柑桔喷灌地表水量分布与冠层特性的分形维数关系研究

以柑桔为研究对象,对喷灌条件下柑桔冠层特性对水量分布的影响进行了初步研究。利用分形维数法研究柑桔冠层对喷灌水量的截留和地面水量分布的影响,通过对不同的柑桔树冠层的分维数的计算,初步分析冠层截留对地表各部分水量分布的影响。研究结果表明,分形维数的大小明显影响冠层截留量和棵间穿透水量,冠层截留量随着分形维数的增加而线性增大,棵间穿透水量随着分形维数的增加而线性减小,分形维数对茎杆流水量的影响不明显。     

夏玉米降雨冠层截留过程及其模拟

为探明夏玉米不同生长阶段的降雨冠层截留过程,采用模拟降雨法测定了不同生长阶段、不同降雨强度夏玉米冠层下穿透雨量、茎秆流量,并基于水量平衡法量化分析了冠层截留,分别探讨了三者与其影响因素之间关系,阐明了夏玉米降雨冠层截留分布特征。结果表明,随玉米生长发育,穿透雨率先降低后增大,茎秆流率和冠层截留率则先增加后减少;茎秆流量、冠层截留量均与叶面积指数(LAI)显著线性正相关,而穿透雨量与LAI显著线性负相关。茎秆流量、穿透雨量均与雨强显著线性正相关,而冠层截留量与雨强呈显著的幂函数关系;茎秆流率、冠层截留率随雨强的增大而略有下降,而穿透雨率则随雨强的增大而略有增大。通过多元回归分析,建立的基于LAI、降雨强度和降雨历时3个参数的夏玉米次降雨冠层截留特征量估算方程的相关性均达到极显著水平。     

不同生育期微咸水灌溉对玉米生长影响研究

为了分析不同生育期微咸水灌溉对玉米生长的影响,在玉米4个生育期(苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期)进行不同矿化度微咸水灌溉(1.75、3、4、5 g/L)试验。试验结果表明:玉米株高随着播种后天数增大而增大,随时间的变化符合Logistic生长函数,在同一生育期,灌溉水矿化度越高,株高越低;玉米叶面积随着播种后天数呈先增大而后减小的变化规律,且符合负指数函数,在同一生育期,灌溉水矿化度越高,玉米叶面积最大值越小;玉米同一生育期的灌溉水矿化度越高,干物质量和产量越低,各生育期微咸水灌溉水矿化度与玉米产量符合线性关系。各生育期微咸水灌溉对玉米产量影响的顺序为:拔节期苗期抽穗期灌浆期;苗期和拔节期适宜采用的灌溉水矿化度较低,抽穗期和灌浆期适宜的灌溉水矿化度较高。     

不同生育期微咸水灌溉对玉米生长影响研究北大核心

为了分析不同生育期微咸水灌溉对玉米生长的影响,在玉米4个生育期(苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期)进行不同矿化度微咸水灌溉(1.75、3、4、5 g/L)试验。试验结果表明:玉米株高随着播种后天数增大而增大,随时间的变化符合Logistic生长函数,在同一生育期,灌溉水矿化度越高,株高越低;玉米叶面积随着播种后天数呈先增大而后减小的变化规律,且符合负指数函数,在同一生育期,灌溉水矿化度越高,玉米叶面积最大值越小;玉米同一生育期的灌溉水矿化度越高,干物质量和产量越低,各生育期微咸水灌溉水矿化度与玉米产量符合线性关系。各生育期微咸水灌溉对玉米产量影响的顺序为:拔节期>苗期>抽穗期>灌浆期;苗期和拔节期适宜采用的灌溉水矿化度较低,抽穗期和灌浆期适宜的灌溉水矿化度较高。     

秸秆还田下不同水肥对玉米气孔形态特征及其分布格局的影响

为确定黄淮海平原地区秸秆还田下玉米生长所需的最佳水肥量,通过布设秸秆还田下的大田水肥试验,探究了灌水量和施肥量对不同生育期玉米的气孔形态特征及其空间分布格局的影响.研究结果显示:①拔节期和灌浆期玉米远轴面的气孔密度均明显高于近轴面的气孔密度,表明玉米叶片的远轴面与近轴面对灌水量和施肥量的响应并不一致.②玉米拔节期气孔宽度、气孔面积和气孔形状指数均明显大于灌浆期,表明气孔形态特征在玉米不同生育期对水肥的响应存在明显差异,且玉米拔节期气孔对水肥的响应比灌浆期更敏感.③在玉米拔节期,灌水量750 m3/hm2和施肥量750 kg/hm2(W750F750)处理下玉米叶片的气孔分布最为规则,而灌浆期玉米气孔在灌水量750 m3/hm2和施肥量600 kg/hm2(W750F600)时呈现最规则的分布格局.结果表明,秸秆还田条件下,最优灌水量(750 m3/hm2)和施肥量(600 kg/hm2)处理的玉米气孔形态特征及其空间分布格局最有利于提高其气体交换效率,从而增加黄淮海平原玉米叶片的净光合速率和粮食产量.     

