果树调亏灌溉技术的研究现状与展望

对调亏灌溉技术在果树方面的研究和应用进行了阐述,主要内容包括该技术的提出、发展、研究状况、研究中存在的问题,以及该技术未来的研究与应用展望。     

葡萄调亏灌溉技术的研究现状与展望

围绕葡萄调亏灌溉技术的研究现状,对调亏灌溉的发展及其影响因素进行了系统地阐述,并就调亏灌溉对葡萄果实品质、产量、水分利用效率的影响作了探讨.提出在适当的时期对葡萄进行适宜的水分胁迫不仅能改善果实品质及维持甚至提高产量,而且也能提高水分利用效率.最后,分析总结了当前在葡萄调亏灌溉中存在的问题,并对葡萄调亏灌溉的发展趋势进行了展望,明确了葡萄调亏灌溉技术进一步研究的方向.     

棉花调亏灌溉的生理基础研究

以盆栽棉花为材料,通过苗期和现蕾期不同程度的亏水处理(低、中、高三个水平),对调亏灌溉节水效应及生理机制进行了研究。结果表明:适时适度的水分亏缺可使植株旺盛的营养生长得以有效控制,株型和根冠比都更为理想。调亏期间,蒸腾速率和气孔导度都明显下降,而光合速率下降不明显,复水后光合速率和气孔导度明显恢复且接近或高于对照;此外,水分亏缺不仅影响棉桃的数量,而且影响单果重。表明适度的亏水处理可使水分利用效率明显提高,而经济产量接近或高于对照,同时节水20%以上。     

玉米苗期调亏灌溉的复水补偿效应

利用盆栽人工控水的方法,在玉米苗期造成不同强度的干旱胁迫,并在拔节期复水至充分供水和轻度胁迫,研究不同程度的水分亏缺对苗期玉米生长发育、水分利用效率和根系活力的影响以及复水后的补偿效应。结果表明,干旱胁迫对玉米苗期的植株生长、干物质累积和分配、气孔导度、光合速率、蒸腾速率以及根系活力产生了不同程度的影响;拔节期复水后,各种指标表现出不同程度的补偿生长效应。     

调亏灌溉对番茄生理指标、产量品质及水分生产效率的影响

在大棚条件下进行了番茄调亏灌溉试验研究.共设有T1,T2,T3,T4,T5五个处理,其中T1,T2分别在开花座果期做亏缺处理,田间持水量分别为55%～65%,45%～55%;T3,T4分别在果实膨大期做亏缺处理,田间持水量分别为65%～75%,55%～65%;T5为常规灌溉,两个时期的土壤含水量分别为65%～75%,75%～85%.结果表明,水分亏缺显著抑制番茄体内蛋白合成,根活力下降;脯氨酸、丙二醛含量有不同程度的上升.开花座果期以处理T1、果实膨大期以处理T3为最优设计.处理T1的总产量比对照T5提高3.8%,T3比T5减少5.3%;T1和T3的单果重分别比T5减少了5.8%、16.9%,而水分利用效率分别提高了19.9%、32.6%.T1、T3两个处理的果实品质明显改善:可溶性总糖、Vc和有机酸含量均与T5差异显著.处理T1的前期产量比T5增加了3.8%,说明复水后有补偿效应,有利于向果实运转与分配,促进生殖生长.     

调亏灌溉对绿洲干旱环境下辣椒叶片光合特性的影响

以制干辣椒品种美国红为试验材料,在石羊河下游干旱绿洲大田条件下,设置3个调亏处理（轻度、中度、重度调亏）和正常灌水,研究结果盛期叶片气体交换和叶绿素荧光参数的变化规律,为辣椒水分管理提供理论参考。结果表明,在正常灌水、轻度调亏条件下,光合速率和蒸腾速率日变化分别呈双峰和单峰曲线,在中度和重度调亏下均呈单峰曲线。调亏灌溉使叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,随着调亏程度的增加,光合下降过程中非气孔限制因素作用的时间提前和延长,叶片水分利用效率显著降低。轻度调亏对叶片光合色素含量和PSⅡ荧光参数的影响不显著;中度调亏下,叶绿素含量显著降低,类胡萝卜素含量下降不明显,PSⅡ潜在活性和量子产额显著降低,PSⅡ反应中心的光化学活性受到了明显抑制,最大光化学效率和电子传递速率无明显变化,非光化学猝灭系数显著升高,热耗散对光合机构起到了重要的保护作用;重度调亏对光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平,PSⅡ系统受到明显损伤。该时期轻度调亏对辣椒叶片PSⅡ系统影响不显著,在降低光合速率的同时,更大幅度地降低了蒸腾速率,提高了叶片水分利用效率,可以实现节水增效。     

