分根区交替灌溉对玉米水分利用和土壤微生物量碳的影响

分根区交替灌溉由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤中微生物活性,作物水分和养分利用。为探明这种影响,该文通过盆栽试验,研究了在2种灌水水平(正常灌水W1,70%～80%田间持水率;轻度缺水W2,60%～70%田间持水率)和2种有机无机氮比例(100%无机氮,70%无机氮+30%有机氮)条件下,常规灌溉和不同生育期分根区交替灌溉(分别在苗期～灌浆初期、苗期～拔节期以及拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉(AI),即AI1、AI2和AI3)对玉米干物质积累、水分利用以及拔节期、抽雄期和灌浆初期土壤微生物量碳(MBC),可溶性碳(DOC)含量以及基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量等的影响。结果表明,与常规灌溉相比,轻度缺水时,拔节期～抽雄期分根区交替灌溉总干物质质量增加23.2%～27.4%,水分利用效率提高23.3%～26.7%;相同施肥和灌水水平条件下,抽雄期时拔节期～抽雄期分根区交替灌溉土壤MBC增加,但是土壤诱导呼吸CO2释放量降低。与单施无机氮相比,有机、无机氮配施增加玉米干物质质量,在某些水分条件下(W1CI、W1AI1和W1AI2)还提高灌浆初期基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量。因此,轻度缺水时拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉可以提高玉米总干物质质量、水分利用效率和微生物量碳。     

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响（简报）

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量,但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉（APRI）对马铃薯水氮利用效率的影响,通过田间小区试验,对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明：收获后,APRI处理（E、I、K）与充分灌水处理产量（F、J、L）差异不大,但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理（p=0.05）;充分灌水处理不同土层（0～ 30 cm和30～60 cm）土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高;APRI处理（I、K）作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理（J、L）（p=0.05）。因此,APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率,而且还能显著提高土壤矿质氮的活性,有利于作物对土壤氮素的吸收利用。     

分根区垂向交替供水对玉米生长影响的研究

为探索1种新的节水灌溉技术——分根区垂向交替供水的节水增产效应，选用3种不同灌水方式(表面灌、下部灌、交替灌)和不同灌水周期(3 d、5 d、7 d)及不同灌水方式下的相同灌水量组合进行了盆栽玉米对比试验研究。结果表明，垂向交替供水是可行的，相同灌水量条件下交替供水对作物根系的生长有明显促进作用，使根系在土壤垂直剖面分布更为均匀。同时根系活力和吸收功能明显增强，整株作物长势呈现出苗壮根旺的特点。此外5 d的交替灌与3 d的表面灌相比，作物长势明显改善，且节水26%以上；7 d的交替灌与5 d的表面灌相比，作物长势无明显差异，但节水20%以上，而5 d的灌水周期是试验范围内交替灌应用时较为成功的方式。     

分根区交替灌溉对土壤水分养分条件及作物生长的影响

分根区交替灌溉技术可充分利用生物学特性,调节作物自身生理活动,降低作物耗水量,达到节约灌水量和提高水分利用效率的目的。综合国内外研究成果,从土壤水分、土壤养分(氮素)、作物生长、产量、品质等方面,论述了分根区交替灌溉提高农田水肥利用效率的机理及其对作物生长的影响,并对将来需要重点研究的方向作了展望,以期为进一步发展和丰富分根区交替灌溉理论和技术提供科学支撑。     

