日光温室白菜棵间土壤蒸发变化规律试验研究

土壤蒸发在农田水量平衡和能量平衡计算中占有重要地位。本文采用微型蒸渗仪测定温室白菜的棵间土壤蒸发,对白菜棵间土壤蒸发的变化规律及其与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子的关系进行了试验研究和分析。研究结果表明:温室白菜棵间土壤蒸发随着白菜生育期的推移有减小的趋势,棵间土壤蒸发量占全生育期总耗水量的39.57%~42.03%,棵间土壤蒸发与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子均呈现良好的指数关系,本研究对合理制定温室白菜的灌溉制度具有重要的参考价值。     

局部恢复供水对苗期玉米生长、根系吸收能力及解剖结构的影响

【目的】作物对局部灌溉的响应研究已受到广泛关注,能否采用局部灌溉还需考虑局部灌溉前的土壤水分状况。研究水分亏缺后局部恢复供水下玉米生长、水分吸收的动态变化以及补偿效应的生理机制有重要意义。【方法】以聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)调控营养液的渗透势模拟水分亏缺,采用分根技术,通过水培试验模拟前期水分亏缺后局部根区恢复供水,设置3个水分亏缺程度(-0.2、-0.4、-0.6 MPa)和1个对照(无PEG),于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长和导水率状况,玉米干物质累积以及叶水势。并在此基础上,于处理后0、1、5、9 d连续动态测定对照和-0.2 MPa两个处理各根区根系解剖结构特征。【结果】水分亏缺6 d后局部恢复供水,恢复供水区根干重和导水率平均增长速率显著大于持续胁迫区(P0.05);-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水下,0—0.25 d时,恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),且持续到局部恢复供水后5 d,表现出根系生长的补偿效应;-0.4和-0.6 MPa亏缺后局部恢复供水处理分别于0.25—0.5 d和0.5—1 d时恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),产生根系生长的补偿效应,可见,根系生长的补偿效应发生随水分亏缺程度增大而延迟;-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d时,恢复供水区根系导水率平均增加速率恢复到对照水平,产生根系吸水的补偿效应,继续增大亏缺程度或延长恢复供水时间,补偿效应均消失,说明局部恢复供水有效刺激恢复供水区根系吸水补偿效应的临界水分亏缺程度为≥-0.2 MPa。此外,-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d,恢复供水区根系直径与导管直径显著小于1 d(P0.05),但仍维持或超过对照水平,皮层厚度占根系直径的比例与对照无显著差异(P0.05),9 d时,根系直径与导管直径明显减小(P0.05),较对照减小19%,皮层厚度占根系直径的比例仍显著大于对照(P0.05),与根系吸水补偿效应的产生与消失同步,从根系解剖结构特征方面揭示了恢复供水区根系吸水补偿效应的生理机制。【结论】局部恢复供水可有效刺激恢复供水区根系生长和吸水的补偿效应,但与局部恢复供水前水分亏缺程度和局部恢复供水时间有关,恢复供水区根系解剖结构的变化是补偿效应产生或消失的一个生理机制。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。     

水分胁迫对桶栽冬小麦产量和品质的影响

通过对桶栽冬小麦在拔节期和灌浆期设计不同水分胁迫处理,研究了不同程度、不同时期水分胁迫对冬小麦产量和品质的影响,分析了产量和品质的相关关系。结果表明,灌浆后期干旱可明显提高小麦品质,当籽粒蛋白质含量在14%~16%之间时,高产和优质的矛盾不突出;拔节、灌浆期任何程度的水分胁迫都将导致产量下降,重度胁迫下降幅度较大;拔节期干旱对有效穗数、穗粒数和产量影响大,而对千粒重影响最敏感的时期是灌浆期,拔节、灌浆生育后期胁迫处理对产量及其构成因子的影响比前期小;灌浆期土壤相对含水率控制在55%~70%之间可实现节水、高产、优质三者的协调统一。     

调亏灌溉对冬小麦氮、磷、钾养分吸收与利用的影响

为研究调亏灌溉(Regulated deficit irrigation,RDI)对冬小麦氮、磷、钾养分吸收与利用的影响,采用防雨棚下盆栽方法,于2012—2013年和2013—2014年在黄淮海平原河南新乡连续进行了2 a试验研究。冬小麦设置5个水分调亏阶段:三叶—越冬(I)、越冬—返青(II)、返青—拔节(III)、拔节—抽穗(IV)、抽穗—成熟(V);每个生育阶段设置3个水分调亏度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),相对含水率(占田间持水量的百分数)分别为60%~65%FC(田间持水量)、50%~55%FC和40%~45%FC;对照(CK)相对含水率为75%~85%FC。结果表明,越冬—返青的轻度(60%~65%FC)或中度(50%~55%FC)水分调亏复水后有利于氮、磷养分向籽粒运转与分配,而水分过多或过度亏水则导致养分过多分配至茎、叶等营养器官;抽穗—成熟期的适度调亏(50%~55%FC)有利于提高籽粒中氮、磷的含量,因而提高籽粒产量,改善籽粒品质;返青—拔节及其以前阶段的轻度(60%~65%FC)、中度(50%~55%FC)水分调亏有利于提高氮、磷养分利用效率,但水分调亏不利于钾素利用效率的提高。水分调亏,尤其是越冬期的轻度调亏(60%~65%FC)或拔节期的中度水分调亏(50%~55%FC)可显著增强作物对土壤氮素的吸收利用能力,从而减少肥料氮在土壤中的残留量。说明RDI可有效调控作物养分吸收与分配,实现节水、节肥、高产、优质和高效目标。     