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。     

宁夏引黄灌区滴灌条件下春小麦干物质转移与灌浆特征

为优化春小麦滴灌灌溉制度，提高水分利用效率，对宁夏引黄灌区滴灌条件下灌水对春小麦千粒质量、干物质转移和灌浆特征的影响展开研究。在总灌水量一致的条件下，分别设置增大三叶期、分蘖期和拔节期灌水量(W1)、增大分蘖期、拔节期和抽穗期灌水量(W2)、增大拔节期、抽穗期和灌浆期灌水量(W3)、各生育期灌水量平均分配(W4)和对照(CK)5个水量分配处理，研究春小麦千粒质量、各营养器官干物质转移量及籽粒灌浆特性。W3籽粒千粒质量最大，花后37 d其千粒质量为53.96 g，较CK大2.64%。W2的干物质转移总量、同化物转移总量和干物质转移对籽粒的贡献率均为最大，分别为0.67 g/株、2.992 g/株和22.165%。不同水量分配下小麦籽粒灌浆速率满足Logistic模型，经过水量优化分配，W2最大灌浆速率出现时间提前0.366 d，虽然最大灌浆速率有所降低，但是通过增加快增期时间(增加0.15 d)和活跃灌浆期时间(增加2.35 d)，可以显著提高籽粒干物质积累量，收获时穗粒质量较CK提高32.1%，该处理籽粒产量也达到最大，较CK提高6.88%。因此可以通过优化灌水量分配，增加小麦千粒质量，提高各器官对籽粒的干物质转移量及灌浆速率，进而达到高产高效的目的。     

不同生育期灌水和施氮对春玉米农田硝态氮迁移及产量的影响

通过对大田春玉米进行不同生育期灌水和施氮处理,研究了不同灌水和施氮对玉米农田硝态氮运移和产量的影响。结果表明:生物产量和籽粒产量及其灌溉水利用效率有随施氮量增加而增大的趋势。与全生育期灌水比较,任何生育期不灌水处理都造成生物产量和籽粒产量降低,而生育期不灌水处理增加了灌溉水利用效率,两个生育期不灌水处理的生物产量和籽粒产量的灌溉水利用效率最高。在春玉米生长阶段,拔节期,抽穗期和成熟期不灌水对生物产量影响显著,抽穗期不灌水、苗期与灌浆期不灌水、拔节期期和灌浆期不灌水处理显著影响籽粒产量。     

玉米冠层辐射分布和产量对种植密度和水分的响应研究

【目的】探究玉米冠层光分布和产量对种植密度和水分条件的响应。【方法】试验选用石羊河流域普遍种植的先玉335为供试品种,设置D1(7万株/hm~2)和D2(9万株/hm~2)2个种植密度,以及充分灌水(W1)、轻度亏缺(W2)、中度亏缺(W3)3个水分梯度,共6个处理。观测各生育期的叶面积指数、相对叶绿素量、辐射截获率、干物质积累以及产量等指标的变化。【结果】相对叶绿素量受水分影响显著,随灌水量减少而降低,但受密度影响不显著;D2密度较D1密度有更大的叶面积指数(LAI),能显著提高玉米群体对辐射的截获率,改善群体的光能利用,增加群体的干物质积累量,促进冠层辐射利用率(RUE)的提高。2个密度下,产量均随灌水量减少而降低,但D2密度下的降幅小于D1密度。在D1密度下,充分灌溉的产量为13.39 t/hm~2,轻度亏水和中度亏水分别降低2.63%和7.03%。在D2密度下,充分灌溉的产量达到了16.39 t/hm~2,轻度亏水和中度亏水分别降低2.37%和6.73%。在3个水分条件下,D2密度较D1密度分别增产了22.44%、22.76%和22.84%,D2密度水分利用效率显著高于D1密度;在相同密度条件下,水分利用效率都呈W2处理W3处理W1处理;在低密度下轻度亏缺的收获指数最大,而高密度下,中度亏缺的收获指数要大于其他处理。【结论】适度提高种植密度有利于构建合理高效的光合群体结构,增加玉米群体干物质积累、产量和WUE。适度亏缺灌溉可以在不明显减产的情况下有效提高水分利用效率。     