番茄果实及茎秆微变化对分根区交替灌溉的响应

研究日光温室番茄果实直径以及茎秆直径微变化在不同天气状况的变化规律以及其与分根区交替灌溉(alternate partial rootzone irrigation,APRI)以及固定部分根区滴灌(fixed root-zone drip irrigation,FDI)条件下不同根区土壤含水量的关系,可为根据茎秆直径和果实直径微变化指导部分根区灌溉决策提供理论依据。该研究利用LPS-05MD植物生理监测系统对日光温室APRI和FDI处理下盛果期的果实直径与茎秆直径的微变化进行了连续观测。结果表明:晴天番茄果实直径以及茎秆直径微变化幅度较阴天显著(P0.05)。在盛果期,番茄果实直径日增长量(maximum daily increase of fruit diameter,MDIFD)与土壤水分含量关系不密切(R2=0.30,P=0.164),然而MDIFD随着日平均太阳辐射强度的增加而显著增大(R2=0.64,P=0.018);盛果期APRI和FDI处理下茎秆直径日最大收缩量(maximum daily stem shrinkage,MDS)与参考作物蒸发蒸腾量(ET0)存在显著线性正相关(R2=0.38,P0.0001);APRI处理MDS与ET0比值(MDS/ET0)随着根区平均土壤含水量的增加而线性增加,并且MDS/ET0与干燥侧(R2=0.59,P0.01)以及湿润侧土壤含水量(R2=0.88,P0.001)均呈现极显著线性相关关系(P0.01),且以湿润侧的关系极显著(P0.001);FDI处理下,MDS与ET0比值(MDS/ET0)随着湿润侧根区平均土壤含水量的增加而显著线性增加(R2=0.61,P0.001),而MDS/ET0与干燥侧土壤含水量无显著线性相关关系(R2=0.02,P=0.64)。该研究揭示了APRI以及FDI处理下日光温室条件下果实直径和茎秆直径微变化的机制,可为该灌溉方式下科学灌溉制度的建立提供依据。     

烤烟不同生育时期分根区交替灌溉的节水调质效应

为寻找烟田节水调质灌溉方式的理论依据,本文通过盆栽试验研究了两种施肥条件下,不同生育时期分根区交替灌溉（APRI）对烤烟生理特性、水分利用以及主要品质指标的影响。结果表明,APRI能有效地调节气孔开度,降低气孔导度和蒸腾速率,减少其奢侈蒸腾耗水,达到节约灌水量和提高水分利用效率（WUE）的目的。与常规灌溉（CI）相比,不同生育期APRI处理低肥时平均节水10.6%,高肥时平均节水6.1%,低肥时烟叶WUE平均提高2.3%。APRI还可以明显提高烟叶K、还原糖和粗蛋白含量,改善烟叶的内在品质。与CI相比,APRI处理烟叶K和粗蛋白含量,低肥时平均提高19.9%和7.1%;高肥时平均提高29.5%和15.1%,低肥伸根期APRI还原糖含量提高17.6%,烟碱含量降低25.7%。本研究结果表明,低肥时在烤烟伸根期进行分根区交替灌溉是烟叶生产中一种较好的节水调质的烟田灌溉方式。     

根区局部灌溉和氮、钾水平对玉米干物质积累和水肥利用的影响

在玉米某一生育阶段实施根区局部灌溉,探索其水肥供应模式。通过盆栽试验,研究了在不同氮（N）、钾（K）水平下,苗期拔节期和苗期抽雄期分根区交替灌溉和固定部分根区灌溉对玉米干物质积累、水分利用和N、K吸收的影响。结果表明,与常规灌溉相比,苗期拔节期根区局部灌溉总干物质质量降低不明显或略有增加,而水分利用效率明显增加,且不影响玉米对N、K吸收量; 而苗期抽雄期根区局部灌溉虽降低耗水量31.0%38.4%,但明显降低玉米总干物质质量和N、K吸收量。相同灌溉方式下,中等 N、K水平（N和K2O均为 0.12 g/kg）处理的总干物质质量、地上部和总N、K吸收量比低N、K水平（N和K2O均为0.08 g/kg）的明显增加; 而高N、K水平（N和K2O 均为0.16 g/kg）与中等N、K水平无明显差异。说明适宜N、K水平时在玉米苗期拔节期进行根区局部灌溉效果较好。     

番茄垂向分根区交替控制滴灌室内试验及节水机理

开展了垂向分根区交替控制滴灌番茄试验研究,设中等水分处理和低水分处理的垂向分根区交替控制滴灌、中等水分处理的表面滴灌3个处理。结果表明：垂向分根区交替控制滴灌可以在作物上下根区层形成干湿交替的区域,在适宜水分条件下能够大大降低耗水强度,使耗水过程趋于平缓,有利于控制植株长势、壮大径杆直径,以及增加下层根系的比重与根冠比,番茄产量在无显著下降的情况下可实现节水46.5%。在较高的土壤水分下限条件下适时进行番茄垂向分根区交替控制滴灌能够有效降低设施农业的运行管理费用、增加番茄商品率及实现节约水资源的目的。     

