蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系和产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系、产量和灌溉水利用率的影响,以12 a生矮砧红富士苹果树为研究对象,设置3个灌水处理(灌水下限均为田持的60％,蓄水坑灌处理T1、T2的灌水上限分别为田持的100％和80％,地面灌溉处理CK的灌水上限为田持的80％),对全生育期果树吸水根系根长密度、根表面积密度以及果实产量进行测定.结果表明:各处理吸水根系均随着土层深度的增加呈现先增大后减少的趋势,大小整体表现为:T1>T2>CK.CK处理吸水根系主要集中在0～60 cm土层,不同生育期根长密度和根表面积密度分别占整个吸水根系根长密度和根表面积密度的82.1％～85.3％和82.1％～86.3％;T1和T2处理主要分布在20～80 cm土层,其中不同生育期根长密度分别占整个吸水根系根长密度的66.3％～74.3％和67.3％～78.1％,根表面积密度分别占整个吸水根系根表面积密度的65.7％～73.5％和67.3％～78.4％.CK处理灌水量比T2处理多25％但减产4.55％,并且灌溉水利用率显著小于T1和T2处理.T2处理灌水量比T1处理少33.33％,但产量仅减少8.82％,且灌溉水利用率显著大于T1处理.综合对比可知,T2是本试验最优处理,蓄水坑灌法能诱导果树根系生长和深扎,降低灌水上限能够达到节水稳产的目的.     

蓄水坑灌条件下室内土柱蒸发试验研究

通过室内土柱蒸发试验对蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律进行研究,结果表明,同一湿润锋埋深水平时,不同光照强度下土壤累积蒸发量随光照强度降低而降低,并呈指数分布;同一光照强度下不同湿润锋埋深水平时,土壤累积蒸发量随湿润锋埋深减小而增加,并呈乘幂曲线分布.同时对蒸发时蓄水坑灌条件下土壤水分运动机制进行了分析.     

蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对苹果园土壤氨挥发的影响研究

利用磷酸甘油-双层海绵通气法,研究了在蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对土壤氨挥发速率和氨挥发量的影响.结果表明:蓄水坑灌条件下,地面氨挥发速率在施肥后第2～3天达到最大峰值,蓄水坑内氨挥发速率达到峰值的时间则稍有滞后性,肥液浓度越大,达到峰值的时间越晚.在不同肥液浓度下,肥液浓度越大,氨挥发量占施肥量的比例越大,在5 556 mg/L、3 333 mg/L和0 mg/L肥液浓度条件下的比例分别是1.80％、0.56％、0％.同一肥液浓度不同灌溉方式下,地面灌溉的氨挥发量比蓄水坑灌大14倍左右,氨挥发量占施肥量的比例分别是7.71％、0.56％,体现了蓄水坑灌的节水保肥优势.     

蓄水坑灌条件下新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限研究

灌水下限是果园灌水的重要指标,下限选择是否合理对果树生长有重要影响。以3 a生矮砧红富士为试验材料,研究了蓄水坑灌条件下不同灌水下限对新梢旺长期幼龄苹果树形态指标及叶片光合特性的影响。结果表明,新梢旺长期幼树形态指标随时间推移逐渐增大,但增速逐渐减缓。灌水下限为60%及70%田间持水率时,幼树生长旺盛,灌水下限为50%时,形成了水分胁迫,阻碍了植株的正常生长;随灌水下限的降低,叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率逐渐降低且各处理差异显著,但叶片水WUE逐渐升高;运用主成分分析法,发现在蓄水坑灌条件下,灌水上限为90%时,新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限为70%。研究成果将为试验区域内合理制定蓄水坑灌灌水制度提供理论依据。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

