3种土壤灌溉后通气小白菜的水分及养分利用特性

选取3种河南省典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土),以小白菜为供试作物,采用地下滴灌供水,设置常规灌溉为对照组(CK)、灌溉后通气(MV)为试验组开展盆栽试验,研究灌溉后通气对小白菜水分和养分利用的影响.结果表明,与CK相比,处理MV显著地提高了3种土壤小白菜根系活力、根干质量和净光合速率.处理MV显著提高了小白菜蒸腾速率,其中,黏土、粉壤土的分别提高了20.61%和15.98%.黏土在处理MV时,小白菜产量和水分利用效率分别提高了38.08%和52.70%;小白菜氮、磷、钾吸收效率分别增大了61.65%,66.54%,104.83%.粉壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了50.60%,73.65%.砂壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了40.84%,26.19%.以上差异均具有统计学意义(P<0.05).综上,黏土灌溉后通气处理对小白菜水分、养分利用及产量的提高效果最为显著.     

紫茄生长及养分利用对增氧地下滴灌的响应研究

【目的】探究不同土壤条件下增氧灌溉方式对作物生长、产量及养分利用的影响。【方法】以郑州黄黏土、洛阳粉黏质壤土和驻马店砂壤土为供试土壤,以常规地下滴灌为对照(CK),设置曝气灌溉(AI)与化学增氧灌溉(HP)2种增氧方式,研究了温室紫茄生长及养分利用对增氧地下滴灌的响应。【结果】与CK相比,AI和HP处理提高供试土壤中紫茄净光合速率,黄黏土、粉黏质壤土和砂壤土下分别增加19.66%和8.49%、14.02%和7.51%、10.13%和5.91%。同时,AI和HP处理均显著促进根系生长、提升根系活力,进而提高紫茄的养分吸收效率、产量和水分利用效率(P<0.05)。其中,黄黏土下AI和HP处理作物氮吸收效率分别提高136.16%和65.43%,紫茄产量提高46.85%和28.49%,水分利用效率提高44.59%和27.38%;粉黏质壤土AI和HP处理作物氮素吸收效率分别提高141.23%和88.76%,产量分别提高41.52%和20.68%,水分利用效率提高41.06%和21.39%;砂壤土AI和HP处理作物氮素吸收效率分别提高112.60%和45.47%,产量提高49.86%和17.59%,水分利用效率提高48.81%和17.97%。【结论】曝气地下滴灌对紫茄生长、水分和养分利用的促进作用较为显著,而在不同土壤类型下,曝气地下滴灌对砂壤土紫茄产量增产及水分利用效率提升效果最优。     

河南3种典型土壤曝气滴灌草莓生长与品质

以草莓(红袖添香)为供试作物,研究了循环曝气滴灌下河南3种不同土壤盆栽种植草莓生长、生理指标、产量和品质.结果表明,郑州黄黏土(YC)、南阳黏壤土(CL)和驻马店重壤土(HL)3种土壤曝气处理草莓的生长的品质指标较未曝气对照处理均有显著提升,其中,株高分别增加了25.3%,21.5%和18.2%;净光合速率分别增加了18.6%,13.4%和15.7%,蒸腾速率分别增加了26.4%,5.6%和10.9%;VC含量分别增加了12.6%,3.4%和14.4%;糖酸比分别增加了47.1%,7.7%和25.1%;根长、根冠比和根系活力显著提高,其中,郑州黄黏土分别提高了48.0%,24.1%和40.2%,南阳黏壤土分别提高了17.8%,28.0%和20.0%,驻马店重壤土分别提高了27.7%,20.8%和40.1%.与对照相比,上述指标差异均在0.05水平下具有统计学意义.循环曝气滴灌对河南3种典型土壤草莓均具有显著改善效果,其中郑州黄黏土改善作用最为明显.     

