农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

旱农区水磷耦合效应对春小麦产量和水分利用效率的影响

1997年在我国典型干旱半干旱甘肃定西地区,研究了水分和磷素处理对春小麦生长和水分利用影响,结果表明:春小麦产量和水分利用效率与有限灌溉和施磷之间有密切的关系,尤其是水分的作用最为关键,播前土壤极其干旱条件下,浇灌底墒水而整个生育期不浇水,可促进作物对土壤水分的充分利用,比对照(不浇水)土壤水分利用提高了241.96%,产量是对照的2.76倍,水分利用效率(以籽粒为准)提高了35.62%。在不同水分条件下,磷素对产量和水分利用效率提高呈现正效应,在浇水情况下,施磷比不施磷产量和水分利用效率分别提高8.64%、14.37%,不浇水情况下,施磷比不施磷产量和水分利用效率分别提高29.79%、4.77%。     

我国煤矸石山水分研究进展

水分是煤矸石山生态恢复最重要的限制因子。对煤矸石山水分的科学研究,将为其植被恢复与生态重建提供科学的依据。从水分特征、入渗规律和立地条件等方面,介绍了我国煤矸石山的水分研究进展,指出了我国现有的煤矸石水分研究中存在的问题和亟待研究的方面。     

北京市灌溉农田水资源利用效率研究

以各种作物的水分利用效率、水分能量生产效率和水分经济利用效益评价为依据,对北京市灌溉农田的水分利用状况进行了综合评价,提出了该区域优化粮食作物、果树和瓜菜类作物的种植结构,推进节水型种植业发展的思路与途径。     

作物冠层表面温度诊断冬小麦水分胁迫的试验研究

利用红外测温装置能够观测获得作物的冠层表面温度,从而诊断作物是否遭受水分胁迫。基于这种技术,使用作物水分胁迫指数CWSI反映我国华北平原地区冬小麦的水分胁迫状况。研究比较了作物水分胁迫指数CWSI的经验模式和理论模式,根据它们的波动特征,可以看出用CWSI经验模式反映华北地区冬小麦水分胁迫不很理想。研究分析了作物水分胁迫指数理论模式与其他一些反映作物水分状况的指标,包括叶水势、叶片气孔阻力,叶片最大净光合速率以及土壤水分含量之间的关系,结果表面理论模式与上述这些指标关系良好,表明其很好地反映了作物的水分胁迫特征。该研究给出了适合于我国华北平原地区冬小麦的作物水分胁迫指数计算的主要参数。研究从实际田间应用的可能性出发,分析并提出了作物水分胁迫指数经验模式和理论模式应用的改进方向     

粮食水分结合能与热风干燥动力解析法

为揭示粮食中水分蒸发耗能特征,基于不可逆热力学分析方法,把水分迁移的现象看作是一定数量的能量迁移,建立水分结合能解析模型,给出了水分结合能随温度、含水率变化规律,清晰地呈现了粮食在高水分段水分蒸发受物料的限制作用很小,而在低水分段水分结合能随温度升高显著降低的特征,研究结果为解析粮食二段降速干燥过程、合理匹配干燥温度提供了依据和分析方法,为揭示干燥质驱动机理,制订科学的能效评价标准,合理的干燥装备系统设计补充了技术基础理论。     

大气对流对土壤内热和水分迁移影响的数值模拟

对土壤中热和水分迁移过程进行了数值模拟及实验验证。理论上,通过对土壤内热和水分迁移机理分析,根据质量守恒和能量守恒原理,建立了土壤非饱和区热和水分迁移的理论模型。并对大气对流条件下土壤内热和水分迁移进行了数值模拟。实验上,对大气对流环境条件下土壤内热、水分迁移过程进行了研究。通过数值计算和实验测量,获得了不同大气对流速度作用下土壤中温度、含水率分布。     

面条干燥过程的湿热传递机理研究进展

干燥是挂面生产过程中较难控制的加工工序。干燥工艺不合理易造成产品质量问题,而水分和热量传递是影响挂面质量特性的重要因素。该文主要介绍了挂面干燥过程水分和热量的传递规律、机理和数学模型等研究结果,分析了水分传递研究的方法和水分分布的测定方法。综合分析认为,挂面干燥过程研究应进一步关注水分和热量传递机理以及湿热传递数学模型的研究。     

灌溉马铃薯水分高效利用途径及其机理

马铃薯是保障国家粮食安全的重要作物,灌溉马铃薯的面积近年来迅速增加,但是水分利用效率不高是其发展的主要瓶颈。滴灌技术在工程节水的层面上显著了提高了水分利用效率,但是对马铃薯本身的节水潜力挖掘不够,基于植株水分需求的推荐灌溉技术缺乏。在综述前人研究结果的基础上,提出了进一步提高马铃薯灌溉水利用效率的可能途径,包括基于马铃薯生理特性的水分管理技术途径、基于水肥耦合的水分调控技术,和基于水分诊断的供水模式。这一总结可为灌溉马铃薯的高产和水分高效利用研究提供参考。     

