设施栽培菠菜需水规律与作物系数研究

根据设施栽培蔬菜需水量试验资料,分析了设施栽培春菠菜和冬菠菜在全生育期内的需水规律和累积需水规律;采用FAO-56单作物系数法计算了设施栽培春菠菜和冬菠菜的作物系数,分析了2种作物的作物系数在全生育期内的变化规律;引入Logistic曲线划分的生育阶段对设施栽培作物系数进行了进程修正,引入气象修正因子对其进行了数值修正.结果表明,设施栽培春菠菜与冬菠菜作物需水规律随生长发育表现为先增后减变化规律,作物累积需水量表现出符合Logistic曲线的慢一快一慢的累积规律;作物系数呈与需水规律一致的变化规律;进程、数值双重修正后的作物系数值更加接近实测值.     

控制灌溉模式下水稻群体结构试验研究

根据国家“863“节水农业专项子课题现场试验资料,分析了控制灌溉和常规灌溉条件下水稻茎蘖动态变化、株高变化以及叶面积变化趋势,建立了两种灌溉条件下茎蘖消长的Logistic模型和叶面积增长模型,并对水稻冠层受光结构进行了分析.结果表明,控制灌溉通过对土壤水分的合理调控,使得无效分蘖减少,提高了水分和养分的有效利用率;在大部分生育期内水稻保持了较适宜的冠层叶面积指数(CLAI),具有良好的株型,能更多的截获太阳能,奠定了水稻节水灌溉条件下水稻高产的基础.     

a_s和b_s取值对参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响

Penm an-Monte ith公式中as和bs是计算净辐射不可缺少的参数,采用江苏射阳2002年日气象资料,分别采用FAO56推荐值和邻近地区南京市的校正值进行计算,得到了日参考作物蒸发蒸腾量和相应的太阳辐射与净辐射资料。分全年、夏半年和冬半年等不同情况分析了2种取值方案计算结果的差异。结果表明:采用邻近站点推荐值计算得到的参考作物蒸发蒸腾量ET0和净辐射Rn计算结果与FAO推荐值计算结果相比偏大,并且在计算值较小的冬半年误差也相对较大。与此相反,采用邻近站点推荐值计算得到太阳辐射Rs的计算结果偏小,并且在计算值较大的夏半年误差更大。因此,参数as和bs的选择对于参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响是不可以忽略的,尤其在辐射较低、蒸腾较弱的冬半年,根据实测的辐射资料进行校正是很有意义的。     

节水灌溉稻田土壤呼吸变化及其影响因素分析

为了揭示节水灌溉稻田土壤呼吸变化特征及其影响因素,基于蒸渗仪试验结果,分析了不同灌溉模式对稻田土壤呼吸速率日变化的影响,阐明了土壤呼吸速率对节水灌溉干湿交替过程的响应;同时,分析了节水灌溉稻田土壤呼吸速率的影响因子。结果表明,在处理间土壤水分状况差异较小的生育阶段,节水灌溉和常规灌溉稻田土壤呼吸速率日变化规律基本一致;在处理间水分差异较大的生育阶段,控灌稻田土壤呼吸日变化幅度较大,且速率和变化幅度均要大于常灌稻田土壤。控灌稻田全生育期土壤呼吸速率日变化均值为常灌稻田的1.47倍。控灌稻田土壤一般在复水和脱水的临界点上会出现土壤呼吸速率峰值。控灌稻田土壤呼吸速率受土温和土壤水分影响较大。稻田土壤呼吸速率与5 cm土温有较好的指数相关性,控灌稻田土壤达到了显著水平(P0.05)。土壤体积含水率在35%~55%之间时,土壤体积含水率43%为控灌稻田土壤呼吸的一个临界值,当土壤体积含水率低于临界值时,土壤呼吸速率随着土壤含水率的升高而逐渐增大(P0.05),当土壤体积含水率超过临界值时,土壤呼吸速率随着土壤含水率的增大而降低(P0.05)。研究结果为更加全面地评价节水灌溉的生态环境效应,同时为准确评估稻田生态系统碳源/汇特征提供依据。     

生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的去除效果

为研究灌排调控下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的原位削减效果,探讨低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响.依据大田试验观测资料,分析了控制灌排模式下生态沟-湿地系统水体中氮素质量浓度变化规律和碳氮比分布特征.结果表明,控制灌排模式下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素去除效果显著,施肥后排水中TN,NH4＋-N和NO3--N质量浓度出现峰值,在农沟拦蓄后质量浓度大幅下降,氮素平均去除率分别为63.9%,67.8%和83.2%.进入湿地再次净化后,氮素质量浓度进一步降低,平均去除率分别为47.7%,44.3%和82.0%.控制灌排模式下系统水体中有机质对水环境影响较小,水体碳氮比水平总体偏低.控制灌排模式下生态沟-湿地系统很好地实现了对氮素的原位削减,低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响不大.     