分根区垂向交替供水对玉米生长影响的研究

为探索1种新的节水灌溉技术-分根区垂向交替供水的节水增产效应，选用3种不同灌水方式（ 表面灌、下部灌、交替灌）和不同灌水周期（3d、5d、7d）及不同灌水方式下的相同灌水量组合进行了盆栽玉米对比试验研究。结果表明，垂向交替供水是可行的，相同灌水量条件下交替供水对作物根系的生长有明显促进作用，使根系在土壤垂直剖面分布更为均匀。同时根系活力和吸收功能明显增强，整株作物长势呈现出苗壮根旺的特点。此外5d的交替灌与3d的表面灌相比，作物长势明显改善，且节水26％以上；7d的交替灌与5d的表面灌相比，作物长势无明显差异，但节水20％以上，而5d的灌水周期是试验范围内交替灌应用时较为成功的方式。     

灌溉方式和施氮量对直播稻氮素和水分利用的影响

为研究不同灌溉方式和施氮量对直播稻的光合生产、干物质积累、氮素利用、水分利用和稻谷产量的影响,采用裂区试验设计,主区因素为品种:‘德香4103’和‘金农丝苗’,副区因素为3种灌溉方式:浅水灌溉、轻干湿交替灌溉和重干湿交替灌溉,副副区因素为4个施氮量:0 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、180 kg(N)·hm~(-2)、240kg(N)·hm~(-2),分析测定直播稻的干物质积累量、氮素积累量和利用率、水分利用率和产量等指标。结果表明:灌溉方式和施氮量对直播稻氮素利用和产量形成的影响存在显著的互作效应。与浅水灌溉相比,轻干湿交替灌溉处理下‘德香4103’和‘金农丝苗’抽穗期剑叶净光合速率、拔节—抽穗期干物质积累量、结实期茎叶氮素转运量、成熟期籽粒中氮素积累量、氮素农艺效率和氮肥回收效率显著增加;抽穗期叶面积指数、拔节前干物质积累量、成熟期茎叶氮素积累量显著降低。施氮量对‘德香4103’和‘金农丝苗’氮素积累量、氮素利用效率、产量的影响存在差异。浅水灌溉处理中,与无氮相比,‘德香4103’和‘金农丝苗’施氮后产量分别提高31.79%~48.77%和29.72%~45.36%;施氮量超过180 kg·hm~(-2)后,‘德香4103’的产量显著下降,而‘金农丝苗’相应指标却无显著变化。轻干湿交替灌溉处理中,与无氮相比,‘德香4103’和‘金农丝苗’施氮后产量分别提高32.58%~61.10%和36.49%~48.45%;施氮量超过180 kg·hm~(-2)后‘德香4103’的产量无显著变化,氮肥回收效率、氮素农艺效率均显著下降,‘金农丝苗’的产量和干物质积累量无显著变化,成熟期氮素积累量显著提高。重干湿交替灌溉处理中,与无氮相比,‘德香4103’和‘金农丝苗’施氮后产量分别提高37.01%~42.88%和30.11%~42.63%;施氮量超过180 kg·hm~(-2)后,‘德香4103’和‘金农丝苗’的产量无显著变化;但‘德香4103’成熟期氮素积累量显著增加,‘金农丝苗’氮素积累量却无显著增加,两个品种氮素农艺效率均显著降低。综上所述,轻干湿交替灌溉更适合于直播稻高产、节水、高效栽培,其中‘德香4103’产量在轻干湿交替灌溉下施纯氮240 kg·hm~(-2)处理最高,‘金农丝苗’产量在轻干湿交替灌溉下施纯氮180 kg·hm~(-2)处理最高。     

根系分区交替灌溉对温室甜椒不同灌水下限的响应

依据2006、2007年两年小区试验,对根系分区交替灌溉条件下温室甜椒生长、产量及水分利用效率对不同灌水下限的响应进行了研究。结果表明：占田间持水量60%的灌水下限（T3）处理甜椒叶片光合速率最大,有效地阻止无效蒸腾失水,水分利用效率最高,占田间持水量70%的灌水下限（T4）处理产量达到最高。对甜椒产量、水分利用效率与灌水下限之间的关系进行回归分析,得出30 cm内当灌水下限为田间持水量的70%左右时,甜椒鲜质量小区产量可达最大值;当灌水下限为田间持水量的65%时,甜椒水分利用效率有最大值。综合考虑节水、增产和提高水分利用效率等多种因素,根系分区交替灌溉条件下温室甜椒灌水下限应控制在65%田间持水量左右为宜。     

