循环曝气灌溉条件下小白菜生长及水分与养分利用

研究循环曝气灌溉对不同土壤作物水分及养分利用影响的规律可为循环曝气灌溉技术在不同土壤中的应用提供理论指导。以河南省3种典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土)为供试对象,小白菜为供试作物,设置常规地下滴灌为对照组(CK)、循环曝气灌溉为试验组(CAI)开展盆栽试验,研究了循环曝气灌溉对作物生长生理指标及水分与养分利用的影响。结果表明,与CK相比,CAI可促进根系生长,其中郑州黏土和洛阳粉壤土CAI根系活力分别显著增大46.36%和16.79%(P0.05),根干质量分别显著增大35.33%和26.22%(P0.05)。CAI处理净光合速率较CK有显著提高(P0.05),其中郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店砂壤土依次增大了17.69%、12.41%和21.43%。循环曝气处理有效提高了作物氮、磷、钾的吸收效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土氮素吸收量较CK分别显著提高23.68%和27.72%(P0.05);3种土壤CAI作物磷、钾吸收效率均有显著提高(P0.05),其中郑州黏土分别增加了27.54%和62.81%,洛阳粉壤土增加了25.20%和63.26%,驻马店砂壤土增加了26.86%和23.97%。循环曝气灌溉能显著提高小白菜产量和水分利用效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土小白菜地上部鲜质量较CK分别提高了58.42%和62.03%,水分利用效率分别提高了27.86%和16.47%。综合比较小白菜生长指标、产量、水分利用及养分吸收效率,郑州黏土循环曝气灌溉处理具有最为显著的改善作用。     

水肥气一体化灌溉对温室辣椒地土壤N2O排放的影响

采用水肥气一体化灌溉可改善土壤的通气状况,影响土壤碳氮循环过程,进而影响土壤N_2O的排放。为明确施氮、增氧和灌水对温室辣椒地土壤N_2O排放的影响,设置了施氮量(300、225 kg/hm~2)、溶氧量(40、5 mg/L)和灌水量(1. 0W、0. 6W,W为充分灌溉时的灌水量) 3因素2水平试验,采用静态箱-气相色谱法监测N_2O排放通量,系统研究了水肥气一体化灌溉对温室辣椒地土壤N_2O排放的影响,并通过结构方程模型分析各影响因子对N_2O排放的定量贡献。结果表明,增氧处理、施氮量和灌水量的增加可增加温室辣椒地土壤N_2O的排放通量峰值、排放总量和单产排放量。试验中增氧条件下N_2O排放总量较对照增加了31. 90%;充分灌溉较非充分灌溉增加了43. 22%;常量施氮较减量施氮增加了33. 01%。增氧处理和灌水量的增加可提高温室辣椒的氮素利用效率,而施氮量的增加降低了温室辣椒的氮素利用效率。综合考虑作物产量、氮素利用效率和单产N_2O排放量,减量施氮非充分灌溉增氧处理是推荐的水肥气管理方案。通过结构方程模型的路径分析,土壤温度、充水孔隙度和NO3--N含量可分别解释N_2O排放的42%、60%和58%,是影响水肥气一体化灌溉的主要影响因子。     

基于过程模拟的东昌湖流域水环境承载力评估与预测

基于过程模拟的水环境承载力评估与预测对区域社会经济的可持续发展有重要的指导作用。以东昌湖及其流域为研究对象,利用Vensim软件构建了由流域社会经济、流域与湖泊水资源、流域与湖泊水环境子系统构成的系统动力学模型。从社会经济、水资源与水环境3个方面构建了包括人均GDP、城镇化率等11个水环境承载力评价指标,采用模糊综合评价法进行评价。以2008年为现状年,以2015年、2020年为近期和远期规划水平年,在规划方案的基础上拟定了3种改善型方案：资源环境约束型、社会经济约束型、协调发展型,对不同发展方案下的水环境承载能力状况进行分析。结果表明,规划方案下东昌湖污染物严重超标（2020年东昌湖COD_Cr、氨氮、TN平均浓度分别为43.61、2.16、2.85 mg/L）,承载力系数较低（2020年达到0.17）;协调发展型方案不仅改善东昌湖水质方面效果显著,而且其水环境承载力系数优于其他方案（2020年达到0.67）,预计到2020年CODCr、氨氮和TN浓度可满足水质目标要求（2020年东昌湖CODCr、氨氮、TN评价浓度分别为22.56、1.13、1.41 mg/L）。以协调发展型方案为推荐方案,给出了相应的建议对策。     

