灌水深度对冬小麦根系形态的影响研究

为了研究灌水深度对冬小麦根系生长的影响,在大田应用塑料管土柱法进行冬小麦根系试验,测定了冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期的根系形态指标,结果表明:相比地表灌水方式,灌水总量不变,结合含水率的深度灌水方式能够促进冬小麦根系深扎,提高整体根量,且对其根长及根重密度的垂直分布也有显著的影响;通过促进冬小麦下层根系的生长发育,增大根长及根重密度,从而使整体根量提高;至成熟期,深度灌水方式可使根系的入土深度增大30cm左右,总根长增加20%左右,总根重增加10%左右;在生育后期,灌水深度过大会对表层根系的生长发育产生一定的抑制作用,所以要选取适当的灌水到达深度。根系分布深度的60%和75%是本试验条件下节水的适宜灌溉深度,可为华北地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

污水灌溉对冬小麦根长密度和根系吸水速率分布的影响

由于淡水资源的紧缺 ,已有越来越多的污水被用于农业灌溉。设置田间冬小麦栽培试验 ,分析比较了污水、淡水灌溉条件下冬小麦根长密度分布和相对根长密度分布的变化规律 ,并应用平均根系吸水速率的反求方法对各处理冬小麦不同生育阶段的平均根系吸水速率分布进行了估算与分析。结果表明 :与淡水灌溉相比 ,若采用二级处理污水 (电导率 1.14m S/cm)对冬小麦实施灌溉 ,将使得近地表处的根长密度有所增加 ,而下部土层中的根长密度分布则变化不大 ;尽管灌溉水质不同、生育阶段各异 ,但冬小麦相对根长密度在相对深度上的分布却差异不大 ;污水灌溉能显著降低冬小麦的平均根系吸水速率 ,影响作物对土壤水分的吸收利用。     

水分调控对冬小麦根系生长及抗旱性的影响

为了研究干旱半干旱地区土壤剖面深层水分对冬小麦根系生长及抗旱性的影响,采用PVC管土柱法进行冬小麦生长水分调控试验,设计了4个处理,即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的75%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的90%,测定了冬小麦各生育期根系形态指标和地上部分植株体干重的变化,结果表明:灌水总量一定,改变灌水方式、考虑计划湿润层的深层灌溉,能够促进冬小麦根系深扎,至成熟期,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的根长比处理Ⅰ长27~37 cm,总根干重均增加,但根冠比减小,产量增加。适宜的根冠比能更好地协调冬小麦地上部分与地下部分之间生长关系,提高抗旱能力。处理Ⅱ和处理Ⅲ是冬小麦根冠层生长协调、提高抗旱能力较适宜的灌溉方案,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

不同灌水深度条件下南疆枣树根系吸水模型研究

为探究不同灌水深度条件下,南疆枣树根系分布特征及吸水机理。以枣树为研究对象,试验导水装置设置3个深埋水平,分别为20 cm (T1)、35 cm (T2)和55 cm (T3),以地表滴灌（T0）为对照组;结合土壤水分运动基本方程建立枣树根系一维吸水模型,并利用实测数据对吸水模型进行验证。研究结果表明,各处理下枣树根系随土层的增加呈负指数趋势分布,相比于T0,T1、T2和T3处理下出水口范围内枣树有效根长分别增长18.2%、15.3%和10.9%,即深层灌水处理促进了枣树深层扎根;不同灌水深度处理下,各土层含水率大小为T2>T3>T1>T0,同一灌水深度处理下,各土层土壤含水率随土壤深度的增加呈现先变大后变小的趋势;通过建立的根系吸水模型模拟土壤含水率,计算值和测量值差异性在允许范围内,满足枣树根系吸水模型对土壤含水率预测的精度要求。综上可得,当灌水深度设置为35 cm左右时,利于枣树根系充分吸收水分和提高水分利用效率。     

不同灌水深度对冬小麦生长及产量的影响

为了给华北平原丘陵地区的冬小麦节水灌溉提供科学依据,试验分析了4个不同灌水深度处理对冬小麦光合日变化、株高、叶面积指数和籽粒产量的影响。试验以灌水深度为控制因子,设4个处理,即:地表灌溉(T1)、灌水深度为根系分布的60%(T2)、灌水深度为根系分布的75%(T3)、灌水深度为根系分布的90%(T4),每个处理4次重复。结果表明:不同灌水深度条件下,冬小麦净光合速率、蒸腾速率和气孔导度日变化呈"M"形的双峰曲线,存在明显的"午休"现象,而胞间CO2浓度则呈"W"形的双峰曲线,深层灌的午睡现象不如地表灌的明显,且4项光合指标在同一时刻均要比地表灌的高;随灌水深度的增加,株高逐渐增大,叶面积指数呈先增大后减小的趋势,而灌水深度过大则会使影响植株后期的株高增长,使叶面积指数下降增快;适当增加灌水深度可明显提高小麦收获指数,使产量增加,但产量并不是随灌水深度的增加而增加。     

