再生水分根交替滴灌对马铃薯根-土系统环境因子的影响研究

分根交替（PRD）滴灌技术是很有节水潜力的灌水技术。利用再生水,采用分根交替滴灌技术对马铃薯根长密度、根重密度及土壤水盐的空间分布影响进行了研究。结果表明,马铃薯根系主要分布在0-60 cm的土层内,以植株为中心,呈放射状沿不同方向减小。通过研究所建马铃薯根长密度的空间分布函数能较好地反映根系的三维分布趋势。PRD灌溉可以刺激马铃薯根系生长,水分利用效率提高39%。进行PRD灌溉时应重点考虑滴头位置处及垄坡上的水盐变化,最好能起到节水控盐的双重作用。再生水PRD地下滴灌是对传统地表滴灌的优化和提升。     

旱涝交替胁迫对粳稻分蘖期叶片解剖结构的影响

盆栽试验于2013年进行,在粳稻分蘖期分别设置涝-轻旱(LD)和涝-重旱(HD)2种处理(涝保持水深10 cm),以浅水勤灌(保持水深0~5 cm,CK)为对照,研究了旱涝交替胁迫对水稻叶片解剖结构的影响。结果表明,与CK相比,第1次旱5 d后(阶段Ⅰ),LD处理主脉截面积减小了31.13%,LD处理侧叶大维管束面积和周长分别降低了28.87%和15.79%,HD处理则分别降低了24.74%和13.16%(P0.05);LD和HD处理侧叶小维管束面积和周长也显著减少。进入涝胁迫5 d后(阶段Ⅱ),但LD处理小维管束周长较HD处理显著降低了0.13×10~2μm;HD处理除大维管束外其余指标均超过了CK,说明涝后重旱胁迫处理叶片发育表现出了一定的补偿效应。涝结束5 d后(阶段Ⅲ),LD和HD处理主脉面积分别较CK显著减小了45.47%和53.79%,侧叶器官发育也落后于CK。第2次旱5 d后(阶段Ⅳ),LD和HD处理主脉大维管束面积分别较CK显著降低了18.45%和29.13%;HD处理侧叶大维管束面积和周长则显著低于CK和LD处理,HD处理侧叶面积较CK减少了34.49%,LD和HD处理泡面积在受旱时均低于CK,阶段Ⅲ,泡面积则分别显著减少了0.38×10~2和0.57×10~2μm~2。重旱处理对水稻叶片的迫害在第2次重旱后加重,而轻旱处理则减轻。研究结果可为制定水稻灌溉方案以及研究光合能力提供依据。     

不同潜水埋深再生水灌溉夏玉米土壤氮素运移研究

通过再生水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下(2 m、3 m、4 m),再生水灌溉对土壤中NO3--N、NH4 -N及地下水中NO3--N的影响。试验结果表明:再生水灌溉后,土壤中NO3--N含量均显著增加;不同潜水埋深再生水灌溉对土壤中NH4 -N含量影响不明显。灌水水平为900 m3·hm-2,不同潜水埋深(2 m、3 m、4 m)地下水NO3--N浓度分别增加34.67%、24.94%、20.88%,灌水水平为1 200 m3·hm-2不同潜水埋深地下水NO3--N浓度分别增加58.42%、38.98%、27.21%,潜水埋深越深地下水硝态氮浓度增加越小。表明潜水埋深越浅因淋溶和硝化作用产生的NO3--N造成浅层地下水污染的风险越大。     

基于BP神经网络的土壤氮素运移模型

随着淡水资源的日益紧缺,再生水灌溉已成为人们日益瞩目的研究方向,而再生水灌溉条件下土壤氮素运移规律与模拟成为这个研究的关键环节之一.以往对土壤氮素运移的模拟主要聚焦在数值模拟上,鉴于数值模拟在应用上的复杂性,为了寻找一种简便实用的模拟方法,尝试引入人工神经网络技术对土壤氮素运移进行模拟,经模拟计算得出,拓扑结构为10:12:7的BP网络模型可以较精确地模拟再生水灌溉条件下的土壤氮素运移,此研究为土壤氮素运移的研究开辟了新方向.     

浅地下水埋深条件下土壤水盐动态BP网络模型研究

针对浅地下水埋深条件下作物生育期内根系层土壤水盐动态模拟中存在的问题,将人工神经网络引入水盐动态的模拟和预报中,建立了根系活动层0～60 cm和0～100 cm深度内土壤水盐动态的BP网络模型。结果表明,以生育时段初平均土壤含水率、平均土壤盐分指标、地下水水位埋深、地下水盐分指标、时段内水面蒸发量、降雨量(包括灌水量)、生育期日序列7个因素为输入因子,以生育时段末平均土壤水分、平均土壤盐分指标为输出因子的BP网络模型可有效表征土壤水盐动态及其影响因素之间的内在复杂关系,并且有较高的精度。该研究为分析浅地下水埋深条件下作物生育期内土壤水盐动态规律的分析提供了一种有效可行的方法,是对传统土壤水盐动态研究的补充。     

