温室膜下滴灌条件下黄瓜经济灌溉制度及其下限值的研究

以温室黄瓜为试验材料,采用膜下滴灌,对最适宜作物生长的温度、水分胁迫指数和干物质转化因子3个作物生长模型参数进行了率定,并以此为依据分析确定了膜下滴灌黄瓜的经济灌溉制度。结果表明:采用经济灌溉制度比实际灌水有显著的增产增收效果,产量和效益分别增加2.54t/hm~2和2.36万元/hm~2,节约灌溉水量7.59%;在经济灌溉条件下灌水前土壤含水率(0~60cm)随时间的变化幅度较作物生长期土壤含水率的变化幅度小得多,取各次灌水前土壤含水率的平均值作为作物经济灌溉的灌水下限值,对于本研究中的黄瓜,其值为0.240。按照该灌水下限值灌水,可使温室膜下滴灌黄瓜单位面积的灌溉效益最大。     

日光温室滴灌条件下不同灌水下限对青椒生长的影响

青椒是温室中常见的一种蔬菜,为探求青椒灌溉制度,进行日光温室滴灌条件下灌水下限对青椒生长影响试验。结果表明:土壤含水率变化幅度随深度增加而减少,表层波动剧烈,深层变化平缓。对于不同层土壤含水率的变化规律:处理1处理2处理3CK。处理1、2、3和CK全生育期耗水量为228.3、271.7、345.2和440.1 mm,青椒苗期日均耗水量0.3~1.0 mm/d,初花初果期0.7~2.2 mm/d,盛果期2.4~5.3 mm/d。在整个生育期内株高、茎粗的变化为:处理2处理3CK处理1。滴灌处理1、2、3和对照沟灌青椒产量分别为60.0、106.413、103.062和78.07 t/hm2。对应灌溉水分生产率分别为29.77、35.94、31.481、7.73 kg/m3。综合因素分析,日光温室青椒在滴灌条件下,处理2为最佳灌溉方案,可得到高产、省水的效果。     

日光温室膜下滴灌茄子作物系数试验研究

利用室内实测气象数据,根据P-M公式计算参考作物需水量,采用时域反射仪(TDR)测定逐日土壤含水率,再根据水量平衡法计算实测作物需水量,然后计算作物系数。对温室作物系数进行修正,建立基于温室作物修正系数的日光温室膜下滴灌作物需水量计算模型,并对模型进行检验。结果表明,修正后的作物系数具有较好的适应性,模型预测值与实测值较为一致,平均相对误差绝对值为8.24%。     

基于SIMDual_Kc模型估算非充分灌水条件下冬小麦蒸散量

为研究关中冬小麦植株蒸腾和土壤蒸发规律,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,率定和验证了双作物系数SIMDual_Kc模型在关中地区的适用性.用大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值进行对比.结果表明:SIMDualKc模型可较准确地模拟关中不同水分条件下冬小麦蒸散量,且模拟精度较高.模型估算的平均绝对误差为0.643 3 mm/d.模型估算的冬小麦初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.35,1.30,0.20.另外,模型还可以较准确地估算不同水分供应条件下的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸散量.冬小麦整个生育期,土壤蒸发主要发生在作物生育前期,中期较低,后期略微增大;植株蒸腾主要发生在作物快速生长期和生长中期,整个生育期中呈先增大后减小的趋势.     

黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征

为了探明黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征,采用矿化度分别为5,10,30,50,70,90 g/L的咸水灌溉黄河三角洲0~40 cm土壤,获得不同盐分梯度的盐渍土处理,依次标记为处理T1—T6,并测定各处理的土壤含水率和电导率、蒸发强度和累积蒸发量等指标.结果表明,蒸发过程中表层土壤含水率和电导率均随土壤含盐量增加呈逐渐增加趋势;蒸发结束时,处理T1—T6的土壤表层平均含水率比试验初期降低了80.0%~95.8%,表层含水率的降低幅度随着含盐量增加而逐渐降低;土壤表层电导率分别增加135%~330%,且蒸发前期表层电导率增加幅度明显高于蒸发后期.土壤含盐量对土壤剖面含水率及电导率分布影响差异具有统计学意义,蒸发结束时,处理T1—T6表层0~2 cm比3~6 cm土壤含水率低了8.3%~30.5%,土壤电导率则高了82%~196%,且随着土壤含盐量增加,盐分对土壤剖面盐分分布的影响逐渐增强,表层与深层土壤含盐量差异逐渐增大.蒸发过程中,土壤平均蒸发强度和累积蒸发量随土壤含盐量增加呈降低趋势,处理T1—T6的平均蒸发强度为3.5×10^-4,3.5×10^-4,3.4×10^-4,3.2×10^-4,3.0×10^-4和2.7×10^-4 mm/d,土壤累积蒸发量分别为26.13,26.20,25.50,24.26,22.50和20.58 mm,且蒸发前期各处理的土壤平均蒸发强度及累积蒸发量均高于蒸发后期,土壤含盐量对土壤蒸发的抑制作用主要在蒸发前期.研究表明土壤含盐量可影响土壤剖面含水率与电导率分布以及土壤蒸发强度和累积蒸发量.     

