滴灌条件下秸秆覆盖和土壤含水量对冬小麦灌浆特性的影响

为阐明滴灌条件下秸秆覆盖和土壤含水量以及两因素交互作用对冬小麦籽粒灌浆、产量形成的影响,以冬小麦矮抗58为试验材料,设计了秸秆处理(覆盖T、不覆盖T0)与土壤相对含水量(40%(W1)、50%(W2)、60%(W3)、70%(W4)4个水平)两因素裂区试验。结果表明:Richards方程拟合秸秆覆盖和水分调控下冬小麦籽粒灌浆过程的决定系数在0.977 5~0.999 6,达到极显著水平。秸秆覆盖和水分调控间的交互作用对除最大灌浆速率和平均灌浆速率(V)外其他冬小麦籽粒灌浆特征参数的影响达到显著或极显著水平。其中,秸秆覆盖下土壤相对含水量60%(TW3)处理组合具有最长的灌浆持续期T(51.91 d),最长的灌浆中期持续期T_2(15.230 d)和灌浆后期持续期T_3(26.556 d),最大的灌浆中期灌浆速率R_2(0.897 mg/d)和灌浆后期灌浆速率R_3(1.365 mg/d)。产量、水分利用效率和耗水量的二次曲线关系表明,在耗水量240~270 mm可达到产量与水分利用效率双高的效果。本试验中以秸秆覆盖与土壤相对含水量60%(TW3)处理组合水分利用效率最高(29.02 kg/(mm·hm~2)),较秸秆覆盖下土壤相对含水量的70%(TW4)提高了5.30%;产量为7 097.7 kg/hm~2,与TW4处理组合差异不显著。     

基于自压滴灌工程过滤装置尺寸的确定及应用

由于新疆牧业灌区无电供应,水源无法过滤,实现滴灌工程难,目前采用地面灌溉。地形坡度大、灌水量多、大量水土流失。灌区下游排水不畅,洼地沼泽化面积剧增,地下水位上升导致土壤盐碱化,弃田面积逐渐扩大、种植面积萎缩。为了解决上述问题,充分利用地形落差,研制了自压滴灌工程过滤装置。同时渠道进水流量、调水池的调节流量、集水桶流量及系统流量之间建立了平衡关系。用实例说明不同地形落差与自压滴灌工程系统流量及过滤装置尺寸的计算过程。解决了自压滴灌工程水源的过滤、排沙、冲沙及自行冲洗等问题。为无电牧业灌区实现节水灌溉技术提供依据。     

宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄耗水规律及灌溉制度优化研究

以宁夏贺兰山东麓大田滴灌酿酒葡萄为研究对象,分析不同灌水处理条件下土壤含水率、耗水规律、品质、产量及水分生产效率的变化,基于多因素提出优化酿酒葡萄滴灌灌溉制度。主要结论有:不同生育期土壤含水率随土层深度呈下降趋势,生育期内果实膨大期土壤含水率最高。阶段耗水量呈现开花期、初果期小,萌芽期、果实膨大期、着色成熟期大的"下开口抛物线"分布,果实膨大期为耗水高峰期,日均耗水量2.26~4.48 mm/d。3 600 m3/hm~2时滴灌酿酒葡萄的可溶性固形物、总酸等含量较优,品质较好,产量、水分生产效率最高。(4)推荐优化酿酒葡萄滴灌灌溉制度为:灌溉定额3 600 m3/hm~2,灌水次数13次,其中萌芽期3次,开花期1次,初果期2次,果实膨大期4次,着色成熟期3次。     

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节，水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中，由于循环管路以及酸液的缓慢扩散，使得pH值调节过程存在很大的时滞，传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点，建立了描述该过程的数学模型，设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点，开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中，既缓解了滞后时间对控制系统的影响，又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性，分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试，同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明，在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%，营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157s，优于常规PID控制的2.55%和189s。     

灌溉畦田规格对张杂谷生长、产量及水分利用的影响

以张杂谷3号为材料,设置不同畦田规格(T1规格为2 m×5 m,T2规格为6 m×5 m)进行灌溉处理,探究不同畦田规格灌溉对张杂谷生理、产量及水分利用效率的影响。结果表明,12个处理相同生育期耗水量均差异不显著,T1处理总灌溉水量较T2处理减少33.35%;2T2处理叶片水势、叶绿素、光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别比T1处理提高9.0%、2.67%、26.44%、33.0%、40%,但叶片蒸腾效率较T1处理下降4.52%;32个处理生物量差异不显著,T2处理产量虽较T1处理提高4.59%,但未达到显著性水平。与T2处理相比,T1处理WUEBM、WUEY分别提高17.05%、19.67%。综合分析,张杂谷生育期进行地面水灌溉时,宜实施小畦灌溉,一方面有助于提高谷子水分利用效率,另一方面是实现节约灌溉用水的最直接的手段。     

