深层灌水下冬小麦根系分布及吸水能力的研究

为研究不同深度灌水条件下冬小麦根系的分布规律及吸水能力,设置5个灌水控制因子,分别为地面灌溉、根系分布深度的40%、60%、75%、90%进行试验研究。结果表明:从地表向地下延伸,冬小麦的根长密度大致呈指数分布;深层灌水显著增加100 cm以下土层冬小麦的根量,各时期100 cm以下冬小麦的根长密度大小关系为T5T4T3T2T1;冬小麦的蒸腾强度(总吸水速率)随灌水深度的增加呈现先增大后减小的趋势,灌水深度为根系分布深度的75%时吸水速率最大;单位根长潜在根系吸水速率(系数Crp)在冬小麦的生育期内出现先增大后减小的变化趋势,抽穗期出现最大值;不同时期各处理冬小麦单位根长的吸水速率表现为:返青期和拔节期各处理间差异较小,抽穗期各处理间差异较大,且大小规律为T2T1T3T4T5,灌浆期各处理间大小关系为T1T2T3T4T5,单位根长潜在根系吸水速率在地面灌处理下最大。     

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.     

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。     

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。     

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。     

间作种植模式下冬小麦根系生长的时空分布及变化规律研究

针对冬小麦/春玉米间作种植模式下冬小麦的根系分布特征进行研究,分析冬小麦在间作种植模式下根系的空间变化规律及随生育时期的增长规律。研究表明,间作冬小麦根系在垂直方向上随深度的增加呈幂函数衰减规律,在水平方向上呈指数递减规律。在对根系变化规律进行统计分析的基础上,建立了衰减数学模型。同时对比分析了间作和单作2种不同种植模式下冬小麦根长密度的垂直分布。对根系生物量随时间的增长分析结果表明,2种种植模式下冬小麦根系生物量的增长均呈现“S”型曲线。     

小麦实时控制灌溉的土壤水分含量探头合理埋设深度研究

利用室内控制试验研究了根据不同深度土壤水分传感器灌溉处理对冬小麦生物学性状及水分利用率等的影响。结果显示,以10 cm探头控制灌溉最为省水,同时冬小麦生物学性状及水分利用率等最佳。由于试验冬小麦处于生育前期,随着小麦生育期延伸,当根系超过30 cm深度时,根系吸水的深度增加,探头的埋设深度需要田间试验进行更详细的研究。     

优化井渠轮灌下秸秆覆盖对夏玉米根系分布与产量影响

为探究夏玉米根系分布及产量对优化井渠轮灌模式下秸秆覆盖的动态响应,设置“渠井渠”灌溉模式下常规覆膜（FM）、秸秆表覆（BF）和秸秆深埋（SM）,全渠水灌溉的常规覆膜为对照（CK）4种处理,于2018年和2019年在河套灌区开展了不同耕作模式田间试验。结果表明,CK处理夏玉米根系分布呈浅宽型,根长密度随土层加深而降低,根长密度集中点在表层0~20cm;优化井渠轮灌模式下,常规覆膜（FM）根长密度集中点在10~30cm,提高深层根长密度不显著;秸秆覆盖显著提高根长密度（P<0.05）,BF处理根系呈宽浅型分布,根长密度集中点在0~20cm,较CK处理的0~20cm土层根长密度提高19.6%（P<0.05）;SM处理根系呈深扎型分布,根长密度集中点下移至20~40cm,显著提高大于40cm土层根长密度,较CK提高91.7%（P<0.05）;各处理水平方向根长密度近似呈以植株为中心的标准正态分布,分布半径约15cm;优化井渠轮灌模式显著降低夏玉米生育期耗水和提高水分利用效率（P<0.05）,但FM和BF较CK平均减产10.1%和1.3%;SM综合效果较佳,较CK平均增产8.9%,水分利用效率平均提高41.4%。该研究可为河套灌区合理安全利用地下微咸水资源、丰富井渠轮灌理论体系及节水增产提供借鉴。     