沼渣与畜禽粪便混合堆肥发酵效果的综合评价

采用正交试验设计方法实施了4组不同物料配比（以干质量计）沼渣与畜禽粪便混合物料堆肥试验,并采用模糊综合评价、灰色关联分析和属性识别法对其发酵效果进行了评价,为沼渣的肥料化利用提供参考。结果表明：T3（沼渣∶猪粪∶鸡粪=5.85∶8.49∶8.19）升温速率最快、高温维持时间最长,所达温度最高,T2（5.85∶7.425∶6.825）次之,T1（7.02∶7.425∶8.19）、T4（7.02∶8.49∶6.825）最差;从pH值、有机质、C/N、NH4＋-N、NH4＋-N/NO3－-N和总养分等化学指标看,T2、T3发酵效果优于T1、T4;堆肥结束后,T1、T2、T3、T4粪大肠菌值分别为1、10-1、10-2、1,发芽指数GI分别为96.72%、103.35%、98.42%、85.13%。上述3种评价方法对T1、T2、T3发酵效果评价一致：较好腐熟,但对T4评价结果分别为较好、基本和极未腐熟。综上所述,由单一指标或单一评价方法评判堆肥腐熟度有局限性。对堆肥发酵效果的评价应综合考虑物理、化学和生物学指标,对比3种评价方法原理,灰色关联分析法是评价堆肥发酵效果的较优方法。     

灌区现状水资源承载力评价方法应用比较

为了区分不同类型的水资源承载力,纠正当前水资源承载力评价中认识的混乱,对水资源承载力进行了辨析和实证研究。首先,从水资源承载力的属性出发,认识水资源承载力的内涵,这些属性分别是：客观性、相对性、动态性、相互性;根据水资源承载力的属性,将水资源承载力进行分类;指出了水资源承载力在任务上的差异和普遍的压力-状态-响应关系;提出了水资源承载力评价的基本要求;最后,以现状承载力为例,给出了相应的评价方法,并结合人民胜利渠灌区实际,对其现状承载力进行评价。灌区现状水资源承载力评价结果表明,综合评价法和水势分析法各有优缺点,而水势分析法较为可靠,可作为综合评价法的检验依据。本研究为水资源承载力的分类及评价提供一定的参考。     

虚拟水理论体系相关问题探究

在回顾虚拟水研究进展的基础上,分析了虚拟水理论体系构成,总结了虚拟水理论体系一直存在的突出问题。综合考虑虚拟水含量的概念与实际意义,分析了虚拟水构成中取水与耗水并用的矛盾,对虚拟水构成进行还原,提出了虚拟水含量计算的精确与近似表达式;分析了农产品虚拟水量化过程中存在的3个问题,探讨了农产品虚拟水量化的新方法,提出了蔬菜产品虚拟水含量量化的思路;初步提出了林地产品虚拟水含量的方法;对工业产品虚拟水量化方法,提出了实用性与可行性更强的工业产值法;针对加工产品虚拟水含量存在的明显缺陷,给出了改进的分配方法;基于上述虚拟水定额,考虑到虚拟水生产的时空特性,提出实时实地计算虚拟水生产量、消费量、进出口贸易量的方法;同时对虚拟水战略总构成、广义水资源量、虚拟水贸易的可行性等方面进行了探讨。     

气源及活性剂对曝气滴灌带水气单双向传输均匀性的影响

曝气滴灌过程中水、氧、气传输均匀性是评价曝气灌溉质量的重要指标。活性剂的添加和传输方式的优选对曝气滴灌传输过程中微气泡的存在和溶解氧的保持有重要意义。为提高水气耦合物在滴灌过程中传输的距离和均匀性,该文采用Mazzei 1078文丘里空气射流器进行曝气增氧,以空气和氧气为供试气源,研究活性剂BS1000浓度(0、1、2和4 mg/L)和传输方式(单向和双向)对曝气滴灌下水、氧、气传输特性的影响。结果表明:曝气导致单向传输下流量均匀性略有下降,但可显著提高灌溉水中溶解氧和掺气比例;随着活性剂浓度的增加,掺气比例显著增加(P0.05);活性剂的添加促进了氧气曝气下溶解氧的增加;溶氧均匀性和流量均匀性随着活性剂浓度的增加无显著性变化,但单向传输下4 mg/L BS1000的出气均匀性较未添加活性剂显著降低;双向传输的流量均匀性、溶氧均匀性和出气均匀性分别在95%、96%和67%以上,较单向传输分别平均提高14.00%、4.05%和30.64%(P0.05),是曝气滴灌长程管道传输推荐的布置方式。研究结果为曝气滴灌过程中灌溉技术参数优化和管道的科学布置提供理论依据。     

