限量灌溉和施氮对小桐子产量和品质的影响

运用主成分分析和方差分析相结合的方法,对2011—2012年连续2年小桐子产量和品质进行分析,研究灌水(W1、W2、W3处理分别灌水200、400、600 mm,W0为不灌水对照)和施氮(N1、N2、N3处理分别为每株施氮75、150、300 g,N0为不施氮对照)对云南元谋干热河谷区小桐子产量和水分利用效率及品质的影响。结果表明,与W0处理相比,随着提高灌水量,果实产量、百粒果仁干重和水分利用效率均随灌水量的提高先增后减,W2处理达到最大值;与N0处理相比,小桐子果实产量、百粒果仁干重和水分利用效率均随施氮量的增加而呈现先增加后减小趋势,在N2处理达到最大值;W2与N2互作的小桐子果实产量、百粒果仁干重和水分利用效率最高;主成分分析表明,W2N2处理的综合得分最高,小桐子果仁品质最优。     

不同时间尺度元谋灌区小粒咖啡需水变异特征

为了元谋灌区的水分高效管理,研究了该区不同时间尺度下小粒咖啡需水规律.根据元谋站点1956—2010年逐日气象观测资料,计算并分析不同时间尺度下小粒咖啡需水量和水分盈亏指数的变化特征,采用偏相关分析探讨各气象因子对小粒咖啡需水量的影响程度,利用MannKendall检验法和滑动t检验法分析小粒咖啡年际需水量、水分盈亏指数及气象因子变异规律.结果表明:元谋灌区小粒咖啡年内需水量呈单峰抛物线形状,3—5月为小粒咖啡生长需水关键阶段,对灌溉依赖程度最大;6—10月则是需水量最低时期,水分亏缺最小.近55 a来小粒咖啡需水量呈波动递减趋势,水分盈亏年总值均为负,即水分亏缺,20世纪80年代起需水量开始显著下降,水分亏缺明显减少.风速和日照时数是影响元谋灌区小粒咖啡需水量的最主要气象因子.     

水氮耦合下小桐子的生长特性及其根区土壤的水氮迁移

采用3个滴灌灌水水平(10、20、30 mm,分别记为W1、W2、W3)和3个施氮水平(尿素)(0、90、180 g/株,分别记为N0、N1、N2)的耦合方式对1年生小桐子进行灌溉和施肥处理,研究小桐子的生理生长特性,并探索小桐子根区土壤的水氮迁移规律。结果表明：水氮耦合对小桐子的株高、茎粗和生物量具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的影响,且二者间存在着一定的互作效应;在W1低水处理下,施加适量的氮肥可促进小桐子的生长和干物质积累;当灌水水平相同时,N1处理的小桐子的茎粗、株高和所测生物量指标值均较大;当施氮水平相同时,W2处理的小桐子的茎粗、株高和所测生物量指标值均较大;纵向上,2016年6、9月根系所在中层(>20~40 cm)土壤含水率均值最高,深层(>40~60 cm)的其次,浅层(0~20 cm)的最小,2017年6、9月各土层深度水分分布比较均匀,在施氮处理(N1、N2)下,2016年6月深层土壤的硝态氮质量分数随着灌水水平的增加而提高,W3处理对比W1和W2处理更容易导致硝态氮的淋失;横向上,距树干10 cm测量点的硝态氮质量分数始终低于距树干30 cm测量点的,2016年6、9月水分的横向分布保持与硝态氮的分布规律一致,处理1年后由于小桐子须根生长,受导流作用影响,使得2017年6、9月水分在中层土壤中横向分布发生改变。在本研究条件下,施尿素90 g和滴灌20 mm灌水水平的处理为有利于小桐子生长的最优水氮耦合处理。     