地下滴灌条件下水分胁迫对棉花生理性状及水分利用率的影响

为寻求地下滴灌棉花高效高产适宜的灌溉指标,通过大田田间试验,研究了蕾、铃期不同水分亏缺对棉花生理形状以及水分利用率的影响,结果表明:棉花全生育期内株高、茎粗、叶面积指数均呈"慢-快-慢"变化规律,蕾期水分过多(SDI-8)或过少(SDI-1)均不利于棉花生理指标发育,铃期随水分胁迫加剧(SDI-5)而明显降低,同样水分胁迫条件不同生育阶段,棉花生理性状指标在营养生长阶段产生的负面影响比生殖生长阶段要小(SDI-1均大于SDI-5);SDI-7的籽棉产量和水分利用率均最高,比SDI-8(全生育期充足供水)分别提高了11.6%和12.6%。蕾期(适度水分亏缺)和铃期(充足供水)灌水控制下限分别为田间持水率60%和75%,更利于地下滴灌棉花籽棉产量和水分利用率显著提高。     

滴灌条件下积水区特性的试验研究

滴灌条件下供水强度大于土壤入渗速率时,地表产生积水区,滴灌条件下地表的积水区与土壤质地和滴头流量有关,且积水区的运移是规律的。当供水与入渗达到平衡状态时,积水区稳定。通过试验,研究不同土质在相同滴头流量下积水区运移规律,同种土质在不同流量条件下积水区运移规律,分析其影响因素,得到滴灌条件下积水区的运动符合幂函数关系。     

我国主要棉区水资源状况及灌溉排水发展方向

根据我国主要棉区137个气象站点降雨量数据、全国灌溉试验数据以及近几年各省水资源公报数据,以GIS为主要工具系统分析了我国主要棉区棉花生育期降水、地表水资源、地下水资源以及水资源总量空间分布状况,根据我国主要棉区的棉花需水特点和降雨利用情况,估算了各分区的棉花净灌溉需水量,提出了各分区节水灌溉发展方向。     

膜下滴灌棉田测墒点布设位置试验研究

为科学布设膜下滴灌自动灌溉系统的土壤水分监测传感器,提高测墒精度,采用误差分析方法研究了典型种植模式(1膜1带4行和1膜2带6行)膜下滴灌棉田的测墒点适宜布设位置。结果表明,灌溉制度、种植模式、计划测墒范围与气象年份对膜下滴灌测墒点布设位置影响显著。综合分析不同气象年份与灌溉制度下的土壤墒情,认为"1膜1带4行"和"1膜2带6行"种植模式膜下0~60cm深度的测墒点位置坐标(横坐标为距膜中心线距离,纵坐标为距地表深度,单位cm)分别为(45.6,30.3)和(64.7,27.8),膜+裸地0~100cm深度的测墒点位置坐标分别为(48.2,36.4)和(60.0,29.2),平均测墒相对误差均小于5%,准确性与适用性较高,可在棉花生产中推广应用。     

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。     

水分对不同年代主栽冬小麦品种光合特性的影响

为明确不同水分条件下不同年代主栽冬小麦品种更替过程中气体交换参数和叶绿素荧光参数的演变规律及其对水分胁迫的响应机制,以河南中部麦区20世纪50年代以来不同时期主栽的6个冬小麦品种为材料,研究了返青后不灌水、返青后灌拔节水、返青后灌拔节水和灌浆水三种水分条件下,冬小麦旗叶叶绿素含量指数、气体交换参数与叶绿素荧光动力学参数的变化及其对水分胁迫的响应。结果表明,在冬小麦品种改良过程中,20世纪90年代及以后的品种旗叶生育后期叶绿素含量高;光合速率的最大值无明显优势,但高光合速率值持续时间长,蒸腾速率受环境影响减弱,胞间二氧化碳浓度变化幅度小;气孔导度、灌浆期原初光能转化效率高于早期品种。品种和水分交互作用显著。在拔节和灌浆期灌水改善了冬小麦旗叶光合作用的外在和内在特征,有利于旗叶光合产物积累和籽粒充实。