土壤水分时间变异对油麦菜水分利用效率的影响机制

  【目的】  土壤水分根据其随时间的变异情况可分为稳定性和波动性土壤水分,稳定的土壤水分有利于提高作物的水分利用效率。我们研究了土壤水分的时间变异影响油麦菜水分、养分吸收利用效率的机制。  【方法】  以油麦菜(Lactuca sativa L. var. longifolia)为供试作物于遮阳网室内进行盆栽试验。设两个供水处理:传统浇灌(traditional irrigation, TI)和负压灌溉(negative pressure irrigation,NPI),其所提供的土壤水分分别为波动性土壤水分和稳定性土壤水分。供水处理于油麦菜4叶期开始运行,用土壤水分仪测定土壤含水量,每两天测定一次,处理28天后收获。于NPI开始运行的第1、11、21和28 天,测定油麦菜株高、叶片数、最大叶长和最大叶宽,同时用LI-6400便携式光合仪测定油麦菜叶片净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s),生化方法分析叶片抗旱生理指标游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)以及稳定碳同位素比值(δ13C)和分辨率(Δ13C)的变化。  【结果】  NPI和TI的累计灌水量和平均土壤体积含水量处于基本相同的水平,NPI土壤体积含水量的变异系数为5.0%,属于稳定性土壤水分,TI的变异系数为10.3%,属于波动性土壤水分。NPI处理油麦菜株高、最大叶长和最大叶宽分别显著高于TI 103.8%、155.4%和62.5%。NPI处理4次监测的各项光合参数值大多高于TI,第11 天的T_r和G_s值,以及收获时(处理第28天)的C_i均显著高于TI。收获时NPI处理油麦菜的产量、水分利用效率、叶片含磷量、氮磷钾养分吸收量和Δ13C明显高于TI,根冠比、脱落酸含量、可溶性糖含量和δ13C明显低于TI。Δ13C与水分利用效率呈正相关,与土壤水分变异系数呈显著负相关。  【结论】  相较于传统浇灌提供的波动性土壤水分,负压灌溉提供的稳定土壤水分降低或者避免了土壤水分胁迫,促进了油麦菜地上部的生长发育、光合作用、养分吸收和水分利用效率。     

负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响

为探究负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响，采用盆栽试验，设置-5（T1）、-9（T2）、-14 kPa（T3）三个负压供水压力处理和一个常规浇灌（CK）处理，分析不同水分处理对樱桃萝卜土壤含水量、农艺性状、光合特性、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①整个水分处理期间，CK、T1、T2、T3的土壤含水量分别平均为12.60%、12.63%、10.07%和8.47%，其中T1和T2为弱时间变异土壤水分，而T3和CK为中等时间变异土壤水分；全生育期累计灌水量和蒸散量均表现为CK>T1>T2>T3，各处理间均差异显著。②成熟期时，T1、T2、T3三个处理的樱桃萝卜株高、最大叶长、根径、干物质量、根鲜重等指标整体上均随土壤含水量的下降而下降；土壤含水量基本相同的T1和CK处理，前者的最大叶长、根鲜重显著高于后者，但株高、根径、干物质量等无明显差异。③不同处理樱桃萝卜叶片的SPAD值整体上无明显差异，生长前期净光合速率在处理之间没有表现出明显差异，但生长后期T1和T2显著高于CK，T3显著低于CK。④采收后不同处理的根鲜重、干物质量均表现为T1>T2>CK>T3，其中T1、T2显著高于T3，T1的根鲜重较CK显著提高36.09%，T3的根鲜重较CK显著降低42.36%；不同处理的根冠比没有显著差异，在0.95~1.05之间；产量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)均表现为T2>T1>T3>CK，T1、T2的WUEY和WUEB较CK分别显著提高了43.42%、57.89%和52.67%、62.00%。综上所述，土壤含水量和土壤水分时间变异性共同影响了樱桃萝卜的生长发育和产量形成，平均含水量基本相同时弱时间变异的土壤水分条件能够促进植株生长发育，显著提高樱桃萝卜的产量及水分利用效率。以上研究结果对进一步明确土壤水分与作物关系具有重要的科学指导意义。     

