黄土高原苹果园间作油菜对土壤水分与苹果品质的影响

  【目的】  间作生草是黄土高原苹果优势产区有机肥替代化肥模式之一。由于黄土高原地区年际干旱少雨且降水在季节上分配不均,可能产生果园生草与果树争水的问题。因此,本研究采用不同耗水模式的油菜品种探究其对土壤水分及苹果品质的影响。  【方法】  试验于2018和2019年在陕西省延安市安塞区南沟流域进行。设置4个生草处理,分别为甘蓝型油菜陕油2013、春性白菜型油菜浩油21、强冬性白菜型油菜延油2号和传统清耕制度 (CK)。田间定位监测土壤水分,测定油菜生长指标及果树的果实品质。比较分析不同油菜类型的生长状况、果园土壤含水量、土壤水分相对差异、苹果新梢生长状况、果实品质等。  【结果】  在两年试验期内,间作不同油菜各项生长指标具有显著性差异。单位面积生物量表现为甘蓝型油菜 > 强冬性白菜型油菜 > 春性白菜型油菜。在土壤水分方面,4个处理土壤含水量变化趋势基本一致,0—20 cm土层水分含量随时间变化最大。其中,甘蓝型油菜、春性白菜型油菜和强冬性白菜型油菜处理行间0—20 cm土层两年平均土壤含水量分别较CK降低了19.2%、3.3%和8.5%,20—100 cm土层两年平均土壤含水量分别较CK提升?4.9%、12.1%和6.4%。20—100 cm土层的平均土壤水分变异系数表现为甘蓝型油菜处理最大,春性白菜型油菜处理最小。间作油菜提升了苹果品质,以间作春性白菜型油菜的效果最显著,其可溶性固形物、可溶性糖和V_C含量较清耕对照显著增加了1.00个百分点、1.57个百分点和47.58%,间作其他两个油菜品种与清耕相比只有V_C含量显著升高。  【结论】  与清耕相比,苹果树行间间作春性白菜型油菜、强冬性白菜型油菜和甘蓝型油菜均有效提升了20—100 cm土层土壤含水量,降低了苹果树休眠期土壤储水量损失,进而显著促进了果树的生长发育,提升了果实品质。其中,苹果树行间间作春性白菜型油菜效果最佳,是黄土高原旱作苹果园较为适宜的间作模式。     

黄土高原旱地苹果园油菜间作对土壤大孔隙结构的影响

采用X-ray computed tomography(CT)技术研究了果树行间不同油菜间作密度(CK:清耕;L:低密度间作;M:中密度间作;H:高密度间作)对土壤大孔隙特征参数的影响。结果表明:油菜间作改善了果树行间(0—60 cm)土壤大孔隙特征,各土层的土壤大孔隙数量、大孔隙面积、大孔隙度等参数分别较清耕显著提高(P<0.05);不同间作密度对土壤大孔隙的作用不同,除10—20 cm外,中密度间作对土壤大孔隙度的改善效果均显著好于其他处理;中密度处理下大孔隙(d>1 mm)在各土层间的数目多、差异小,并且在0—30 cm土壤剖面上的成圆率最高。中、高密度油菜间作的土壤大孔隙特征参数均优于清耕及低密度间作,而中密度间作的土壤大孔隙分布更均匀、形状更规则,是黄土高原旱地苹果园改善土壤结构的适宜间作密度。     

