局部恢复水氮供应对玉米根系氮素吸收与分配的影响

【目的】水分或养分胁迫后恢复供应能显著提高根系吸收能力,且局部水分或氮素供应可以有效刺激供应区根系吸收的补偿效应,进一步揭示水氮双重胁迫后局部恢复供应条件下影响根系氮素吸收能力的因素以及玉米各器官氮素分配状况有重要意义。【方法】采用分根技术,水培模拟局部根区水氮同时恢复供应,其中以聚乙二醇6000（PEG 6000）模拟营养液的渗透势,并用相应的供氮水平模拟氮素胁迫。试验设置4个水氮双重胁迫（也即4个局部恢复供应）处理：正常供应水氮、轻度水氮胁迫、中度水氮胁迫和重度水氮胁迫。双重胁迫6 d后一半根区恢复正常供应,于处理后0、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系氮素吸收速率、含氮量以及氮素累积量。【结果】水氮双重胁迫后局部恢复供应,持续胁迫区根系吸收速率、含氮量以及氮素累积量均显著小于恢复供应区（P＜0.05）。1-3 d时,轻度和中度胁迫处理持续胁迫区根系氮素吸收速率比恢复供应区分别减小38.2%和48.7%;7-9 d时分别减小84.9%和86.4%。对于恢复供应区,局部水氮同时恢复供应1 d内,根系氮素吸收速率较前期胁迫明显增大,且在0-1 d和7-9 d时,经中度及其以下胁迫程度时,根系氮素吸收速率显著大于对照（P＜0.05）,产生根系氮素吸收能力的补偿效应,但3-7 d 时消失。而且,恢复供应区根系含氮量和氮素累积量分别于1 d和5 d后恢复到对照水平,导致植株氮素生产效率最终与对照无显著差异。另外,各处理地上部氮素来自¹⁵N肥料的分配比例显著小于对照（P＜0.05）,且随胁迫程度而逐渐减小,恢复供应区根系则有相反的规律,持续胁迫区根系表现为,轻度胁迫与对照无明显差异（P＞0.05）,中度和重度胁迫显著大于对照和轻度胁迫（P＜0.05）,且3-9 d时,中度和重度胁迫间无明显差异（P＞0.05）。【结论】前期中度以下程度（水分−0.4 MPa+氮素1 mmol·L^-1）的水氮双重胁迫后局部恢复供应,恢复供应区根系氮素吸收速率在时间和空间上均可得到恢复,产生根系氮素吸收的部分补偿效应,但这种补偿效应与恢复供应的时间有关（轻度胁迫为1 d,中度胁迫为7 d）;玉米各器官氮素分配比例与胁迫程度和局部恢复供应时间有关。该研究可为调节植物与土壤环境的相互作用,充分挖掘植物自身对环境变化的适应潜力提供理论依据。     

农田灌溉过程中的水力学问题

基于多年节水灌溉工程技术与产品的研发实践,提出发展灌溉水力学的初步设想.在分析农田灌溉实施过程的基础上,将其划分为输水、灌水、土壤入渗与植物吸水4个阶段;输水与灌水过程属灌溉水力学范畴,土壤入渗属土壤物理学范畴,植物吸水则与植物水分生理密切相关;灌溉水力学、土壤物理学与植物水分生理学共同构成农田灌溉的基本科学理论.据此给出了灌溉水力学的基本概念、研究对象与研究方法.灌溉水力学将着重研究输水与灌水过程中的水流运动规律,其科学目标是如何经济、高效、均匀地将灌溉水流输送到田间土壤;灌溉水力学的内涵主要包括灌溉水流运动规律、灌溉系统水力计算和灌溉均匀度评价3个方面.灌溉水力学的发展,可作为农田灌溉基本科学理论,指导灌溉技术和产品的研究与开发,为灌溉工程设计提供新方法和新手段.     

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明：在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.     

预处理秸秆对土壤蒸发及秸秆分解率的影响

通过室内土柱模拟培养试验,对比研究了秸秆粉碎、氨化及与无机土壤改良剂混合配施后对土壤蒸发特性及秸秆分解速率的影响.结果表明:秸秆施入土壤后明显提高了土壤的累积蒸发量,粉碎氨化秸秆具有降低累积蒸发量的作用,其与无机土壤改良剂混合配施后,降低土壤蒸发强度作用显著,提高了土壤的耐旱性.长秸秆和粉碎秸秆单独施入土壤后明显提高了土壤的蒸发失水比,粉碎氨化秸秆能持续降低土壤的蒸发失水比,当其与土壤改良剂混合后抑制土壤无效蒸发作用周期延长.秸秆施入土壤后的分解高峰主要发生在30 d内.短期内秸秆粉碎程度对其分解速率作用不明显,粉碎氨化秸秆提高秸秆分解率效果显著.土壤耗水特征各指标累积蒸发量E_c、蒸发速率a·b、蒸发失水比p_wl各指标之间相关关系具有统计学意义,能较好地表征土壤蒸发特性.     

