交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。     

立体种植农田不同生育期及土壤水分的根系分布特征

在立体种植农田中,作物根系分布是影响作物间水肥竞争及利用效率的首要因素。针对滴灌条件下番茄套种玉米立体种植农田设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个土壤水分处理,研究不同水分处理对立体种植农田不同位置土壤含水率、作物根系分布的影响,探讨立体种植农田根系在不同生育期生长发育特征。结果显示:立体种植农田番茄侧土壤含水率平均值显著低于玉米侧,膜内土壤含水率明显高于膜外土壤含水率,膜内不同位置土壤含水率无明显差异;随着生育期的推进作物间根系呈"不交叉—轻度交叉—完全交叉—轻度交叉"规律;随着土壤含水率的增加根系总量呈增长趋势,在0~30 cm的滴灌湿润区,作物根系分布最密集,约占总根系的60%~70%,且高水分处理根量显著大于低水分处理,根长密度、根表面积密度、根体积密度以及根重密度均呈现T1T2T3的趋势,而在非滴灌主要湿润区则正好相反;累积根系分布曲线分析显示随着土壤含水率增加根系向土壤下层生长,随着生育期推进根系向作物中间发展。立体种植农田作物在不同生育期根系分布变化明显,同时土壤水分对根系分布影响较大。     

控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

浅松覆盖条件下二维根系吸水率模型

运用土壤水动力学方程反求根系吸水率,分析玉米拔节期梯形剖面取根资料,建立有效根密度分布函数,结合土壤剖面水分分布,建立适合浅松覆盖条件下的二维根系吸水率模型,并应用田间实测数据进行验证。结果表明,模拟值与实测值平均相对误差3.75%～7.11%,满足土壤水分动态模拟精度要求。     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

不同灌水定额下核桃树吸水根系分布研究

以8a生核桃树为研究对象,采用分层分段挖掘法研究核桃树根系的空间分布,探讨滴灌条件下不同灌水定额处理组对核桃根系的作用效应,分析土层深度与水平距离变化对根长密度的影响,并建立根系密度分布函数。研究结果表明:在核桃成熟期,根长密度的一维垂直分布中,吸水根系集中分布于0~60cm,水平方向,根系集中分布于0~90cm。在垂直二维吸水根长密度分布中,C1处理主要分布在垂向0~80cm、水平0~90cm的范围内,C2处理主要分布在垂向0~60cm、水平0~90cm的范围内,C3处理主要分布在垂向0~100cm、水平0~90cm的范围内,其中尤以C3处理的根长密度分布居多。对比二元二次回归模型,利用二元多次方程拟合根长密度、水平距离与土层深度之间的关系,其函数相关度较好,可以应用于灌水施肥策略调整。     

作物根系对农田土壤干缩开裂影响的试验分析

为探究农田中作物根系对土壤干缩开裂行为的影响,对根系作用及无根系作用下的农田土壤进行了自然干缩开裂试验,讨论了根系作用及无根系作用下土壤干缩裂隙的发育规律,分析了根系对土壤干缩裂隙形态及其Minkowski密度的影响.结果表明:相比无根系影响的土壤,根系影响下的土壤干缩裂隙在根系附近裂隙发育程度较低,裂隙宽度、单个裂隙长度及团聚体面积较小,而在远离根系位置呈现与无根系影响下土壤干缩裂隙相似的形态特征;作物根系使得干缩裂隙的Minkowski密度显著降低,相比无根系作用的农田土壤干缩裂隙,6株玉米根系存在时面积密度m0平均降低31％,长度密度m1平均降低19％,欧拉数密度m2平均降低20％;综上所述,作物根系对土壤干缩开裂存在明显的抑制作用,分析指出根系对干缩开裂的影响主要体现在局部增大土壤抗拉强度及限制土壤材料移动两个方面.     

