、D2:30 mm;X3、D3:45 mm）夏玉米土壤水稳定同位素分布特征，以及土壤耗水量、光合作用及水分利用特征。结果表明：随生育期的推进，根系吸水逐渐加深。在拔节期，均以0～20 cm土层的水分贡献率最大，达60%以上。在D1和D2条件下，60～80 cm和20～40 cm土层的贡献率分别占21.4%和23.8%。到灌浆期，与常规灌溉相比，滴灌条件下更利于促进根系对40 cm以下土层水分的利用，从而减少水分的无效蒸发。随生育期的推进与灌水量的增加，玉米的日耗水量明显增加，滴灌低于传统灌溉。与常规灌溉相比，滴灌D2处理更利于提高玉米光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶片水分利用效率。此外，滴灌处理明显提高了收获期玉米的生物量。最终，与常规灌溉相比，滴灌降低了玉米总的耗水量，产量提高了5.3%～21.7%和水分利用效率提高了9.2%～26.8%，均以D2处理最高。相关分析表明：玉米拔节期20～40 cm和灌浆期60～80 cm土层水分更利于促进玉米产量的提高，而拔节期60～...