基于主成分分析和Copula函数的灌溉水利用系数影响因素研究

以新疆生产建设兵团第十二师中型灌区为研究对象，采用首尾法测算2018年和2019年4个样点灌区的灌溉水利用系数，在采用主成分分析法对指标体系降维处理的基础上，用Copula函数构建PCA-Copula评价分析方法，对灌溉水利用系数各影响因素的影响程度和影响规律进行计算分析。结果表明：两年测算数据表明，4个样点灌区灌溉水利用系数都在0.63以上，且最大值达到0.668，分别高于同期全疆、全国平均水平5.05%、10.15%；主成分分析得出，渠道衬砌率（0.944）、滴灌灌溉面积比（0.746）、作物需水量（0.635）、实际灌溉面积（0.734）等都具有超过60%的正贡献率，而葡萄种植比（-0.586）和灌区毛灌溉用水量（-0.645）等具有超过58%的负贡献率。利用PCA-Copula分析评估方法得出，作物种植比例和节水灌溉工程状况对十二师中型灌区灌溉水有效利用系数影响显著（P<0.05），其中葡萄净灌溉定额和灌区毛灌溉用水量对灌溉水有效利用系数的影响极其显著（P<0.01），相关系数分别为0.875、0.742，同时利用Spearman等级相关系数检验法和线型回归来检验PCA-Copula评价法与熵值法的密切程度，检验结果其相关系数分别为 0.87（P＜0.05）和0. 52（P＜0.001），表明PCA-Copula评价方法适用于研究灌溉水利用系数影响因素。     

基于15N示踪技术的干旱区滴灌葡萄氮素利用分析

为研究水氮调控对干旱区滴灌葡萄氮素吸收利用的影响,以新疆鲜食葡萄弗雷为试验材料,利用¹⁵N 示踪技术,设置2种灌水处理(灌水量为4 950、5 400 m³·hm^-2,分别记作W1、W2),3种施氮处理(施氮量为177、235、292 kg·hm^-2,分别记作F1、F2、F3)进行大田试验。结果表明,各处理土壤全氮含量和¹⁵N丰度差异极显著(P<0.01),并且在0~20 cm土层出现富集现象。各器官征调氮素能力随水氮投入加大极显著增强(P<0.01)。根系、茎秆、叶片器官的生物量随着吸氮量的增加极显著提高(P<0.01),而较高施氮量(F3)不利于果实器官生物量的积累。果树吸收的肥料氮量随水氮投入的加大逐渐增加,受水氮调控影响极显著(P<0.01),果树吸收的土壤氮量大于肥料氮量。W2F1的¹⁵N标记氮肥利用率和¹⁵N标记氮肥偏生产力最高,分别为38.36%和114.20 kg·kg^-1,W2F2的产量最高,为20 253 kg·hm^-2,但与W2F1差异不显著。表明水氮投入过多会引起茎秆和叶片器官徒长且不利于提高¹⁵N标记氮肥利用率。综上所述,灌水量5 400 m³·hm^-2、施氮量177 kg·hm^-2(W2F1)是兼顾经济效益与生态效应的可行水氮运筹模式。本研究结果为干旱区滴灌葡萄高产高效种植提供了参考。     

微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄产量的影响

为探明微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄生长和产量的影响,通过大田小区试验,设置灌水矿化度和灌水定额两个因素,其中3个灌溉水矿化度水平分别为S1:1 g·L~(-1)、S2:3 g·L~(-1)和S3:5 g·L~(-1),3个灌水定额分别为W1:305 m~3·hm~(-2)、W2:458 m~3·hm~(-2)和W3:611 m~3·hm~(-2),来进一步寻求适宜本地区加工番茄生长的微咸水膜下滴灌灌溉制度。结果表明:覆膜微咸水滴灌条件下土壤含水量垂直方向的变化趋势表现为0～20 cm土层随深度增加含水量逐渐降低、20～100 cm土层随深度增加含水量逐渐增大、60～100 cm范围内土层剖面含水量最大的分布规律;土壤含盐量随着灌水矿化度的增大而增加,且随着灌水量的增加土壤盐分逐渐向水平距滴灌带35 cm处聚集。灌水矿化度超过3 g·L~(-1)时加工番茄株高、茎粗均受到一定程度的抑制作用,但对产量影响不大。本文通过试验得出:灌水定额为611 m~3·hm~(-2)、矿化度为1 g·L~(-1)处理为本地区最佳微咸水膜下滴灌处理,加工番茄生长健壮且产量最高,达到127 613.2 kg·hm~(-2);同时认为,在我国淡水资源比较缺乏的新疆地区可以考虑采用灌水定额458 m~3·hm~(-2)和灌水矿化度3～5 g·L~(-1)的微咸水对盐分中等敏感的加工番茄进行灌溉。     