物联网在农业灌溉中的应用：从灌溉自动化到智慧灌溉

【目的】掌握物联网在农业灌溉中的应用概况,梳理未来农业灌溉的重要发展方向,进一步提高农业灌溉效率和水平。【方法】采用文献计量的方法,分别在中国知网（CNKI）和WebofScience(WOS)数据库进行主题词和关键词搜索,采用Endnote X9和VOSviewer对文献数据进行整理,分析了发文量、机构、研究热点等,剖析了该领域发展现状,并对未来趋势进行展望。【结果】近年来,物联网在农业灌溉中的应用这一领域在国内外均得到快速发展,2011―2020年CNKI年均增加27.7篇,2020年发文量为300篇,2011―2021年WOS年均增加24.3篇,2021年发文量为280篇。国内方面,河北农业大学、北京农业智能装备技术研究中心等是主要的研究机构,《节水灌溉》《农机化研究》等是主要发文期刊;2010年之前,国内研究主要集中在灌溉自动化方面,智能灌溉研究逐渐兴起;2011年至今,主要关注智能灌溉、水肥一体化、智能农机、智慧灌溉以及节水减肥和绿色发展等。国际方面,佛罗里达州立大学系统、佛罗里达大学等是该领域的主要研究机构,《Agricultural Water Management》《S...     

再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响

为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应,采用室内土柱灌水试验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明:1)再生水灌溉相比自来水显著提高了0~60 cm土层盐分含量、磷素及0~30 cm土层氮素含量也有所提高,降低了土壤细菌群落多样性和OTU数量;充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量,降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2)不同处理土壤细菌类群以放线菌门(24.5%~40.6%)和变形菌门(22.4%~30.3%)为主。非充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例,降低了变形菌门比例;充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例,降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无论是在充分灌溉还是非充分灌溉下,再生水灌溉均对土壤放线菌门表现为促进作用,对变形菌门表现为抑制作用。再生水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和变形菌门具有促进作用,对土壤绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门具有抑制作用;再生水灌水水平越高,越有利于土壤中优势菌群的生长。3)各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢,再生水辅以较高灌水水平能够显著促进表层土壤微生物膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢过程。因此,再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环,且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。     

油葵种植条件下镉生物可利用性对柠檬酸诱导的响应研究

采用盆栽试验的方法,以油葵为试验材料,分别在油葵生长20、30、40和50 d加入不同质量摩尔浓度(1、2、3、4、5和6 mmol/kg)的柠檬酸,研究柠檬酸对镉生物可利用性的影响。结果表明,柠檬酸的加入提高了镉的生物可利用性,在油葵生长20 d和30 d时加入1、2、3、4、6 mmol/kg的柠檬酸最有利于非活性的镉转化为易被生物利用的活性镉;在柠檬酸的诱导下,镉的富集系数均高于对照,在油葵生长40 d和50 d时加入1 mmol/kg的柠檬酸后镉的富集效果达到最优;在油葵生长50 d加入4~6 mmol/kg的柠檬酸能使镉的转运系数达到最大,最有利于镉由植物地下部分向地上部分转移。可见,在油葵生长20 d和30 d时加入1、2、3、4、6 mmol/kg的柠檬酸、油葵生长40 d时加入1 mmol/kg的柠檬酸、油葵生长50 d时加入4~6 mmol/kg的柠檬酸最有利于油葵对镉的吸收和富集。     

不同pH值条件下重金属Pb~(2+)的吸附解吸研究

采用1次平衡法研究了不同pH值条件下重金属Pb2+的吸附解吸特性。研究结果表明,吸附量随平衡浓度的增加而增大,随pH值的升高而增大。初始浓度为100mgL-1和pH值为7分别为初始浓度和pH值的变化敏感阈值。解吸量随吸附量的增加而增大,解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的增大而减小。解吸量随pH值的增大而减小。解析率大小顺序为:pH=3>pH=5>pH=7>pH=9>pH=11。     

水分管理对重金属污染土壤植物修复效果的影响研究综述

随着人们生活水平的提升、工业化进程和城市化的不断发展,土壤重金属污染已成为当今社会发展面临的一个很严峻的环境问题,因此加强土壤重金属污染的修复刻不容缓。近年来兴起的植物修复技术相比于其它修复技术有着良好的发展前景,但植物修复效率一直是困扰该技术的难题。大量研究表明,水分管理会引起土壤理化性质及重金属形态的改变,同时改变植物体内重金属的含量和迁移。本文在前人的研究基础上,综述了水分管理对土壤物理、化学、生物学性质以及植物本身的影响,分析了不同水分条件下植物的修复效率,提出了未来发展建议,为保证我国粮食安全和农业绿色发展提供理论基础和实践依据。