自动化控制在节水灌溉系统中的应用

为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,应用计算机技术、自动化控制技术于农田灌溉系统。结合ZigBee无线传感网络与GPRS网络,设计开发了基于CC2530和MSP430的节水灌溉控制系统。该系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点、基站、监控中心4部分组成,能实时监测土壤含水率变化。系统利用土壤水分传感器测量土壤含水率参数,对比预设的含水率上下限,判断是否需要灌溉及何时停止灌溉。初步测试证明,该系统运行稳定可靠,能够准确获取土壤含水率信息,并进行节水灌溉控制。和传统灌溉方式相比,自动灌溉实现了智能化、自动化、精确化的灌溉控制,节约了水资源,有效地提高了生产率。     

不同材料覆盖的土壤水温效应及对玉米生长的影响

在渭北旱塬区采用随机区组试验,对比研究了生物降解膜(S)、塑料地膜(D)、秸秆(J)、液态膜(Y)覆盖和裸地平作种植玉米的土壤水温效应及玉米生长状况。结果表明,玉米进入抽雄期和灌浆期后,不同覆盖材料间土壤水分出现较大差异,40~160 cm J覆盖土壤平均含水量显著(P<0.05)高于对照和其他覆盖;S和D覆盖对较深土层(60~120 cm)的水分利用加强。J覆盖保墒效果好于其他处理,玉米生长前期主要提高0~100 cm土壤含水量,后期提高100~200 cm土壤含水量;S和D覆盖的保墒效果主要表现在玉米营养生长阶段的浅层土壤。玉米营养生长阶段5~25 cm平均地温,S和D覆盖分别提高1.4°C和2.6°C,J和Y覆盖分别降低3.0°C和0.8°C。S和D覆盖水温协同,延长了玉米营养生长时间,使玉米全生育期提前11 d,J覆盖由于降低地温使全生育期延长3 d,液态膜不影响生育进程。S和D覆盖显著(P<0.05)提高了玉米穗长、穗粗和行粒数及地上部干重,Y覆盖显著(P<0.05)增加玉米的百粒重,J覆盖显著(P<0.05)降低了玉米穗长、行粒数和百粒重。4种覆盖均不同程度降低了玉米的经济系数,S、D和Y覆盖玉米分别增产26.9%(P<0.05)、34.7%(P<0.05)和2.4%,J覆盖造成玉米减产10.5%。     

不同施肥方式对垄沟灌溉水氮分布的影响

采用室内土箱试验,研究了垄沟施肥、垄底施肥和垄顶施肥方式和垄沟灌溉对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响.结果表明,土壤水分最先从沟部入渗,垄沟表层土壤剖面迅速吸湿,在土壤水分再分布过程中,垄部土壤剖面含水量明显增加;但不同施肥方式对土壤水分含量不存在显著影响;土壤N03--N的分布与水分的分布类似,施肥方式对土壤N03--N含量存在显著影响,垄顶施肥和垄底施肥可以有效减少土壤N03--N的淋溶,至40 cm土层深度土壤N03--N含量仅为7 mg·kg-1左右,在剖面上的分布较为集中;然而,由于土壤表面的吸附作用,土壤NH4+-N在施肥区累积,出现峰值,再分布过程中垄顶施肥处理比垄底施肥处理土壤NH4+-N含量高.     

有限水资源条件下西北旱区农业发展途径

以综述的方式，从以下几个方面对西北旱区农业发展出路做了讨论：1.西北五省（区）水资源分布状况；2.资源农业利用现状；3.旱区农业的发展出路以及政策与工程保障制度。并从对水资源合理利用和开发的角度，阐述了 新形势下西北干旱地区农业用水问题，以及对于我国农业发展重要战略意义。通过讨论分析得出，西北五省（区）农业只有综合发展，多种经营，依靠科技及政策，才能走出一条适合本地区的多元化农业发展之路。     

基于Hydrus-1D模型的灌区农田土壤水分渗漏和硝态氮淋失特征研究

为定量分析农田土壤水分渗漏和硝态氮淋失特征，基于3年冬小麦-夏玉米轮作水氮试验，采用Hydrus-1D模型对泾惠渠灌区农田土壤水氮运移转化过程进行动态模拟。结果表明：Hydrus-1D模型可以准确模拟不同深度土壤水分和硝态氮的运移过程，根系层下(200 cm)土壤水分渗漏量主要受灌水量影响，冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏量大于夏玉米全生育期，两者渗漏量分别为15.34～25.38 cm和6.98～9.82 cm。夏玉米和冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏强度分别为0.06～0.08 cm·d^-1和0.06～0.10 cm·d^-1,冬小麦越冬期灌溉处理的全生育期根系层下土壤水分渗漏量受越冬期灌水量影响明显。夏玉米和冬小麦生育期内根系层下硝态氮淋失通量范围分别为0.003～0.016 mg·cm^-3·d^-1和0.001～0.032 mg·cm^-3·d^-1。硝态氮淋失与灌水量、降雨量及土壤剖面硝态氮含量呈正相关关系，并且对降雨和灌溉的响应具有滞后性，约在灌水...     

节能保质的卷盘式喷灌机双喷枪技术

针对卷盘式喷灌机搭载单喷枪灌溉所需工作压力较高的问题,文中提出使用双喷枪组合灌溉,并对双喷枪与单喷枪在不同工作压力下的移动喷洒水量分布开展试验,对比分析2种喷枪在不同轮灌组合间距下的灌水均匀度.结果表明,双、单喷枪工作压力分别为0.10和0.25 MPa时,其喷洒幅宽分别为45.08和45.60 m,2种喷枪以1.5倍喷头车喷洒半径组合轮灌时,组合均匀度分别为81.72%和80.36%,喷洒效果基本相同.运用等效年值法,对2种喷枪的初始投资、能耗费和年运行费进行对比发现,此工况下,双喷枪的初始投资、能耗费和年运行费分别为27.45,77.58和105.04元/ hm²,单喷枪分别为12.95,193.96和206.91元/ hm²,双喷枪初始投资虽略有增加,但能耗费和年运行费较单喷枪分别减小了60.00%和49.23%.因此,使用双喷枪喷洒可在保证喷洒质量的同时,降低工作压力、能耗费和年运行费.