干旱处理对土壤水分变化及大豆产量的影响

采用框栽方式,研究不同阶段干旱处理对土壤水分、大豆植株干物质积累及产量的影响。结果表明,土壤含水率随干旱历时的增加而递减,长时间干旱后稳定在20%～24%;对于短期干旱处理,灌溉量较大时,土壤含水率会迅速恢复到稳定值32%～34%,但是对于18d以上的干旱历时,较少的灌溉量并不能保证土壤含水率在1～2次灌溉后得到恢复,表明较少的灌溉量对土壤含水率的提升能力有限。各干旱处理结束时期,大豆植株干物质积累均随干旱历时增加呈下降趋势,长期干旱会使全株干物质积累下降13%～30%;苗期和花荚期的短期干旱处理产生激发补偿效应,不会使大豆减产,结荚鼓粒期对水分供应较为敏感,干旱导致大豆减产。     

不同年代冬小麦品种叶绿素荧光和抗氧化酶活性分析

选择1949年以来河南中部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,在不同灌溉条件下对生育后期冬小麦旗叶叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性变化规律进行了研究分析。结果表明：现代冬小麦品种的叶绿素含量增加,为光合功能改善奠定了基础;拔节期干旱胁迫下,现代品种旗叶的原初光能转化效率和潜在活性在开花期高于早期品种;在品种更替过程中,现代品种的丙二醛含量降低,抗氧化酶酶促系统第一道防线的SOD活性快速升高并有效清除氧自由基。早期品种在干旱胁迫下通过增加POD活性来抵御干旱。现代品种的CAT和APX活性少量增加就能及时清除过氧化物体和叶绿体内活性氧自由基的积累,使得抗氧化代谢维持在较高水平上,以保证光合器官功能的正常进行。     

黑龙江省近50年大豆需水量与干旱时空分布特征研究

基于黑龙江省28个气象站1966—2015年逐日气象数据和20个农业气象站1991—2008年大豆生育期观测资料,计算大豆不同生育阶段的有效降雨量、需水量和水分盈亏指数(Crop water surplus deficit index)及三者的气候倾向率,并根据水分盈亏指数制定干旱等级,计算各生育阶段干旱频率和干旱强度,利用Arc Map空间分析功能绘制相应分布图。结果表明,黑龙江省大豆生育期内年均有效降雨量为253～370 mm,平均值为321 mm,除生长前期外,其他各生育阶段均表现为中部高和东西部较低的分布趋势,大豆生育期有效降雨量气候倾向率为-6.16～9.09 mm/(10a),平均值为2.41 mm/(10a),生长前期有效降雨量总体呈上升趋势,生长后期有效降雨量总体呈下降趋势;大豆年均需水量为336～465 mm,平均值为388 mm,各生育阶段需水量均呈中部低、东西部高的空间分布规律,大豆生育期内需水量气候倾向率为-16.01～2.42 mm/(10a),平均值为-5.17 mm/(10a),各生育阶段需水量总体呈下降趋势;大豆生育期内年均水分盈亏指数为-44.5%～8.9%,均值为-15%,自西向东呈先增大后减小的趋势,水分盈亏指数的气候倾向率为-1.89～4.92%/(10a),水分盈亏指数总体呈上升趋势;大豆各生育阶段干旱频率分布与需水量空间分布大致相同,其中生长前期和快速发育期干旱频率高于生长中期和生长后期,易发生春旱和夏旱。本研究可为黑龙江省大豆的灌溉管理和旱灾预防提供理论依据和参考。     

半干旱黄土区典型林地土壤水分消耗与补给动态研究

通过对半干旱黄土丘陵沟壑区几种典型林地生长季土壤水分进行动态监测,研究不同林种对土壤水分消耗和补给的影响。结果显示,土壤总含水率大小依次为草地、沙棘、河北杨、油松、山杏,并且这一次序主要来源于120 cm深度(相对稳定层)以下的差异;不同林地及草地土壤含水率季节变化表现基本一致,3—8月波动下降,8—10月持续上升;各林地及草地土壤水分在0~60 cm内变化活跃,60~120 cm内由上至下逐渐趋于稳定,120~200 cm内保持相对稳定;林种、土壤深度、月份3种因素单独作用和交互作用均造成土壤水分差异显著;水分补给期后各林地土壤水分仍处于一定亏缺状态。     