作物根系影响下的农田干缩裂隙网络多重分形分析

【目的】分析农田中作物根系对土壤裂隙网络的影响。【方法】通过室外农田土壤裂隙试验,获得土壤裂隙数字图像,利用数字图像处理技术与编程计算,对比分析作物根系影响产生的裂隙网络与无根系影响的裂隙网络的广义分形维数D_q,多重分形奇异指数α以及分形谱函数f(α)。【结果】无作物的裂隙图像的面积密度大于含有作物的裂隙图像的面积密度,表明无作物的土壤裂隙宽度较大;无作物的土壤裂隙图像的长度密度与欧拉数均大于有作物根系的土壤裂隙图像,表明无作物根系的土壤裂隙较长且形成封闭的裂隙网络较多;广义分形维数的整体变化幅度为无作物裂隙大于有作物影响的裂隙;有作物根系影响的裂隙的谱宽小于无作物根系的土壤裂隙的谱宽;作物根系影响下的裂隙D_0值大于无作物的土壤产生的裂隙;根系影响下的土壤裂隙D_1更大;无作物土壤产生的裂隙的D_0与D_2的差值最小,说明其分布的非均匀性更好。【结论】作物根系的锚固作用并没有使土壤裂隙失去非均匀分布特性,土壤裂隙网络非均匀性特征明显;根系的影响使得土壤裂隙分布的非均匀性更小;测量尺度为25/8～50 cm时,无作物的裂隙分形复杂性最大。多重分形参数可以作对比作物影响下的裂隙与无作物的裂隙非均匀性的重要指标。     

不同干旱程度对夏玉米生长及产量的影响

连续两年在遮雨条件下,研究了不同程度干旱对夏玉米不同生育期地上部生长和根系分布的影响,结果表明:夏玉米产量对干旱最敏感,其次是叶面积、株高和根系数量,作物茎粗对干旱不敏感。连续干旱不超过12 d有利于作物生长,否则不利于作物生长。夏玉米生长前期遇到干旱较前后期干旱的减产风险更大,而作物根系响应可能是干旱减产的原因之一。调整作物种植时间和促进根系下扎将是缓解南方红壤区季节性干旱危害的有效措施。     

间作种植模式下冬小麦根系生长的时空分布及变化规律研究

针对冬小麦/春玉米间作种植模式下冬小麦的根系分布特征进行研究,分析冬小麦在间作种植模式下根系的空间变化规律及随生育时期的增长规律。研究表明,间作冬小麦根系在垂直方向上随深度的增加呈幂函数衰减规律,在水平方向上呈指数递减规律。在对根系变化规律进行统计分析的基础上,建立了衰减数学模型。同时对比分析了间作和单作2种不同种植模式下冬小麦根长密度的垂直分布。对根系生物量随时间的增长分析结果表明,2种种植模式下冬小麦根系生物量的增长均呈现“S”型曲线。     

不同灌水方式下春玉米的根系生长分布

为了研究不同灌水方式对春玉米根系分布的影响,在大田条件下对玉米进行垄植沟灌,设计常规沟灌（CI）、交替隔沟灌溉（AI）和固定隔沟灌溉（FI）3种灌水方式.结果表明,（0,40]cm土层中,根长密度以AI较大,FI较小;（60,100]cm土层中,CI下根长密度较小;FI下的植株两侧根长密度差异明显,CI和AI与之相反.（0,100]cm土层中,监测时期内,AI下的玉米总根长和总根干质量都较大.相较FI,AI下的籽粒产量、生物产量和灌溉水利用率分别提高17.37%,18.42%和17.45%.CI表现介于AI与FI之间.抽雄期、植株两侧和（0,40]cm土层根系生长分布受土壤含水率影响较大.可见,局部灌溉对深层根系生长有利,抽雄期植株两侧（0,40]cm土层根系生长分布受灌水方式影响最大;CI与AI下的根系分布相对均匀;与FI和CI相比,AI方式既能促进根系生长,也有利于产量和灌溉水利用率的提高.     

晋中地区春玉米田集雨覆盖试验研究

以常规小畦平播为对照 ,探讨了春玉米采取集雨覆盖措施后对改善作物根际土壤水分及春玉米生长发育的影响。结果表明 ,集雨覆盖后能够有效地集蓄自然降雨 ,特别是对于≤ 1 0 mm的无效和微效降雨 ,起到改善作物根际土壤水分状况、增温、增产效果。     

地下水埋深对春玉米需水量及需水系数的影响

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,春玉米需水量和地下水利用量的变化规律,对春玉米需水系数进行了计算。结果表明,在全生育期内,春玉米需水量最大值出现在地下水埋深为0.5 m时,1.0 m时最小;地下水埋深对春玉米需水量的阶段分配没有太大影响,不同地下水埋深处理的规律基本一致,即拔节到抽穗期最小,灌浆到收获期最大;不同地下水埋深的春玉米日需水量变化规律也基本一致,即前期较小,生长盛期达到最大;春玉米需水系数在播种-拔节期最小,在抽穗-灌浆期最大。研究结果可为春玉米节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