基于改进的BP神经网络对蓄水坑灌冬季果园土壤温度预测

为准确预测冬季果园土壤温度,建立了蓄水坑灌条件下BP神经网络土壤温度预测模型(BP-WSPI-T)、遗传算法优化的BP神经网络土壤温度预测模型(GA-WSPI-T)和增量逆传播学习算法优化的BP神经网络土壤温度预测模型(IBP-WSPI-T),采用坑内平均气温、地表温度、沿相邻两蓄水坑中心连线距坑壁的距离和距坑壁5cm处分层土壤最低温度为模型输入,对距坑壁15、25和35cm处分层土壤最低温度进行预测,并通过与田间实测数据的统计学分析来判定预测效果。结果表明:BP-WSPI-T、GA-WSPI-T和IBP-WSPI-T模型的平均相对误差分别为8.19%、4.41%和7.57%,GA-WSPI-T模型的预测效果最好,较BP神经网络预测精度得到了很大的提高,建议采用GA-WSPI-T模型对蓄水坑灌冬季果园土壤温度进行预测。     

滴灌灌施磷钾肥对矮砧苹果树生理生长和产量的影响

研究不同滴灌施肥方案对矮砧苹果树生理生长和产量的影响,为果园科学灌溉施肥管理提供理论依据。试验设置5个滴灌施肥水平:低磷中钾(P1K2)、中磷中钾(P2K2)、高磷中钾(P3K2)、低钾中磷(K1P2)和高钾中磷(K3P2),对照组地面灌溉(CK)的施肥水平为中磷中钾(CK-P2K2)。结果表明:不同灌溉方式和施肥水平对矮砧苹果树的新梢、树干直径、叶水势和产量均具有不同程度的影响。其中滴灌P2K2施肥水平可有效促进矮砧苹果树树干直径和新梢的生长,相比其他处理可显著增加果树树干直径和新梢的累积增长量;滴灌K3P2和P2K2施肥水平可显著提高矮砧苹果树的产量。相比地面灌溉,滴灌施肥可以有效促进矮砧苹果树的生长发育,实现增产。     

微润灌管带埋深及压力水头对土壤水分累积入渗量的影响与模拟

微润灌是一种全新的低能耗节水灌溉技术,应用前景广阔。为了揭示微润灌管带埋深及压力水头对累积入渗量的影响,采用室内土箱试验,对不同管带埋深(D5、D10、D15、D20)与压力水头(H100、H150、H200)条件下的水分入渗过程进行了研究。结果表明:不同压力水头处理后的累积入渗量大小表现为:H200H150H100,不同埋深处理后的累积入渗量大小表现为:D5D10D15D20,埋深、压力水头及两者间的交互效应对总累积入渗量的影响均达到极显著水平。微润灌累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型,压力水头与模型入渗系数、入渗指数呈正相关关系,而管带埋深与模型入渗系数、入渗指数呈负相关关系,管带埋深与压力水头间的交互效应对入渗系数和入渗指数存在极显著影响。进一步分析发现,管带埋深、压力水头与入渗系数之间的关系分别符合线性函数和指数函数,而与入渗指数之间的关系均符合指数函数,将其代入Kostiakov模型,建立了管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的微润灌累积入渗量模型DH-K(Kostiakov修正模型)。经验证,DH-K模型的平均相对误差MAPE仅为3.97%,模拟精度较高,可用于微润灌管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的累积入渗量预测。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

蓄水坑入渗表层土壤体积质量和饱和导水率的变化

表层土壤体积质量和导水率是影响土壤入渗及水分运动的重要物理参数。该文采用土壤切片技术和数字图像分析技术,分析了蓄水坑灌条件下入渗水头对砂壤土表层土壤体积质量的影响,进行了不同入渗水头、土壤体积质量对砂壤土表层土壤饱和导水率的试验研究,并对蓄水坑侧向水平入渗湿润锋变化的试验结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明：该研究试验条件下（土壤体积质量为1.345 g/cm3）,入渗水头对土壤体积质量和表层土壤饱和导水率有较明显的影响。随着入渗水头的增大,其作用下的表层土壤体积质量趋于增大,土壤结构趋于密实,表层土壤的饱和导水率趋于减小;表层土壤饱和导水率与入渗水头和土壤体积质量之间呈乘幂关系,且表层土壤饱和导水率对土壤体积质量的变化较为敏感,当土壤体积质量达到某一程度时（1.466 g/cm3）,入渗水头对表层土壤饱和导水率的影响甚微。研究成果揭示了入渗水头影响蓄水坑土壤入渗的微观机制,为进一步研究蓄水坑灌法提供了理论依据。