浅层填沙滴灌种植枸杞改良龟裂碱土重度盐碱荒地研究

龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5 k Pa(S1)、-10 k Pa(S2)、-15 k Pa(S3)、-20 k Pa(S4)和-25 k Pa(S5)5个不同土壤基质势控制灌水下限处理,寻求最优的滴灌灌溉制度。结果表明,种植后土壤水分入渗性能得到显著改善,滴头下湿润区域面积不断增大,逐渐形成一个脱盐区(ECe4 d S/m)。控制较高的土壤基质势下限,有利于土壤盐分的淋洗。滴灌种植后土壤的ECe/SARe显著增加,说明土壤盐分组成特征发生变化,土壤物理性质得到改善;土壤速效养分含量显著增加,其中硝态氮表现出较强的随水迁移性,存在淋失风险,而速效磷随水迁移性弱,主要积累在0~20 cm深度内。种植3 a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4产量显著高于其他处理(p0.05),三者之间差异不显著,均为900 kg/hm~2左右,达到当地良田水平。结合土壤水盐特征、养分分布及枸杞生长等各方面因素,可以通过在滴头下设置沙穴滴灌种植枸杞的方式改良龟裂碱土重度盐碱荒地,并在种植前2 a控制土壤基质势下限为-10 k Pa,从第3年改为-20 k Pa。     

土壤基质势调控对温室滴灌番茄土壤水分分布和产量的影响

【目的】指导设施蔬菜生产中科学合理地利用滴灌技术进行灌溉。【方法】采用小区试验的方法,以冬春茬番茄为研究对象,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势在-15和-15 kPa(S1)、-15和-30 kPa(S2)、-15和-45 kPa(S3)、-25和-25 kPa(S4)、-30和-15 kPa(S5)、-30和-30 kPa(S6)以及-30和-45 kPa(S7),研究了日光温室滴灌土壤基质势调控下土壤水分随时间变化及空间分布的规律,以及番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率等。【结果】①控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势可以明显影响0～100 cm深度土壤水分状况。②在番茄开花坐果期,当土壤基质势阈值控制在-30 kPa或更高时,番茄根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分基本不变,0～60 cm深度土壤体积含水率平均为28.6%,为田间持水率的84%,60～100 cm土壤体积含水率平均为36.2%,为田间持水率的90%。③番茄进入结果期后,当土壤基质势阈值控制在-25～-15 kPa时,整个土体土壤含水率基本保持在田间持水率的77%～91%,根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分消耗缓慢;当土壤基质势阈值降低到-45～-30 kPa时,根系吸收利用到80～100 cm深度的土壤水分,整个土体土壤含水率不断降低,降低到田间持水率的60%～66%。④不同处理番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率有明显差异,其中S3和S7处理番茄产量高,S5处理产量低;S1、S3和S4处理的畸形果率大,S6和S7处理的畸形果率低;S1处理的灌溉水利用效率最低,S7处理的灌溉水利用效率最高。【结论】日光温室少量高频滴灌条件下,当滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值开花坐果期控制在-30 kPa、结果期控制在-45 kPa时,整个土体土壤水分状况基本良好,番茄的产量高,畸形果率低,灌溉水利用效率高。     

微咸水滴灌施肥灌溉对马铃薯生长和水肥利用的影响

针对柴达木盆地马铃薯农业生产对水-肥-盐综合管理的需求,布置了5个滴灌施肥灌溉比例(施肥量分别为当地马铃薯施肥量的10%、30%、50%、70%、90%)的田间试验,试验通过控制滴头正下方20 cm处的土壤基质势下限高于-20 k Pa进行滴灌水盐调控和施肥灌溉。结果表明:在柴达木盆地、微咸水灌溉条件下,当滴头正下方20 cm深度土壤基质势控制在-20 k Pa以上,滴灌施肥灌溉阶段0~40 cm内土壤水分和盐分状况良好,但灌溉停止后土体中的盐分有增加的趋势;随着施肥比例的增加,马铃薯的株高、叶面积、地上生物量干质量及产量先增加再降低,当施肥比例为70%时达到最大。滴灌高频施肥灌溉且当施肥比例为当地马铃薯推荐施肥量的70%左右时,马铃薯既能获得高产,又可保证较高的水肥利用效率。     