基于土壤墒情模拟的农业干旱动态评估

已有的农业干旱研究中,土壤墒情的模拟与干旱程度的动态评估常常是独立进行的,二者并没有统一起来。基于此,建立了田间土壤水分平衡模型,通过作物生育期内的土壤水分模拟农业干旱过程。为了将土壤墒情模拟与农业干旱的动态评估统一起来,引入了阶段性的作物水分生产函数,通过干旱缺水对农业产量影响的定量分析,反推得出作物不同生育阶段土壤水分状况对应的干旱程度和缺水权重,从而将土壤墒情模拟与农业干旱评估结合起来,达到农业干旱动态模拟与评估的目的,为从土壤墒情状况实时动态评估农业干旱程度提供了一种便捷可行的方法。最后将提出的模型方法结合某灌区进行了应用,效果较好。     

不同生育期干旱胁迫对夏大豆耗水量和水分利用效率的影响

【目的】降低大豆旱灾减产风险。【方法】基于2015年和2016年夏大豆受旱盆栽试验,以生育期不同土壤水分为控制因素,在大豆苗期、分枝期、花荚期、鼓粒成熟期分别设置轻旱和重旱2个水平,以全生育期不旱为对照(CK),共9个水分处理,分析了大豆不同生育期不同干旱胁迫程度下的耗水规律及其对产量和水分利用效率(WUE)的影响。【结果】干旱胁迫使得生育期耗水量减少,且干旱程度越重减少比例越大,以2015年为例,与CK相比,大豆苗期、分枝期、花荚期和鼓粒成熟期轻旱处理耗水量分别减少35.60%、34.89%、35.39%、38.35%,重旱处理则分别减少62.01%、69.19%、57.83%、83.50%;各生育期不旱和轻旱处理下日耗水强度均值表现为花荚期鼓粒成熟期分枝期苗期,而重旱处理下鼓粒成熟期日耗水强度最小;各生育期干旱胁迫造成大豆产量损失均值表现为花荚期鼓粒成熟期分枝期苗期;以2016年为例,4个生育期重旱处理WUE比轻旱处理分别低4.74%、13.01%、35.90%、18.46%,说明各生育期干旱程度越严重则WUE越低,不同生育期干旱对WUE的影响程度不同,苗期和分枝期影响较小,花荚期重旱处理时WUE最低。【结论】大豆不同生育期干旱胁迫对耗水量和WUE的影响较为明显,花荚期和鼓粒成熟期是大豆产量形成的关键需水期,实际生产中,应充分保证花荚期和鼓粒成熟期的水分供应,同时在保证产量的前提下,可在苗期和分枝期适度受旱。     

低山丘陵区红壤水分的动态变化及影响因素

红壤分布区域是中国重要的粮食产地,但是降水时空分布的不均匀导致了季节性干旱的发生。因此,了解红壤中水分时空分布规律具有十分重要的意义。该文研究了低山丘陵区红壤旱地不同肥料配比长期试验小区土壤含水率的季节性变化状况及其与气象因素的关系,分析了典型红壤地区的土壤水分变化规律。结果表明：研究区1 a内的土壤含水率变化分为4个阶段：土壤水分充盈期、土壤水分亏缺期、土壤水分补充恢复期和土壤水分平稳期。空白小区土壤含水率变化较大;在施用肥料的试验小区中,蒸发对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响逐渐降低;而降雨对氮肥小区、氮磷小区和氮磷钾小区的影响力逐渐增加。通过掌握典型红壤地区的土壤水分变化规律,对该地区水资源的调配管理、灌溉安排及干旱评估均可起到重要的指导作用。     

旱后复水对冬小麦旗叶生理特性及籽粒产量的影响

【目的】探索冬小麦旗叶生理特性等指标对不同水分调控的响应过程。【方法】通过防雨棚测坑试验,研究了不同水分处理(抽穗扬花期设置充分供水(CK)、轻度和重度水分胁迫,灌浆成熟期恢复正常供水)对冬小麦旗叶脯氨酸质量分数、可溶性糖质量分数、叶绿素质量分数和丙二醛质量分数及籽粒产量等指标的影响。【结果】抽穗扬花期轻度亏水处理(T1)在复水后第1天旗叶的脯氨酸质量分数高于CK、叶绿素质量分数低于CK但两者均未达到显著水平,复水后第11天可溶性糖质量分数低于CK且差异显著,丙二醛质量分数高于CK但差异不显著,与CK相比,籽粒产量降低了4.3%,且差异不显著;抽穗扬花期重度亏水的处理(T2处理)在复水后第16天的旗叶脯氨酸质量分数和可溶性糖质量分数均低于CK水平,且差异不显著,与CK相比,穗粒数和籽粒产量分别降低了10.6%和13.6%,差异显著(p<0.05),千粒质量和有效穗数与CK的差异均不显著。【结论】在抽穗扬花期轻度干旱胁迫灌浆期恢复正常供水,可在保证产量不明显降低的前提下有效提高灌溉水利用效率;抽穗扬花期重度干旱胁迫,会对冬小麦叶片主要生理指标产生较大负面影响,进而影响冬小麦籽粒产量的形成。     