氮素营养对春小麦抗旱适应性及水分利用的影响

本文研究了氮素营养和水分胁迫对春小麦水分状况，气孔导度、渗透调节和净光合速率的影响，并对不同氮素和水分水平下的叶面积，耗水量、根系生长，根冠比、水分利用效率和产量变异进行了分析。     

新型蔬菜种子水分快速测定仪的研究

水分快速测定是蔬菜种子行业亟待解决的问题。该文在研究蔬菜种子的阻抗—频率特性和阻抗—水分特性的基础上,发现了蔬菜种子在无线电频域内的导电浴盆效应,提出了一种新的蔬菜种子水分快速测定方法,设计了宜于蔬菜种子水分快速检测的撮铲式水分测定仪器。实际应用表明,仪器的测量范围５％～２０％,测量误差≤０．５％,重复性优于０．２％,可满足蔬菜种子的水分检测要求。     

不同水分条件和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

采用二因素完全随机试验设计,研究了3种水分条件(75%、65%、55%田间持水量)下无覆盖(CK)、地膜覆盖(PM)和秸秆覆盖(SM)处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,不同水分条件下,各处理夏玉米籽粒增重进程符合Logistic生长曲线。相对于无覆盖处理,地膜和秸秆覆盖处理提高了夏玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率。其中,中水分(65%田间持水量)条件下地膜和秸秆覆盖处理夏玉米产量及水分利用效率(WUE)增幅最大,增产率分别为21.99%和35.86%,水分利用效率增加幅度分别为16.41%和16.79%;其次为低水分(55%田间持水量)处理,高水分(75%田间持水量)处理增幅最小。     

稻谷收获期粒间水分分布的研究

利用计算机和单粒水分测定装置,测定了稻谷成熟、收获、堆放过程中粒体之间的水分分布,研究了粒体之间的水分交换机理。发现在收获期稻粒的含水率受外界环境条件的影响很大,高温高湿的气候特点造成稻粒表层吸附大量自由水分是形成稻谷高湿的主要原因。比较新收稻谷和糙米粒间水分分布发现,稻谷的含水率始终比糙米的含水率高出很多,由此推测稻壳中的含水率比较高,这为安排工艺快速去除新收稻谷表面水分提供了依据。     

水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响

为探讨水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响,采用水培法,对小麦幼苗进行水分预胁迫、解除胁迫和再胁迫处理,研究了水分预处理对干旱条件下小麦生物量、叶绿素及光合作用的影响。结果表明,经过水分胁迫预处理后的小麦在水分胁迫下根系生长明显加快,有利于吸收利用有限的水分,水分利用效率明显高于未经过预处理的小麦,净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和叶绿素含量的下降幅度均低于未经过预处理的小麦,预处理缓解了干旱对小麦光合生理特性的影响。     

黄土塬区剌槐林地水分条件与生产力研究

本文主要研究了黄土塬区刺槐林蒸腾耗水规律,分析了林地水分收支状况和供水、耗水关系,阐明了林地水分生产力。结果表明:刺槐林蒸腾耗水量欠水年占同期降雨的52.33%,丰水年仅占18.3%,水分有效利用率平均为28.2%。林地水分收支盈亏各月分配不均。阳坡林地供水、耗水矛盾尖锐,阴坡林地丰水年水分供需关系协调,欠水年水分供应不足。林地水分条件是反映生产力高低的重要标志,阴坡林地生物量及材积水分生产效率分别是阳坡林地1.9倍和1.6倍,木材蓄积量是阳坡刺槐林的1.3倍。营造刺槐林不仅能大大地减少水土流失,而且每年每公顷可生产2～3.5m³木材,是对荒坡土壤水分资源的合理利用。     

VA菌根对绿豆(Phaseolus aureus)生长及水分利用的影响

以绿豆作为实验植物,通过含水量不同的三个等级进行砂培,研究了VA菌根对寄主植物的生长和水分利用的影响.实验结果表明,接种VA菌根不仅有利于植物对磷的吸收,促进植物的生长,而且显著提高了水分的利用效率.接种菌根的绿豆制造1克干物质所需的水分大约是未接种的对照植株所需水分的一半,大大提高了水分的利用率.     

