水肥气耦合滴灌番茄地土壤N2O排放特征及影响因素分析

为了解水肥气耦合滴灌下不同水肥气调控措施对土壤N_2O排放的影响,该研究设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(不掺气和循环曝气处理)和灌水量(低湿度和高湿度处理)3因素2水平完全随机试验,通过静态箱-气相色谱法、q PCR技术和结构方程模型,系统研究了不同水肥气组合方案下温室番茄地土壤N_2O排放特征及其与相关影响因素之间的关系。结果表明,水肥气耦合滴灌下N_2O排放峰值出现在施氮后2 d内,其余时期N_2O排放通量较低且变幅较小。施氮量、掺气量和灌水量的增加可增加土壤N_2O排放通量和排放总量。其中,高湿度条件下N_2O排放总量较低湿度平均增加了30.14%,曝气条件下N_2O排放总量较对照平均增加了35.16%,常氮条件下N_2O排放总量较低氮平均增加了33.83%。施氮量、掺气量和灌水量的增加可提高温室番茄的产量和氮肥偏生产力。土壤NH4+-N和NO3--N含量对N_2O排放的总效应为0.60和0.79,是影响水肥气耦合滴灌下土壤N_2O排放的主导因子。综合考虑作物产量、N_2O排放总量和氮肥偏生产力,常氮曝气低湿度处理是适宜的水肥气耦合滴灌方案。     

水体-结构-地基耦联的泵站出水塔地震响应分析

泵站出水塔是一种连接泵站压力管道和下游输水渡槽的塔式结构,为保证结构安全运行,有必要对其进行地震响应分析。该文以景泰川二期六泵站出水塔为研究对象,考虑流固耦合效应,依据弹性波理论,建立出水塔结构无质量地基模型和粘弹性边界模型,进行出水塔体系有无水体2种工况下的研究,根据泵站出水塔现场实测数据,提取结构的固有工作频率,并与流固耦合模型干湿模态结果进行对比分析,验证所建流固耦合模型的合理性及流体对出水塔体系的影响。分别对无质量地基模型与粘弹性边界模型进行地震波输入,对比分析相应的动力响应,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。研究表明:出水塔结构工作基频为3.3 Hz;结构内水体降低出水塔的固有频率,增加出水塔的地震响应,在进行地震计算分析时,不应忽略;粘弹性边界模型在地震计算中能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型计算结果相比,出水塔特征点的位移响应最大值降低38.5%,应力幅值降低37.8%,因此地基建议选用粘弹性边界。研究成果可为后续出水塔结构模态辨识及地震分析提供理论指导。     

增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长

增氧地下滴灌将空气与灌溉水混匀后输送到作物根区,可实现作物提质增产和水肥高效利用,而其关键作用机制尚不明确。该文以番茄为供试作物,设置灌水量和增氧量2因素2水平完全随机区组试验,记为W1和W2(分别为作物-蒸发皿系数的0.6和1.0倍)、A和C(增氧和对照组),系统监测了壤质黏土条件下作物生长生理动态与土壤通气性状况,探究土壤通气性与作物生长之间的响应机制。结果表明,增氧地下滴灌对土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸有一定的改善作用。与对照相比,W2A处理开花坐果期灌水后第2天的土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸速率提高了25.71%、52.90%、41.99%和64.70%(P0.05)。土壤氧气扩散速率和氧化还原电位分别与溶解氧浓度和充气孔隙度呈极显著正相关(P0.01)。增氧地下滴灌促进了番茄生物量积累和养分利用,促进了作物的光合作用,表现为产量提高和品质改善。与对照相比,W2A处理3个时期的光合速率分别增大14.51%、21.72%和13.76%(P0.05),地上及地下部鲜质量分别增加了68.14%和55.18%(P0.05),根、茎、叶氮素吸收量增加了52.94%、42.03%和24.12%(P0.05),产量、可溶性固形物和维生素C含量增加了66.40%、51.77%和20.26%(P0.05)。1.0倍作物-蒸发皿系数灌水时增氧处理在改善土壤通气性,促进番茄生长,提高番茄产量方面的效果最为明显。作物产量与溶解氧浓度、氧化还原电位及土壤呼吸均值均呈显著正相关(P0.05),作物品质(可溶性固形物、总酸含量)与土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率和土壤呼吸均值呈显著正相关(P0.05)。研究结果为揭示增氧地下滴灌对土壤通气性的改善效应提供了科学依据。     