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。     

基于Feddes模型的干旱区滴灌幼龄枣树根系特征数值模拟

研究滴灌幼龄枣树根系密度分布与吸水特征,能够为制定枣树灌溉制度、提出丰产与节水相协调的田间水分管理模式提供重要参考。以幼龄期滴灌枣树根系为研究对象,采用剖面挖掘和分层取样法采集枣树根系,利用Delta-tcan软件对枣树吸收根的根长进行分析。结果表明:实测根系密度函数与线性函数的拟合度最优,模型相关系数为0.907,通过了显著性水平为0.01的相关性检验,平均相对误差为8.32%,均方根误差为0.206mm/cm3;线性函数下的土壤水分模拟值和实测值的误差值也相对较小,其最大相对误差为2.85%,平均相对误差为1.83%,均方根误差为0.238。     

间隔交替波涌灌溉对冬小麦土壤水分与水分利用效率的影响

【目的】了解间隔交替波涌灌溉对水流推进速度和灌水质量的影响,探究其替代波涌灌溉的可行性。【方法】以冬小麦为研究对象,设置波涌灌溉组(S)、间隔交替波涌灌溉组(AS)、间隔固定波涌灌溉组(FS)以及连续灌溉组(C)4个处理,分析比较了不同灌溉处理对水流推进速度、灌水均匀度、水分利用效率及小麦产量的影响。【结果】波涌灌溉处理下的水流推进速度明显快于连续灌溉的。4种处理下的灌水均匀度S处理为最佳,均值具体表现为:S处理>AS处理>FS处理>C处理;冬小麦产量均值表现为:AS处理>S处理>FS处理>C处理,其中与S处理、FS处理相比,AS处理有更好的增产效果;3种波涌灌溉方式的水分利用效率均值表现为:AS处理>FS处理>S处理,较C处理依次提高了43.84%、28.76%、26.03%。【结论】间隔交替波涌灌溉可显著提高水分利用效率,在山东泰安对冬小麦采用间隔交替波涌灌溉可以取得明显的节水增产效果。     

规模化牛场废水灌溉对冬小麦土壤速效氮迁移的影响

研究了牛场废水灌溉冬小麦土壤速效氮迁移特征。结果表明,冬小麦全生育期灌溉2次或3次牛场废水是较优灌溉模式,小麦收获后不会造成土壤硝态氮过量积累。在小麦生育期内,1m土壤剖面上含硝态氮量整体呈"哑铃"形,含铵态氮量随土壤深度增加逐渐降低;牛场废水灌溉下部土层含硝态氮量比正常施肥处理低,说明牛场废水灌溉土壤硝态氮淋溶下渗强度小;但因牛场废水中铵态氮质量浓度较高,牛场废水灌溉处理土壤含铵态氮量在1m土壤剖面高于正常施肥处理。     

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。     

不同土壤肥力条件下水肥运筹对滴灌冬小麦生长发育与产量品质的影响

为提高冬小麦水肥利用效率,旨在探索滴灌冬小麦最佳水肥运筹模式,为滴灌条件下冬小麦优质高产的水肥高效管理提供科学依据。本研究选择两块不同土壤基础肥力的田块,进行冬小麦不同生育阶段的水氮组合处理对比试验研究,通过对冬小麦生长、产量和品质等指标的测定,分析不同土壤肥力条件、不同水氮运筹方案对滴灌冬小麦产量及品质的影响。结果表明:土壤基础肥力对滴灌冬小麦株高的影响显著,再适当增加返青-拔节期灌水量,对滴灌冬小麦株高有更好的调控效应;增施基肥能提高冬小麦光合产物从而提高冬小麦产量。土壤基础肥力提高对滴灌冬小麦籽粒容重、蛋白质含量、维生素B1、氨基酸含量和吸水率具有负效应。推荐高肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W2N2即灌浆期水分调控和氮肥后移的组合方式,低肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W1N3即返青-拔节期水肥调控的组合方式为宜。     

Subsurface drip irrigation and reclaimed water quality effects on phosphorus and salinity distribution and forage production