不同施肥和灌溉水平对三七生长特性和发病率的影响

为了探究利于三七生长发育和降低发病率的灌溉施肥模式。以3年生三七为研究对象,采用大田试验,试验共设置3个灌水水平:W1(低水,0.5FC,FC为田间持水量)、W2(中水,0.7FC)、W3(高水,0.9FC),设置4个施肥水平:F1、F2、F3、F4,全年施肥量均为96 kg·667m^-2,根增重期∶苗期∶花期∶果期的施肥比例分别为25%∶25%∶25%∶25%、20%∶25%∶30%∶25%、15%∶30%∶30%∶25%和10%∶40%∶20%∶30%。分析生育期不同施肥量和灌溉耦合对三七生长特性、光合特性、干物质积累和发病率的影响。结果表明:W2F4处理的地上部分鲜重、地上部分干重、根鲜重、根干重都最大,其苗期和果期的株高和茎粗也最大;茎粗增量最大的处理为W1F3和W2F3,株高增长量最大的处理为W2F3和W2F4;三七花期的净光合速率(P_n)、叶片瞬时水分利用效率(WUE)和光能利用效率均高于果期;6、7、8月发病率较低的处理为W2F4和W2F3。综上可知,适当的水分胁迫和苗期、果期增肥有利于提高三七产量,降低发病率。     

基于机器学习的遮荫设施内参考作物蒸散量估算

为高效准确地估算遮荫设施内参考作物蒸散量（Reference Evapotranspiration, ET0）,该研究通过分析三七栽培遮荫设施（四周及顶部均由黑色遮阳网遮盖,通风性较好）内及设施外气象参数的关系,采用Sobol敏感性分析方法筛选出设施外有效的气象参数,并将其作为模型输入,以Penman-Monteith（FAO-56 PM）模型计算的值为标准值,采用贝叶斯优化（Bayesian Optimization, BO）算法优化机器学习方法（支持向量回归机（Support Vector Regression, SVR）、随机森林（Random Forest, RF）和极限学习机（Extreme Learning Machine, ELM））中的参数,建立3种遮荫设施内ET0估算模型（BO-SVR、BO-RF和BO-ELM）。结果表明：遮荫设施内ET0对设施外平均相对湿度、平均风速、最高气温和平均气温的敏感性较高,一阶敏感系数分别为0.450、0.304、0.064和0.026,故基于4组气象参数建立模型。BO-ELM模型的测试精度整体优于BO-SVR和BO-RF,其中BO-ELM模型基于平均相对湿度、平均风速、最高气温和平均气温的气象参数组合估算精度最高,决定系数、均方根误差和平均绝对误差分别为0.928、0.069 mm/d和0.046 mm/d,BO-ELM模型也能很好地适应少量气象参数（平均相对湿度和平均风速）估算设施内ET0,决定系数、均方根误差和平均绝对误差分别为0.910、0.078 mm/d和0.057 mm/d。综合考虑计算精度和计算代价,可将BO-ELM模型作为气象参数缺失情况下遮荫设施内ET0的估算方法。研究为遮荫设施内ET0的估算提供有效方法。     

交替灌溉条件下水氮供给对番茄生长及水分利用的影响

为探讨控制性分根区交替灌溉条件下不同水氮供给对作物生长特性的影响,采用番茄盆栽试验,研究了交替灌溉和水氮处理对番茄生长、产量和水分利用的影响.结果表明:交替灌溉方式下,低氮处理的番茄株高较大;高水低氮和低水中氮处理的茎粗较大;中氮处理的干物质累积总量分别是高氮和低氮的1.25倍和1.01倍.交替灌溉高水处理的水分利用效率均值分别是交替灌溉低水处理和常规充分灌水处理的1.05倍和1.12倍.交替灌溉增加根冠比7.89％～ 31.61％.常规充分灌水处理的产量均值最大,分别是交替高水和交替低水的1.05倍和1.39倍.在交替灌水条件下,中氮处理的耗水量分别是低氮和高氮的1.04倍和1.16倍.     

局部根区灌水和施氮对玉米导水率的影响

【目的】研究局部根区灌水和施氮对玉米根系、冠层水分传导的影响。【方法】以陕单9号玉米为试验材料,试验采取3种灌水方式,即常规灌水（CI）、固定1/2根系区域灌水（FPRI）和交替1/2根系区域灌水（APRI）。每种灌水方式设3种供水水平：充分灌水、轻度缺水、重度缺水。3个施氮水平：高氮（每千克土施0.3g纯氮)、中氮（每千克土施0.2 g纯氮)、低氮（每千克土施0.1 g纯氮),无肥对照。采用高压流速仪（high pressure flow meter,HPFM）测定不同水分、氮肥条件下盆栽玉米导水率。【结果】两种灌水方式下玉米导水率有极显著差异,交替灌水方式下玉米导水率大于固定灌水方式下玉米的导水率。土壤水分、氮素对玉米根系、冠层导水率的影响都达到了极显著水平。3个生育期相比较,玉米在拔节期具有较大的导水率。【结论】交替灌水方式较其他灌水方式更能促进根系的水分传导能力,有利于提高作物对水分的吸收和利用;随着土壤水分的增加玉米根系、冠层的导水率有明显的增加趋势;在土壤水分不变条件下施氮肥可以提高玉米根系、冠层的水分传导;在干旱半干旱地区,交替灌水方式具有明显的优越性。     