灌溉水平及灌溉间隔对大豆植株干物质积累的影响

采用桶栽方法,选用黑农48为试验材料,设计4个灌溉水平及4种干旱胁迫历时进行交叉试验,研究了灌溉水平及干旱胁迫历时对大豆干物质积累的影响。结果表明,花荚期大豆植株叶、茎、根和荚果更易受干旱胁迫历时影响,干旱胁迫历时越短越有利于植株生长,灌溉水平对植株的生长影响相对弱于干旱胁迫历时。植株各器官干质量的等高线图表明高灌溉水平、短干旱胁迫历时比低灌溉水平、长干旱胁迫历时有绝对优势,同时也表现出高灌溉水平、长干旱胁迫历时处理与低灌溉水平、短干旱胁迫历时处理之间具有相似性。     

旱作大豆不同种植方式的土壤水分、温度及增产效应研究

通过对4种不同种植方式下大豆关键生育时期的耕层土壤昼夜温度变化、0～2m土壤水分动态定位监测,结合作物产量分析农田水分利用效率。结果表明,大豆苗期覆膜沟播能够防止白天耕层土壤温度过度上升和晚间温度过度下降,耕层平均温度比露地平播提高3.3℃;在不同降水年型,大豆产量和水分利用效率均以覆膜沟播最高,干旱年份分别提高48.7%和35.4%,平水年份提高33.4%和24.5%。覆膜沟播能够明显改善旱作区土壤水温条件,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的最佳种植方式。     

土壤水分入渗特性的时间变异规律研究

以大量的大田土壤水分入渗试验资料为依据,分析农业生产周期内土壤水分入渗特性的时空变异规律。结果表明:给定土壤质地条件下,不同耕作条件土壤入渗能力差异甚大;在农业生产周期内,土壤入渗能力、土壤入渗速度和土壤的稳定入渗率随着耕作条件的发展而呈减小趋势;各种耕作条件土壤水分入渗过程有所不同。研究结果为土壤水分入渗特性的进一步研究和节水灌水技术参数的确定提供参考。     

不同灌溉上限对芥蓝养分吸收和分配的影响

为了明确土壤水分对芥蓝养分吸收利用的影响,基于不同灌溉上限的条件分析土壤水分对芥蓝植株氮、磷、钾、钙、镁的养分吸收量的影响,及其在各器官中含量的变化规律.结果表明,增加土壤水分能促进芥蓝植株各种养分的吸收,其促进作用以Ca>P>N≥K>Mg的顺序排列.氮含量在根和基茎中较少,在基叶、薹叶和薹茎中相对高一半左右,薹叶和基...     

干旱半干旱煤矿区土壤含水率研究进展

我国大型煤矿多位于干旱半干旱区,自然降雨较少且常年蒸发量过大,地下水埋藏深植物难以利用,因此土壤水分成为制约该地矿区复垦植被建设最重要的因素。综述了干旱半干旱矿区土壤质地、地形、降雨以及植被对土壤含水率的影响。发现各环境因素对土壤水分的作用机理与影响规律研究不够深入,关于土壤水分的空间变异性研究较少,矿区土壤水分的调控措施研究不够全面。提出了今后应加深对矿区各环境因素影响土壤水分作用机理的研究,运用地统计学方法及相关模型加强对土壤水分的空间变异研究,针对干旱半干旱地区的生态环境特征研究矿区土壤水分的调控措施。     

间作模式下玉米干旱胁迫响应研究

【目的】为了在干旱地区建立玉米大豆间作模式的节水灌溉制度,在大型防雨棚中针对玉米大豆间作模式下的玉米生长情况进行干旱胁迫研究。【方法】设置3个土壤相对含水率,进行玉米和大豆间作种植试验,通过分析玉米叶片叶绿素量、生长特性、产量等因素,研究了不同生育时期干旱胁迫对玉米生长的主要影响以及玉米和大豆之间的水分竞争情况。【结果】前期适当的干旱使玉米的株高和茎粗分别增加了6.24%、7.83%,对玉米叶绿素量积累也是有利的;在玉米生长旺盛时期,干旱导致玉米产量下降,适当干旱区域水分利用效率最大为1.39%。【结论】玉米在拔节—灌浆期对水分最敏感,在此阶段玉米和大豆对水分的竞争模式也最为复杂,在出苗中后期,适当干旱有利于玉米后期发育。     