不同增氧滴灌方式对蔬菜生长生理指标的影响

为了研究不同增氧方式对盆栽小白菜生长生理指标的影响,以小白菜为供试作物,采用盆栽地下滴灌的方式,以普通地下滴灌作为对照(CK),设置循环曝气(MAI)、双氧水(H₂O₂)、纯氧扩散器曝气(OC)及射流振荡器曝气(FO)4个增氧灌溉处理.结果表明,增氧地下滴灌显著提高了土壤呼吸速率,处理MAI,OC和FO较对照处理分别增大了65.87%,66.79%和111.62%.增氧地下滴灌促进了小白菜的根系生长、光合作用、蒸腾速率和气孔导度,进而提高了小白菜的物质量积累和产量.与对照相比,处理MAI的地下部鲜质量增大了42.03%,地下部干质量增大了79.85%;处理MAI,H₂O₂,OC和FO的光合速率分别增大了868.62%,794.14%,778.67%和650.19%;处理MAI,H₂O₂和OC的气孔导度较CK增大了157.14%,128.57%和85.71%,蒸腾速率增大了55.61%,32.38%和19.58%;处理MAI和H₂O₂的产量分别增大了56.36%和38.72%.综上,增氧地下滴灌可增强小白菜根区的土壤呼吸作用,改善光合作用、蒸腾速率和气孔导度,提高了产量及水分利用效率.其中,循环曝气处理的改善效果最为显著.     

循环曝气地下滴灌的温室番茄生长与品质

循环曝气滴灌可以大幅度提高灌溉水掺气比例,有效改善普通地下滴灌引起的黏质型土壤根区间歇性缺氧环境,提高作物生产力.以河南省中牟县黄河淤积黄黏土为供试土壤,以温室番茄为供试对象,研究循环曝气地下滴灌对番茄生理及品质的影响.结果表明,与普通地下滴灌(对照处理)相比,相同灌溉定额条件下曝气处理番茄果实前5次产量提高了29.15%;番茄的水分利用效率提高了20.72%.曝气处理气孔导度提高了30.51%,植物的生长活力得到增强.番茄果实维生素C含量提高了13.25%,可溶性固形物含量提高了8.62%,糖酸比提高了22.05%,而总酸含量和硬度分别下降了15.50%和11.19%.曝气处理最大根长增加了16.75%,根冠质量之比提高了25.81%.综合分析表明,曝气滴灌可显著促进黄黏土中番茄的生长,促进番茄果实成熟,有效提高作物产量,改善番茄品质.     

节水灌溉中土壤水运动模拟研究

定量研究水分在农田-植物系统中的循环和利用过程,是提出合理化农田水分管理措施的基础。基于HYDRUS-1D模型,对三种典型土壤(砂性壤土,壤土,黏性壤土)的灌溉方式进行数值实验,模拟灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面含水量变化和土壤表面的径流情况。结果表明,砂壤土在不产生径流的情况下,可以接受更大的灌溉速率进行灌溉,可以有更灵活的灌溉方式可供选择,灌溉入水量也比较多;壤土和黏壤土的灌溉方式选择单一;砂壤土中,最大灌溉深度为61cm,壤土、黏壤土的最大灌溉深度分别为34cm和18cm。灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面的湿润锋面变化明显,这就要求在对作物进行灌溉时应该考虑灌溉水在土壤中自身运动。本研究推算的不同类型土壤在不同条件下的需水量,可为不同根深的作物选择合理灌溉方式提供参考。     

不同增氧灌溉方式春小麦生长及产量比较

以郑州黄黏土为研究对象,春小麦为供试作物,采用地下滴灌供水方式,设置1个对照(CK)和3个增氧处理(2个H_2O_2溶液HP0030和HP3000,质量浓度为15 mg/L;1个循环曝气处理VAI,掺气比例为15%),采用Sigma Plot 12.5进行统计分析(P≤0.05),对比研究不同增氧灌溉方式对作物生长及产量的影响.结果表明:(1)与对照相比,处理VAI的各根系指标显著提高:在拔节孕穗期、抽穗扬花期,春小麦叶片的气孔导度、蒸腾速率和净光合速率分别提高25.46%,3.15%,12.80%和15.63%,13.00%和14.47%.处理HP0030在拔节孕穗期的叶片蒸腾速率下降了3.81%,而气孔导度和净光合速率差异不具有统计学意义;在抽穗扬花期,叶片的气孔导度、净光合速率分别下降了10.94%和8.56%,但蒸腾速率的差异不具有统计学意义.处理HP3000的3项指标差异均不具有统计学意义.(2)与对照相比,处理VAI的春小麦产量、水分利用效率均显著提高,处理HP0030的均显著下降,而处理HP3000的产量、水分利用效率的差异均不具有统计学意义.综合分析表明,循环曝气处理可以显著促进春小麦根系生长,增强作物长势,提高产量,而H_2O_2增氧处理对春小麦根系生长、植株长势、产量产生了一定负面影响.     