温室滴灌土壤基质势调控对番茄生长、品质和耗水的影响

【目的】获得华北地区日光温室冬春茬番茄优质高产滴灌灌溉制度。【方法】采用田间试验的方法,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值在-15kPa和-15 kPa(S1)、-15 kPa和-30 kPa(S2)、-15 kPa和-45 kPa(S3)、-25 kPa和-25 kPa(S4)、-30 kPa和-15 kPa(S5)、-30 kPa和-30 kPa(S6)以及-30 kPa和-45 kPa(S7),研究了番茄生育期内土壤基质势动态调控对番茄生长、果实品质、耗水量和水分利用效率等的影响。【结果】在试验控制的土壤基质势范围内,①在番茄开花坐果期,番茄株高和茎粗均随土壤基质势阈值的升高而增加,进入结果期后不同土壤基质势处理下的番茄株高差异不明显,但茎粗仍随着土壤基质势阈值的升高而增加;②开花坐果期不同土壤基质势处理下的叶片SPAD值(相对叶绿素量)无显著差异,但结果期不同处理叶片SPAD值差异明显,表现为开花坐果期土壤基质势阈值高于低处理(S5、S6和S7)的叶片SPAD值;③对于开花坐果期土壤基质势阈值较低的处理,其畸形果率低、果实可溶性固形物量高,并且随着结果期土壤基质势的降低,畸形果率呈降低趋势,果实可溶性固形物量呈升高趋势;④番茄产量随着结果期土壤基质势阈值的降低而升高,-45 kPa处理番茄的产量最高;⑤随着整个生育期土壤基质势阈值的升高,番茄灌水量和耗水量显著增加,灌溉水利用效率和水分利用效率显著降低。【结论】综合考虑番茄产量、果实品质、灌溉水利用效率和水分利用效率等,华北地区日光温室秋冬茬番茄高产优质高水分利用效率的土壤基质势阈值为开花坐果期-30 kPa、结果期-45 kPa。     

滴灌条件下不同土壤基质势对圆茄子生长与水分利用的影响

主要研究了华北地区滴灌灌溉方式不同土壤基质势(滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限控制在-10~-50 kPa)对茄子生长和水分利用效率的影响。随着滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势控制的降低,茄子整个生育期的灌溉水量、累计耗水量明显减少,而水分利用效率和灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高;不同基质势处理对不同生育期茄子平均株高无明显影响。连续3年研究表明,不同土壤基质势处理茄子总产量及其产量形成因子均无显著差异。由此可知,在华北地区露地栽培条件下,滴灌种植茄子,在茄子缓苗后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势在-50 kPa以上来指导灌溉。     

滴灌葵花不同灌溉制度下土壤水盐运移规律

为探讨不同灌溉制度覆膜滴灌下土壤盐分运移规律,在内蒙古河套灌区进行了田间试验,共设置3种灌水处理:灌水用张力计进行控制,分别设置基质势为-20、-30、-40 k Pa 3个灌水下限,每个处理重复3次,随机布置。结果表明:各处理土壤盐分均由膜内向膜外迁移并在表层土壤集聚,控制基质势为-20 k Pa的灌水下限可有效淋洗0～100 cm土层盐分,但在0～40 cm土层仍出现积盐现象;控制基质势为-30 k Pa的灌水下限灌溉水利用效率最高。葵花整个生育期内,膜内和膜外土壤的全盐含量曲线变化规律相同,表层土壤全盐含量值变化较大,随着土层深度的增加盐分波动越小。不同处理在40～80 cm土层压盐效果都优于0～40 cm土层,随着灌水频率的增加,压盐效果更加明显。各处理在作物生育期后,0～40 cm土层均呈现不同程度的积盐,建议在非生育期漫灌洗盐。     