苏南丘陵地区茶树蒸散发估算模型的适用性评估

根据波文比能量观测系统在2017—2020年间的ET_c观测数据,分别对FAO-56作物系数模型(S-k_c)与Priestley-Taylor(PT-α)模型进行参数率定及修正,分析了茶树ET_c在各生育期内对气象因子的响应特性,并评估了修正后的S-k_c与PT-α模型对于苏南丘陵地区茶园的应用效果.研究表明:S-k_c模型的作物系数k_c在茶树生长初期为0.83、中期为1.19、后期为1.06,PT-α模型系数α年均值为1.09;气温、水汽压差及土壤体积含水率对ET_c的影响在0.05的水平下具有统计学意义,且各气象因子对ET_c的相关性均表现为在茶树生长中期高度相关,生长后期偏低;以波文比能量观测系统的ET_c观测数据作为参照,修正后的S-k_c模型高估了茶树ET_c,PT-α模型低估了ET_c,但PT-α模型的误差(R²=0.91)稍低于S-k_c模型(R²=0.88),S-k_c模型的模拟效果在茶树快速生长期(MAE=0.72 mm/d,RMSE=0.99 mm/d)和生长中期(MAE=0.36 mm/d,RMSE=0.48 mm/d)较好,PT-α模型的模拟效果在茶树生长后期(MAE=0.35 mm/d,RMSE=0.23 mm/d)较好.该研究明确了苏南丘陵地区茶树各生育期ET_c的变化特征和模拟手段,对于苏南丘陵地区茶树实现科学生产具有重要参考价值.     

温室芹菜需水强度与作物系数研究

测定作物需水量是进行合理灌溉的基础,确定作物系数是借助气象参数便捷预测作物需水量的前提。本研究借助水量平衡法和Penman-Monteith温室修正模型对芹菜进行研究。试验结果表明:温室芹菜需水强度和参考需水强度均呈“增加-降低-增加”的波动增加趋势,累积需水量和参考累积需水量均呈直线函数增加趋势,作物系数呈移动平均函数变化趋势。进一步将全生育期划分为4个阶段发现,苗期、叶丛初期、中期和后期的需水强度分别为1.128、1.917、1.405和2.212 mm/d,需水量分别为30.46、51.77、63.23和79.63 mm,作物系数分别为0.418、0.385、0.571和0.565。基于2 h采集频率的气象数据结果还表明,4个生育期的参考需水强度日变化曲线均呈“单峰型”,早晨8点开始逐渐升高,午间12点至下午2点达到峰值,以后逐渐降低,至晚间10点左右回落至初始值。     

河南省主粮作物需水量变化趋势与成因分析

河南省是我国粮食主产区,研究河南省主粮作物的灌溉需水变化规律可为水分高效管理和节水增粮提供实践参考。基于河南省18个气象站点1958—2013年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量及冬小麦和夏玉米各生育期需水量,利用时间序列分析法和Arc GIS普通克里金插值法研究需水量时空变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明:河南省近56 a来年均参考作物蒸发蒸腾量为807.0 mm/a,日均蒸发蒸腾量为2.2 mm/d,呈波动减少趋势,其中西北和东南地区参考作物蒸发蒸腾量最大,豫西地区的参考作物蒸发蒸腾量跨度较大。冬小麦和夏玉米的净灌溉需水量分别为350~525 mm和243~368 mm,灌溉需求指数随经度和纬度的增加而增大,冬小麦生长对灌溉的依赖程度高于夏玉米。影响河南省主粮作物需水量的气象因子主要为气温、水汽压、日照、最高气温和风速。     

滴灌条件下地膜覆盖对玉米田间土壤水热效应的影响

水热条件是影响作物生长和发育的重要因素之一,通过田间试验研究了有膜滴灌和无膜滴灌对玉米的土壤水分和温度的变化。结果表明:在玉米生长前期,有膜滴灌0~20cm土层的含水率较无膜滴灌高出6.4%,差异显著(p0.05),但在30~100cm土层,有膜滴灌土壤含水率却比无膜滴灌低6.1%~7.54%,差异显著(p0.05)。玉米生育期前期(5-6月),覆盖地膜比无膜措施平均温度高0.4~4.1℃;种植后30d,覆盖地膜处理在5~10cm土层的日较差显著高于无膜处理,但其他土层差异却不显著,可见地膜覆盖在玉米生育期前期可以增加土壤浅层温度,提高土壤表层含水率,为玉米的生长发育提供了良好的水热条件。     