增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长

增氧地下滴灌将空气与灌溉水混匀后输送到作物根区,可实现作物提质增产和水肥高效利用,而其关键作用机制尚不明确。该文以番茄为供试作物,设置灌水量和增氧量2因素2水平完全随机区组试验,记为W1和W2(分别为作物-蒸发皿系数的0.6和1.0倍)、A和C(增氧和对照组),系统监测了壤质黏土条件下作物生长生理动态与土壤通气性状况,探究土壤通气性与作物生长之间的响应机制。结果表明,增氧地下滴灌对土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸有一定的改善作用。与对照相比,W2A处理开花坐果期灌水后第2天的土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸速率提高了25.71%、52.90%、41.99%和64.70%(P0.05)。土壤氧气扩散速率和氧化还原电位分别与溶解氧浓度和充气孔隙度呈极显著正相关(P0.01)。增氧地下滴灌促进了番茄生物量积累和养分利用,促进了作物的光合作用,表现为产量提高和品质改善。与对照相比,W2A处理3个时期的光合速率分别增大14.51%、21.72%和13.76%(P0.05),地上及地下部鲜质量分别增加了68.14%和55.18%(P0.05),根、茎、叶氮素吸收量增加了52.94%、42.03%和24.12%(P0.05),产量、可溶性固形物和维生素C含量增加了66.40%、51.77%和20.26%(P0.05)。1.0倍作物-蒸发皿系数灌水时增氧处理在改善土壤通气性,促进番茄生长,提高番茄产量方面的效果最为明显。作物产量与溶解氧浓度、氧化还原电位及土壤呼吸均值均呈显著正相关(P0.05),作物品质(可溶性固形物、总酸含量)与土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率和土壤呼吸均值呈显著正相关(P0.05)。研究结果为揭示增氧地下滴灌对土壤通气性的改善效应提供了科学依据。     

加氧灌溉与土壤通气性研究进展

水、肥、气、热是保障土壤肥力的四大要素,传统的灌溉方式往往忽视了气这一重要因素.土壤通气性不足,四个因素之间的平衡被打破,土壤理化性质变差,对作物生长造成不利影响,进而引起减产.良好的土壤通气性是作物正常生长发育的保证.加氧灌溉通过采用合理的方法改善土壤通气状况,协调土壤四大要素之间的关系,提高土壤肥力,满足作物生长的需要.研究表明,加氧灌溉可提高作物产量、改善作物品质.本文从根区低氧胁迫的影响分析人手,评述了土壤通气性的量化指标、测算方法和控制标准,综述了加氧灌溉技术及其应用,总结了加氧灌溉研究中存在的问题,探讨了加氧灌溉对土壤通气性的改善作用,提出了加氧灌溉与土壤通气性研究展望,以期为今后的研究提供参考.     

水肥气耦合滴灌番茄地土壤N2O排放特征及影响因素分析

为了解水肥气耦合滴灌下不同水肥气调控措施对土壤N_2O排放的影响,该研究设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(不掺气和循环曝气处理)和灌水量(低湿度和高湿度处理)3因素2水平完全随机试验,通过静态箱-气相色谱法、q PCR技术和结构方程模型,系统研究了不同水肥气组合方案下温室番茄地土壤N_2O排放特征及其与相关影响因素之间的关系。结果表明,水肥气耦合滴灌下N_2O排放峰值出现在施氮后2 d内,其余时期N_2O排放通量较低且变幅较小。施氮量、掺气量和灌水量的增加可增加土壤N_2O排放通量和排放总量。其中,高湿度条件下N_2O排放总量较低湿度平均增加了30.14%,曝气条件下N_2O排放总量较对照平均增加了35.16%,常氮条件下N_2O排放总量较低氮平均增加了33.83%。施氮量、掺气量和灌水量的增加可提高温室番茄的产量和氮肥偏生产力。土壤NH4+-N和NO3--N含量对N_2O排放的总效应为0.60和0.79,是影响水肥气耦合滴灌下土壤N_2O排放的主导因子。综合考虑作物产量、N_2O排放总量和氮肥偏生产力,常氮曝气低湿度处理是适宜的水肥气耦合滴灌方案。