滴灌下氮盐交互对加工番茄荧光特性及产量品质的影响

【目的】新疆有着全中国最大面积的盐碱地和加工番茄的种植基地。在新疆开展两年试验以研究加工番茄在氮盐交互下生长、生理、产量和品质的变化规律,获得适宜新疆盐碱地种植加工番茄的合理施氮量和土壤盐分范围,为新疆扩大加工番茄种植面积和合理施氮提供科学的理论依据及技术途径。【方法】试验于2017和2018年在石河子大学现代节水灌溉兵团重点实验基地进行,以当地主栽品种3166为试验材料,2017年试验共设置4个土壤含盐量水平：1.5、4.0、7.0和10.0 g·kg ^-1及4个氮素水平：201、166、131和96 kg·hm ^-2,2018年在2017年的基础上去除10.0 g·kg ^-1的土壤含盐量,增加5.0 g·kg ^-1的土壤含盐量和不施氮量处理。试验测定和分析加工番茄的荧光叶绿素参数、产量和品质指标。【结果】在氮盐交互下,加工番茄荧光参数及产量等指标均呈现出复杂的变化规律。绝大多数的荧光参数及产量受土壤盐分的主导作用较氮素强,在同等氮素水平下,7.0 g·kg ^-1和10.0 g·kg ^-1的土壤盐分对加工番茄荧光指标抑制程度最大;低盐分水平下,166 kg·hm ^-2的中等偏高的施氮量对加工番茄的荧光指标促进作用最大,其次是施氮201 kg·hm ^-2的处理;在中等偏高的盐分水平下,96 kg·hm ^-2的低氮对加工番茄的最好,其次为不施氮水平。加工番茄的鲜果产量总体上符合“盐高产低”的规律,但低氮高盐处理的产量明显高于其他同盐度的氮素水平下的产量。可溶性固形物、VC、可溶性糖和可滴定酸均随着土壤含盐量的增大逐渐增大,糖酸比的最大值均出现在低盐处理,盐分对加工番茄品质的影响远高于氮素,二者交互对加工番茄的品质并无显著性影响。通过图形叠加分析方法,得出了加工番茄获得相对最优产量和品质的合理施氮范围和土壤含盐量区间。【结论】在盐碱程度偏高的土壤可通过少施氮素来提高加工番茄产量;加工番茄获得相对最优产量和品质的合理施氮范围和土壤含盐量区间为N：98.12—119.60 kg·hm ^-2,S：3.57—5.58 g·kg ^-1。     

投影寻踪技术在水资源可持续利用评价中的应用研究

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的"瓶颈"因素,因此,水资源可持续发展水平综合评价研究对流域国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境等4个子系统出发,结合投影寻踪技术,对流域水资源可持续利用水平进行了综合评价,评价结果表明,流域水资源可持续利用水平2000年处于V1级,2010年,2020年分别位于V2和V3级,流域水资源可持续利用呈良好变化趋势;该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

开沟覆膜滴灌条件下土壤水、温变化规律研究

新疆是中国葡萄重要的生产基地,但每年因盐碱与缺水导致减产现象严重。开沟覆膜滴灌技术结合膜下滴灌与开沟技术优点,理论上可有效改善作物生长的水土环境。为研究桁架葡萄下开沟覆膜滴灌技术对土壤水分与温度变化的影响,在石河子147团6连试验地用EM50仪器开展土壤水分、温度监测试验。研究结果表明:①在开沟模式为20 cm×100 cm,灌水定额为300 m3/hm~2时,无论是膜中还是膜边,灌水前后土壤含水量维持在0.22~0.38,满足作物根系吸水。加大灌水定额,在覆膜影响下,滴灌带表面积水区面积增大,使得在滴头下方形成饱和区增大;随着开沟深度的增大,覆膜中土壤含水量变化不明显,覆膜边呈下降趋势。②温度监测表明,无论是温度上升期(12时),还是夜间下降期(24时),土体温度变化幅度均在15~31℃,给葡萄生长提供良好的温度环境,利于葡萄产量与品质的提高。     

土壤水分下限对滴灌春小麦生长和产量的影响研究

通过田间试验,设3个水分处理(分别以0～60cm土层灌前土壤田间持水量的55%、60%和65%作为各处理的灌溉下限含水量临界值,灌溉上限为田间持水量的90%),分析了不同土壤水分下限状况下土壤水分下限对滴灌小麦生长和产量的影响。试验结果表明,灌前土壤相对田间持水量为65%处理的小麦生长状况较好,产量和水分利用效率较高,可以实现高产高效的节水灌溉。     