滴灌条件下土壤基质势对红豆杉幼苗叶绿素荧光特性和生长的影响

【目的】探索不同土壤基质势对红豆杉幼苗叶绿素荧光特性和植株生长的影响。【方法】以太行红豆杉幼苗盆栽为材料,在滴灌条件下,将滴头正下方20cm深处的土壤基质势设定为-10、-20、-30、-40和-50k Pa 5个下限,每月记录红豆杉幼苗的生长指标,并用PAM-2500型便携式叶绿素荧光仪测定红豆杉幼苗叶片的叶绿素荧光参数。【结果】①春季时,红豆杉幼苗叶片F_0、F_m、F_v/F_m和F_v/F_0随土壤基质势的降低呈下降趋势,叶片qP、NPQ、ETR和Y(Ⅱ)呈上升趋势,虽然低土壤基质势下的红豆杉幼苗表现出轻微胁迫,但仍有很好地抗性。进入夏季后,红豆杉幼苗叶片F_0、F_m、F_v/F_m和F_v/F_0无显著差异,q P、ETR和Y(Ⅱ)呈下降趋势,NPQ呈先上升后下降趋势,高土壤基质势有利于提升叶片的光合电子传递速率和PSⅡ反应中心的开放程度,但低土壤基质势的红豆杉幼苗仍具有一定的光保护能力。②-20 kPa处理组的红豆杉幼苗的株高、地径和冠幅于试验后期达到最大值,LAI仅次于-30 kPa处理组,但无显著差异。【结论】红豆杉幼苗具有一定的抗旱能力,将滴头正下方20cm处土壤基质势下限设置在-20 kPa有利于红豆杉幼苗的生长。     

滴灌不同土壤基质势对白菜产量与水分利用的影响

主要研究了华北半湿润地区滴灌灌溉方式在不同土壤基质势(滴头正下方0.2m深度处土壤基质势下限控制在-10～-50 kPa)对不同品种白菜产量和灌溉水利用效率的影响.研究表明在华北平原秋冬季,不同土壤基质势处理对不同白菜品种(早熟、中早熟、中晚熟)的总产量及单株产量均无显著差异;三个品种白菜的灌溉总量随着土壤基质势控制的降低均明显减少;不同土壤基质势处理下,白菜灌溉水利用效率不同,灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高.由此可知,在我国华北半湿润地区露地采用滴灌方式种植白菜,待白菜定苗后,通过控制滴头正下方20 cm处的土壤基质势不低于-50 kPa来指导灌溉.     

不同负压灌溉条件土壤水分运移规律研究

基于室内模拟实验,研究了不同负压(0、-5、-10、-15、-20 k Pa)灌溉条件下土壤水分的运移规律。研究结果表明:不同负压条件下的负压灌溉湿润体均为近似椭球体,其水分入渗量及湿润锋的运移均与时间呈显著幂函数关系(Y=a X~b),相关系数在0.99以上,入渗速率随负压绝对值增大而减小,-5 k Pa处理的渗水速率为对照的80%,-10 k Pa处理为对照的67%,-15和-20 k Pa处理均为对照的57%。湿润锋水平和垂直运移速度随负压绝对值增大而降低,与对照相比,-5 k Pa处理的垂直湿润锋延迟2 d到达箱底,-10 k Pa处理延迟5 d,-15 k Pa处理延迟8 d,-20k Pa处理延迟12 d。土壤含水量变幅随着控制水势下降而增加,下限土壤含水量减小。     

马铃薯地下滴灌灌溉计划的拟定方法研究

为了探寻马铃薯地下滴灌合理的灌溉计划拟定方法,进行了田间试验,试验布置了-10(D1)、-20(D2)、-30(D3)、-40(D4)、-50cm(D5)5个滴灌带埋设深度,研究同一土壤基质势控制条件下土壤水分的变化规律。结果显示,滴头横向距离0cm附近、20cm深度处的土壤基质势的变化趋势可以代表距离滴头横向距离0~70cm、深度为0~50cm土层内土壤基质势变化规律。可以将负压计埋设于滴头横向距离0cm附近、20cm深度处,监测马铃薯根系层土壤水分状况,制定灌溉计划。     