调亏灌溉对小桐子幼树形态特征与水分利用的影响

在盆栽条件下,研究调亏灌溉对小桐子幼树形态特征与水分利用的影响。设置2种调亏水平:重度亏缺W1(田间持水量的25%~45%)和轻度亏缺W2(田间持水量的45%~65%);3种亏水处理时间:D1(亏水120d)、D2(亏水90 d)和D3(亏水60 d);CK为常规灌溉(田间持水量的65%~85%)。结果表明:亏水度对小桐子幼树的株高、茎粗、壮苗指数、叶面积、基茎截面积、干物质质量和水分利用效率的影响趋势表现为轻度调亏处理>重度调亏处理;对根冠比和胡伯尔值的影响趋势表现为:重度调亏处理>轻度调亏处理。亏水时间对小桐子幼树的株高、茎粗、壮苗指数、叶面积、基茎截面积、干物质质量和水分利用效率的影响趋势表现为60 d>90 d>120 d;对根冠比和胡伯尔值的影响趋势均表现为120 d>90 d>60 d。与正常灌水相比,轻度调亏60 d的处理节约灌溉用水11.2%,其叶干重和叶柄干重显著下降,根系、茎秆和总干重下降并不明显,而粗高比和根冠比显著提高,因此,灌溉水利用效率和壮苗指数显著增加7.8%和8.1%。可见,苗后期轻度亏水不仅具有明显的壮苗作用,而且促进水分利用效率显著增大。     

水氮耦合对干热区小粒咖啡产量和品质的影响

为探明干热区小粒咖啡优质高产的水肥管理模式,通过连续2 a大田试验研究旱季4个灌水水平(充分灌水W1和亏缺灌水W2、W3、W4,W2、W3和W4灌水量分别为W1的80%、60%和40%)和3个施氮水平(N1:140 g/棵、N2:100 g/棵和N3:60 g/棵,纯氮量)对小粒咖啡产量、品质及水分利用效率的影响,并通过主成分分析对综合营养品质进行评价。结果表明,与W4相比,提高灌水量可增加干豆产量42.8%~151.0%、生豆中绿原酸含量16.9%~31.5%,水分利用效率随灌水量的提高先增后减,W2的水分利用效率最大。与N3相比,提高施氮量增加干豆产量、水分利用效率、生豆中蛋白质和绿原酸含量分别为32.9%~42.6%、32.0%~45.8%、5.9%~9.7%和7.0%~12.6%,N2的干豆产量和水分利用效率最大。与W4N3相比,提高水氮用量能同时增加干豆产量和水分利用效率,分别增加22.0%~307.5%和18.2%~205.3%。W1N2处理获得2 a的最大均产,为5 587.42 kg/hm2。主成分分析结果表明,W2N2的综合营养品质最优,而水氮不协调会导致品质下降。与W4N3相比,W2N2显著提高干豆产量、水分利用效率和生豆中蛋白质和绿原酸含量,降低粗纤维含量。因此,从优质高产角度考虑,干热区小粒咖啡的水氮耦合模式为W2N2组合。     

控制性分根区灌溉对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为探索灌水方式对根区水氮迁移和利用的影响,对盆栽玉米采用3种灌水方式（常规、交替、固定）和4个氮素水平,研究了不同根区湿润方式对玉米根区水氮迁移动态和利用的影响。结果表明：施氮后盆内土壤硝态氮含量和施氮量呈正相关,交替灌溉根区两侧土壤硝态氮分布均匀,固定灌溉根区干燥侧土壤硝态氮累积量明显大于湿润侧。交替灌溉上层土壤硝态氮残留量和常规灌溉同一层次上的残留量相当,下层的残留量比常规灌溉的大。交替灌溉的根冠比最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。交替灌溉的水分利用效率是常规灌溉的0.99～1.11倍,而灌水量是常规灌溉的0.75倍,节水效果明显。同一氮肥水平下,交替灌溉的单位干物质全氮吸收量最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。