不同灌水定额下核桃树吸水根系分布研究

以8a生核桃树为研究对象,采用分层分段挖掘法研究核桃树根系的空间分布,探讨滴灌条件下不同灌水定额处理组对核桃根系的作用效应,分析土层深度与水平距离变化对根长密度的影响,并建立根系密度分布函数。研究结果表明:在核桃成熟期,根长密度的一维垂直分布中,吸水根系集中分布于0~60cm,水平方向,根系集中分布于0~90cm。在垂直二维吸水根长密度分布中,C1处理主要分布在垂向0~80cm、水平0~90cm的范围内,C2处理主要分布在垂向0~60cm、水平0~90cm的范围内,C3处理主要分布在垂向0~100cm、水平0~90cm的范围内,其中尤以C3处理的根长密度分布居多。对比二元二次回归模型,利用二元多次方程拟合根长密度、水平距离与土层深度之间的关系,其函数相关度较好,可以应用于灌水施肥策略调整。     

水分调控对冬小麦根系活力的影响研究

为了探究水分调控对冬小麦根系活力的影响,本试验分别设置了4个处理,即地表灌水(处理Ⅰ)以及冬小麦根系深度的60%,75%,90%(处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的深层灌水处理,分别测定了冬小麦全生育期的不同深度土壤含水率以及根系活力。结果表明:对于深层灌水方式,灌水总量一定,随着灌水深度的增加,表层灌水量减少,深层土壤含水量增大;地表灌水方式表层根系活力基本保持最大值,处理Ⅳ表层根系活力值最小。但在生育后期,深层灌水处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的下层根系活力超过处理Ⅰ且下层根系活力值甚至超过表层的根系活力值,延缓了深层根系衰老,但灌水深度过大会对表层根系的活力产生影响。本试验中灌水深度为根系分布深度的60%和75%时,冬小麦整体根系活力值较大,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

深层灌水条件下基于BP人工神经网络方法的冬小麦根系分布预测模型

对冬小麦实施深层灌水是一种高效的节水灌溉方式,为了简化深层灌水条件下冬小麦根系研究工作,建立了以土层深度、发育时间、土层根系日均吸水量、土层日均温度、地上部干重、株高为输入因子,土层根系密度为输出因子的BP人工神经网络预测模型。研究结果表明:在所建立的预测模型下,训练样本各土层根系密度预测值与实测值之间平均相对误差为5.92%,检验样本的平均相对误差为7.30%,训练样本和检验样本都具有较高的精度,因此以该模型对深层灌水条件下冬小麦根系分布情况进行预测是可行的,可为深层灌水条件下冬小麦的根系研究提供新方法。     

水分调控对冬小麦的农艺性状和水分利用效率的影响分析

试验选取我国主要的粮食作物冬小麦为研究对象,通过对其进行水分调控,寻找最佳的灌水深度。试验采用PVC管土柱种植方式进行,试验共设五个灌水深度处理:地表灌溉(T1)、灌水深度为根系分布的40%(T2)、60%(T3)、75%(T4)、90%(T5),在整个生育期内共进行五次灌水,分别为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆水(越冬水均为地面灌溉,其余为深层灌溉)。通过研究冬小麦在各处理下不同生育期内的株高、叶面积指数、根冠比以及最终产量和水分利用效率等指标,分析得出在T4下,冬小麦的产量和水分利用效率最大,视为该试验条件下的最佳灌水方案,为发展节水农业生产提供理论参考。     

滴灌玉米根系生长动态对灌水量响应的试验研究

通过连续2年的盆栽试验,设置100%ET_c,75%ET_c和50%ET_c(作物需水量)3个灌水水平,分析了滴灌不同灌水水平对土壤水分、根系生长动态分布的影响.结果表明,玉米根长密度随土壤深度和距滴头水平距离的增加均逐渐减小;玉米根长密度随着生育期的变化而变化,拔节期根长密度最小,抽穗灌浆期达到峰值,成熟期后期根长密度有所降低.拔节期各处理垂向根长密度差异较小,抽穗灌浆期处理75%ET_c0~40 cm土层根长密度分别比处理50%ET_c和100%ET_c高8%和26%;成熟期处理50%ET_c0~60 cm土层根长密度最大,分别比处理75%ET_c和100%ET_c高51%和40%.拔节期和灌浆期处理50%ET_c和75%ET_c水平方向根长密度均比处理100%ET_c高29%;成熟期处理50%ET_c水平方向根长密度最大,分别比处理75%ET_c和100%ET_c高52%和40%.     