黑龙江省西部半干旱区大豆不同水肥因素效应试验研究

在3种土壤水分和3种施肥水平耦合作用下,研究不同水肥组合对大豆在分枝、开花期、结荚期、鼓粒期4个生育阶段叶片面积、生物产量和水分利用效率的影响。结果表明:大豆的产量和叶面积均与土壤水分含量正相关,产量以中肥高水耦合最高;结荚期和鼓粒期的水分利用效率与产量密切相关,其中鼓粒期的大豆叶片水分利用效率最大。不同水分条件下,高水的水分利用效率最大,不同肥力条件下,中肥的水分利用效率最大。     

不同灌溉上限对芥蓝生长及农艺性状的影响

用相同灌溉频率、不同灌溉上限研究土壤含水量对芥蓝生长及农艺性状的影响。结果表明:增加土壤水分显著提早芥蓝生育期,水分亏缺使生长受到抑制,同时引起不同器官的生长速度及其性状差异;土壤水分亏缺显著影响芥蓝的叶长、叶宽、叶面积,以第8叶位左右叶片影响较大;根和茎的性状总体上随着土壤水分的增加而逐步增加,基茎长与土壤含水量之间呈极显著线性相关;生物产量、菜薹产量和薹叶比总体上随着土壤水分增加逐步提高,土壤水分较多使经济系数下降,菜薹产量、薹叶比和薹粗均有所下降。通过调节土壤水分能控制芥蓝生长和农艺性状,提高菜薹产量和品质。     

基于变分法的FY-3C土壤水分产品适用性分析

FY-3C作为我国风云三号首颗业务卫星,其上搭载的微波成像仪(MWRI)可提供全天候土壤水分数据。【目的】获取高质量土壤水分数据可以对合理利用土壤水资源提供参考,为农田干旱监控和预报提供基础参数。【方法】选取山东省农业气象站土壤水分数据对FY-3C土壤水分产品进行检验,为获取更高质量FY-3C土壤水分产品,选用变分订正方法对FY-3C土壤水分产品进行偏差订正。【结果】FY-3C升降轨土壤水分产品与地面站土壤水分相关系数R分别为0.481 6和0.408 2,RMSE分别为0.099 6和0.091 0 cm~3/cm~3。订正后FY-3C升降轨土壤水分产品与地面站土壤水分R分别为0.701 4和0.892 4,RMSE分别为0.021 7和0.011 cm~3/cm~3。对2016年3—4月山东省干旱过程订正前、后FY-3C土壤水分变化情况进行对比,订正后FY-3C土壤水分更准确地反映出此次干旱过程。【结论】FY-3C土壤水分产品可以准确反映土壤水分随时间的变化趋势,订正后FY-3C土壤水分产品与地面站土壤水分间误差减小、相关性提高。     

关中地区夏大豆蒸发蒸腾及作物系数的确定

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区夏大豆全生育期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为524.6 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.82,在开花~结荚阶段最大,平均为1.22,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.05,播种~幼苗最小为0.26;在关中气候背景下,大豆作物系数与大于10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

以节水为目标的旱田灌溉方式

<正> 作物产量一般与蒸发蒸腾量呈线性关系,而后者又与土壤水分密切相关,只有当土壤水分维持在某个临界值以上,才能避免减产,一般认为此临界值是PF_3。 在保证土壤水分高于临界值的条件下,欲节约灌水,就要促进降雨的有效化,使有效土层内存留尽可能多的水分,在设法利用根层下方水分的同时,减少表面迳流,土面蒸发和深层渗透。具体方法可采用滴灌、确定适当的灌水期和灌水强度、改良土壤、地面覆盖、改善耕作体系等,其中以调节灌水时期和灌水量较为适用。本研究从灌溉工程角度来探讨干旱时节约灌水量的可能性。     

喷灌条件下冬小麦籽粒形成期植株氮代谢研究

基于大田试验,研究了喷灌对冬小麦籽粒形成期植株氮代谢和籽粒蛋白质合成的影响.结果表明,开花后,小麦旗叶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性逐步下降,而小麦籽粒NR和GS活性随着生育期的推进而逐步提高,并于花后14 d达到最高,之后逐步下降.与地面灌溉相比,喷灌条件下小麦旗叶与籽粒的NR和GS活性均显著提高;开花后0～28 d旗叶和籽粒中游离氨基酸显著提高,开花28 d后喷灌旗叶和籽粒游离氨基酸与地面灌溉无显著差异;喷灌有利于旗叶灌浆前期和中期游离氨基酸的积累以及灌浆期间向籽粒的再分配.喷灌下,小麦籽粒蛋白质上升.醇溶蛋白和谷蛋白显著增加,但清蛋白和球蛋白变化不显著.可见,喷灌有利于提高中筋小麦植株氮代谢的关键酶活性,一定程度上改善小麦蛋白质加工品质.