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...     

水气互作对滴灌加工番茄生长及品质的影响

为探明不同加气方式和灌水量互作对北疆滴灌加工番茄生长及产量品质的影响,以及适宜北疆加工番茄滴灌的最佳水气组合模式,设置3种加气方式[物理加气(O1)、不加气(O2)、化学加气(O3)]、4个灌水量水平[5400 m3/hm2(W1)、4950 m3/hm2(W2)、4500 m3/hm2(W3)、4050 m3/hm2...     

加气灌溉及水氮耦合滴灌对加工番茄产量及品质的影响

为研究水、氮、气对加工番茄产量和品质的影响,设置2个灌溉水平（4 950和4 050 m³·hm^-2）,4个施氮水平（280、250、220、190 kg·hm^-2）,2个加气水平（掺气比例15%和掺气比例0%）,共16个处理,分析了不同水、肥、气处理下新疆加工番茄产量和品质的变化,并利用主成分分析和隶属函数法对番茄产量和品质进行综合评价。结果表明,相同灌水量下,加工番茄单株产量、单果重、维生素C、可溶性固形物随施氮量增加呈抛物线趋势变化,有机酸含量随施氮量增加呈增加趋势,单株果数随施氮量增加呈减小趋势。相同施氮量条件下,高灌水量处理的单株产量、单果重、果实横径和纵径均高于低灌水量处理,但低灌水量显著提高了加工番茄单株果数、可溶性糖、有机酸、维生素C和可溶性固形物含量。加气灌溉下单株产量、单株果数和单果重分别显著提高6.14%、3.67%和2.35%（P<0.01）,果实横径、纵径和可溶性糖、有机酸、维生素C、可溶性固形物含量分别增大了1.91%、1.85%、1.17%、2.37%、2.42%和4.68%。通过综合隶属函数值评定,灌溉定额为4 050 m³·hm^-2,施氮量为250 kg·hm-2的加气灌溉可以满足加工番茄高产、品质优的要求。     

不同加气方式和灌水量对滴灌加工番茄耗水及生长的影响

探究不同灌溉定额与加气方式互作对加工番茄耗水及生长特性的影响,提出适宜北疆滴灌加工番茄的最佳水气组合模式。通过大田试验,设置4个灌水水平（W1-5 400 m·hm^-2,W2-4 950 m·hm^-2,W3-4 500 m·hm^-2,W4-4 050 m·hm^-2）和2种加气方式（物理加气O1、化学加气O2）,以不加气为对照 (S),共12个处理。加气提高了加工番茄耗水量,对全生育期而言,物理加气和化学加气较不加气处理耗水量分别提升13.65% 和9.27%。加气降低了0~80 cm土层平均含水率,在膨大一期,加气处理下含水率变化最明显,物理加气和化学加气较不加气处理平均含水率分别降低6.38%和5.32%。物理加气对加工番茄生理生长指标的提升最为显著,较不加气处理,膨大期叶绿素含量提高6.49%,成熟期地上干物质量提高 4.13%。物理加气4 950 m·hm^-2水气组合下叶绿素含量、果实形态和单果质量达到最大,耗水量增幅效果最大。物理加气下灌水量为4 950 m·hm^-2是较为适宜的水气结合模式,可为北疆滴灌加工番茄加气灌溉实际应用提供理论依据。     

一种土壤水分传感器性能测试的方法及应用

针对目前土壤水分传感器室内标定时很难得到含水率均匀的土样,设计了一种试验装置和测试方法。通过一系列室内试验,对3种土壤水分传感器进行了测试和标定。结果证明,这种方法对于短探针土壤水分传感器的标定切实可用,同一种传感器在不同质地土壤中标定曲线不同,给出了3种传感器在砂土、壤土、粘土中的标定曲线,并分别从线性度、敏感度、稳定性等方面对3种土壤水分传感器进行了分析比较。     

灌溉时段及水温对膜下滴灌棉花生长及产量的影响

为探究不同灌溉时段及水温对膜下滴灌棉花生理特性及产量的影响,设置4个灌溉水温梯度分别为15(正常灌溉水温),20,25,30 ℃,2个灌溉时段分别为日间、夜间(分别记为DW,NW)进行完全组合设计,共计8个处理.结果表明,增温灌溉提前了棉花生育进程,促进了棉花株高、茎粗、叶面积增长,有利于棉花光合作用的进行,且在夜间进行增温灌溉效果更显著.增温灌溉使棉花产量显著提高2.95%~14.13%,夜间灌溉较日间灌溉棉花产量平均提高3.34%.基于回归分析确定提高棉花产量的最佳灌溉时段为夜间,最佳灌溉水温为26.38 ℃,对应的产量为7 482.96 kg/hm².该研究可为北疆膜下滴灌棉花实施增温灌溉技术提供理论依据和技术参考.     