水分胁迫下氮素增加对玉米生长的抑制作用

水分和氮素是影响玉米生长发育的重要因子。在干旱和土壤贫瘠条件下,作物的生长和生理过程受到水分和氮素的交互作用。因此,研究水分胁迫下不同施氮水平对玉米叶片光合生理及根系形态的影响可以为玉米栽培中水氮的高效管理提供科学理论依据。利用温室盆栽试验,在中度水分胁迫(W1,40%～50%田间持水量)、轻度水分胁迫(W2,60%～70%田间持水量)和充足供水(W3,75%～90%田间持水量)三个水分处理下设置低氮(N1,1.0g·盆~(-1))、中氮(N2.5,2.5g·盆~(-1))和高氮(N5,5.0g·盆~(-1))三个施氮水平,研究玉米的生长状况、叶片气体交换参数、光和二氧化碳响应曲线和根系形态等。结果表明:在不同水分条件下玉米对氮素的生理响应过程不同。水分胁迫下根长和根系比表面积较充足供水处理显著增加,增幅分别为106.39%～208.82%和45.81%～105.85%,根干重在中度水分胁迫下降低23.94%～36.61%;此时增加施氮量尤其是高氮处理,玉米的根长和根系比表面积比水分胁迫下低氮处理显著降低41.85%～54.10%和18.68%,根干重比中度水分胁迫下低氮处理显著降低33.75%。因此,水分胁迫下施氮加剧了根际的水分胁迫,造成根水势下降,进而影响地上部分叶片的气孔导度(G_s)及二氧化碳和光的利用效率。水分胁迫和施氮处理均影响玉米叶片的光和CO_2响应曲线,水分处理的影响更显著。相同施氮水平下,随着水分胁迫程度的加剧,光响应曲线参数暗呼吸速率(R_d)、最大净光合速率(A_(max))和饱和光强(Q_(sat))以及CO_2响应曲线参数初始羧化效率(a)、光呼吸速率(R_p)、光合能力(A_(max))和高氮条件下的饱和胞间CO_2浓度(C_(isat))均呈下降趋势,前者参数变化显著,而且中度水分胁迫下,增加施氮量进一步降低了这些参数,即水分胁迫下氮素进一步抑制了植株的光合性能;同时,中度水分胁迫下叶片G_s和光合速率(A_n)分别显著降低32.37%～51.97%和41.85%～56.14%,而中度水分胁迫下增加施氮量尤其是高氮处理可以使G_s和A_n较低氮处理分别降低35.81%和30.71%。水分胁迫促进根长和根系比表面积增加,而水分胁迫下,增施氮肥不仅未缓解水分胁迫,反而抑制根长和根系比表面积的增加,加剧了根系的水分胁迫,造成根水势降低,进而影响了地上部分叶片的G_s,并削弱了叶片的光合性能即降低了对CO_2和光能的利用能力,这些气孔和非气孔因素最终抑制了光合作用,导致光合碳同化能力降低,影响了根系生物量的积累。     

作物对水分胁迫的反应

阐述了作物水分胁迫的生理生化机制及水分胁迫对作物营养、生育及产量的影响,讨论了水分胁迫反应机制在节水农业和可持续农业发展研究中应用的可能性。     

花后脱叶对冬小麦产量形成和水分利用效率的影响

受水资源日益短缺的影响,提高作物水分生产效率显得越来重要,通过调控冠层大小减少蒸腾水分消耗是其中的一个手段。该文通过水分胁迫条件下不同程度脱叶和不同水分条件下脱叶-不脱叶的田间试验（附以相应盆栽试验）,研究了减少蒸腾器官对冬小麦光合特性、干物质转移、产量和水分利用效率的影响。结果表明：脱叶增强了保留叶片的光合能力;水分胁迫下的脱叶促进了干物质由保留叶片和茎向籽粒产量的转移,其中30%和60%脱叶最为显著;30%和60%脱叶水平没有对产量产生明显影响,而90%脱叶造成产量大幅降低;水分胁迫条件下脱叶减少了对土壤储水的消耗,但高强度的脱叶（90%）产量降低明显,反而降低了水分利用效率。研究结果显示,干旱缺水条件下,适度减少蒸腾器官的数量,可以实现在不影响产量条件下减少蒸腾耗水,增加土壤储水量,有利于作物度过水分胁迫期。     

不同盆栽基质水分特征曲线的对比分析与模拟

现有关于盆栽控水模拟土壤干旱条件的试验中多采用含水率作为水分胁迫阈值,然而由于基质配比不同导致含水率相同的基质的水分状况也不尽相同,这导致各研究间结果难以对比和参考。为快速获取盆栽基质水分特征曲线,建立基质水分特征曲线预测模型。该研究以盆栽控水试验常用的泥炭土、蛭石和珍珠岩为基质材料,测定了不同配比基质的水分特征曲线,通过不同方法（多元回归模型、人工神经网络）建立了其预测模型。结果表明,人工神经网络模型对基质水分特征曲线的预测精度高于多元回归;相较于人工神经网络,多元回归模型的稳定性更高。综合考虑模型的精度和稳定性,多元回归模型是预测作物盆栽基质水分特征曲线的最佳模型。该模型为基质水分特征曲线快速获取以及相关作物干旱胁迫研究间的对比提供了方法和依据。