绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。     

盐碱棉田地表-地下接力式滴灌下水盐分布及棉花生长特征

地表-地下接力滴灌是集膜下滴灌和地下滴灌优点于一体的新型节水控盐技术,但目前针对该技术应用效果的研究尚少。针对如何对地表-地下接力式滴灌中的地表滴灌和地下滴灌进行水量分配效果最优这一问题,设置100%地表滴灌(W1)、75%地表滴灌+25%地下滴灌(W2)、50%地表滴灌+50%地下滴灌(W3)、25%地表滴灌+75%地下滴灌(W4)、100%地下滴灌(W5)共计5个处理,比较了不同水量分配下的地表-地下接力式滴灌与单一地表滴灌、单一地下滴灌对盐碱棉田土壤水盐分布和棉花产量的影响。结果表明：(1)W3处理根区土壤含水量分布最均匀,干燥区域面积最小。(2)W4处理窄行区域淋洗范围最大,脱盐效果最显著。(3)W3处理棉花吐絮期总干物质量和籽棉产量最大,分别为112.66 g和9 147 kg·hm^-2;吐絮期总干物质量比W1和W5处理分别提高11.3%和19.1%,籽棉产量比W1和W5处理分别提高14.1%和11.9%。地表-地下接力式滴灌处理下土壤含水量得以显著改善,在对土壤盐分进行淋洗的过程中表现出接力效应,淋洗面积和淋洗效果均有所增大。相比于单一地表滴灌和单一地...     

用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的方法研究

对马铃薯进行了6个灌水频率处理和5个水势处理的田间滴灌试验。发现在灌水频率为1次/d,土壤水势为-25kPa时,马铃薯的产量最高。试验进一步分析了各处理的土壤水分变化特点,并结合马铃薯的根系分布特征,得出了用以拟定滴灌马铃薯灌溉计划的负压计的埋设方法,提出了用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的具体方案。     

调亏灌溉对荒漠绿洲膜下滴灌马铃薯生长、产量及水分利用的影响

以马铃薯品种青薯168为研究材料,研究了膜下滴灌条件下不同生育期土壤水分亏缺对马铃薯生长、薯块产量与水分利用等指标的影响。在不同生育阶段设置了8个水分亏缺处理(RD1~RD8)和1个充分灌水处理(CK)。结果表明:膜下滴灌调亏灌溉马铃薯产量、收获指数、水分利用效率、灌溉水利用效率等指标受水分亏缺影响显著,块茎形成期轻度水分亏缺RD1效果最佳,产量略有下降,但其水分利用效率、灌溉水利用效率与收获指数分别较其他处理及对照高8.10%~41.57%、3.57%~42.62%、10.16%~34.38%;水分亏缺影响马铃薯各生育阶段耗水量,且亏缺程度越大,生育阶段消耗的水量减少越明显;全生育期马铃薯光合势和叶面积指数变化趋势基本一致,即生育前期缓慢上升,中期快速上升,后期缓慢下降,总体呈现单峰曲线。因此,适度水分亏缺有利于提高膜下滴灌马铃薯产量、水分利用效率、灌溉水利用效率,促进马铃薯生长并改善其水分利用状况。     

灌溉方法对温室栽培番茄产量及水分利用效率的影响

用温室小区栽培试验的方法,研究滴灌、渗灌、沟灌三种灌溉方法对番茄养分吸收、产量及水分利用效率的影响;结果表明,温室番茄栽培采用渗灌灌溉,在其它条件相同的情况下,1 m3灌溉用水生产出的番茄数量是沟灌的1.9倍、滴灌的1.2倍,滴灌则是沟灌的1.6倍;在番茄生长的整个生育期内,滴灌土壤水吸力平均值最大为24.20 k Pa,渗灌次之为23.11 k Pa,沟灌最小为22.01 k Pa;土壤温度表现出一定差异,但差异相对较小。沟灌处理番茄果实氮素含量高于滴灌和渗灌,而滴灌能够促进番茄的营养器官对氮素的吸收。渗灌和滴灌能有效地调控耕层土壤水分,有利于土壤养分供应,具有明显的节水、增产效果,是理想的设施番茄栽培灌溉模式。     