基于遥感修正作物系数的冬小麦需水量预测

作物需水量是确定灌溉制度和灌溉用水的重要依据。为准确预测冬小麦的需水量，以河北邯郸漳滏河灌区为例，利用sentinel-1A雷达影像反演灌区的土壤墒情以修正作物系数，并结合未来15 d的气象预报数据计算的参考蒸散发(ET₀)，预测漳滏河灌区重要灌水期的冬小麦需水量。结果表明：通过遥感反演的土壤含水量与实测值相近，平均相对误差为4.60%；经气象预报数据预测研究区12月11-25日ET₀预测值为15.32 mm；结合土壤水分修正系数与预测ET₀数据，计算冬小麦平均需水量预测值为12.64 mm，其中，磁县需水量最大，为14.23 mm，广平县冬小麦需水量最小，为12.04 mm；由MOD16A2产品计算研究期平均需水量为10.65 mm，较预测值相对误差为18.69%。该方法可以有效地预测作物需水量及其空间分布，可为灌区作物生育期用水预测与管理提供理论参考。     

作物根区无压地下灌溉技术灌水指标研究

作物根区无压地下灌溉技术是一个正在研究开发的新的节水灌溉技术。通过在温室大棚种植黄瓜、番茄,采用不同供水压力和不同灌溉方式试验,研究分析了根区无压地下灌溉对作物根区土壤水分、耗水量、产量和作物品质等指标的影响。研究表明该技术能够满足黄瓜和番茄需水量要求;与传统沟灌相比能够节约灌溉水量30%以上;它并不降低作物产量,反而提高了水分利用率和水分生产率,并使黄瓜和番茄作物品质得到了显著改善。     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树耗水特性及作物系数的试验研究

以三年生矮砧红富士为试验材料,利用水量平衡方程和彭曼-蒙特斯公式(Penman-Monteith)计算幼龄苹果树全生育期的实际耗水量和参考作物蒸发蒸腾量,探明了蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树的耗水特性及作物系数变化规律。结果表明:1CK、T_2、T_3处理全生育期耗水量差异不大,分别为327.40、322.60和314.10mm;T_1处理最小为296.40mm。生育期内各处理耗水量均呈中间大,两头小的"纺锤形"分布,生育中期(7-9月)的耗水模数为69.43%~75.44%,此阶段是幼龄苹果树的需水关键期。2CK、T_2、T_3处理幼树作物系数全生育期内呈双峰分布,初始生育期缓慢增长;花芽分化期,略有下降;快速生育期,作物系数持续增长并在生育中期达到峰值;成熟期,作物系数迅速减小;T1处理幼树作物系数全生育期内呈单峰分布,除7月外,其余时期都小于其他处理;不同处理幼树作物系数均在9月达到峰值。3蓄水坑灌比地面灌溉具有更强的蓄水保墒能力。     

水氮供应对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响

采用温室小区试验,研究了不同水氮供应条件对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响。结果表明,氮素在植株体各器官中的累积量随生育期的推进不断增大,在盛果期累积量达到最大,且总体增长趋势呈"S"型;在不同生育期,黄瓜各器官中氮累积量均表现为叶茎根,而在盛果期,果实中的氮累积量达到最大,且随灌水量和施肥量的增加而增加;灌水量、施氮量及水氮交互作用对黄瓜氮累积量、UPE及PFP均有显著性影响,在同一灌水条件下,NUE、UPE及PFP均随着施氮量的增加而减少,而对于同一施氮水平,UPE、PFP均随着灌水量的增加显著提高,NUE在不同灌水量条件下变化趋势则有所不同。灌水量及施氮量对土壤硝态氮分布有重要影响,且施氮量是影响土壤硝态氮累积的关键因素,随灌水量的增加表层土壤中硝态氮累积量呈逐渐降低的趋势,而随施氮量的增加则逐渐增大,且施氮量越高,淋洗现象越明显。     

不同滴灌处理下紫花苜蓿的耗水特征及作物需水量的估算

在鄂尔多斯地区对太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿进行了需水规律的田间试验研究。试验设置高水分(30 mm)、中水分(22.5 mm)和低水分(15 mm)3个处理,采用FAO-56推荐的单、双作物系数法计算了作物需水量,并和实测值进行了对比。结果表明,太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿条件下双作物系数法更接近实测值;作物耗水量主要取决于灌水量,呈正相关;建议采用中水分处理(22.5 mm)的灌溉制度,灌水周期4~5 d,遇到降水时灌水日期顺延,整个生育期的需水量为460 mm。     