修剪对山地苹果蒸腾的影响及模拟

【目的】探究不同修剪强度对旱作山地苹果蒸腾的调控效应,为山地苹果园田间水分管理与可持续发展提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区山地苹果为对象,设置不同修剪强度（对照CK：无修剪;强度I：轻度修剪,去除10%的侧枝长度;强度II：中度修剪,去除25%的侧枝长度;强度III：重度修剪,去除40%的侧枝长度）,采用观测（TDP插针式茎流计）和数值模拟（MAESPA模型）结合的手段研究修剪对苹果树蒸腾耗水规律的影响。【结果】修剪显著降低了苹果树叶面积指数,强度III修剪处理的枝量、叶面积指数,冠幅直径平均较对照处理减少 28.2%、30.5%、9.5%。修剪显著改变了苹果树蒸腾耗水特征,随着修剪强度的增加,日液流峰值下降,液流强度变弱;逐月蒸腾耗水量从果实膨大期到着色成熟期逐渐降低,表现为7月最高,9月最低,修剪强度II、强度III处理各月蒸腾耗水显著低于对照;各处理在整个研究期间的蒸腾耗水量较对照分别降低了11.1%、24.1%、37.9%,修剪强度II、强度III蒸腾耗水量与对照存在显著差异。MAESPA模型能够较好模拟不同修剪强度下果树蒸腾耗水规律,不同修剪强度7—9月份蒸腾耗水量模拟的归一化均方差为0.163—0.293,纳什系数为0.616—0.83,一致性系数为0.907—0.960。模型在光合有效辐射和饱和水汽压差较低时,对蒸腾的模拟效果较差。【结论】随着修剪强度的增加,苹果蒸腾耗水量基本呈等比例下降趋势,在没有严重水分亏缺时,山地果园可采取去除10%侧枝的修剪强度;当发生严重水分亏缺时,去除25%侧枝的修剪强度能以较小的产量损失显著降低蒸腾耗水量,缓解水分供需矛盾,促进果园的绿色健康发展。     

容重对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工改变土壤颗粒级配,并设置不同容重水平,测定土壤水分特征参数,研究了容重对土壤水分蓄持能力的定量影响。结果表明:(1)容重对土壤水分特征曲线、比水容量有较大影响,试验土壤各吸力段水分蓄持能力均随容重增大递减,比水容量也随容重增大递减。(2)容重对试验土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数有较大影响,此3个水分参数均随容重增大递减。饱和含水量与容重呈幂函数负相关关系,田间持水量及凋萎系数均与容重呈指数负相关关系。(3)容重对试验土壤有效水、易效水、迟效水含量有较大影响,此3水分参数均随容重增大递减,分别与容重呈指数、幂函数、对数负相关关系。     

不同改良剂对旱地苹果园壤土团聚体和水分的影响

为对比研究植物根际促生菌(枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌)和苹果树枝生物炭的施加对黄土丘陵区山地苹果园粉质壤土团聚体含量、稳定性以及土壤水分的影响,采用田间定位试验,设置4个处理:施加65 t/hm²生物炭(BC)、20 t/hm²枯草芽孢杆菌(PGBS)、20 t/hm²胶质芽孢杆菌(PGBM)和对照(CK)。湿筛法获得土壤各粒径团聚体含量,并计算水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数(D)。结果表明:BC、PGBS和PGBM处理有机碳含量(SOC)较CK提升18.04%~206.91%,全氮(TN)含量较CK提升6.11%~66.56%。分析表明,BC、PGBS和PGBM处理0—60 cm土层>0.25 mm团聚体含量显著增加;各处理分形维数D较CK均降低,MWD、GMD均高于对照CK,大小顺序为PGBS>PGBM>BC,施加改良剂可以增加土壤团聚体的稳定性。各处理0—60 cm土层土壤饱和导水率和土壤含水量均得到提升。施加生物炭和植物根际促生菌可以显著提升土壤有机碳和全氮含量,增强土壤结构稳定性,提升土壤含水量,生物炭处理对于土壤有机碳和全氮含量的提升优于植物根际促生菌,但植物根际促生菌施用对土壤结构稳定性的提升更佳。     

柴达木盆地灌区枸杞根系水分吸收来源研究

探讨柴达木盆地灌区作物水分利用特征,可为灌溉系统设计和水资源高效利用提供理论依据。以柴达木盆地怀头他拉灌区主要作物枸杞为对象,将枸杞潜在水源划分为浅层(0～20cm)、中层(20～60cm)和深层(60～100cm)土壤水,利用稳定氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究不同田间管理模式下[平作裸地(CK)、平作覆膜(MF)和垄作覆膜(MR)]枸杞根系水分吸收特征。结果表明:萌芽展叶期浅层土壤水分环境相对较好,CK和MF处理枸杞主要吸收浅层土壤水分,利用比例分别为45.9%和37.7%,MR处理对浅层、中层和深层土壤水源的利用比例相当;开花坐果期各层土壤水分都有所提高,相比于CK, MF处理浅层土壤水分利用比例增加13.5%, MR处理浅层土壤水分利用比例减少11.1%;果熟期枸杞蒸腾耗水量增加,相比于CK, MF和MR处理对浅层土壤水分的利用比例分别增加11.7%和24.0%;落叶期浅层土壤含水量较低, 3个处理都主要吸收深层土壤水分。浅层土壤水源的利用比例与该层土壤水分呈正相关,枸杞对浅层土壤水分变化较敏感。3种管理模式下枸杞根系水分吸收来源差异明显。覆膜和垄作措施均提高了土壤含水量。相比于CK,MF和MR处理枸杞都增加了对浅层水源的利用。MR处理下土壤水分状况较好且枸杞根系水分吸收利用模式更加灵活,对柴达木盆地灌区是一种较优的田间水分管理模式。     