不同施氮量下覆膜滴灌玉米相对根长密度模型研究

为探明施氮量对宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米根长密度(RLD)的影响,设置5个施氮水平和1个对照(CK,不施氮与不覆膜)进行试验,测定玉米RLD,建立不同施氮量下相对根长密度(NRLD)模型,并加以检验。结果表明:不同施氮处理的玉米RLD分布区域均随土层深度的增加而减小,且大部分集中在0～20 cm土层;随着施氮量的增加,RLD分布区域明显扩大; NRLD分布满足三阶多项式函数模型,模拟曲线的决定系数R2为0.951,模型检验结果R2为0.845,均方根误差(RMSE)为0.248,拟合效果好,但该多项式模型不能保证NRLD在相对取样深度Zr为1时达到0,故对玉米NRLD分布多项式模型进行优化。优化模型验证结果显示,各施氮处理RMSE不大于0.308,CK、N0、N1、N2、N3和N4处理的标准化均方根误差分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208和0.273,R2分别为0.903、0.953、0.920、0.944、0.962和0.898,具有较高的拟合度,解决了NRLD在Zr=1时达到0的问题。本研究可为宁夏引黄灌区膜下滴灌玉米NRLD分布拟合、根系养分吸收和施肥管理提供理论参考。     

优化井渠轮灌下秸秆覆盖对夏玉米根系分布与产量影响

为探究夏玉米根系分布及产量对优化井渠轮灌模式下秸秆覆盖的动态响应，设置“渠井渠”灌溉模式下常规覆膜（FM）、秸秆表覆（BF）和秸秆深埋（SM），全渠水灌溉的常规覆膜为对照（CK）4种处理，于2018年和2019年在河套灌区开展了不同耕作模式田间试验。结果表明，CK处理夏玉米根系分布呈浅宽型，根长密度随土层加深而降低，根长密度集中点在表层0~20cm；优化井渠轮灌模式下，常规覆膜（FM）根长密度集中点在10~30cm，提高深层根长密度不显著；秸秆覆盖显著提高根长密度（P<0.05），BF处理根系呈宽浅型分布，根长密度集中点在0~20cm，较CK处理的0~20cm土层根长密度提高19.6%（P<0.05）；SM处理根系呈深扎型分布，根长密度集中点下移至20~40cm，显著提高大于40cm土层根长密度，较CK提高91.7%（P<0.05）；各处理水平方向根长密度近似呈以植株为中心的标准正态分布，分布半径约15cm；优化井渠轮灌模式显著降低夏玉米生育期耗水和提高水分利用效率（P<0.05），但FM和BF较CK平均减产10.1%和1.3%；SM综合效果较佳，较CK平均增产8.9%，水分利用效率平均提高41.4%。该研究可为河套灌区合理安全利用地下微咸水资源、丰富井渠轮灌理论体系及节水增产提供借鉴。     

东北寒地不同土质对玉米生长发育和耗水量的影响研究

以东北地区春玉米为试验对象,利用称重式蒸渗仪,采取相同的灌溉制度,研究不同土壤条件下玉米各生育期及全生育期的耗水规律并比较玉米生理指标的不同。结果表明,生育进程上,草甸土玉米生育期最短;生理生育指标上,草甸土株高最小但其光合速率和蒸腾速率及根系活力却最旺盛;耗水规律上,不同土质基本一致,黑土耗水量最大;产量上,黑土最大,草甸土最小。     

覆膜滴灌条件下灌水量对玉米根系分布特征的影响

根系生长决定了植物吸收养分和水分的能力,在作物生长中扮演了重要的角色。为了探讨水分差异对玉米根系分布规律的影响,在民勤试验站进行了不同灌水量对覆膜滴灌玉米0~100cm土层根系质量、根径及根长的影响研究,结果表明,灌水量对膜下滴灌玉米根系特征产生了重要影响:灌水量越大,其根系所占百分比和根径越大;同一生育时期,各处理不同土层根重变化较大,但其变化规律基本一致,均随着土层深度的增加,根重逐渐减小,0~40cm土层所占的重量百分比较大,同时0~40cm土层平均根径及根长也较大。试验为探索覆膜滴灌条件下玉米根系分布特征提供一定的参考,为完善覆膜滴灌灌溉制度提供一定的指导意义。