增氧灌溉对盆栽冬小麦生长及土壤通气性的影响

以冬小麦为供试作物，以普通地下滴灌为对照（CK），设置循环曝气（VAI）、双氧水（HP30、HP3K）三种增氧灌溉处理，系统监测土壤通气性、作物根系生长和养分吸收利用状况，研究土壤通气性与冬小麦生长的响应规律。结果表明，增氧灌溉可显著改善土壤通气性，与对照相比，灌溉后2 d内土壤通气性指标有显著改善，其中，VAI和HP30处理拔节期20 cm土层氧气扩散速率增大了43.99%和21.37%，VAI处理土壤呼吸增大了106.62%。增氧灌溉促进了作物根系生长，VAI处理0~10 cm土层根系总表面积和根长密度增加了44.18%和37.21%，HP30处理0~10 cm土层根长密度和根系总体积提高了21.13%和32.69%；增氧灌溉下作物的生理指标较对照有显著提高，其中，VAI、HP3K和HP30处理灌浆期光合速率提高了43.41%、26.37%和20.37%，VAI和HP30处理灌浆期气孔导度增大了23.53%和17.65%，蒸腾速率提高了11.61%和15.83%；同时，VAI处理和HP30处理产量提高了36.27%和23.37%，VAI处理水分利用效率增大了38.98%，均存在显著性差异。综上，增氧灌溉改善了作物根区的土壤通气性，促进了作物根系生长，提高了作物产量和水分利用效率，其中，VAI处理的改善效果最佳。     

不同节水措施对马铃薯生长及水分利用的影响

结合地膜、保水剂和滴灌系统,研究其在不同土壤基质势下对马铃薯生长及水分利用的影响。结果发现:土壤20 cm处不同土壤基质势下,露地未施保水剂处理有较好的生长势和较高产量,地膜覆盖并施用保水剂处理能提高大中薯率、商品薯率和灌溉水利用率;土壤基质势在-20 kPa及-25 kPa下,马铃薯生长势、产量及块茎商品性差异不大,但较低的土壤基质势会削弱保水剂的保水性能。试验结果表明:晚播春马铃薯不适宜在整个生育期内覆盖地膜,采用保水剂与滴灌系统相结合可以达到节水增产的目的。     

极端干旱区垂直线源灌方式对葡萄生长及水分利用效率的影响

灌溉方式对根系湿润方式的不同会影响作物生长及其对水分的利用效率。以常规滴灌方式为对照,通过田间试验研究了垂直线源灌方式对葡萄生长和水分利用效率的影响,结果表明:葡萄生育关键期灌水前后垂直线源灌方式根层土壤平均含水率可达到田间持水率的75.1%和82.8%,常规滴灌方式为田间持水率的60%和72%;垂直线源灌条件下净光合速率,蒸腾速率,气孔导度均较常规滴灌高,净光合速率均经历了气孔限制和非气孔限制,其中由水分胁迫引起的非气孔限制,垂直线源灌晚于常规滴灌出现,且表现不明显;垂直线源灌方式在地上生物量生长方面略好于常规滴灌方式,但两者未表现出明显差异;垂直线源灌方式较常规滴灌方式在产量上提高了1.2%;叶片水平上的水分利用效率,垂直线源灌方式较常规滴灌方式提高了57.4%。     

土壤水分调亏处理膜下滴灌马铃薯耗水特征及生长动态

以青薯"168"为试验材料,通过大田试验,研究了膜下滴灌调亏对河西绿洲马铃薯土壤水分动态、耗水特征、生长动态及产量的影响。试验设5个水分调亏处理,即块茎形成期和块茎膨大期分别进行轻度(55%~65%田间持水量,FC)和重度(45%~55%FC)调亏,淀粉积累期轻度(55%~65%FC)调亏,以全生育期充分供水(65%~75%FC)为对照。结果表明:受水分调亏影响,上层0~40 cm土壤水分变化较下层40~60 cm明显,马铃薯块茎膨大期经受轻度和中度水分亏缺土壤贮水量显著(P0.05)低于充分供水8.1%和18.7%,耗水强度则显著降低60.0%和73.0%。块茎形成期进行不同程度水分调亏后复水,其叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、相对生长率(RGR)均表现出补偿效应,而块茎膨大期进行轻度和中度水分调亏以及淀粉积累期轻度水分调亏LAI、LAD及RGR均呈下降趋势,其薯块产量与全生育期充分供水相比分别降低22.3%、26.5%、38.7%。因此,马铃薯生长后期应注重供水以延长绿叶面积,对作物产量的形成有利。     