覆膜与补灌对冬小麦叶绿素和比叶面积的影响

为探究不同地膜覆盖与补灌对冬小麦叶绿素、株高和叶面积的影响规律,设置不同地膜覆盖(氧化—生物双降解地膜B,普通地膜P)与拔节期补灌量(W0、W1、W2、W3)组合,对比分析了不同组合处理对冬小麦不同生育期叶绿素、株高和比叶面积的影响。结果表明,覆膜和补灌有利于提高各生育期叶绿素a和叶绿素b含量,但过量灌水效果会降低,而且B覆盖效果好于P覆盖。B覆盖叶拔节期绿素a含量随补灌量增加而增大,叶绿素b变化不大,抽穗期和灌浆期叶绿素a和叶绿素b随补灌量增加呈先增大后减小; P覆盖叶绿素a和叶绿素b含量在各生育期均随补灌量增加呈先增大后减小的趋势,在W2时达到最大值。B覆盖和补灌有利于提高拔节期叶绿素a/b值,降低抽穗期和灌浆期叶绿素a/b值。两种地膜覆盖下,补灌有利于提高冬小麦株高,过量补灌其效果减弱。各处理的比叶面积均随生育期推进而逐渐减小,W2和W3降幅较大。补灌能促进冬小麦叶片伸展和干物质积累,拔节期P覆盖效果优于B覆盖,抽穗期和灌浆期B覆盖优势显现。综合分析,降解膜覆盖结合补灌量W2(60 mm)是最优组合。     

Winter wheat canopy interception and its influence factors under sprinkler irrigation

Field studies on winter wheat canopy interception with its relations to leaf area index (LAI), plant height, drop diameter, wind speed, and water application intensity were carried out. Canopy interception was measured using the water wiping method. Results indicate that the maximum value of winter wheat canopy interception was not more than 1.0 mm, much smaller than presented by previous investigators. The total canopy interception for the growing season was 2.4 mm, only 1.3% of the total irrigation amount (194.6 mm), for four sprinkler irrigation events during 2003. Canopy interception increased as leaf area index and plant height increased. A linear regression model was developed to express the relationship of canopy interception with leaf area index and plant height. There was good agreement between the values of canopy interception measured using the water wiping method and estimated using the linear regression model. Results also indicate that canopy interception decreased as drop diameter and wind speed increased. An exponential relationship was found between canopy interception and drop size, and a linear relationship between canopy interception and the square of the wind speed. Water application intensity does not affect canopy interception significantly.     

水分对夏玉米生物量和水分积累量动态变化的影响

2015年焦作广利灌区灌溉试验站设置了夏玉米不同水分处理的桶栽试验,定量研究了不同水分处理对夏玉米单株生物量、水分积累量及水分生理利用效率动态变化的影响,结果表明:夏玉米单株生物量和水分积累量随播种后天数的动态变化呈现S型曲线,土壤含水量维持在70%左右田间持水量下地上部生物量、水分积累量最高,其动态累积模型的特征参数值最为协调,产量最高。在拔节期之前,夏玉米水分生理利用效率在不同水分处理间保持在0.8~1之间,拔节之后迅速下降并维持在0.3左右,不容易受到外界环境影响,可以作为一个评价夏玉米品种水分利用效率高低的指标。     

宁夏南部雨养农业区玉米生育期土壤含水率控制阈值研究

在宁夏南部雨养农业区,设置玉米不同生育期土壤含水率控制下限指标,开展以土壤含水率为灌溉控制指标的精量灌溉技术试验研究。在分析玉米各生育期灌水量、土壤含水率、作物产量、水分利用效率的基础上,推荐在丰水条件下,玉米生育期土壤含水率控制阈值为:种植期80%θf、苗期—拔节期55%θf、拔节期—抽雄期85%θf、抽雄期—灌浆期80%θf,水分生产效率可达3.35kg/m3。宁夏南部雨养农业区推荐土壤含水率控制阈值为:种植期60%θf、苗期45%θf、拔节期50%θf、抽雄前期60%θf,水分生产效率可达3.7kg/m3。     

水分调亏对地下滴灌夏玉米田水热动态的影响

通过北京地区地下滴灌夏玉米田间试验,研究了前期不同程度水分亏缺对土壤水热和夏玉米冠层温度、株高、叶面积指数及产量的影响。结果表明:在20～60 cm土层,除重度亏水处理外,其他处理的土壤含水率均在高位平稳变化;在60～100 cm土层,丰水处理的土壤含水率最大;对不同深度的土层,轻度与中度亏水处理两者间的土壤含水率差异较小。受作物覆盖度和亏水程度的影响,拔节期各处理间土壤温度和冠层温度有明显差异;在较浅土层(距地表30 cm和50 cm处)中,拔节期之前丰水处理的土壤温度较低,拔节期之后各处理间差异逐渐减小;在较深土层(距地表80 cm处)中,水分亏缺程度越大,土壤温度越高。轻度亏水处理能获得较高的产量,中度亏水处理能提高水分利用效率。     