地下水浅埋条件下单向冻结土壤水热变化试验

采用室内土壤单向冻结试验装置,进行了地下水位埋深为87.5 cm的小幅降温、中幅降温和大幅降温3种冻结气温作用下砂壤土和粉质粘壤土的温度和土壤含水率的监测。结果表明:小幅降温、中幅降温和大幅降温冻结条件下砂壤土地表温度较粉质粘壤土分别低0.88、2.06和2.81℃,土壤剖面温度分别在第31、33和37天达到稳定降温阶段;砂壤土水分主要聚集在10~30 cm,而粉质粘壤土水分主要聚集在10~40 cm;小幅降温冻结下,砂壤土0~10 cm土壤含水率较中幅降温和大幅降温冻结下高1.5%和7.3%,粉质粘壤土0~10 cm土壤含水率较中幅降温和大幅降温冻结下高2.3%和2.7%。     

毛细节水灌溉条件下蔗区土壤水分运移规律研究

毛细节水灌溉作为一种类似滴灌的新型灌溉技术逐渐得到关注。在室内模拟了毛细管水分在蔗区沙土、壤土和黏土中的运移情况。通过室内试验和HYDRUS-3D建模分析表明:土壤类型对土壤各方向入渗有明显的影响,水分运移速度和土壤各方向湿润范围顺序为:沙土壤土黏土;3种土壤含水率等值线变化规律基本一致,同样湿润位置土壤含水率顺序为:黏土壤土沙土。根据毛细管的水分在沙土、壤土和黏土运移规律,提出毛细管在蔗区沙土、壤土和黏土的合理埋深应为40、30和20cm。     

膜下滴灌对小麦根系分布特征的影响

为了研究膜下滴灌小麦在河套灌区的适用性及根系分布特征,在河套地区开展了常规畦灌小麦与膜下滴灌小麦的对比试验.试验结果表明,膜下滴灌小麦在整个生育期内的保墒作用明显,且其根长密度、根表面积密度、根体积密度在主要的浸润层0~30 cm均优于CK;种植模式不同时,1膜5行的种植模式的根系指标数值在各个土层内平均大于1膜6行5.9%;灌水水平不同时,充分灌溉促进了0~30 cm土层中的根系生长,而轻度水分亏缺有利于深层土壤中根系的生长.膜下滴灌小麦各处理的产量、作物水分生产率与灌溉水分生产率显著高于CK,产量较CK分别提高了19.6%,14.6%,19.5%,14.7%,作物水分生产率较CK分别提高了28.2%,27.3%,29.6%,27.3%,灌溉水分生产率分别提高了37.1%,40.7%,42%,41.8%.1膜5行的充分灌溉处理不仅促进了根系的生长,同时为产量、作物水分生产率、灌溉水分生产率最优,是兼顾高产与提高作物水分生产率的优良种植模式.     

不同灌溉方式对冬小麦生长发育及水分利用效率的影响

为了确定山西省晋南地区冬小麦高产高效的节水灌溉模式,采用田间小区试验,研究了微喷灌(MSI)、滴灌(SDI)和传统漫灌(CK)3种灌溉方式对冬小麦不同生育期的土壤水分变化、生长性状、产量和水分利用效率的影响。其中SDI处理和MSI处理生育期灌水3次,分别为越冬期(12月9日)、拔节期(4月1日)、灌浆期(5月20日),每次灌水量为600 m~3/hm~2;CK按当地灌水习惯,于越冬期和拔节期灌水,每次灌水量为2 250 m~3/hm~2。结果表明,各处理越冬期0~100 cm土层土壤含水率没有明显差异,灌浆期0~80 cm土层土壤含水率表现为SDI处理MSI处理CK,MSI处理、SDI处理灌浆期灌水,可满足灌浆期对水分需求,促进籽粒灌浆;与CK相比,SDI处理与MSI处理可以明显增加单株分蘖数和总茎数、促进群体生长,显著增加冬小麦成穗数、穗粒数和千粒质量,因而显著提高了籽粒产量。与CK相比,MSI处理穗粒数、千粒质量分别提高16.54%、5.21%,SDI处理穗粒数、千粒质量分别提高9.10%、11.78%,MSI、SDI处理籽粒产量分别增加了2.79%、3.35%;同时,SDI处理与MSI处理冬小麦生育期的耗水总量分别减少43.88%和41.64%,水分利用效率分别提高了83.15%和77.09%。因此,在山西临汾盆地采用微喷与滴灌可以取得明显的节水高产效果。     