调亏灌溉对夏玉米根冠生长关系的调控效应

以夏玉米(zea may L. cv.)为试验材料,采用防雨棚下桶栽土培方法,进行调亏灌溉(Regulated deficit irrigation,RDI)对根、冠生长的影响研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段和调节亏水度,为建立节水高产、优质高效作物RDI模式提供技术参数。试验采用二因素随机区组设计,设置4个水分调亏阶段:三叶～拔节(Ⅰ),拔节～抽穗(Ⅱ),抽穗～灌浆(Ⅲ),灌浆～成熟(Ⅳ);每个调亏阶段设置3个水分调亏度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率分别为60%～65%FC(Field capacity)、50%～55%FC和40%～45%FC;设全生育期保持适宜土壤水分(75%～80%FC)作为对照(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,玉米生长中、后期水分调亏具有促进根系发育和减缓根系衰亡的"双重效应",反映出玉米根系在生育后期比生育前期对水分适应能力强的特性。玉米根冠比(R/S)受水分影响最大的阶段是三叶-拔节期,受水分影响最小的阶段是灌浆期;拔节-抽穗期水分调亏期间能显著增大R/S,复水后分配到冠层与根系的物质比较平衡,维持较为适宜的R/S,表明此阶段为通过RDI调控玉米R/S的适宜阶段。玉米三叶-拔节期水分调亏改善了穗部性状,表明在作物营养生长阶段的适度水分调亏有利于作物生殖生长。RDI可以有效调控根/冠生长关系,提高经济产量。     

基于AHP-EWM-TOPSIS的温室辣椒最佳调亏灌溉方案优化研究

辣椒对土壤水分非常敏感,传统的灌溉方式以单一追求高产为目的,对农作物进行大量灌溉,辣椒产量的提高往往伴随品质的下降。为选出能平衡产量和品质的最优调亏灌溉方案,本试验以辣椒为研究对象,以全生育期充分供水(75%～85%θ_f,θ_f为田间持水量)作为对照(CK),在3个调亏时期(苗期M、花期H和果期G)分别设置2种调亏程度(轻度水分调亏LS:65%～75%θ_f,重度水分调亏SS:55%～65%θ_f)和2种调亏历时(短期调亏：连续亏水4 d,长期调亏：连续亏水8 d),研究不同调亏处理对辣椒生长、产量和品质的影响。结果表明,在各生育期进行调亏灌溉均会减小辣椒株高、茎粗、叶面积及营养器官干物质。与花期和果期相比,苗期水分调亏对辣椒生长指标及营养器官干物质的抑制程度最大,尤其在苗期长期重度水分调亏(MSS-8)下,营养器官干物质最少,较CK下降27.85%。另外,苗期和花期适度的水分调亏有利于提高辣椒生殖器官干物质和产量,其中,苗期短期轻度(MLS-4)、苗期长期轻度(MLS-8)及花期短期轻度(HLS-4)水...     

水稻旱作栽培方式及调亏灌溉指标试验研究

1998－1999年，对水稻旱作栽培技术中的地膜覆盖，露地栽培与水作稻进行对比试验研究，结果表明，水稻旱作在正常年份比水作稻耕水量减少50％－60％，节省灌溉水40％－50％，灌溉水生产效率提高1．5－2．5倍，其效益优于玉米、大豆等旱作物。通过对水稻旱作不同调亏灌溉指标对比试验，初步摸清了旱作水稻需水量及需水规律，掌握了水稻旱作需水量与产量的变化规律，找出了水稻旱作各生育期土壤水分的适宜灌溉指标，为水资源不足地区发展水稻生产提供了科学依据。     

麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉技术试验研究

2008~2009年在甘肃民乐县洪水河灌区进行了麦草覆盖免耕栽培马铃薯调亏灌溉大田试验,结果表明:麦草覆盖马铃薯栽培苗期进行轻度水分胁迫,处理的产量较覆盖充分灌溉处理没有显著降低,而马铃薯的水分利用效率、干物质、淀粉以及维生素C含量都与其它处理间存在差异,其值均达到了最大,分别为7.41 kg/m3、22.41%、15.44%1、4.56 mg/100g鲜薯;同时麦草覆盖栽培充分灌溉处理产量等各项指标均优于常规土壤起垄种植充分灌溉处理,说明该技术能更有效地提高作物水分利用效率(WUE),改良块茎品质,提高产量,且幼苗期轻度水分亏缺是覆盖马铃薯调亏灌溉的最佳时期和调亏程度。     