In the Canary Islands, water scarcity is one of the constraints for agricultural activity. Non-conventional water resources generally represent more water volume than conventional ones. The distribution of these resources frequently permits the possibility of a conjunctive use of desalinated (DW) water and reclaimed municipal wastewater (RW). Field testing with both water qualities and different irrigation systems is necessary for optimal site-specific management. The objective of this work was to evaluate soil salinity and phosphorus distribution, and alfalfa yield in a 20 month field experiment carried out in the island of Gran Canaria, using municipal RW and freshwater (FW) under subsurface drip irrigation (SDI). Phosphorus speciation was performed both in irrigation waters and in soils (Olsen's inorganic, organic, and microbial). RW had large EC values (2.4 dS m⁻¹) with a remarkable nutrient load contribution and an average total P around 3 mg L⁻¹, predominantly hydrolysable forms, while FW had very low salinity and negligible amounts of P. For the RW treatment a salt gradient was established, causing plant mortality between the irrigation lines. The study of P speciation allows describing P distribution and plant uptake in terms of P forms. Large values of microbial P were produced for the two irrigation waters around the emitters, especially for FW.A faster P-cycling could have contributed to the significantly larger inorganic P contents observed in FW irrigated soils, in spite no external sources were added by the irrigation water.     

基于SIMDual_Kc模型估算非充分灌水条件下冬小麦蒸散量

为研究关中冬小麦植株蒸腾和土壤蒸发规律,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,率定和验证了双作物系数SIMDual_Kc模型在关中地区的适用性.用大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值进行对比.结果表明:SIMDualKc模型可较准确地模拟关中不同水分条件下冬小麦蒸散量,且模拟精度较高.模型估算的平均绝对误差为0.643 3 mm/d.模型估算的冬小麦初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.35,1.30,0.20.另外,模型还可以较准确地估算不同水分供应条件下的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸散量.冬小麦整个生育期,土壤蒸发主要发生在作物生育前期,中期较低,后期略微增大;植株蒸腾主要发生在作物快速生长期和生长中期,整个生育期中呈先增大后减小的趋势.     

限量单次补灌对套作冬小麦产量的影响

在作物生长的不同时期分别对各处理进行了35 mm限量单次滴灌,测定了土壤水分、籽粒产量及产量构成要素千粒重、穗粒重、株高等,并计算了水分利用效率和土壤水势。结果表明,小麦灌浆期限量单次滴灌对套作冬小麦增产效果最好,水分利用效率亦是如此。套作小麦灌水处理大多数产量构成要素及其它经济性状表现出明显差异。回归分析发现,WUE与籽粒产量间的关系可用幂函数来描述:WUE=-12.262+0.276Ye1/2(R2=0.912**,p<0.05)。土壤水势是降雨量和补灌量的函数。灌水后的第2个测定生育期所有套作小麦2个土层土壤水势均高于未灌水处理,且30~60 cm土层土壤水势比0~30 cm土层下降更为剧烈。     

喷灌条件下冬小麦生长及耗水规律的研究

揭示了喷灌条件下冬小麦生长指标的变化规律 ,建立相对产量和相对耗水量的模型 ,分析水分亏缺敏感指数 ,并提出了喷灌条件下适宜灌水定额     

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。     

Effects of saline water irrigation on soil salinity and yield of winter wheat–maize in North China Plain

Drought and fresh water shortage are in the way of sustainable agriculture development in the North China Plain. The scarcity of fresh water forces farmers to use shallow saline ground water, which helps to overcome drought and increase crop yields but also increases the risk of soil salinization. This paper describes salt regimes and crop responses to saline irrigation water based on field experiments conducted from October 1997 to September 2005. It was found that use of saline water causes the ECe of the topsoil (0–100 cm, Cv: 0.196∼0.330) to be higher and more variable than the subsoil (100–180 cm, Cv: 0.133∼0.219). The salt load rapidly increased, notably in the upper 80 cm and especially during the season of October 1999 to June 2000. It was concluded that the maximum soil depth to which the soil was leached during the wet season was about 150 cm. The relative yields of winter wheat could be ranked Fresh Sufficient (FS, 100%) > Fresh Limited (FL, 91.80%) > Saline Sufficient (SS, 91.63%) > Saline Limited (SL, 88.28%) > Control (C, 69.58%) and for maize FS (100%) > FL (96.37%) > SS (93.05%) > SL (90.04%)> C (89.81%). The best irrigation regime was Saline Limited for winter wheat and maize, provided rainfall is sufficient. The experiments confirm that saline irrigation water appears to be economically attractive to farmers in the short term and ecological hazards can still be controlled with proper leaching.