调亏灌溉下酿酒葡萄耗水特性及水分生产函数研究

为了确定酿酒葡萄的水分生产函数,以酿酒葡萄"梅鹿辄"为供试品种,采用滴灌的方式,以不同生育期土壤水分水平为试验因素,对酿酒葡萄不同生育期进行亏水处理,测定不同生育期土壤含水率、耗水量、产量及水分利用效率,研究了不同生育期、不同土壤水分状况对酿酒葡萄耗水量和产量的影响。结果表明,土壤水分对酿酒葡萄产量的影响规律为浆果膨大期最大,其次是开花期、着色成熟期、抽蔓期,萌芽期最小;通过对Jensen模型与Blank模型进行计算比较,发现在该试验中Jensen模型更为合理,且得出不同生育期水分生产函数的敏感指数为:浆果膨大期开花期着色成熟期抽蔓期萌芽期,与酿酒葡萄耗水规律一致;在萌芽期、抽蔓期及着色成熟期的土壤水分保持在田间持水率的60%~65%左右不会造成酿酒葡萄减产,而在浆果膨大期进行充分供水,既可获得高产,也使水分利用效率达到较高水平。     

鄂北地区水稻适宜灌溉模式研究

针对鄂北地区干旱现状,采用长渠灌溉试验站水稻试验成果,对ORYZA模型进行了率定与验证。利用ORYZA模型模拟评价了中蓄、浅灌和湿润3种现行灌溉模式。针对现行灌溉模式存在问题,根据不同灌溉下限和灌水定额设置了不同方案,采用模型对不同方案进行了优化分析,提出了鄂北地区水稻适宜的灌溉模式:蓄水深度为60 mm;返青期和抽穗开花期灌溉下限为0,黄熟期自然落干,其他生育阶段灌溉下限设定为耕作层土壤饱和含水率的80%;灌水定额为30~40 mm/次。     

灌溉水平及灌溉间隔对大豆植株干物质积累的影响

采用桶栽方法,选用黑农48为试验材料,设计4个灌溉水平及4种干旱胁迫历时进行交叉试验,研究了灌溉水平及干旱胁迫历时对大豆干物质积累的影响。结果表明,花荚期大豆植株叶、茎、根和荚果更易受干旱胁迫历时影响,干旱胁迫历时越短越有利于植株生长,灌溉水平对植株的生长影响相对弱于干旱胁迫历时。植株各器官干质量的等高线图表明高灌溉水平、短干旱胁迫历时比低灌溉水平、长干旱胁迫历时有绝对优势,同时也表现出高灌溉水平、长干旱胁迫历时处理与低灌溉水平、短干旱胁迫历时处理之间具有相似性。     

不同灌溉方式对农田土壤性状和花生落果率的影响

于2014―2015年度麦茬花生生长季,设置移动式管灌、微喷带灌溉和不灌溉3种处理,研究了不同灌溉方式下农田土壤体积质量、土壤孔隙度、水稳定性土壤团聚体组成、花生产量和花生落果率的变化。结果表明,与移动式管灌处理相比,微喷带灌溉处理的土壤体积质量、粒径小于0.25 mm水稳定性土壤团聚体数量和花生落果率分别降低了7.6%、6.4%和66.8%,土壤孔隙度增加了8.4%,而2处理间花生产量没有显著差异。综合考虑花生产量,土壤物理性状和花生落果率的变化,微喷带灌溉是试验条件下能够降低花生收获难度的灌溉方式。     

不同灌水策略对夏玉米水分利用效率和产量构成要素的影响

于2013—2014年在河南商丘开展了5个灌水处理(T1:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm+成熟期水45mm,T2:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T3:拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T4:拔节水60 mm,T5:灌浆水60 mm)的田间试验,研究了不同灌水处理对夏玉米阶段耗水量、总耗水量、产量、水分利用效率、收获穗数、穗粒数、百粒质量、行粒数的影响。结果表明,夏玉米不同生长阶段灌水处理的耗水量均显著大于不灌水处理(P0.05),且随着整个生育期灌水次数和灌水量的增加,总耗水量显著提高。2013年和2014年,灌拔节水和灌浆水处理(T3)的总耗水量显著低于T1处理(P0.05),产量分别下降8.0%和8.9%,水分利用效率则分别提高5.3%和0.5%。灌水显著影响了夏玉米的收获穗数、穗粒数和百粒质量。2 a的苗期灌水处理(T1和T2)显著提高了夏玉米的收获穗数(P0.05),拔节期和灌浆期灌水处理(T3)的穗粒数和百粒质量均显著大于只灌拔节水(T4)和只灌灌浆水(T5)的处理(P0.05),但收获穗数差异不显著。在节水灌溉的条件下,黄淮海平原夏玉米主产区要实现较高的产量和水分利用效率,灌拔节水和灌浆水是最基本的灌水策略。