基于3种空间预测方法的黄土区土壤颗粒组成空间分布研究—以宁夏海原县为例

【目的】探索适合地形复杂的黄土母质地区土壤颗粒组成的空间预测方法。【方法】以宁夏自治区海原县为研究区域,结合地形因子、土壤类型、归一化植被指数变量,采用基于对称对数比转换的经验贝叶斯克里格法（SLR-EBK）、回归克里格法（SLR-RK）、随机森林（SLR-RF）3种方法对训练集100个样点表层土壤颗粒组成的空间分布进行预测,并通过验证集24个样点比较了3种方法的预测精度。【结果】（1）最终进入土壤颗粒组成线性回归预测模型的辅助变量包括高程（Ele）和土壤类型;进入RF模型的辅助变量包括高程（Ele）、土壤类型、坡度（Slo）和风力作用指数（WEI）,其中,高程（Ele）是最重要的辅助变量,其次是土壤类型,坡度（Slo）和风力作用指数（WEI）重要性相对较低。（2）3种方法预测的海原县土壤各粒级含量空间分布的趋势基本一致,表现为砂粒含量西南部低,东北部高,粉粒、黏粒则相反。与SLR-EBK相比,SLR-RK和SLR-RF能够更好地反映局部变异并减小平滑效应。（3）SLR-RF法对验证集3个粒级含量预测的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）均低于其他两种方法,且从平均Aitchison距离（MAD）来看,SLR-RF（0.208）相似文献   

负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响

为探究负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响,采用盆栽试验,设置-5（T1）、-9（T2）、-14 kPa（T3）三个负压供水压力处理和一个常规浇灌（CK）处理,分析不同水分处理对樱桃萝卜土壤含水量、农艺性状、光合特性、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①整个水分处理期间,CK、T1、T2、T3的土壤含水量分别平均为12.60%、12.63%、10.07%和8.47%,其中T1和T2为弱时间变异土壤水分,而T3和CK为中等时间变异土壤水分;全生育期累计灌水量和蒸散量均表现为CK>T1>T2>T3,各处理间均差异显著。②成熟期时,T1、T2、T3三个处理的樱桃萝卜株高、最大叶长、根径、干物质量、根鲜重等指标整体上均随土壤含水量的下降而下降;土壤含水量基本相同的T1和CK处理,前者的最大叶长、根鲜重显著高于后者,但株高、根径、干物质量等无明显差异。③不同处理樱桃萝卜叶片的SPAD值整体上无明显差异,生长前期净光合速率在处理之间没有表现出明显差异,但生长后期T1和T2显著高于CK,T3显著低于CK。④采收后不同处理的根鲜重、干物质量均表现为T1>T2>CK>T3,其中T1、T2显著高于T3,T1的根鲜重较CK显著提高36.09%,T3的根鲜重较CK显著降低42.36%;不同处理的根冠比没有显著差异,在0.95~1.05之间;产量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)均表现为T2>T1>T3>CK,T1、T2的WUEY和WUEB较CK分别显著提高了43.42%、57.89%和52.67%、62.00%。综上所述,土壤含水量和土壤水分时间变异性共同影响了樱桃萝卜的生长发育和产量形成,平均含水量基本相同时弱时间变异的土壤水分条件能够促进植株生长发育,显著提高樱桃萝卜的产量及水分利用效率。以上研究结果对进一步明确土壤水分与作物关系具有重要的科学指导意义。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响，在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation，AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分，分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期，-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity，田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC，负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量，AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比，时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大，更有利于玉米的生长发育；时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高，更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC，时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内，玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述，平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时，弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高；相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内，玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响,在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation,AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分,分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期,-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity,田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC,负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量,AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比,时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大,更有利于玉米的生长发育;时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高,更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC,时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述,平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时,弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高;相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。