晋西黄土区不同水文年土壤水分特征及其主要影响因子分析

  目的  晋西黄土区生态环境脆弱,土壤水分是制约植被生长的重要因子。为深入了解该区域土壤水分年际变化,明确制约该区域土壤储水量的关键因子,探讨晋西黄土区不同植被类型在生长季节内土壤含水量的变化。  方法  以定位观测法为主,对人工刺槐Robinia pseudoacacia林、天然三角槭Acer buergerianum林和野艾蒿Artemisia lavandu-laefolia草地生长季(5?10月)内0~400 cm土壤含水量进行监测;在此基础上,根据含水量标准差对土壤进行活跃层划分,并通过生长季前后储水量的对比探究年际土壤储水量盈亏状况;测定了典型样地的土壤性质,并结合地形、不同水文年旱涝特征对土壤储水量的影响因子进行冗余分析。  结果  ①人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地平均土壤含水量分别为8.36%~9.63%、10.01%~13.19%和15.43%~19.17%,野艾蒿草地表层土壤含水量显著高于人工刺槐林和天然三角槭林(P＜0.05)。②天然三角槭林土壤水分活跃层最深可达180 cm,人工刺槐林和野艾蒿草地土壤水分活跃层较浅;中等湿润年土壤水分活跃层最深,严重干旱年土壤水分活跃层次之,平水年土壤水分活跃层最浅。③严重干旱年,人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地土壤水分亏缺土层深度分别为100~300、0~200和0~100 cm;平水年土壤水分的输入和输出达到平衡;中等湿润年0~200 cm土层水分得到不同程度补给,而200~400 cm土层的水分补给量接近于0。④不同深度土层土壤储水量受不同环境因子影响,其中植被类型和土壤容重是0~100 cm土层水分的主导因素,100~200 cm土层水分主要受容重和坡向控制,而不同水文年旱涝程度、土壤黏粒和粉粒含量是200~400 cm土层水分的主导因素。  结论  干旱水文年土壤水分亏缺严重,平水年及湿润年亏缺现象有所缓解,植被类型对土壤储水量影响最大。今后黄土高原地区的造林,不仅要考虑树种的耐旱能力,更应充分考虑地形、土质及生长季降水的分配情况带来的影响。图5表5参33     

秸秆复合管断裂方式对其水力性能的影响

探究断裂方式对秸秆复合管过水性能的影响对于推广秸秆复合管灌溉的机械化应用具有重要意义。2020年11月至2021年4月以秸秆复合管为试验材料,在室内进行了秸秆复合管自由出流试验,试验处理为完整秸秆复合管(D0) 、间距1 cm的斜切(45°) 断裂(D1) 、间距1 cm的直切断裂(D2) ,初步研究水流能否通过断口;在田间进行了地埋秸秆复合管性能试验,以断裂方式(斜切(45°) 、直切、自由(折断)) 、工作压力(30、50、70 cm水头) 和供水量(30、40、50 L) 设计了3因素3水平的正交试验,并以地埋完整秸秆复合管(CK1) 为对照,探究秸秆复合管断裂方式对其水力性能的影响。结果表明：自由出流条件下,D1、D2处理较D0的压力水头47.9 cm分别降低了11.6、14.4 cm,两个处理大小关系为D2＜D1。说明断裂方式上,直切比斜切(45°) 影响大。地埋出流条件下,不同断裂方式的秸秆复合管内压力分布大小关系为直切＜斜切(45°)＜自由(折断) ;渗水速率大小关系为斜切(45°) ＞直切＞自由(折断) 。与直切和斜切(45°)相比,自由断裂对水流通过断口时的影响较小。秸秆复合管地埋后,管内压力随工作压力的增加呈倒U形分布,表明工作压力增大到一定程度(试验中大于50 cm水头) 时,断口处水流增大,甚至出现管涌,管内压力不升反降,断口前后的水流连续性变差。综合分析,秸秆复合管的断口间距控制在1 cm以内,工作压力选用50 cm水头对秸秆复合管的水力性能影响不大,可实现其灌溉性能。     