雷达信号对膜下滴灌棉田土壤水盐的响应研究

雷达信号是反映介质信息的重要依据,为探究雷达信号对长期膜下滴灌棉田土壤水盐的响应特征.试验采用中心频率为250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达,以未采用过滴灌技术的荒地为对照,探测滴灌应用年限年分别为11年和21年的两个地块,取实测剖面对比探地雷达波谱图像上的分层结果,结合电磁波时域和频域的方法,剖析电磁波信号对土壤水盐的响应特征.结果表明:①通过250 MHz中心频率探地雷达波谱图像上的反射层面与实际开挖剖面相结合,能够快速识别膜下滴灌棉田0～140 cm范围不同土层的上下边界.同时,结合取样数据时,能够有效的辨别大范围的土层结构信息.但当水盐含量较高时,探地雷达将无法有效识别土壤的反射层面,从而很难分辨土壤的层次结构.②长期膜下滴灌棉田盐渍化土壤对电磁波的影响十分显著,水分含量和盐分含量是引起电磁波衰减的主要因素.振幅能值是雷达信号对水盐响应的标志参数,水盐含量与振幅能值成反比.③中心频率为250 MHz的天线在不同滴灌年限的地块中,主频发生偏移,滴灌棉田出现在160 GHz左右,而荒地出现在190 GHz左右.荒地中出现多峰现象,次主频分别处于371 MHz和688 MHz.且荒地的振幅能值小于滴灌棉田.利用探地雷达快速无损的优势,大面积获取膜下滴灌棉田土壤水盐的变化信息,有利于盐碱化土壤的及时处理.     

非灌溉季节施加生物炭对滴灌棉田土壤结构及水热特性的影响

为探究在非灌溉季节施加生物炭对滴灌棉田耕层土壤水热特性和三相结构的调控效应。设置生物炭15(B₁),30(B₂),45(B₃),60(B₄),0(B₀) t/hm²5个施加量,分析其对新疆滴灌棉田非灌溉季节耕层土壤(0—40 cm)三相结构、总孔隙度、土壤温度和土壤含水率的影响。结果表明:与对照处理相比,施炭处理使土壤固相体积降低2.58%~10.74%,总孔隙度增加3.38%~12.05%;同时,施炭处理的融后土壤质量含水率较对照处理提高1.07%~2.65%;施炭处理的土壤导热系数降低,土壤耕层最低温度增加0.34~2.15℃,最大温差缩小0.47~2.14℃。基于以上土壤结构和水热特性指标进行主成分分析得出,综合得分最高的处理为B₃,其次为B₂。非灌溉季节施加生物炭有利于改善土壤三相结构,增加土壤总孔隙度,增强土壤保墒保温能力。新疆滴灌棉田非灌溉季节生物炭最佳施用量为30~45 t/hm²。     

利用GPR多频天线振幅包络平均值法估算滴灌棉田土壤盐分含量

土壤盐渍化问题严重制约着农业经济发展,快速准确地掌握农田土壤的盐渍化信息是盐渍化防治的前提。为准确快速地了解滴灌棉田土壤盐分含量情况,该研究采用探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)多频天线(250 MHz和1 000 MHz)对典型滴灌棉田土壤进行探测,通过GPR振幅包络平均值法(Average Envelope Amplitude,AEA)获取土壤视在介电常数,以Dobson盐渍土介电模型(Dobson dielectric model of saline soil,Dobson)为理论工具,估算滴灌棉田土壤的盐分含量。同时,将视在介电常数、土壤容重、含水率和土壤黏粒含量5个参数设置为模型输入变量,采用多元线性回归方法(Multiple Linear Regression,MLR),建立膜下滴灌棉田土壤盐分反演模型,并使用BP神经网络(Back Propagation neural network,BP)进行模拟预测。最终,以实测盐分为基准,评价MLR模型、BP模型和Dobson模型反演盐分含量的效果。结果表明:1)探地雷达250 MHz和1 000 MHz频率天线AEA法探测的有效深度均为0～30 cm。2)1 000MHz频率天线AEA法获取的介电常数与实测含水量有较好的多项式关系,且实测含水量和反演含水量拟合效果和精度较好,决定系数R~2为0.96,均方根误差RMSE为1.61%,平均误差率MER为7.25%。3)3种盐分反演模型中,Dobson盐渍土介电模型反演精度明显高于其他2种方法,R~2达到0.91,RMSE为0.313 g/kg。因此,利用GPR多频天线AEA法估算滴灌棉田土壤盐分含量是可行且可靠的。该法为反演土壤盐分含量提供新途径,丰富了盐分含量探测的方法及手段。     

利用探地雷达低频天线监测滴灌棉田盐渍化土壤盐分迁移研究

盐渍化问题严重制约着新疆地区农业经济的发展,而掌握土壤盐分迁移情况是防治土壤盐渍化的前提。为更好地了解滴灌棉田盐渍化土壤盐分的迁移情况,本文选用一典型滴灌棉田为研究对象,采用探地雷达低频天线（250 MHz）进行土壤剖面的探测,由探地雷达图像中的信息,推测土壤盐分在垂直方向上的迁移情况,再用土壤剖面水盐动态、盐分通量变化等实际观测数据进行验证。结果表明:（1）当土壤盐分浓度具有一定梯度时,采用探地雷达低频天线收集的雷达图像中可以划分出盐分积累带、包气带和蒸发面。（2）在整个研究阶段盐分实际运移情况为先整体向上再整体向下。通过水盐动态和盐分通量等方式的验证,发现探地雷达图像中的蒸发面变化情况与实际盐分运移情况一致。因此,使用探地雷达低频天线监测滴灌棉田土壤盐分在垂直方向上的迁移情况是可行的,并且可以使用探地雷达中蒸发面的变化情况表征盐分的整体运移情况。探地雷达低频天线对蒸发面快速无损的识别,为防治盐分迁移导致的土壤盐渍化问题提供了新思路。