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。     

秧田灌水深度对水稻秧苗生长影响研究

杂交稻二优培九秧苗期2叶1心期至7叶期不同的灌水深度处理对秧苗分蘖及生长影响的研究表明:秧苗期灌溉水的深度与秧苗分蘖和根系生长密切相关,灌水越深,分蘖发生和根系生长越不利。浅水层灌溉,能促进秧苗分蘖的发生,促进根系生长,提高秧苗素质;而灌水深度达到4 cm,则不利于秧苗分蘖的发生和根系生长,根冠比不足。提出在水稻生产秧苗期用浅水灌溉或无水层灌溉的有效水分管理方法。     

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。     

实时灌溉模型中作物根区土壤含水率计算方法及应用

为了改进作物实时灌溉模型中土壤墒情的取值方法、提高实时灌溉预报的精度,针对已有研究模型中土壤墒情的取值方法不符合作物生长规律的问题,在充分考虑冬小麦根系随土壤深度分布规律和吸收水分特点的情况下,采用变异系数法计算了冬小麦计划湿润层内各土层土壤含水率的权重,并应用在郑州地区不同水分处理的冬小麦实时灌溉模型中。结果表明,权重法计算的日土壤含水率和灌水总量更符合试验区冬小麦生长规律和灌溉定额标准。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

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。     

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。     

泾惠渠灌区冬小麦适宜灌溉模式研究

采用大田试验,分别在冬小麦越冬期、返青期及灌浆期进行灌水处理,以确定一般水平年型下冬小麦的适宜灌水模式。结果表明,地上部分及根系干物质量和株高均随全生育期灌水量的增加而增大,越冬期和返青期灌水有利于冬小麦根冠生长。全生育期灌水下产量比全生育期不灌水和返青期灌水分别增加了24.72%和13.55%,全生育期不灌水处理下千粒质量最小,"返青期+灌浆期"灌水条件下产量和千粒质量大于"越冬期+返青期"灌水与"越冬期+灌浆期"灌水。株高与根系干物质量对产量均显著正相关,可作为评价冬小麦产量的主要因素。"返青期+灌浆期"灌水处理下,水分利用效率最高,产量也相对较高,实现了高产与高效的统一,为泾惠渠灌区适宜的灌水模式。     

不同深度滴灌对苹果幼苗生长及生理特性的影响

地下滴灌是节水灌溉的一种重要模式。以一年生‘红盖露’苹果幼苗为试材,设表层滴灌、中层滴灌(7cm)、深层滴灌(14cm)3种灌水处理,在灌水量一致的情况下,研究了不同深度滴灌对其生长及生理特性的影响。结果表明:处理周期内,深层滴灌与表面滴灌相比苹果幼苗的光合特性和根系活力降低,而根冠比和水分利用效率升高;中层滴灌与表面滴灌相比苹果幼苗的光合特性升高,根系活力未发生显著变化而水分利用效率降低。总之,三种滴灌深度中层滴灌植株生理状态良好灌水利用效率高,是比较理想的埋管深度。     

调亏灌溉对冬小麦根冠生长影响的试验研究

以冬小麦为试验材料,采用防雨棚下桶栽土培方法,就调亏灌溉(RDI)对作物根、冠生长的影响进行了试验研究。试验采用二因素随机区组设计,冬小麦设置5个水分调亏阶段,每个调亏阶段设置3个水分调亏程度,另设全生育期充分供水处理为对照(CK)。分别在水分调亏期间和复水后测定各处理根系参数和地上干物质质量。结果表明,RDI对植株根冠生长发育的影响因不同水分调亏阶段和不同水分调亏度而有所不同。在水分调亏期间冬小麦根系生长受到强烈抑制,但复水后根系具有"补偿生长效应"或"超补偿生长效应"。冬前适度水分调亏(调亏度55%FC～65%FC)对根系生长具有正效应;返青—拔节阶段不同程度水分调亏复水后均有"补偿生长效应"或"超补偿生长效应",而且这种"补偿生长效应"随水分调亏度加重呈增强趋势。冬小麦水分调亏均增大根冠比(R/S),且随水分调亏度加重,R/S明显增大。因此,RDI可以作为冬小麦根冠生长调控的有效方法。     

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。     

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。     

灌溉处理对冬小麦-夏玉米不同品种土壤水分和WUE的影响

在冬小麦-夏玉米轮作下,于2008—2010年采用不同小麦和玉米品种,研究不同灌溉处理下土壤水分动态及对冬小麦和夏玉米水分利用效率(WUE)的影响。2a试验结果均表明,灌水在不同土层的入渗是一个缓慢的过程,大致以1a为周期,冬小麦生长期间,0~60 cm土层土壤水分变异较大,60 cm以下土层土壤水分夏玉米无法利用是导致灌水利用效率低的原因。通过分析冬小麦和夏玉米的WUE表明,抗旱节水品种的WUE随着灌溉次数的增加而减小,而非抗旱节水品种的WUE则相反;抗旱节水品种的产量在适度水分胁迫下变化不大,而耗水量有所减少,非抗旱节水品种在适度水分胁迫时,产量减少幅度较大,致使WUE有减小趋势。因此,在冬小麦-夏玉米轮作的华北地区,选用抗旱节水品种,适度减少灌水次数,可以减少无效灌水的入渗,在不影响产量的情况下,提高WUE。     

花前干旱胁迫对冬小麦生长指标的影响

[目的]研究干旱胁迫对冬小麦生长指标的影响.[方法]选用周麦22为试验材料,在拔节期和抽穗期分别设置轻度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的60％～70％)、中度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的50％～60％)和重度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的40％～50％),对比分析了冬小麦根系形态、根系分布、株高及叶面积的变...     

