不同滴头流量和灌水量下农田土壤湿润体特征及其估算模型

为了准确估算滴灌条件下农田土壤湿润体，利用亮蓝染色剂示踪技术分别在陕西杨凌(粘壤土)、甘肃武威(沙壤土)和宁夏盐池(沙土)3个试验站点开展了农田滴灌试验。试验设不同灌水量和滴头流量，研究不同土壤质地条件下灌水量和滴头流量组合对农田土壤湿润体的影响，进而探求不同土壤质地的土壤湿润体估算模型。结果表明：在相同的土壤条件下灌水后农田土壤形成的湿润体随灌水量的增加而增大，在相同灌水量下增加滴头流量能够显著增加水平方向的湿润距离，相较于小滴头流量(1.38 L·h^-1)而言，大滴头流量(3.0 L·h^-1)形成宽浅形湿润体。在相同的灌水量和滴头流量下，农田土壤湿润体的垂向湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)的增加而增加，随灌水前土壤有效持水能力(Δθ)的增加而减小，而水平方向的湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)和有效持水能力(Δθ)的增加而减小。在试验的基础上，利用土壤饱和导水率(K_s)、灌水前土壤有效持水能力(Δθ)、灌水量(v)和滴头流量(q)建立了湿润体垂直和水平方向湿润距离的估算模型(幂函数连乘模型)，并结合湿润体形状利用椭圆方程描述湿润体的轮廓形状(湿润体估算模型)。经试验数据验证，农田土壤湿润体估算模型能够很好估算湿润体轮廓，模拟值和试验实测值的决定系数(R²)在0.93~0.99之间，均方根误差(RMSE)在1.3~4.1 cm之间。     

播期和水氮互作对滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

  【目的】  河西地区石羊河流域的农业生产中水资源短缺，光热资源利用率和水肥利用效率低。通过调整播期协调光热资源与水肥供应，研究提高春玉米生长及水肥利用效率的可能性。  【方法】  大田滴灌试验于2018年在甘肃省中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。设置3个播种日期，即4月10日 (S₁)、4月20日 (S₂)、4月30日 (S₃)；2个灌水量水平，即80% ET_c (I₈₀)、100% ET_c (I₁₀₀) (ET_c为作物蒸发蒸腾量)；4个施氮量水平，即N 0、120、180、240 kg/hm2，分别表示为N₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀。在玉米生长关键期，测定植株生长状况和水分利用指标，收获期测产。  【结果】  播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著，生育期天数随着播期的推迟呈缩减趋势，合理播期应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多。除耗水量外，施氮量对其它各指标影响显著。叶面积指数、干物质积累量和产量均随灌水量增加而增加，随施氮量增加而上升，产量随播期的推迟而减少。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理产量最大，为16830 kg/hm2，比S₂I₁₀₀N₂₄₀处理增产7.35%、节肥14.29%，比S₃I₁₀₀N₁₈₀处理增产12.55%。水分利用效率随施氮量增大而增加，随灌水量增大而升高。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理水分利用效率为3.1 kg/m3，比S₁I₈₀N₂₄₀处理高12.32%。氮肥偏生产力随施氮量增大而减小，S₁I₁₀₀N₁₈₀处理氮肥偏生产力为93.5 kg/kg，比S₁I₁₀₀N₁₂₀处理降低4.9%，但增产42.65%。  【结论】  综合产量和节水节肥因素，在本试验条件下适时早播 (4月10日) 有助于充分发挥水肥资源的潜力。在早播和充分灌水条件下，施用较低的氮肥量 (N 180 kg/hm2) 即可获得最高的产量。     

不同灌水和施氮对河西绿洲春玉米生长、产量和水分利用的影响

通过大田小区试验,设置8个不同生育期灌水处理:各生育期都灌水(CK)、苗期不灌水(I1)、拔节期不灌水(I2)、抽穗期不灌水(I3)、灌浆成熟期不灌水(I4)、苗期+抽穗期不灌水(I13)、苗期+灌浆期不灌水(I14)、拔节期+灌浆期不灌水(I24)和4个氮肥水平:不施氮(ZN)、低氮(LN,60 kg N/hm2)、...     