膜下滴灌的土壤水分对棉花根长密度分布及产量的影响

通过膜下滴灌田间试验,研究了水分对棉花根长密度分布及产量的影响。结果表明:各灌水处理棉花根长密度空间分布总特征一致,水平方向,宽行与窄行的根长密度基本相同,但明显大于膜间;垂直方向,随土壤深度增大,棉花根长密度减小。但不同灌水处理间存在差异,过量灌水处理棉花膜间的根长密度增大,宽行与窄行的根长密度减小,随着灌水量的增加,棉花全根层平均根长密度增大;胁迫灌水处理深层土壤中根长密度增大。花铃期、吐絮期各土层棉花根长密度与产量呈显著的二次相关关系。灌溉量与棉花产量间的关系符合报酬递减规律,其回归方程为y=-0.0026x2+18.015x-24845(R2=0.959)。     

蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系和产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系、产量和灌溉水利用率的影响,以12 a生矮砧红富士苹果树为研究对象,设置3个灌水处理(灌水下限均为田持的60％,蓄水坑灌处理T1、T2的灌水上限分别为田持的100％和80％,地面灌溉处理CK的灌水上限为田持的80％),对全生育期果树吸水根系根长密度、根表面积密度以及果实产量...     

利用土壤水动力学模型预测麦田土壤水分的研究

通过有限差分法,用田间实测土壤水分动态资料反求冬小麦根系吸水速率,建立了由土壤水分动态资料反求的冬小麦一维根系吸水模型,同时根据实测冬小麦根长密度资料,建立了改进Feddes模型形式的冬小麦一维根系吸水模型.模拟结果表明,两模型基本能够正确反映冬小麦根系吸水的实际状况,满足生产要求.     

蓄水坑灌下苹果树根系生长对不同氮素水平的响应

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树根长密度和根表面积密度的影响,为确定蓄水坑灌条件下苹果树合理的施氮范围提供了依据。以7a生矮砧密植红富士苹果树为研究对象,设置了4个蓄水坑灌施氮水平(0、10、20、40kg/hm^2)对应T1、T2、T3、T4处理,以地面施肥作为对照组CK(施氮水平为10kg/hm^2),利用微根管法对施肥前后不同土层深度的苹果树根长密度和根表面积密度进行了测定。结果表明:施氮可以有效促进苹果树根系生长,各处理根长密度和根表面积密度的生长速率随施氮量的增加先增大后减小。CK处理和同等施氮水平的T2处理相比,其根系在表层土壤生长状况更好,而T2处理苹果树根系在中深层土壤中发育更好。综合各个处理苹果树根系生长发育情况,本试验中T3处理最适合苹果树根系的生长发育。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

蓄水坑灌与地面灌条件下果树吸水根系分布的对比研究

蓄水坑灌是适用于北方山丘的一种新型节水灌溉方式,为了研究节水灌溉机理并提高水分利用效率,必先了解吸水根系的分布状况。采用根钻法对蓄水坑灌和普通地面灌条件下的苹果树吸水根系的分布特性进行对比研究,结果表明:1在垂向上果树根长密度随着深度的增加呈现出先增加后减少的趋势,主要分布在0~100cm范围内,占总根系的78.16%。在径向上,果树根系主要分布在距树干30cm处,达到根系总量的60.49%,距树干越远,果树的根长密度越小;2蓄水坑灌条件下,果树根长密度在垂向上与地面灌溉的分布规律相近,但是在地下60cm处根长密度明显增加,根系有下移的趋势。水平方向上,根系密度主要分布在30~60cm范围内。     