调亏灌溉对鸭梨果实的生长、产量及品质的影响

以盛果期的鸭梨树为试材,研究了在梨树生长的不同时期水分亏缺对鸭梨果实生长、产量及品质的影响。结果表明：在鸭梨果实生长的前中期,实施调亏灌溉,显著降低了成熟期果实的果形指数,中期控水处理在解除亏缺后呈现显著地加快生长。前期控水处理期间,果实干物质的含量略高于对照,但并未抑制果实的生长发育和最终果实大小;对产量、单果重、果实品质及贮藏性有提高的趋势。     

苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响

在盆栽条件下,研究了苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响.结果表明,苗期中度(土壤含水量为16%～18%)、重度(土壤含水量为13 %～16 %)调亏灌溉处理对大豆整个生育期的株高、叶面积均有一定影响,均显著低于对照(土壤含水量为23%～26%);重度调亏灌溉处理下,地上重和根重均显著低于对照;重度调亏处理根冠比在整个生育期大于中度调亏和对照处理;苗期中度调亏对大豆产量影响不显著, 重度调亏处理对产量影响较大,参试大豆品系辽51064和辽51095分别比对照减产6.69 g/株、10.79 g/株;耗水量随着水分胁迫加强而降低,两个参试大豆品系辽510 64和辽51095,在中度调亏灌溉处理下水分利用效率(WUE)最高,分别为1.49 g/ kg、1.38 g/kg.     

调亏灌溉对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响

在干旱棚内排除自然降雨条件下,研究了不同调亏灌溉对冬小麦水分利用效率及生理指标影响。结果表明：冬小麦产量随灌水量与灌水次数增加而增加;灌水量相同,拔节水的产量较孕穗水高,且水分利用效率最高。灌水量的增加与时间后移,廷缓了花后叶面积指数的减少,整个灌浆时期,各处理叶面积指数的大小顺序是：拔节水60mm＋孕穗水60ram＋开花10d灌水45mm〉拔节水60mm＋孕穗水60mm〉孕穗水60mm〉拔节水60mm〉不灌水（CK）;并且提高了旗叶荧光参数Fv／Fo、Fv／Fm的值和叶绿素含量,减少了丙二醛的含量。     

基于深度学习人工神经网络的青椒调亏灌溉水量预测

在2014—2018年,采用垄沟集雨覆盖种植滴灌技术与调亏灌溉技术相结合（MFR-RDI）对青椒进行试验研究,选取灌溉水利用效率最高的试验处理（即青椒结果后期重度亏水）进行灌水量预测。根据试验期间搜集的各项资料,在MFR-RDI种植方式下,以作物需水量、青椒生育期天数、作物生育期内的降水量、土壤含水率、前一天的灌水量作为模型输入因子,构建青椒作物灌水量的深度学习人工神经网络（DNN）预测模型。通过模型试验得到最佳DNN预测模型,该模型的隐含层包括4层,各隐含层神经元个数分别为：32、16、8、4。模型的激活函数采用“ReLU”,优化函数为“adam”,迭代次数为300。模型使用2018年的数据进行了测试。测试结果表明DNN模型的RMSE为0.898 mm,MAE为0.257 mm,NS为0.758,R²为0.7635,说明该预测模型具有较高的精度性能。通过预测结果可以得到此种植方式下青椒的灌溉制度,为实现高效智能节水灌溉提供参考。     

基于RAIGA的PPC模型评价调亏灌溉对东北春玉米生长和产量的影响

为了研究调亏灌溉对东北春玉米生长和产量的综合影响,在移动式遮雨棚下,以东北春玉米为试验材料,采用测筒栽培试验方法,分析了玉米在苗期、拔节期、抽雄期中度调亏灌溉处理后对玉米干物质重、耗水量的影响,并采用实码加速免疫遗传算法进行投影寻踪建模,综合评价灌水方案优劣,结果表明：苗期亏水使玉米具有较强的适应干旱的能力,苗期可中度亏水,即控制土壤水分到田间持水量的50％～60％,且苗期调亏的方案经模型评价要优于其它方案。     