盐碱地滴灌对新疆杨生长及土壤盐分分布影响

通过田间试验研究高垄覆膜滴灌模式下不同土壤基质势对盐碱地新疆杨生长以及土壤盐分分布的影响。试验设5个水平的土壤基质势处理：-5kPa（S1）,-10kPa（S2）,-15kPa（S3）,-20kPa（S4）,-25kPa（S5）,每个处理重复3次,按随机区组布置。试验结果表明,2009年生育末期,根系周围土体中的盐分比...     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对彩椒生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限(-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4),研究太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对秋冬茬彩椒(紫星二号)(Capsicum frutescens L.)生长的影响。试验结果表明,彩椒的株高和叶面积随土壤基质势的提高而增加;但过高的土壤基质势导致彩椒产量下降,土壤基质势在-30 kPa时,彩椒产量和灌溉水利用效率最高;彩椒果实的可溶性糖和可溶性固形物含量随土壤基质势的提高而降低;彩椒果实的Vc含量和土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑彩椒产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下彩椒的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

沙地喷灌土壤基质势调控对土壤水分分布和马铃薯产量的影响

[目的]制定砂质土壤马铃薯的喷灌灌溉制度。[方法]选择“夏波蒂”(抗旱性弱)和“费乌瑞它”(抗旱性强)2种不同抗旱能力的马铃薯品种,通过2a的田间试验,研究了不同土壤基质势阈值对土壤水分状况、马铃薯产量与灌溉水利用效率等的影响,以确定马铃薯适宜的土壤基质势阈值来指导灌溉。2012年布置了3个处理,在马铃薯定苗后分别控制垄中心20cm深度处土壤基质势阈值为-20、-30和-40kPa,2013年增加了1个-10kPa处理。[结果]大型喷灌机灌溉条件下监控垄中心20cm深度处土壤基质势可较好地调控马铃薯农田的土壤水分状况;①指导灌溉的土壤基质势阈值越高,马铃薯生育期内0~30cm深度平均土壤基质势越高,并且变化幅度越平缓;土壤基质势阈值越低,0~30cm深度平均土壤基质势越低,且变化越剧烈;40cm深度以下土壤水分状况与土壤基质势阈值的关系不明显。②不同抗旱能力马铃薯品种的产量都随着土壤基质势阈值的降低而线性降低,当阈值低于-15.8 kPa时,土壤基质势每降低1kPa,产量降低1.8%,且主要表现在大薯(W≥250g)和中薯(150g≤ W<250g)质量的降低,单株结薯个数基本不受影响。③灌溉水利用效率随着土壤基质势的降低而线性增加,表现为土壤基质势每降低1 kPa,灌溉水利用效率升高1.3%。[结论]砂质土壤大型喷灌机灌溉或类似农业生产条件下,推荐监控垄中心20cm深度处土壤基质势来指导施肥灌溉,并且土壤基质势阈值建议为-15.8 kPa左右,在淀粉积累期之后可考虑适当地降低土壤基质势阈值,以获得高产和较高的灌溉水利用效率。     

滴灌条件下土壤基质势对豇豆产量和灌溉水利用效率的影响

研究了华北半湿润区滴灌条件下不同土壤基质势对露地栽培豇豆产量和灌溉水利用效率的影响。试验共有5个处理,分别控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-10、-20、-30、-40和-50 kPa。研究分析发现,土壤基质势对豇豆的产量没有明显的影响,并且随着土壤基质势控制的降低,豇豆整个生育期的灌水量明显降低,灌溉水利用效率显著升高。因此,在华北半湿润区,在保证豇豆安全度过苗期之后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-50 kPa来制定豇豆的滴灌灌溉计划。     

不同负压给水对小白菜生长及土壤水分的影响

为筛选出南方冬季蔬菜小白菜(brassica)主动式供水灌溉(负压灌溉)最适宜的土壤水分条件,采用盆栽试验,研究了南方地区2种典型蔬菜土壤—红菜园土和潮菜园土,3个不同负压给水(-5.0、-7.5、-10.0 k Pa)对土壤含水率、小白菜生长情况、耗水特性及其水分利用效率等的影响。结果表明,红菜园土种植冬季小白菜,最适宜的负压灌溉值为-10.0 k Pa,土壤质量含水率为18.7%,潮菜园土最适宜的负压灌溉值为-5.0 k Pa,土壤质量含水率为25.3%。     