分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响

【目的】探讨分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响机理。【方法】以津优3号黄瓜为试材,设分根交替滴灌(alternate partial root-zone drip irrigation,APDI)、 固定1/2根区滴灌(fixed partial root-zone drip irrigation,FPDI)和传统滴灌(conventional drip irrigation,CDI)3个处理,随机区组排列,研究了不同滴灌方式对黄瓜生长、 光合作用及水分利用效率的影响。【结果】分根交替滴灌(APDI)作物根区的干湿交替能够刺激根系的补偿生长,提高植物的根系活力。固定1/2根区滴灌(FPDI)黄瓜叶片相对含水量、 水势和渗透势都显著低于传统滴灌(CDI),而细胞汁液浓度显著高于其他两个处理,说明FPDI在一定程度上影响了黄瓜对水分的正常吸收和转运,抑制其正常生长。与CDI相比,APDI显著降低了黄瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,却显著提高了水分利用效率。APDI处理的PSⅡ有效光化学量子产量(Fv/Fm)与CDI相比差异不显著,但较FPDI显著升高。FPDI处理的非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于其他两个处理,说明固定一侧根系的干旱胁迫导致PSⅡ吸收的光能用于光化学反应的份额显著减少,从而使得光反应的能力和效率降低,过剩光能的热耗散显著增加。另外,APDI和FPDI虽然都不同程度地减少了耗水量和渗漏量,但FPDI黄瓜生长和光合作用均受到严重抑制,因此不适用于设施黄瓜的节水灌溉,而APDI处理在节水的同时能保证黄瓜正常生长及适宜的光合作用。【结论】分根交替滴灌(APDI)可作为设施节水高效灌溉的一种灌溉模式,具有广阔的应用前景。     

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌（分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌）在3种不同灌水量（3750、4500、5250 m3/hm2）条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况（株高、根长等）以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量（4500 m3/hm2）下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50 cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40 cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

不同根区交替滴灌方式对赤霞珠葡萄幼苗根冠生长的影响

为探讨不同根区交替滴灌供水模式对赤霞珠葡萄幼苗生长的影响,筛选出适合中国干旱区酿酒葡萄生产的最佳滴灌供水模式和方法。该研究以酿酒葡萄品种赤霞珠(Vitis vinifera L.‘Cabernet Sauvignon’)为试验材料,分别测定左侧地下穴贮滴灌,右侧地表滴灌(SDI-DI)、两侧地下穴贮滴灌(SDI-SDI)、左侧地表滴灌,右侧地下穴贮滴灌(DI-SDI)、两侧地表滴灌(DI-DI)4种根区交替滴灌处理对赤霞珠葡萄幼苗根冠生物量、根系分布、根系活力及叶片生理功能的影响。结果表明:同一灌水条件下SDI-SDI、DI-SDI、SDI-DI能保持根冠比在较适宜水平(1~1.3),DI-DI所受胁迫较大,根冠比增加,植株正常生长受到限制;根系水平分布上DI-SDI与SDI-DI根区左侧与根区右侧根量指标差异较大,DI-DI与SDI-SDI根区左右两侧根量指标差异较小,其中DI-SDI根区右侧根量指标分别比根区左侧高13.3%、10.5%、14.0%、22.1%;根系垂直分布上一侧为SDI的根区交替滴灌能促进根系下扎,提高土层深度20~60 cm处根系的根系活力,其中根区右侧SDI-SDI与DI-SDI处理根表面积、根体积在土层深度20~40 cm处分布最多,根表面积分别占右侧根总表面积的48.8%、49.2%,根体积分别占右侧根总体积的47.5%、46.3%;灌水量一定的条件下,灌水侧为SDI的根区交替滴灌能有效维持同一灌水周期内地上部叶片光合性能的稳定,保持叶片瞬时水分利用效率在较高水平,适宜降低表层根量增加深层根量可提高植株叶片的净光合速率和蒸腾速率。综合生产成本、田间实际操作与植株根冠生长差异,该试验条件下采用一侧地表滴灌、一侧地下穴贮滴灌的根区交替滴灌供水模式为最佳处理。     

不同氮水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮（N）水平下,根区局部灌溉（部分根干燥和分根区交替灌溉）对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响。结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉（PRD）和分根区交替灌溉（APRI）的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%。在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求。分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出。