不同立地条件下沙棘土壤水分分布特征及动态生长研究

为探究不同立地条件下沙棘土壤水分分布特征和生长情况,采用样地试验,设置2种坡向（阴坡、阳坡）和3种坡位（坡顶、坡中、坡底）进行研究。研究表明：（1）各样地内的土壤水分季节变化可划分为消耗期（5—6月）、快速补充期（6—7月）和消退期（7—9月）,天然降水对土壤含水率影响较大;（2）各样地内的土壤水分垂直分布为土壤水分显著变化层（Cv>0.2）、土壤水分次变化层（0.2>Cv>0.1）和土壤水分相对稳定层（Cv<0.1）;（3）不同立地条件对土壤水分及植株的生长具有显著影响。阴坡土壤水分明显高于阳坡,土壤水分由坡顶向坡底呈递减趋势;沙棘的生长指标及存活率表现为阴坡>阳坡,不同坡位表现为坡底>坡中>坡顶。研究结果可为玛纳斯县前山地带沙棘造林提供参考和理论依据。     

非灌溉季节生物炭施用对滴灌棉田土壤团聚体及其碳含量的影响

【目的】为探究非灌溉季节生物炭施用对滴灌棉田耕层土壤团聚体及碳含量的调控效应,确定滴灌棉田在非灌溉季节的最佳施炭量。【方法】以不施用生物炭(B₀)为对照,探究非灌溉季节施用15(B₁)、30(B₂)、45(B₃)和60 t hm^-2(B₄)生物炭对新疆滴灌棉田耕层(0～40 cm)土壤总碳、有机碳、微生物量碳、土壤呼吸速率、土壤团聚体及其结合态总碳和结合态有机碳的影响。【结果】施用生物炭处理与对照处理相比土壤总碳、团聚体结合态总碳和土壤呼吸速率随生物炭用量的增加而增加,增幅分别为6.85%～18.14%、6.15%～17.71%和13.52%～53.88%。>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体结合态有机碳、土壤有机碳和微生物量碳随生物炭用量的增加先增加后减少,增幅分别为11.80%～21.68%、12.64%～57.54、17.58%～55.27%和13.02%～46.96%。通过建立最小数据集计算土壤质量指数得出,土壤质量指数最高(0.4632...     

不同盐胁迫对滴灌棉花生理生长及产量的影响

为探明不同程度轻度盐胁迫对滴灌棉花光合生理、生长指标及产量的影响,采取桶栽的方式人为设置不同土壤含盐量,研究了6种不同盐胁迫(CK:1.5g/kg,T1:3.0g/kg,T2:4.0g/kg,T3:5.3g/kg,T4:6.2g/kg,T5:7.3g/kg)处理下棉花的生理生长及产量的变化规律,为新疆轻度盐碱地棉花栽培管理提供理论基础。结果表明,随着盐胁迫程度的增加及胁迫时间的延长,棉花光合生理指标均呈下降趋势(P0.01)。T1、T2处理对棉花净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(Gs)、细胞间CO_2浓度(Ci)及叶片水分利用效率(WUE)的影响不显著(P0.05),而T3、T4及T5处理对光合生理指标具有显著抑制性(P0.05);生育前期盐分胁迫下P_n与T_r、G_s、C_i均呈下降趋势,而L_s值随着盐胁迫的增加呈升高趋势。吐絮期的P_n、G_s、_Ls均小于蕾期,而C_i却大于蕾期;株高、叶面积在生育前期受到盐胁迫的影响显著,到生育后期T2、T3处理株高、叶面积增长迅速,最大值均为T3处理;T1、T2较CK处理对棉花产量及单株铃数、单铃质量影响不大,T3处理产量迅速降低,通过分段耐盐函数得到棉花在0—40cm土层全生育期的耐盐临界值为5.441 9g/kg(St)、耐盐极限值为44.201 6g/kg(S0);产量与P_n、WUE、株高(H)、叶面积(S)拟合程度较好,相关系数分别为0.69,0.73,0.50和0.72。综合分析,与中、重度盐分胁迫相比,轻度盐胁迫下导致棉花光合速率下降的原因生育前期为气孔限制因素,生育后期为非气孔限制因素,光合参数与盐胁迫程度关系密切,而棉花产量又表现出与光合作用指标具有较好的相关关系。