黑河中游区域农业用水现状调查与发展对策

采用参与式调查的方法对黑河中游区域的农业用水现状进行了调查。近年来区域农业用水在水利工程建设、管理体制改革、作物种植结构调整、兼顾生态环境用水等方面取得了许多丰硕成果和宝贵经验。利用问题树方法结合半结构访谈结果对区域农业用水水平进行了分析研究,认为流域目前还存在用水结构不合理,用水管理体制不完善,种植结构不合理,土地沙漠化、盐碱化及水污染问题严重等许多亟待解决的问题,并针对区域存在的问题提出重视地面灌溉方式,完善用水管理模式,进一步调整种植结构,发展综合农业节水技术体系,重视雨水利用等解决对策。     

农户对节水型农业种植结构调整意愿的量化分析-- 以黑河干流中游为例

通过探究农户对节水型农业种植结构调整的接受意愿,提出合理性对策以确保其顺利实施,从而提高作物群体用水效率,保障未来干旱缺水地区的粮食安全和农业发展。基于黑河流域中游3个灌区200位农户的调查问卷及入户访谈所取得的具体调查资料,分别运用Logistic回归中的Enter法和Backwardcond itional法分析农户对节水型种植结构调整的意愿及其关键影响因素。结果表明,节水型种植结构调整接受率与农户文化程度、劳动力人口数、耕地面积、兼业程度、政府是否参与、农户节水意识等因素呈显著正相关,与农户年龄、上一季种植作物种类数、商业化程度、农户风险意识等其他因素呈负相关。在此基础上,对影响节水型种植结构调整接受率的关键因素按重要性进行排序为:年龄>政府是否参与>农户节水意识>兼业程度>农户文化程度>耕地面积,其中年龄和政府是否参与2个变量的显著水平分别达到0.002和0.044。此外还构建了关键因素与种植业结构调整接受率的概率关系式。从拟合效果来看,模型拟合值与观测值的吻合度高达78%,说明模型拟合结果较好。基于实证结果,提出依靠示范户带动整体、加强宣传培训及科技投入力度、强化惠农经济补偿、重视政府导向地位等措施,可保证节水型农业种植结构调整的顺利实施。     

西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

农业健康用水量的确定是西北干旱地区可利用水资源在农业与其他用水行业之间合理分配的基础。依据农业健康用水量的内涵和判别标准,建立了西北干旱区农业健康用水量多目标分层优化计算模型。该模型以各业用水及总用水的综合效益最大为目标函数,依据一定的优化次序计算区域农业健康用水量。并以黑河流域为例,应用模型计算各县级行政单元过去年(1999年)、现状年(2006年)和未来年(2020年)在不同来水频率下的农业健康用水量。结果表明:1999年、2006年和2020年水资源配置按模型计算结果重新调整后,流域经济用水总量(包括农业与工业生产用水)所占比例分别降低2.7%、4.6%和2.1%,而综合用水效益分别增加7.1%、16.6%和13.1%,生态效益提高更为显著,分别为27.6%、37.4%和13.6%,证明了模型的可靠性与农业健康用水的可行性。对照不同水平年农业用水健康结果,2006年较1999年、2020年较2006年农业实际用水状态均趋于健康,流域农业用水比重分别下降3.4%和2.0%,综合用水效益分别提高31.1%和91.6%。此外,如果按照以往农业用水分配次序,2020年在50%、75%和95%来水频率下,可预测流域缺水率分别达到10.6%、13.8%和25.9%,表明水资源将进一步趋紧,需采用农业健康用水标准重新配置水资源,达到有效降低缺水损失的最终目的。     

黄土高原沟壑区坡耕地土壤入渗规律研究

通过野外人工模拟降雨试验 ,分析了 3种入渗公式中经验参数在坡耕地不同耕作措施、不同坡度及不同降雨条件下的变化规律 ,探讨了坡度、土壤初始含水率、降雨强度、不同耕作措施对土壤入渗的影响