日光温室黄瓜地下滴灌灌溉制度的试验研究

利用放置于作物冠层上部的20 cm标准蒸发皿对地下滴灌条件下日光温室黄瓜的灌溉制度进行了试验研究。结果表明,灌水量对黄瓜生长、黄瓜果实产量和果实品质均有极显著影响,而灌水周期的影响不显著,灌水周期和灌水量二者的交互作用也没有显著影响。随灌水量的增加,黄瓜的产量和品质均呈现先升后降的趋势,黄瓜产量与灌水量、作物耗水量均存在二维抛物线关系。从实现黄瓜高产、优质及节水增效的目标出发,日光温室黄瓜在地下滴灌条件下,适宜的灌水量为0.8Ep(Ep为20 cm标准蒸发皿的蒸发量),灌水周期为8 d。     

宁南山区膜下滴灌对马铃薯土壤酶活性、土壤养分及产量的影响

在宁南山区海原县关庄乡高台村试验田,采用膜下滴灌节水技术,研究了覆膜不滴灌、滴灌不覆膜、膜下滴灌和不滴灌不覆膜(CK)4种方式下马铃薯生育期的土壤养分、酶活性以及马铃薯产量的差异。结果表明:在0～20 cm和20～40 cm土层中,膜下滴灌种植条件下,与CK相比较,有机质含量分别提高了3.88%、18.23%,碱解氮提高了10.71%、18.75%,速效钾提高了5.92%、2.55%,生育期内土壤脲酶活性提高了27.05%～69.37%、0.17%～38.33%,碱性磷酸酶活性提高了12.70%～23.90%、 6.99%～28.93%,转化酶活性提高了5.65%～68.12%、8.41%～31.63%,纤维素酶活性提高了8.33%～32.94%、19.98%～108.82%,产量提高了107.90%;土壤养分与酶活性及马铃薯产量间存在显著正相关。研究得出,膜下滴灌可以改善土壤微生态环境,提高土壤酶活性,改善土壤养分循环能力,增加产量,是干旱半干区马铃薯旱作节水栽培的有效措施之一。     

温室地下滴灌灌水控制下限对番茄生长发育、果实品质和产量的影响

用温室小区试验的方法,通过对番茄株高和茎粗、果实品质和产量以及水分生产效率进行比较,探讨了温室栽培茄果类地下滴灌灌水控制下限的适宜取值范围。结果表明:在壤质土壤的试验地上,当地下滴灌管埋深为30 cm、计划湿润层深为15 cm~45 cm(厚度30 cm)、湿润比取0.7、灌水控制上限取田间持水量时,将土壤水吸力30 kPa作为控制灌水的下限,有利于番茄植株生长发育,可以达到高产、优质、节水的目的。     

不同水氮水平对马铃薯产量和水氮利用效率的影响

为了给马铃薯生产提供科学合理的水氮管理依据,以品种"大西洋"脱毒组培苗为材料,通过3个水分水平(90%,70%和50%的土壤田间持水量)和3个氮肥水平(不施氮,施N 0.2 g·kg~(-1),施N 0.4 g·kg~(-1))完全组合的盆栽试验研究了不同水氮水平对马铃薯产量和水氮利用效率的影响。结果显示:在同一水分水平下,中氮处理的块茎产量、整株生物量和水氮利用效率明显高于低氮和高氮处理;在同一施氮量下,随着土壤含水量的增加,马铃薯的块茎产量、整株生物量和氮肥利用率明显提高。在9种水氮组合方式下,正常水分和中氮处理下的块茎产量、整株生物量、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力最高,分别为273 g·株~(-1)、359 g·株~(-1)、52.5 g·g~(-1)和143.9 g·g~(-1)。这说明90%的田间持水量和0.2 g·kg~(-1)土有利于马铃薯植株获得较高的产量和水氮利用效率。此外,中氮下较高的整株生物量和较低的收获指数说明:适量施用氮肥增加产量主要是因为其增加了整个植株同化物的积累,而非增加了同化物向块茎的分配。     

麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉技术试验研究

2008~2009年在甘肃民乐县洪水河灌区进行了麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉大田试验,结果表明:麦草覆盖马铃薯栽培苗期进行轻度水分胁迫,处理的产量较覆盖充分灌溉处理没有显著降低,而马铃薯的水分利用效率、干物质、淀粉以及维生素C含量都与其它处理间存在差异,其值均达到了最大,分别为7.41 kg/m3、22.41%、15.44%1、4.56 mg/100g鲜薯;同时麦草覆盖栽培充分灌溉处理产量等各项指标均优于常规土壤起垄种植充分灌溉处理,说明该技术能更有效地提高作物水分利用效率(WUE),改良块茎品质,提高产量,且幼苗期轻度水分亏缺是覆盖马铃薯调亏灌溉的最佳时期和调亏程度。     

滴灌春小麦生长发育与水分利用效率的研究

试验于2009-2010在石河子大学试验站进行,设置了滴灌和漫灌两种灌溉方式,滴灌又设置了一管四行和一管六行两种滴灌带布置方式,目的在于分析不同灌溉方式及不同毛管布置方式对滴灌小麦生长发育及水分利用率等方面的影响.结果表明:滴灌与传统漫灌相比,株高、叶绿素含量、根系活力增加,叶绿素后期下降缓慢,滴灌可降低小麦千物质在营养器官中的分配率,促进干物质向籽粒中分配,防止后期叶片旱衰;滴灌比漫灌相比灌水量降低了25％,产量平均增加14.4％,水分利用效率提高35.4％.滴灌小麦实行一管四行毛管布置与一管六行相比受水均匀,不同边行间植株生长差异小,产量及水分利用效率均比一管六行高.     

灌溉方式对梨园土壤水分及产量品质的影响

采用沟灌、畦灌、滴灌、微喷灌和不灌水(CK)5种灌溉方式,通过对比试验研究不同灌溉方式对梨园土壤水分含量、叶片光合参数及果实产量与品质的影响,筛选适宜的节水抗旱灌溉技术。结果表明:(1)果树根层(0～60 cm)土壤含水量表现为微喷灌>滴灌>畦灌>沟灌>CK,微喷灌的蓄水能力显著高于其它灌溉方式;(2)叶片净光合速率表现为微喷灌≥滴灌≥畦灌>沟灌>CK,微喷灌处理的梨树叶片光合作用能力最强,其次是滴灌;(3)增产效果最好的是微喷灌,其次是滴灌,单株产量分别比CK提高了54.98%和44.18%;(4)在果实品质方面,微喷灌和滴灌显著提高了果实的单果质量、可溶性固形物含量及可溶性总糖含量,并且显著降低了果实硬度、含酸量及石细胞含量,两者对果实品质的改善效果明显好于沟灌和畦灌。综合分析表明,微喷灌能够明显改善梨园土壤水分条件和梨树光合能力,显著提高果实产量与品质,是较为理想的节水灌溉技术。     

Nutrient uptake and yield of tomato under various methods of fertilizer application and levels of fertigation in arid lands

With rising concern about current irrigation and fertilizer NPK management, the present study was conducted to evaluate the effect of sources and methods of fertilizer application on nutrient distribution, uptake, recovery and fruit yield of tomato grown in a sandy soil. Equal amounts of NPK were applied in solid form or through fertigation at levels of 0%, 50%, 75% and 100% with the remainder 100%, 50% and 25% applied as solid fertilizers to the soil. Available NO₃ ^?-N and K were confined to the root zone of tomato in 75% and 100% NPK fertigation levels, while they moved beyond the root zone when they applied in two equal splits as solid fertilizers with drip (0% fertigation) and furrow irrigation. The mobility of P was greater in the root zone following its application through fertigation compared to a solid application as super phosphate. Drip irrigation showed significantly higher absolute growth rate (AGR), total dry weight (TDW) and leaf area index (LAI) of tomato over furrow irrigation. Moreover, tomato plants were able to utilize applied nutrients more efficiently in fertigation system than with conventional solid fertilizer application. Highest AGR, TDW and LAI were recorded when nutrients were applied to 100% by drip fertigation. The fruit yield of tomato was higher with drip irrigation (58.62 t ha^?1) than with furrow irrigation, (47.37 t ha^?1). Maximum fruit yield was recorded with 100% NPK fertigation (74.87 t ha^?1) and was associated with a higher number of fruits per plant and a bigger fruit size than the solid applied fertilizers under both drip and furrow irrigation. On average, tomato accumulated more NPK across the fertigation levels than with drip and furrow irrigation. Similarly, the more controlled application of nutrients in fertigation treatments improved NPK recovery and fertilizer use efficiency (FUE) and resulted in lesser leaching of NO₃ ^?-N and K to deeper soil layers.     