间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响

为探讨间接地下滴灌及导水装置埋深(灌溉深度)对南疆极端干旱区矮化密植红枣根系生长分布特征及产量、水分利用率的影响,试验设间接地下滴灌(ISDI)3个导水装置埋深水平,分别为20、27、35 cm,以地表滴灌(DI)为对照,共4个处理,经过2~4 a的田间试验后,采用环状壕沟分层挖掘法对以枣树树干为中心,半径为1 m的90°扇形区域内0~100 cm土层进行根系取样。结果表明,相对于DI,ISDI下各根系分布较均匀,生长方向基本向下延伸;ISDI显著增加了根径小于5 mm根系根长密度,细根(根径小于2 mm)是DI的3倍,但减少了根径大于5 mm根系根长密度,相对增加了20~40 cm土层根系根长占总根长的比率;垂直方向上随着灌溉深度的增加表层根系根长密度相对减少,深层相对增加;水平方向上各处理根系根长密度基本呈现随着与树干水平距离的增加而减小的趋势,但在0~20 cm土层减小的幅度较大,在20~40 cm土层其减小的幅度较小;随着灌溉技术由DI到ISDI及灌溉深度的增加,细根分布基本呈现出由"宽浅型"向"深根型"发展的趋势。相对DI,ISDI具有较好的节水增产效果,提高产量及灌溉水生产率最大达20%。建议幼龄期南疆密植枣树的导水装置埋深为27~35 cm。研究为极端干旱区枣树适宜灌溉技术的选择及其技术要素的制定提供依据。     

蓄水坑灌下矮砧苹果园水分监测点位置研究

以蓄水坑灌(坑深40 cm)下的5 a生矮砧富士苹果树为研究对象,通过田间测定直径小于等于2 mm的吸水根分布和不同位置的土壤含水率情况,采用数据拟合和聚类分析的方法,探讨蓄水坑灌下矮砧苹果树土壤水分监测点的合理布置。结果表明:1蓄水坑灌下,苹果树吸水根在水平方向上主要分布于距树干0~90 cm范围内,其根长密度占总根系的90%以上;垂直深度上主要分布于距地表0~120 cm深度范围内,其根长密度占总根系的80%以上,并在40~60 cm深度达到生长峰值,其根长密度占总根系的40%以上。2以Dr90(距离树干90 cm,深度0~120 cm)监测点为含水率分析区域,通过水分分布曲线拟合和聚类分析得出,Dr90监测点60 cm深度处的含水率可代表整个0~120 cm深度剖面的含水率情况,并利用2013年的实测数据进行验证,含水率相对误差在±5%范围内。     

不同水分处理对茄子生长与产量品质的影响

为指导日光温室节水灌溉和增产,以京茄一号为对象,控制灌水下限为田间持水率(FC)的90%(T1),80%(T2),70%(T3),60%(T4),在日光温室内研究了滴灌条件下不同水分处理对茄子冠层发育、根系生长、果实产量及品质的影响.结果表明:株高、茎粗、叶面积和地上部干重均随着土壤水分下限的降低呈先增大后减小的趋势,T2(80%FC)大于其他3个处理.茄子根系主要分布在0～40cm土层,随着深度的增加迅速减少,不同处理总根长密度和总根表面积密度均随灌水下限降低呈下降趋势.T2处理产量最高,分别为T1的1.03倍、T3的1.13倍、T4的1.14倍,不同处理之间差异无统计学意义.土壤含水率过高或过低会降低果实中的粗纤维质量分数和硝态氮质量分数,较高的土壤水分下限有利于果实中氨基酸的形成,而还原性VC质量分数随着土壤水分下限的降低而降低.灌水下限为80%FC时对茄子的生长最为有利,该处理下冠层发育、根系生长、果实产量及品质均处于较高水平.     

盐分胁迫条件下制种玉米根系吸水模型参数的推求

为了研究咸水灌溉条件下作物根系吸水与根区土壤盐分运动的关系,在石羊河流域开展咸水灌溉田间试验,引入Feddes提出的根系吸水模型,根据田间试验实际观测数据,对模型系数进行了计算。研究表明,通过计算相对根长密度和潜在蒸腾速率,推算得到最优灌水条件下的最大根系吸水速率;通过计算蒸腾强度与土壤渗透势,推算得到咸水充分灌溉条件下的盐分胁迫修正因子,并对盐分胁迫修正因子的参数p进行了验证,参数p推算和验证过程时的RMSE0.10,MRE10%,在允许的误差范围之内。建立了盐分胁迫条件下制种玉米根系吸水模型,为研究区研究制种玉米生长条件下土壤水盐运动规律奠定基础。