水肥耦合对苹果幼树产量、品质和水肥利用的效应

为探明半干旱地区苹果幼树水肥精准管理模式,研究了水肥耦合对3 a生苹果幼树生长、产量、品质及水肥利用的效应,试验设置4个灌水水平,其灌水上下限分别为田间持水率的75%~85%(W1)、65%~75%(W2)、55%~65%(W3)、45%~55%(W4);3个施肥水平(N-P2O5-K2O),即高肥:30-30-10 g/株(F1)、中肥:20-20-10 g/株(F2)、低肥:10-10-10 g/株(F3)。结果表明:苹果幼树萌芽开花期至新梢生长期控水控肥可有效调控苹果幼树植株和叶面积的增长;苹果产量最高和最低的处理分别为F1W1和F3W4(F1W1比F3W4增加139.1%),产量与干物质质量间相关关系的决定系数R2为0.908 5,达到了极显著水平;增加灌水量提高了苹果着色指数却降低其果形指数,亏水处理和增加施肥量有利于提高苹果硬度;轻度亏缺(F2)灌溉处理下,增加施肥量有利于提高苹果维生素C含量;灌水量对苹果可溶性固形物和可溶性糖影响不显著,但增加施肥量有利于提高苹果可溶性固形物和可溶性糖的含量;施肥量对苹果可滴定酸和糖酸比影响不显著,但增加灌水量可降低苹果可滴定酸含量,提高苹果糖酸比;高水低肥处理能够产生较高的肥料偏生产力(PFP);水分利用效率(WUE)最大值基本上出现在F2W2处理,与F1W1相比,虽然产量减小7.5%,但耗水量却减小16.7%,WUE增加11.2%,高水高肥的F1W1处理并不能得到最大的WUE,最大的WUE出现在F2W2处理。由此可见,F2W2处理是苹果幼树生长、产量、品质以及水肥利用效率方面的最佳水肥组合,达到了节水、节肥的最佳水肥耦合模式。     

新疆棉花亏缺灌溉叶面积指数模拟研究

建立了充分灌溉和亏缺灌溉条件下新疆棉花叶面积指数的动态模拟模型。模型以基于beta函数的每日热效应为时间尺度,在考虑土壤水分胁迫效应的基础上,使用Logistic函数的一阶导数描述叶面积指数的变化速率,叶片衰老过程同样采用Logistic函数的一阶导数,并假设从初花期开始发生。该模型还考虑了土壤水分胁迫和温度对叶片衰老的加速效应。最后使用石河子棉花灌溉试验观测结果对模型进行了参数率定、验证和敏感度分析。验证结果显示:充分灌水条件下叶面积指数的均方根误差(RMSE)为0.22 m2/m2,残差聚集系数(CRM)为-0.01;20%和40%亏缺灌溉条件下叶面积指数的RMSE和CRM分别为0.37 m2/m2、-0.05和0.23 m2/m2、0。此外,叶面积指数的模拟值与实测值间R2为0.96。说明该模型准确地模拟了新疆棉花叶片全生育期的动态变化过程。敏感度分析结果表明,在充分灌水条件下,叶片潜在衰减面积、叶片日最大增加面积和衰减面积、初花期开始时间是影响模型的主要参数。     

抗旱剂对作物生长土壤结构及土壤水分性质的影响

研究结果表明,抗旱剂包衣谷种可提早1～1.5天发芽。土壤施用,小麦发芽率、成活率分别增大4%～16%和9%～15%,根苗比是对照的1.30～2.13倍;土壤团聚体数量增加,淀粉型抗旱剂的2～1mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm水稳性团聚体分别是对照的12.91,10.67,7.64倍,纤维型的分别是52.30,19.53,12.03倍。土壤抗水蚀能力,对照土柱湿筛30min后94%分散于水(<0.25mm),处理的土柱72%以上没有分散,<0.25mm的仅占13.73%.施入抗旱剂土壤的含水量高,但水势降低。抗旱剂不仅提高土壤持水总量,而且提高易效水含量,淀粉型的比对照增加易效水4.84%,纤维型的为8.16%,裸土蒸发量也随之下降。     