Effect of Subsurface Water Level and Irrigation Intervals on Hassawi Rice (Oryza sativa L.) Production on a Sandy Loam Soil

A 2-year experiment was conducted using 84 cylindrical metal barrels, each 80 cm in diameter and 120 cm in height. Barrels were packed with sandy loam soil to evaluate the effect of three subsurface water levels (30, 70, and 100 cm) and four irrigation intervals (daily, every second day, every third day, and every fourth day) in a completely randomized design on growth and production of Hassawi rice (Oryza sativa L.) cultivar. The 30-cm subsurface water level (SW L) gave the highest grain yield. However, yield decreased as SW L increased. On the other hand, the four irrigation intervals showed significant increase in grain yield as the frequency of irrigation decreased. All yield components were positively affected by increasing irrigation frequency. The most important was found to be the 100-grain weight. The increase in grain yield was associated with the increase in plant height, plant fresh weight, plant dry weight, and weight of 100 grains. The interaction between SW L and irrigation intervals revealed that the highest grain yield was obtained at 30-cm SW L and daily irrigation. However, the grain yield obtained at 30-cm SW L and irrigation every second day showed similar yield and higher water use efficiency, with a savings of 12% irrigation water compared to that used at daily irrigation and 30-cm SW L. All other combinations of SW L and irrigation intervals either produced very low grain yields or showed low water use efficiency. Therefore irrigation of Hassawi rice in sandy loam soil may benefit from shallow SW L (30 cm) and irrigation every second day, which may prove to be an acceptable management practice for grain rice production, providing the highest water use efficiency.     

局部控制地下浸润灌溉对叶用莴苣生长及水分利用效率的影响

通过两年的盆栽试验,对比研究了局部控制地下浸润灌溉和地表滴灌对作物根区土壤水分动态及叶用莴苣的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、产量和品质的影响。结果表明,局部控制地下浸润灌溉的蒸发量明显小于地表滴灌处理,莴苣产量高于地表滴灌处理;水分利用效率是局部控制地下浸润灌溉处理最高,达到了42.42 kg/m3,地表滴灌仅为15.14 kg/m3;各处理光合速率和蒸腾速率日变化均呈"双峰"曲线,且呈处理1>处理2>处理3>处理4的趋势;局部控制地下浸润灌溉处理的根冠比较高,最大值达0.187,而地表滴灌处理的根冠比仅为0.071;局部控制地下浸润灌溉中莴苣的Vc含量达到了14.62 mg/100g,而地表滴灌处理仅为12.82mg/100g。说明局部控制地下浸润灌溉能有效改善莴苣的光合产物分配,调整根冠比关系,提高莴苣的水分利用效率,使作物产量与品质得到统一。     

咸水非充分灌溉下土壤水盐动态及对制种玉米生长的影响

为了探究石羊河流域地下水资源的利用方式,在甘肃省石羊河流域开展了为期2年的制种玉米咸水非充分灌溉田间试验,试验设置3种灌水水平即w1(1ETc)、w2(2/3ETc)、w3(1/2ETc),3种盐分水平即s1(矿化度0.71 g·L~(-1),淡水)、s2(矿化度3 g·L~(-1))、s3(矿化度6 g·L~(-1)),共9个试验处理,研究咸水非充分灌溉对土壤水盐动态及制种玉米生长的影响。研究结果表明:咸水非充分灌溉条件下,由于灌溉水量和灌水矿化度不同,土壤水盐动态表现出不同的特征,非充分灌溉处理土壤含水量低于充分灌溉处理,咸水灌溉处理土壤含水量高于淡水灌溉处理;充分灌溉处理盐分累积较深,非充分灌溉处理盐分主要累积在表层土壤和根系吸水层土壤。灌溉水量采用2/3 ETc的非充分灌溉方式进行灌溉,土壤盐分随着水分运移,盐分主要累积在表层土壤和根系吸水层土壤,短时期采用灌水矿化度为3 g·L~(-1)的微咸水灌溉,盐分不会在土壤产生大量累积。因此,在研究区灌溉水量控制在2/3 ETc左右,灌水矿化度不超过3 g·L~(-1),对制种玉米生长的影响较小,减产幅度在11%以下,能够达到合理利用地下咸水资源和节水灌溉的目的。