基于深度学习的小麦抗旱相关根系表型原位测量与分析

根系是植物吸收水分的主要通道,根系表型与植物抗旱能力息息相关。为了快速准确地获取小麦根系表型指标,利用土培根盒法进行了小麦干旱胁迫实验,共采集18个时间点的根系时序图像。设计了一套基于深度学习的根系图像处理与分析流程,针对土壤遮蔽引起的断根问题,提出了一种融合目标检测网络和沙漏注意力网络的检测-修复两阶段断根修复方法,以修复根系断裂区域,并通过多尺度训练和自适应迭代法提高修复精度和鲁棒性。提取了小麦在干旱胁迫和对照处理下的根面积、总根长、根宽、根深、根宽深比、根密度6个表型性状,分析了小麦根系对干旱胁迫的表型响应。结果显示,干旱胁迫下,小麦会有更低的根系生物量、更深的根系扎根深度及更分散的根系构型。同时计算了小麦根系干旱胁迫耐受性指数,结合主成分分析法,对小麦品种的抗旱能力进行了描述和排序。     

冬小麦冬灌、秸秆覆盖、后期喷生长剂的节水增产效果的研究

试验证明，适时冬灌比早春灌，具有良好的防旱防冻、促根壮蘖增穗作用；小麦越冬期秸秆覆盖能保墒和提高土壤水分的调节能力，为当季小麦生长和套播玉米创造适宜的土壤水分条件；于小麦孕穗和灌浆期喷翠竹生长剂，其增粒增重作用显著。采取冬灌、越冬秸秆覆盖和孕穗、灌浆期喷生长剂等配套措施，可实现保墒与节水相结合，壮苗促蘖增穗与增粒增重的统一，节水增产效果显著。     

ZGKQ50-W型抗旱灌溉机与微喷带组合应用性能参数试验

为解决现有机组设备沉重、运行成本不清以及与微喷带组合方式不明确的问题,设计研发了ZGKQ50-W型抗旱灌溉机组,机组选择汽油泵作为动力设备。试验测试了机组首部耗油量及配备4种常用型号微喷带的喷洒均匀系数,计算并验证了与不同微喷带组合后的最大灌溉面积以及灌溉667 m~2土地所需的运行成本。结果表明,机组首部与微喷带组合后的最大运行流量为20 m~3/h,与Ⅰ号微喷带组合后喷洒均匀系数低于70%,与Ⅱ号微喷带的组合方式为2条33 m以2 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为73.30%,灌溉667 m~2土地运行成本为470.9元;与Ⅲ号微喷带的组合方式为3条83.3 m以3.5 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为77.06%,灌溉667 m~2土地运行成本为175.2元;与Ⅳ号微喷带的组合方式为3条99.3 m以2 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为77.40%,灌溉667 m~2土地运行成本为320.0元。综合考虑喷洒均匀系数及运行成本,Ⅲ号微喷带省工省时,适合进行大面积灌溉;Ⅱ号微喷带灌溉区域灵活性强,适合在小型零散地块使用。     

小麦中后期田间微喷灌土壤水分运移模拟分析

针对小麦中后期微喷灌湿润区域分布特点,探讨了小麦专用微喷带在不同灌溉影响因素下小麦中后期根区土壤水分运移与分布规律。通过试验测量了微喷带在不同灌溉压力下灌水强度,将有效湿润区域划分为4个子区域,得出不同灌水强度作为灌溉边界条件。考虑小麦根系吸水情况下,建立微喷灌土壤水分运动方程及求解条件。利用HYDRUS-2D模型进行微喷灌数值模拟,通过对比分析模拟结果和试验数据,证明数值模拟能够有效反应土壤含水率分布情况。对微喷带在不同灌溉压力、不同灌水下限和不同铺设间距影响因素下进行模拟分析,结果表明:在灌溉压力0.15 MPa时,有效湿润区域大且水分分布满足小麦根系需求;以田间持水量的60%作为小麦灌水下限,有利于降低微喷带铺设成本、节约灌溉水量和提高灌水利用率;在铺设间距440 cm时,根部土壤水分分布呈一条均匀带状且均匀度都在90%左右。本研究可为小麦专用微喷带铺设与运行提供合理作业参数,同时为小麦节水灌溉提供理论参考。