基于累积相对湿润指数的遵义市农业干旱特征研究

为了给区域农业干旱评估、风险管理及应用决策提供科学依据,基于遵义地区及其周边国家级气象站点1953—2012年资料,考虑作物实际蒸散量及贵州喀斯特地貌对降水的有效利用能力,利用累积相对湿润指数对贵州省遵义地区农业干旱情况进行了评估。结果表明,遵义市县域净灌溉需水量年均值在160~353 mm之间,遵义各县域累积相对湿润指数Ma的年际变化范围为-0.44~0.68,年均在-0.24~0.23之间,1953—2012年累积相对湿润指数呈现略下降趋势。8—10月是抗旱管理的关键月份。遵义市累积相对湿润指数Ma在空间上呈现从北到南逐渐减小的分布特征,中部的桐梓县,南部的遵义县、湄潭县、余庆县是抗旱管理的重点县域。     

基于ET管理的县域水资源合理配置研究

根据ET管理理念对水资源供耗评价指标体系进行整理,运用SWAT模型模拟ET,并以新乡县为例进行县域水资源供耗平衡分析和优化配置。结果表明,运用SWAT模拟所得到的ET比遥感ET能够更合理的反映实际耗水量,SWAT模拟ET的Nash-Sutcliffe效率系数(ENS)达0.75;根据SWAT模拟规划水平年(2010、2015、2020年)的可消耗ET,在社会、经济、环境和生态等目标中进行平衡后,再对新乡县水资源进行最优配置,可使新乡县2020年的水资源供耗达到平衡。     

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。     

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。     

基于虚拟水理论的郑州市农业水安全评价及对策研究

农业水安全是我国水安全与粮食安全的基础和前提。以虚拟水理论为依托,从区域水安全、经济安全、粮食安全角度出发,构建了由自然技术、经济环境、社会生活3个方面构成的区域农业水安全评价指标体系,包括农业水分满足指数、水分生产效率、农业耗水比例、灌区地下水位下降幅度、粮食安全指数、粮食自给度等6项指标。基于层次分析的模糊综合评价方法,以郑州市为例,对其未来年农业水安全状况进行评价,指出郑州市农业水安全状况、变化趋势及存在的突出问题。根据评价结果对影响因子进行排序,提出了提高区域农业水安全的组合方案,在情景分析的基础上优选出未来时期内提高郑州市农业水安全水平的优选方案。     

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.     

增氧灌溉对氧气扩散速率和冬小麦养分利用的改善研究

为研究土壤氧气扩散速率(ODR)和作物养分利用对不同增氧灌溉方式的响应,以地下滴灌为供水方式,设置循环曝气(VAI)、H₂O₂(HP30、HP3K)和常规水对照(CK)4种灌溉处理,通过盆栽冬小麦试验,系统分析ODR、作物产量和养分利用规律。结果表明,VAI和HP30处理后48 h内20 cm土层深度的ODR较CK均有明显改善,拔节期、抽穗期和灌浆期经VAI处理后的ODR分别提高60.45%、73.77%和87.88%(P<0.05),拔节和抽穗期经HP30处理的ODR分别提高21.37和23.61%(P<0.05)。VAI和HP30处理后的产量、水分利用效率分别较CK显著提高了36.27%、38.98%和23.37%、21.47%。增氧灌溉促进了作物养分的利用,与CK相比,VAI冬小麦的N、P、K吸收总量分别提高了53.23%、107.41%和72.94%(P<0.05),HP3K冬小麦的P、K吸收总量提高了39.51%、56.19%(P<0.05),HP30冬小麦的N、P吸收总量提高了50.32%、29.63%(P<0.05);VAI和HP30冬小麦N的养分吸收效率较CK提高了43.64%和34.55%(P<0.05),VAI和HP3K籽粒的N素分配率较CK增加了8.33%和6.94%(P<0.05)。相关性分析表明,ODR与冬小麦的N、P吸收总量呈显著正相关;VAI和HP30籽粒的N吸收量和产量呈显著正相关。综上,增氧灌溉改善了ODR,提高了作物的产量和水分利用效率,促进了作物对养分的吸收利用,VAI效果最为显著。本研究结果为增氧灌溉技术提供了理论依据和技术支撑。     