微纳米加气灌溉对温室番茄生长、产量和品质的影响

为了探究微纳米加气灌溉对番茄的影响,采用温室小区试验,选择不同的水分控制下限条件,研究了其对番茄生长发育、产量、品质的影响。结果表明,微纳米加气灌溉模式下番茄株高、茎粗、单株叶面积增长速度较常规灌溉得到显著提高,表现为苗期、开花期、坐果期番茄生长优势明显,生长后期增长速度近似相同。基于番茄产量和灌溉水利用效率2个指标条件,微纳米加气灌溉较常规灌溉增长效果更好。微纳米加气灌溉改变番茄产量分布特征,促进番茄提早成熟从而获得更大的经济效益。微纳米加气灌溉对番茄VC量、可溶性固形物和蛋白质均有不同程度提高,有机酸呈降低趋势,对糖酸比的影响不大。综合认为,微纳米加气灌溉应用在温室番茄种植是可行的。     

Modeling irrigated cotton with shallow groundwater in the Aral Sea Basin of Uzbekistan: I. Water dynamics

In Khorezm, a region located in the Aral Sea basin of Uzbekistan, water use for irrigation of predominantly cotton is high whereas water use efficiency is low. To quantify the seasonal water and salt balance, water application, crop growth, soil water, and groundwater dynamics were studied on a sandy, sandy loam and loamy cotton field in the years 2003 and 2005. To simulate and quantify improved management strategies and update irrigation standards, the soil water model Hydrus-1D was applied. Results showed that shallow groundwater contributed a substantial share (up to 399 mm) to actual evapotranspiration of cotton (estimated at 488–727 mm), which alleviated water stress in response to suboptimal quantities of water applied for irrigation, but enhanced concurrently secondary soil salinization. Thus, pre-season salt leaching becomes a necessity. Nevertheless, as long as farmers face high uncertainty in irrigation water supply, maintaining shallow groundwater tables can be considered as a safety-net against unreliable water delivery. Simulations showed that in 2003 around 200 mm would have been sufficient during pre-season leaching, whereas up to 300 mm of water was applied in reality amounting to an overuse of almost 33%. Using some of this water during the irrigation season would have alleviated season crop-water stress such as in June 2003. Management strategy analyses revealed that crop water uptake would only marginally benefit from a permanent crop residue layer, often recommended as part of conservation agriculture. Such a mulch layer, however, would substantially reduce soil evaporation, capillary rise of groundwater, and consequently secondary soil salinization. The simulations furthermore demonstrated that not relying on the contribution of shallow groundwater to satisfy crop water demand is possible by implementing timely and soil-specific irrigation scheduling. Water use would then not be higher than the current Uzbek irrigation standards. It is argued that if furrow irrigation is to be continued, pure sandy soils, which constitute <5% of the agricultural soils in Khorezm, are best to be taken out of annual cotton production.     