调亏灌溉下氮肥管理对滴灌甜菜产量及水氮利用的影响

以Beta356为试材,研究调亏灌溉下不同施氮量[纯氮0 kg·hm^-2(N0)、150 kg·hm^-2(N1)、225 kg·hm^-2(N2)]与基追比[播种前、叶丛期、块根膨大期施氮比例分别为20∶60∶20(T1)、30∶50∶20(T2)、40∶40∶20(T3)]对甜菜生长特性、产量和水氮利用效率的影响。结果表明:在叶丛期和块根膨大期分别进行50%和30%田间持水量(θ_f)调亏灌溉基础上施225 kg·hm^-2氮肥的同时,增加基肥比例能够显著提高叶面积指数(124.39%～143.87%)和叶绿素含量(23.03%～119.80%);在糖分积累期进行30%θ_f调亏灌溉后施用氮肥对叶面积指数影响较小,但有利于提高叶片叶绿素含量。调亏灌溉后施氮使块根膨大期和糖分积累期干物质总量分别较对照提高了34.08%～56.84%和32.43%～76.26%,但两个施氮量处理间未达到显著差异。甜菜产量随施氮量和基肥比例增加分别升高和降低,含糖率随施氮量增加而降低...     

调亏灌溉对玉米需水规律和水分生产效率的影响

在山西省洪洞县霍泉灌区通过大田试验,研究了苗期调亏灌溉对玉米需水规律和水分生产效率的影响,结果表明：调亏处理玉米在苗期、拨节期及抽雄期需水量减少,叶面积,蒸腾速率和光合速率下降,在灌浆期则相对增加,作物的总需水量减少。叶面积、蒸腾速率和棵间蒸发减少是调刀灌溉需水量降低的主要原因,调亏灌溉能够延缓灌浆期叶片衰老,提高光合速率,使光合同化物向籽粒分配的比例增加。调亏灌溉处理产量有所下降,但水分生产效率提高。     

调亏灌溉对小桐子幼树形态特征与水分利用的影响

在盆栽条件下,研究调亏灌溉对小桐子幼树形态特征与水分利用的影响。设置2种调亏水平:重度亏缺W1(田间持水量的25%~45%)和轻度亏缺W2(田间持水量的45%~65%);3种亏水处理时间:D1(亏水120d)、D2(亏水90 d)和D3(亏水60 d);CK为常规灌溉(田间持水量的65%~85%)。结果表明:亏水度对小桐子幼树的株高、茎粗、壮苗指数、叶面积、基茎截面积、干物质质量和水分利用效率的影响趋势表现为轻度调亏处理>重度调亏处理;对根冠比和胡伯尔值的影响趋势表现为:重度调亏处理>轻度调亏处理。亏水时间对小桐子幼树的株高、茎粗、壮苗指数、叶面积、基茎截面积、干物质质量和水分利用效率的影响趋势表现为60 d>90 d>120 d;对根冠比和胡伯尔值的影响趋势均表现为120 d>90 d>60 d。与正常灌水相比,轻度调亏60 d的处理节约灌溉用水11.2%,其叶干重和叶柄干重显著下降,根系、茎秆和总干重下降并不明显,而粗高比和根冠比显著提高,因此,灌溉水利用效率和壮苗指数显著增加7.8%和8.1%。可见,苗后期轻度亏水不仅具有明显的壮苗作用,而且促进水分利用效率显著增大。     

调亏灌溉对荒漠绿洲膜下滴灌马铃薯生长、产量及水分利用的影响

以马铃薯品种青薯168为研究材料,研究了膜下滴灌条件下不同生育期土壤水分亏缺对马铃薯生长、薯块产量与水分利用等指标的影响。在不同生育阶段设置了8个水分亏缺处理(RD1~RD8)和1个充分灌水处理(CK)。结果表明:膜下滴灌调亏灌溉马铃薯产量、收获指数、水分利用效率、灌溉水利用效率等指标受水分亏缺影响显著,块茎形成期轻度水分亏缺RD1效果最佳,产量略有下降,但其水分利用效率、灌溉水利用效率与收获指数分别较其他处理及对照高8.10%~41.57%、3.57%~42.62%、10.16%~34.38%;水分亏缺影响马铃薯各生育阶段耗水量,且亏缺程度越大,生育阶段消耗的水量减少越明显;全生育期马铃薯光合势和叶面积指数变化趋势基本一致,即生育前期缓慢上升,中期快速上升,后期缓慢下降,总体呈现单峰曲线。因此,适度水分亏缺有利于提高膜下滴灌马铃薯产量、水分利用效率、灌溉水利用效率,促进马铃薯生长并改善其水分利用状况。