基于空间插值的区域尺度土壤全盐量时空变异规律研究

为准确获取区域尺度的土壤全盐量空间分布特征以及其年际动态变化规律。以甘肃景泰川电力提灌灌区为研究区,以2015年的16个监测点测得的土壤全盐量数据为基础,采用ArcGIS软件中的空间插值模块分别运用反距离权重法、样条函数法、趋势面法以及普通克里金法对区域内土壤全盐量数据进行空间插值。分析表明,反距离权重法插值精度最高、与实际监测的结果吻合度高,能准确反映土壤全盐量时空变异规律及分布特征。运用反距离权重法对研究区1994、2001、2008和2015年的土壤全盐量观测数据进行空间插值,结果表明:研究区内的土壤全盐量最大值逐年增大,由1994年的2.2648%增大到2015年的3.2294%,土壤全盐量最小值除个别年份有所降低外,总体亦呈现增大趋势,全盐量平均值持续增高在2015年达到了1.1228%,较1994年总体增长了0.1167%;研究区土壤盐分总体呈现西南低东北高的分布状况,且西南区域土壤全盐量呈现降低趋势而东北区域则呈现增加趋势,该结果可为研究区土壤盐渍化的水盐调控及盐渍化治理提供借鉴。     

基于Jensen模型与SSA-BP模型的宽垄沟灌冬小麦水氮生产函数研究

为了明确宽垄沟灌下不同水氮处理冬小麦的产量、耗水特性和水氮生产函数，本研究设计灌水下限为田间持水率的60%(W1)、70%(W2)和80%(W3)3种灌溉处理，120 kg/hm²(N1)、220 kg/hm²(N2)和320 kg/hm²(N3)3种施氮处理，共9组试验处理，运用耗水量-施氮量-产量构建水氮生产函数的Jensen模型与SSA-BP模型。结果表明，宽垄沟灌下冬小麦产量在N2W2处理最大，为8 121.75 kg/hm²;耗水量在N3W3处理最大，为444.61 mm;水分利用效率在N2W2处理最大，为2.07 kg/m³;氮肥偏生产力在N1W2处理最大，为64.03 kg/kg; Jensen模型下的水分敏感指数累积曲线表明，在整个生育阶段拔节-抽穗期的水分敏感指数最大；针对BP神经网络收敛速度慢等问题，引入麻雀搜索算法进行优化，构建SSA-BP模型下的水氮生产函数，通过多次训练对比发现，SSA-BP模型比原始BP模型迭代次数更少，误差更小；对水氮生产函数进行产...     

安徽省抗旱服务体系分区建设模式探讨

针对安徽省抗旱服务组织建设模式混乱、资金匮乏、人员配置不足、机制体制不完善的问题,依托安徽省干旱分布特征与抗旱服务体系发展现状,结合自然地理、气候、水资源条件等特点,分析了各分区抗旱服务组织发展现状与特征,提出了各分区适宜的抗旱服务体系建设模式,为安徽省抗旱服务体系建设提供技术指导。     

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。     

不同滴灌量对红寺堡区酿酒葡萄生长和品质的影响

为了寻求适宜红寺堡地区酿酒葡萄园的最佳滴灌灌溉模式,以6年生酿酒葡萄‘赤霞珠（Cabernet Sauvignon）’为供试材料,灌水方式采用滴灌,设计5个不同灌水量梯度：1 500 m³·hm^-2（T1）、2 250 m³·hm^-2（T2）、3 000 m³·hm^-2（T3）、3 750 m³·hm^-2（T4）以及4 500 m³·hm^-2（T5）,分析了不同滴灌量对酿酒葡萄植株生长、光合速率、水分利用效率、产量以及品质的影响。结果表明：T4（3 750 m³·hm^-2）处理对新梢长及株高生长促进作用最为显著,养分吸收状况最好,且能显著提高酿酒葡萄花期和膨大期叶绿素相对含量和植被差异指数值,鲜叶片干物质积累量最大,水分利用效率提高最为显著（42.69%）,单株产量最高（2.24 kg）。当滴灌量超过3 750 m³·hm^-2时,则会引起一定量的减产。另外,单宁含量随滴灌量增加呈先减小后增加趋势,花色苷含量随滴灌量增加呈先增加后降低趋势,酿酒葡萄果皮总酚含量与滴灌量呈显著的正相关关系。T4处理下,酿酒葡萄可溶性固形物（19.87%）、可滴定酸含量（0.72%）及可溶性糖含量（19.44%）均处在相对适宜的水平,糖酸比较高,单宁含量高（30.51 mg·g^-1）,总酚含量最大（10.65 mg·g^-1）,葡萄品质最佳,是本研究中最佳滴灌灌溉模式。