塔里木河下游新生林地滴灌下土壤盐分分布特征研究

以塔里木河下游35团8连绿洲-荒漠交界处滴灌条件下的新生林地为研究对象,对滴灌结束24 h后不同滴头间距下的土壤盐分分布特征进行了分析,结果显示①水平方向上,在3 m滴头间距下出现盐峰是在75 cm点处的土壤剖面,这一剖面与60 cm点处的土壤剖面盐分在0.01水平上呈显著相关,随着距滴头距离的减小相关性递减;在1 m滴头间距下出现盐峰是在45 cm点处的土层,这一土层与各点处的土壤剖面盐分在0.01水平上呈显著相关;无论在3 m滴头间距下还是在1 m滴头间距下,45 cm点处的土壤剖面盐分分布较均匀,离滴头越近的土壤剖面盐分分布越不均匀。②垂直方向上,无论是在3 m滴头间距下还是在1 m滴头间距下,40~60 cm的土层是盐分聚集区。在3 m滴头间距下,40~60 cm的土层盐分与各土层间的相关系数均未达显著相关水平;在1 m滴头间距下,40~60 cm的土层盐分与其它各土层间均为负相关关系;无论是在3 m滴头间距下还是在1 m滴头间距下,中下层土壤盐分分布较均匀,而越接近表层的土壤盐分分布越不均匀,在2种滴头间距下,中下层土壤盐分变异系数都较小,表层土壤变异系数较大。③在研究区特殊的强蒸发力下,原本可到达底部土层的盐分在毛管作用下随着水分向上运动,最终导致了盐分聚集于50 cm深度处(3 m滴头间距)与65 cm深度处(1 m滴头间距)。     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对番茄生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限（-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4）,研究在太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对早春茬口普通番茄（Lycopersicon esculentum Mill.var. commune Bailey）生长的影响。试验结果表明：番茄的叶面积和叶绿素随土壤基质势的提高趋于增加;土壤基质势越高,产量越高;土壤基质势-30kPa时,灌溉水利用效率最高;番茄果实的Vc含量随土壤基质势的降级而降低;番茄果实的可溶性糖含量与土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑番茄产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下,早春茬口番茄的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

Response in Growth,Quality and Water Consumption of Greenhouse Tomato to Change in Matric Potential at 20 cm below the Emitter of Drip Irrigation北大核心CSCD

[Objective]Irrigation schedule needs to know the spatiotemporal dynamics of soil moisture in root zone. The objective of this paper is to investigate the feasibility of using matric potential measured at 20 cm below the drip emitter as a proxy for soil moisture in the root zone to schedule irrigation.[Method]The experiment was conducted in a greenhouse and the model plant was tomato. We compared seven matric potential (SMP) thresholds in that whenever the measured soil matric potential dropped below them, drip irrigation was resumed. The values of the SMP thresholds varied from flowering and fruit-setting stage to fruiting stage, and the seven combinations (flowering and fruit-setting stage/fruiting stage) were -15 kPa/-15 kPa (S1), -15 kPa/-30 kPa (S2), -15 kPa/-45 kPa (S3), -25 kPa/-25 kPa (S4), -30 kPa/-15 kPa (S5), -30 kPa/-30 kPa (S6), and -30 kPa/-45 kPa (S7). In each treatment, we measured growth, fruit quality, water consumption and water use efficiency of the tomato.[Result]Stem diameter increased with SMP threshold at both flowering and fruit-setting stage and fruiting stage, whereas the plant height was only responsive to SMP at flowing and fruit-setting stage. The relative chlorophyll content in leaf (SPAD) did not show significant difference between treatments at flowering and fruit-setting stage but inversely increased with the SMP threshold at fruit setting stage. Decreasing the SMP threshold at flowering and fruit-setting stage could reduce the percentage of defective fruits and increase soluble solids content. Yield increased inversely with SMP threshold at fruit setting stage, peaking when SMP was -45 kPa. Lowering the SMP threshold increased irrigation amount and hence water consumption, thereby decreasing water use efficiency. [Conclusion]Our experimental results suggest that setting the SMP at -30 kPa at the flowering and fruit-setting stage and -45 kPa at the fruiting period appears to be optimal to best balance yield, fruit quality, irrigation water use efficiency and water use efficiency for winter-spring tomato grown in solar greenhouse in North China. © The Author(s) 2019.