微喷对冬小麦冠层微环境日变化及叶片水势的影响

采用裂区试验,以矮抗58为试验材料,在前期滴灌控水处理下,探究了不同的微喷处理对冬小麦冠层微环境、叶片水势和产量的影响。结果表明,在冬小麦灌浆后期微喷10 mm能显著降低冠层温度、二氧化碳摩尔分数,提高相对湿度、旗叶叶片水势。MW2处理(滴灌底墒水、拔节水和开花水,并在灌浆后期微喷10 mm)的产量、千粒质量最高,分别为6 952.39 kg/hm~2、45.44 g,均显著高于其他处理(P0.05)。相关分析显示,产量与冠层温度呈极显著负相关、与旗叶叶片水势极显著正相关、与冠层相对湿度显著正相关。可见,滴灌底墒水、拔节水和开花水,并在灌浆后期微喷10 mm,能够改善冬小麦冠层微环境,缓解空气高温对小麦的胁迫,显著提高千粒质量,增加产量。     

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。     

不同生育期水分亏缺及氮营养对冬小麦生长和产量的影响

利用管栽条件研究了不同施氮量条件下不同生育阶段水分有限亏缺对冬小麦生长及其产量的影响。结果表明:在冬小麦拔节期、开花期、灌浆期水分亏缺处理,其株高、根、冠干物质及植株总重差异达到极显著水平,无论任何生育阶段水分亏缺还是全生育期正常供水,株高、根、冠及植株总重都随施氮量的增加而增加,并且氮肥对地上部的促进作用要大于对地下部的促进作用。在拔节期、开花期水分亏缺对小麦的每穗粒数、千粒重、单株产量影响显著,灌浆期水分亏缺对千粒重有显著影响。在适中的施氮水平下苗期、灌浆期适当的水分亏缺对冬小麦的生长和产量没有显著的影响,而在高氮、低氮条件下影响较为显著。     

Sprinkler water distributions as affected by winter wheat canopy

Sprinkler uniformity is often used to evaluate irrigation system performance. The measurement of uniformity is generally made from one test when no crop is present. However, a developing crop canopy has significant potential to modify the distribution of water applied during irrigation. This study was conducted to evaluate the influence of a winter wheat canopy on sprinkler uniformity and on canopy-intercepted water by measuring water distributions above and below the canopy. The Christiansen uniformity coefficient (CU) was calculated on both a daily and a cumulative basis. The CU was higher below the canopy than above the canopy. Canopy-intercepted water, which is here defined as the sum of canopy storage and stemflow, increased with increasing water application depth. Sprinkler uniformity had no significant effect on the mean amount of water interception by the canopy. The ratio of water interception to total water application depth for the whole irrigation season was between 0.24 and 0.28. The CUs calculated from the cumulative depth caught above and below the canopy are larger than the averages of individual CU values during the irrigation season. Measurement of individual CUs during the irrigation season therefore underestimates the cumulative CU. Experimental results also demonstrated that sprinkler uniformity in this study had little effect on crop yield. Received: 1 February 2000     

不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。     

Role of transpiration suppression by evaporation of intercepted water in improving irrigation efficiency

Sprinkler irrigation efficiency declines when applied water intercepted by the crop foliage, or gross interception (I_gross), as well as airborne droplets and ponded water at the soil surface evaporate before use by the crop. However, evaporation of applied water can also supply some of the atmospheric demands usually met by plant transpiration. Any suppression of crop transpiration from the irrigated area as compared to a non-irrigated area can be subtracted from I_gross irrigation application losses for a reduced, or net, interception (I_net) loss. This study was conducted to determine the extent in which transpiration suppression due to microclimatic modification resulting from evaporation of plant-intercepted water and/or of applied water can reduce total sprinkler irrigation application losses of impact sprinkler and low energy precision application (LEPA) irrigation systems. Fully irrigated corn (Zea Mays L.) was grown on 0.75 m wide east-west rows in 1990 at Bushland, TX in two contiguous 5-ha fields, each containing a weighing lysimeter and micrometeorological instrumentation. Transpiration (Tr) was measured using heat balance sap flow gauges. During and following an impact sprinkler irrigation, within-canopy vapor pressure deficit and canopy temperature declined sharply due to canopyintercepted water and microclimatic modification from evaporation. For an average day time impact irrigation application of 21 mm, estimated average I_gross loss was 10.7%, but the resulting suppression of measured Tr by 50% or more during the irrigation reduced I_gross loss by 3.9%. On days of high solar radiation, continued transpiration suppression following the irrigation reduced I_gross loss an additional 1.2%. Further 4–6% reductions in I_gross losses were predicted when aerodynamic and canopy resistances were considered. Irrigation water applied only at the soil surface by LEPA irrigation had little effect on the microclimate within the canopy and consequently on Tr or ET, or irrigation application efficiency.