水、肥、气耦合滴灌对温室番茄生长和品质的影响

以温室番茄为对象，采用地下滴灌的供水方式，设置施氮量（低氮和常氮）、掺气处理（非曝气和循环曝气）和灌水量（低水量和高水量）3因素2水平随机区组试验，研究水、肥、气耦合滴灌对温室番茄生长与品质的影响。结果表明：循环曝气、高水量和常氮处理可有效促进番茄生长，表现为叶绿素含量增加和净光合速率增强，番茄地上部鲜重、产量提高和品质提升。其中株高和叶绿素含量曝气处理较非曝气处理平均增加9.81%和8.63%（P<0.05），高水量处理较低水量处理平均增加18.14%和11.44%（P<0.05），常氮处理较低氮处理平均增加6.58%和8.20%（P<0.05）。就地上部鲜重和产量而言，曝气处理较非曝气处理平均提高14.93%和22.91%（P<0.05），高水量处理较低水量处理平均提高27.10%和41.19%（P<0.05），常氮处理较低氮处理平均提高24.89%和40.87%（P<0.05）。株高、叶绿素含量、净光合速率与产量均呈极显著正相关（P<0.01）。可溶性固形物、Vc含量、可溶性蛋白质含量，曝气处理较非曝气处理平均提高16.73%、12.13%、11.59%，总酸含量平均降低11.44%（P<0.05）;高水量处理较低水量处理平均提高16.09%、17.60%、18.99%，总酸含量平均降低16.38%（P<0.05）;常氮处理较低氮处理平均增加12.65%、41.81%、28.03%，总酸含量平均降低7.97%（P<0.05）。本试验中，常氮高水量循环曝气处理（施氮量为180 kg·hm^-2，灌水量为1 237 m³·hm^-2，掺气比率为15%）是促进温室番茄生长和品质提升的适宜水、肥、气组合方案。     

水氮耦合氧灌对温室辣椒土壤肥力及细菌群落的影响

为揭示水氮耦合氧灌对温室辣椒土壤肥力、细菌多样性及群落的影响,该研究设置施氮量(225和300 kg/hm2)、通气量(通气比率为15%和0)和灌水量(0.6和0.9倍作物-蒸发皿系数)3因素2水平试验,采用高通量测序等方法研究土壤细菌群落与土壤通气性指标、土壤肥力因子之间的关系。结果表明,低水量常氮氧灌和高水量常氮氧灌条件下,果实膨大期灌水后3d的土壤溶解氧、土壤呼吸和氧化还原电位分别较不加氧对照组增加16.73%、38.78%、26.04%和18.58%、46.58%、29.09%(P0.05)。低水量低氮氧灌和高水量低氮氧灌条件下,土壤可溶性有机碳、硝态氮含量较不加氧对照组分别增加26.40%、28.22%和19.67%、18.46%(P0.05);低水量常氮氧灌和高水量常氮氧灌条件下,土壤可溶性有机碳、硝态氮含量较不加氧对照组分别增加20.38%、19.25%和17.49%、17.93%(P0.05)。Shannon、Pielou-e指数表明,加氧处理可显著提高细菌群落多样性和均匀性,而高水量和常氮处理只提高细菌群落均匀性(P0.05)。常氮高水量下,加氧处理的硝化螺旋菌属(硝化作用)和芽孢杆菌属(固氮作用)相对丰度较对照增加24.24%和20.11%,而土微菌属(反硝化作用)相对丰度较对照降低22.66%;加氧低水量下,常氮处理的硝化螺旋菌属和芽孢杆菌属相对丰度较对照增加22.95%和34.12%(P0.05)。高水量低氮和常氮条件下,加氧处理的放线菌门相对丰度较对照增加16.84%和13.37%;高水量常氮条件下,加氧处理的γ-变形杆菌较对照降低15.75%(P0.05)。土壤呼吸、Eh与Shannon指数、硝态氮含量、硝化螺旋菌属和芽孢杆菌属呈显著正相关,与γ-变形杆菌呈显著负相关。综上,水氮耦合氧灌能有效改善土壤通气性改变细菌群落结构,提升土壤肥力,为设施蔬菜水肥高效利用提供理论依据。     

河南省农村饮水安全评价研究

基于2004年河南省农村饮水安全调查资料,从水量、水质和供水状况3个方面筛选12个代表性指标,采用基于层次分析的模糊综合评价法对河南省农村饮水安全状况进行评价,并与基于熵权的模糊物元法和改进的熵权法进行对照。评价结果为:河南省农村饮水水量状况处于安全级别,但水质、供水和综合状况均处在基本安全级别。通过对河南省18个省辖市及130个县(区)进行评价,以ARCGIS平台,分别得到农村饮水安全分布图和分区图,在此基础上给出了改善农村饮水安全状况的建议和对策。