控制性根系分区交替灌溉对玉米拔节期土壤微生物区系的影响

本文利用盆栽试验研究玉米常规全部根系区域灌水（全灌）、固定1/2根系区域灌水（固定灌）和交替1/2根系区域灌水（交替灌）三种灌水方式对土壤微生物区系和生物多样性指数的影响。试验结果表明：在同一灌水方式下，轻度的水分亏缺能有效地改善土壤的水分、通气等条件，从而有利于土壤微生物的繁衍发展。在不同灌水方式下，由于交替1/2根系灌水使根系区土壤处于交替干燥和湿润，在提供生命活动所需水分的同时，使土壤孔隙处于良好的通气条件下，为土壤微生物提供了有益的生存条件，因此显示出其明显的优越性。     

6050X1型时域反射仪的测定原理与灵敏性

介绍了６０５０Ｘ１型时域反射仪（ＴＤＲ）的基本结构和测定土壤含水率的原理，通过试验分析了它对导棒材料性质及导棒长度的灵敏性。结果表明，用铜和不锈钢做波导棒效果基本一致，导棒实际长度与输入长度的微小偏差对含水率的测量结果影响很小，且导棒越长影响越小     

限量灌水和施磷对冬小麦养分吸收及利用的影响

通过大田试验研究了冬小麦在整个生育期阶段植株的养分吸收量和肥料利用效率的变化规律。本研究以西农‘979’小麦为试验材料,试验采取3个灌水水平即W₁,W₂及W₃,分别为2 400 m³·hm^-2、1 800 m³·hm^-2和1 200 m³·hm^-2。施磷设4个水平即F₁、F₂、F₃及F₄,施磷肥(纯P₂O₅)量分别是0、60、120及180 kg·hm^-2。结果表明：在施氮肥相同的情况 下,灌水和增施磷肥均能够促进植株对氮、磷的吸收量。随着施磷量的增加,灌溉水利用效率及产量也随着显著增加。在F₄处理条件下,W₂处理的子粒产量高于W₁、W₃处理,在W₂处理基础上再增加灌水量,子粒产量无显著提高,且显著降低了水分利用效率。这说明灌水和施磷显著提高子粒的产量,但过量灌水会导致子粒产量下降,适量灌水、增施磷肥可以显著提高子粒产量。在本试验条件下,灌水量在1 800 m³·hm^-2和施磷肥(纯P₂O₅)量在120 kg·hm^-2时,促进小麦的生长发育进程,施磷对土壤水分不足的补偿效应主要是增加单位面积穗数,施肥增加了穗粒数,从而增加了产量,提高水分和磷素利用效率。     

桃树需水信号及产量和果实品质对水分的响应研究

于2010和2011年桃树连续生长季,在移动式遮雨棚下进行4 a生桃树小区灌溉试验,研究了桃树需水信号(液流速率、净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs)及产量和果实品质对不同灌水量(I1:100%ETc、I2:75%ETc、I3:50%ETc、I4:25%ETc,ETc是作物蒸发蒸腾量)的响应规律。2 a试验结果表明:与I1相比,I2不会明显降低桃树液流速率、Pn和产量并可获得较高的水分利用效率(WUE),2 a分别平均提高6.2%、7.7%,而I3和I4虽然有较低的Tr和较高的WUE,但其Pn和产量显著下降,分别降低9.2%、21.4%和16.9%、42.5%。不同灌水量对口感风味、维生素C、糖酸比、单果质量和产量产生了极显著的影响(P0.01),其中I2较I12 a分别提高了2.2%、4.5%、24.4%、28.8%、-2.3%和5.9%、3.2%、26.5%、9.3%、0.4%。不同灌水量对果实个数、着色度、硬度和可滴定酸产生了显著的影响(P0.05),其中I2较I12 a分别提高了-24.1%、85.7%、22.1%、12.1%和-8.1%、40%、28.8%、-2.7%。不同灌水量对果实含水率影响不大,亏缺灌溉(I2、I3、I4)均提高了果实品质。由此可见,75%ETc亏缺灌溉是桃树在产量、水分利用效率和果实品质上最好的灌溉量。