水肥气耦合滴灌提高温室番茄土壤通气性和水氮利用

【目的】探索温室作物水肥气耦合滴灌下掺气量、灌水量和施氮量适宜组合方案,为提高水氮利用效率提供理论依据。【方法】设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(常规滴灌和曝气滴灌)和灌水量(低水量和高水量)3因素2水平随机区组试验,以地下滴灌为供水方式,通过系统监测土壤水分饱和度、氧气扩散速率(ODR)、氧化还原电位(Eh)、矿质氮量及作物水氮利用等指标,研究了水肥气耦合滴灌对温室番茄土壤通气性及水氮利用的影响。【结果】与常规滴灌相比,高水量条件下曝气处理的土壤水分饱和度有所降低,ODR和Eh显著提高。灌水量、施氮量和掺气量影响土壤矿质氮量,曝气滴灌下土壤硝态氮和铵态氮量较常规滴灌平均降低21.4%和15.5%(P<0.05),高水量处理土壤硝态氮和铵态氮量较低水量处理平均降低22.7%和14.7%(P<0.05),常氮处理土壤硝态氮和铵态氮量较低氮处理平均增加29.0%和17.8%(P<0.05)。高水量和常氮条件下番茄灌溉水利用效率较低水量、低氮处理平均降低6.7%和增加40.9%(P<0.05),高水量和常氮条件下番茄氮素吸收利用效率较低水量、低氮处理平均增加13.6%和12.7%(P<0.05),曝气滴灌下番茄灌溉水利用效率和氮素吸收利用效率较常规滴灌平均增加22.9%和12.4%(P<0.05)。【结论】水肥气耦合滴灌可有效改善土壤通气性,提高水氮利用效率,促进番茄生长,实现作物增产。本试验中,常氮曝气高水量处理是温室番茄适宜的水肥气组合方案。     

不同水源磁化处理对生菜光合和矿质元素及产量的影响

【目的】探究不同水源磁化处理对生菜光合特性等生理生化和产量的影响。【方法】在日光温室条件下,以意大利生菜为供试对象,采用随机区组设计,设置2个因素:磁化(M)和灌溉水源(T),磁化设置未磁化处理(M0)和磁化处理(M1)2个水平,灌溉水源设置淡水(T1)、再生水(T2)、微咸水(T3)3个水平,共6个处理。通过盆栽试验研究了3种水源磁化处理对生菜净光合速率、抗氧化酶活性、矿质元素及产量等的影响。【结果】不同水源磁化处理灌溉效果有所差异。生长中期,M1T1、M1T2处理分别较M0T1、M0T2处理的净光合速率显著提高11.16%、14.73%。3种水源磁化处理灌溉的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性显著提高12.77%~23.09%。M1T1、M1T2处理分别较M0T1、M0T2处理的生菜叶片氮质量分数显著提高7.71%、6.83%,生菜产量分别显著提高9.42%、10.15%,但M1T3与M0T3处理的生菜产量无显著差异。不同水源磁化处理的生菜叶片P、Ca、Mg、Na、K质量分数有不同程度的提高,水分利用效率提高5.03%~11.65%。【结论】磁化水灌溉有利于生菜光合等生理生化活动,提高产量和水分利用效率,淡水和再生水磁化效果优于微咸水。     

Response of wheat to irrigation with small amounts of water applied in various ways

In dry land agriculture, crop failure is often due to dry seed beds which hamper crop stand establishment and root growth. Irrigation with small amounts of water may make the difference between success and failure of the crop. A 2-year field study on a sandy loam soil evaluated the response of wheat to irrigation with 4—60 mm water applied in various ways. An amount of 4 or 6 mm water applied in the furrow enhanced above-ground plant growth, root growth, grain yield and water use considerably compared to the same amount of water surface applied to seeded rows. With surface irrigation of 40 or 60 mm water, crop growth and grain yield increased further; however, a significantly higher grain yield was obtained with post-seeding rather than pre-seeding irrigation.     

太阳能暗管排水对银北灌区油葵土壤环境及产量影响

针对土壤盐渍化严重影响了宁夏银北灌区土壤环境和作物产量的问题,通过太阳能暗管排水区和非暗管排水区对比试验方法,着重研究了2017和2018两年太阳能暗管长时间持续排水对土壤环境和油葵产量的影响。结果表明:太阳能暗管排水可以有效改善土壤环境,使两年的地下水平均埋深分别增加4.5%和6.4%,地下水平均矿化度分别降低7.9%和9.0%,两年土壤平均脱盐率分别为4.7%和8.2%,对表层土壤的脱盐效果最为明显。同时提高了油葵产量和水分生产效率,两年油葵产量分别提高13.8%和21.6%,灌溉水分生产效率分别增加13.3%和21.8%,作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。综合试验结果和经济成本考虑,油葵生育期灌水2次、播前灌水1次、冬灌1次,生育期5-9月持续排水,这是适宜惠农当地太阳能暗管排水条件下油葵的灌排制度。