水氮调控对水稻氮素吸收与利用的影响

合理的水肥运筹对提高水稻氮素利用效率和水稻产量有很大影响。根据大田试验资料,分析了不同水分管理和氮肥管理对水稻氮素吸收利用及在植株体内分布的影响。结果表明:控制灌溉模式显著改善了水稻对氮素的吸收,促进氮素在籽粒中的积累;实地氮肥管理(SSNM)模式有效控制了生育前期营养器官对氮素的吸收,有效促进了水稻秸秆中累积的氮素参与再分配与再利用;控灌与SSNM联合调控有效地控制无效分蘖,显著降低秸秆氮素含量,提高了水稻营养器官氮素的转运量。控灌和SSNM处理节省了水肥的投入,提高了水肥利用效率,为南方灌区实现合理的水肥管理提供了依据。     

不同水分条件下水稻光合作用的光响应模型的比较

采用非直角双曲线模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型,研究了不同水分条件对水稻叶片光响应特征的影响。结果表明:随土壤水分的降低,水稻功能叶片的光响应曲线下降,且在光强高于400μmol/(m2.s)时,不同土壤水分状况的光响应曲线差距变大。三种模型模拟结果总体上都能较好地反映光合作用的光响应特征。光响应特征参数方面,三种模型都能反映水分亏缺对水稻叶片LCP的影响,但仅直角双曲线修正模型拟合的Pmax与实测最为接近,且非直角双曲线模型不能反映水分变化对AQY的影响。采用传统的线性回归方法得到的LSP值大幅度偏低,其所对应的光合速率仅为同模型中最大净光合速率的39%～55%,而直角双曲线修正模型通过模型参数直接计算确定的LSP与实测值最接近。因此,总体上直角双曲线修正模型在反映水稻叶片的光响应特征及对水分亏缺的响应方面具有优越性。     

控制灌溉稻田部分土壤环境因子变化规律

根据现场试验资料,分析了控制灌溉条件下稻田的土壤温度、氧化还原电位、土壤中有机质及铵态氮含量的变化规律及其对水稻生长、稻田环境的影响.结果表明,气温变化对控灌稻田土壤温度的影响较淹灌更加明显,控灌稻田土壤昼夜温差大,有利于改善稻田生态环境和水稻产量的形成;水分调控提高了稻田土壤的Eh水平,控灌稻田5 cm和20 cm土层土壤Eh均极显著高于淹灌稻田(p<0,01),10 cm土层差异不显著,土壤Eh升高减少了土壤中还原性有毒物质含量,增强了水稻根系活性;水分调控加速了土壤中有机质的分解,增加了土壤中的有效养分,有利于水稻的正常生长和发育;控制灌溉条件下土壤中氮素形态发生变化,铵态氮含量降低.     

控制灌溉稻田的甲烷减排效果

为探讨节水灌溉水分调控对稻田甲烷（CH4）排放的影响,寻找节水减排的稻田灌溉模式,依据5a田间原位观测资料,分析控制灌溉稻田CH4排放规律及其减排效果。结果表明,控制灌溉稻田稻季CH4排放量为1.07±0.17 g/m2,较淹水灌溉稻田（6.49±0.17 g/m2）降低83.5%,差别极显著。本研究得到的中国东南部稻田稻季和全年CH4排放量均低于已有报道中的中国稻田CH4排放量,其中控制灌溉稻田全年CH4排放量低于世界大部分地区稻田。根据本研究结果估算中国稻田CH4排放总量为2.06 Tg/a,大面积推广控制灌溉后,中国稻田CH4排放量还将进一步下降。控制灌溉模式显著影响水稻全生育期稻田CH4排放通量的变化,削峰效果显著。控制灌溉稻田CH4排放通量在返青期至分蘖中期（移栽后18 d内）逐渐上升至最大值,然后逐渐减小,从水稻分蘖后期（移栽后21 d）开始至生育期结束均维持在较低水平。控制灌溉稻田CH4排放通量峰值为3.69 mg/m2·h,较淹水灌溉稻田降低69.0%。在持续降雨的作用下,控制灌溉和淹水灌溉模式下稻田CH4排放通量均呈现下降趋势。控制灌溉模式的土壤水分调控,使稻田经历一系列的脱水过程,改变了根层土壤的水气状况,减小了稻田CH4排放。控制灌溉模式在水稻全生育期的应用可显著地减少稻田CH4排放。     

参考作物腾发量支持向量回归机实时预报模型

为了实现高精度的实时预报作物需水量,利用结构风险最小化准则的思想以及核函数的非线性变换把空间变换到高维寻求全局最优解的方法,以最高温度、最低温度、日平均温度、天气阴晴指数和风力等级为输入因子,建立基于支持向量回归机的参考作物腾发量实时预报模型。以江苏南京站2003至2005年的日气象资料进行模型训练和预测,并将各输入因子进行±20%增噪后建立的支持向量回归机模型与传统BP网络模型作为对照。结果表明,支持向量回归机实时预报模型不仅精度高（有效性指数87.93%,平均误差0.2609,合格率87.4%）,较传统BP网络模型（有效性指数78.91%,平均误差0.3526,合格率76.8%）有更优的泛化能力,且泛化能力不会因为增噪处理而降低,有较强的适应性及参数可移植性。