节点式渗灌温室黄瓜适宜灌水控制下限的研究

以温室栽培小区节点式渗灌灌溉试验的方法,研究黄瓜生育前期和后期不同灌水控制下限对黄瓜田间耗水量、作物产量以及水分利用效率的影响,灌水控制上限为田间持水率,计划湿润层的湿润比为0.7。结果表明,灌水控制下限土壤水吸力值与灌水量、黄瓜产量和水分利用效率的数量关系可用二元二次方程表达;黄瓜前、后2个生育期灌水控制下限土壤水吸力值分别为20 kPa及35 kPa时,可实现节水、高产和高效的同步提高。     

臭氧对设施蔬菜病虫害的应用效果

为明确臭氧水及气体在设施蔬菜病虫害防治中的应用效果,在设施条件下研究了臭氧水处理不同作物种子、臭氧水浇灌防治土传病害、臭氧气体对设施蔬菜主要病虫害的防治以及对蔬菜作物的伤害试验。结果表明,用臭氧功能水处理种子,在适宜浓度下能够促进作物种子的代谢和萌发;对发病初期的黄瓜根腐病、番茄青枯病、辣椒疫病等土传病害有一定的抑制作用。使用臭氧发生设备在温室内释放臭氧气体,对黄瓜霜霉病、白粉病、角斑病及灰霉病等气传病害有一定的防治效果;在室内可控条件下,释放臭氧30s,连续释放10次,每次间隔时间10min时,对烟粉虱、南美斑潜蝇的杀灭效果可达100%。总结出温室内臭氧释放的最佳浓度为0.8～1.0mg/m3,既能有效防治温室蔬菜病虫害,又不会对蔬菜作物生长发育产生伤害。     

不同灌水量和灌水频率对田间黄瓜耗水特性及产量的影响

【目的】确定大田黄瓜最适宜的灌溉频率和灌水量。【方法】试验于2018年在华北水利水电大学农业高效用水试验场进行,以20cm标准蒸发皿的累积蒸发量(E20)作为灌水依据,灌溉处理分为2个灌溉间隔(I1:3d;I2:6d)和3种水面蒸发系数(K1:0.5;K2:0.7;K3:0.9),共6个处理,对黄瓜耗水特性、产量构成和水分利用效率进行了分析。【结果】黄瓜整个生育期耗水量在380~570mm之间波动,黄瓜的产量在18.2~46.1t/hm2之间波动。从不同灌水频率组合来看,I2K3处理的产量最高,其中,K3处理的早期产量最高,而I1与I2处理的水分利用效率无明显差异。果实数与灌水量之间、耗水量与产量之间均呈正线性相关关系。【结论】建议对于田间黄瓜栽培,灌溉间隔设置为6d,蒸发皿系数选择0.9为宜。     

基于叶温的作物水分亏缺诊断方法研究

作物冠层或叶片温度的变化可以反映作物的水分状况[1]。为此,根据能量平衡原理分析了作物的冠层(叶片)—空气温差变化的影响因素,并采用模糊推理技术,以叶片—空气温差及相关的环境因素(空气水汽压差、光照强度、空气温湿度和风速等)为输入变量,以CWSI为输出变量,探讨基于植物叶片—空气温差的作物水分亏缺诊断的智能化方法,实现了作物水分亏缺指标的动态分析,有效地解决了环境因素对CWSI计算结果的影响。采用温室生长的黄瓜为对象进行试验,试验表明:该诊断方法可有效地反映作物水分亏缺程度,克服了传统诊断的局限性。     

常规灌溉条件下自根和嫁接黄瓜灌溉水分配的研究

研究了常规灌溉条件下,日光温室冬春茬和秋冬茬生产中,嫁接和自根黄瓜灌溉水分配状况。结果表明,二茬口试验中灌溉水分配量顺序均为土壤渗漏>植株蒸腾>土壤蒸发>土层贮水。其中,冬春茬灌溉水的分配比例为土壤渗漏44.3%、植株蒸腾35.4%、土壤蒸发15.7%、土层贮水4.6%;秋冬茬灌溉水分配比例为土壤渗漏49.6%、植株蒸腾29.7%、土壤蒸发13.9%、土层贮水6.8%。受根系分布状况和温室光温条件的影响,冬春茬土壤渗漏的比例低于秋冬茬,植株蒸腾与土壤蒸发的比例高于秋冬茬。冬春茬和秋冬茬嫁接黄瓜与自根黄瓜相比,土壤渗漏量分别低8.4%和3.4%,土壤蒸发量分别低12.0%和1.0%,蒸腾量分别高15.3%和4.0%,因此嫁接是一种有效的节水措施。