土壤水分对山杏光合作用日变化过程的影响

在半干旱黄土丘陵区,应用CIRAS -2型光合作用测定系统,通过测定8个土壤水分梯度下山杏(Prunus sibirica L.)叶片光合生理参数的日变化过程,探讨土壤水分变化对山杏光合作用日变化过程的影响.结果表明:1)山杏光合作用日变化过程和光合午休的原因,随土壤水分的变化而明显不同,当土壤相对含水量(WT)在56.1％～66.1％之同时,山杏没有发生光合作用午休现象,但超出此土壤水分范围会发生不同程度的光合午休现象,当Wr在93.2％ ～77.0％之间时,山杏光合午休的主要原因是气孔因素限制,当Wr在49.3％ ～37.3％之间时,光合午休的主要原因开始由气孔因素向非气孔因素转变,当Wr小于37.3％后,光合午休的主要原因为非气孔因素限制,即叶肉细胞光合能力下降;2)当Wr在49.3％～77.0％之间时,山杏同时具有较高的光合速率和水分利用效率.     

短期昼间亚高温胁迫对番茄光合作用的影响

为了探讨日光温室春末夏初亚高温环境对番茄光合作用的影响,采用人工气候室模拟环境,在番茄第1花序第1花开花当天,以25℃为对照,研究35℃昼间亚高温处理对番茄光合作用日变化的影响。结果表明：在适宜光照度条件下,3 d以下35℃昼间亚高温处理可提高番茄净光合速率,而6 d以上昼间亚高温处理可明显降低番茄的净光合速率;同时适宜温度（对照,25℃）处理的番茄净光合速率日变化未出现“光合午休”现象;而35℃昼间亚高温处理的番茄净光合速率日变化出现轻度“光合午休”现象;昼间亚高温处理可提高番茄叶片气孔导度、降低气孔限制值、增加开放气孔的比率、提高胞间CO2浓度和蒸腾速率。这些结果说明,在适宜光照条件下,番茄遭受昼间亚高温胁迫的初期可通过调节自身一些相关反应来适应环境,避免光合速率的降低,而当胁迫时间达到6 d以上时则会对光合作用产生不良影响,同时番茄“光合午休”现象不仅与光照度有关,而且与温度有关;昼间亚高温对番茄光合速率的影响与气孔无关,是由非气孔因素限制的。     

不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

硅钾肥对不同水分条件下冬小麦光合作用日变化的影响

在３５％和７０％两种不同土壤相对含水量情况下,施用硅肥能减少小麦光合“午休”时的谷值,使“午休”现象不明显,而施用钾肥的冬小麦光合速率高,光合“午休”时间短。硅钾肥配施则具有二者的优点。土壤含水量为７０％的处理光合速率与气孔导度呈正相关,而含水量为３５％的处理由于水分胁迫,影响光合速率的因素除气孔外,界面及叶肉阻力也是一个重要因素。     

节水灌溉水稻叶片胞间CO2浓度及气孔与非气孔限制

为了揭示节水灌溉水稻叶片光合作用的气孔与非气孔限制特征,在研究节水控制灌溉水稻叶片胞间CO2浓度的动态变化规律基础上,进一步探讨了气孔限制与非气孔限制情况。结果表明：水稻叶片胞间CO2浓度呈现v型的日变化规律,在12:00－14:00达到最低值,非气孔限制指标Ci/C与气孔限制值Ls变化规律相反;节水灌溉条件下未出现重度水分亏缺,没有改变胞间CO2浓度与光合作用速率的关系;较低的土壤含水率情况下,控制灌溉水稻的叶片气孔限制值Ls出现增加,非气孔限制没有增加,光合速率没有出现明显降低;气孔限制值增大、光合速率增加的现象表明Ls夸大了叶片光合作用的气孔限制情况。与常规灌溉相比,节水灌溉水稻叶片胞间CO2浓度的变化及其与影响因子间的关系并未发生变化,节水灌溉水稻叶片光合作用的气孔限制有所增加,但光合速率未出现明显降低。     

自然条件下半干旱雨养春小麦生育后期旗叶光合的气孔和非气孔限制

为探究半干旱地区雨养春小麦旗叶的光合作用限制因素、不同生育期差异及其适应策略,分析了大田条件下春小麦旗叶在抽穗期和灌浆期光合生理特征的动态变化规律,探讨了自然条件下光合作用的气孔与非气孔限制特征。结果表明:净光合速率日变化趋势在抽穗期和灌浆期分别为单峰型和双峰型,峰值相当,为18.5μmol(CO2)·m-2·s-1左右。气孔导度具有与净光合作用几乎相似的日变化规律,胞间CO2浓度大致为上午下降、下午回升。胞间CO2浓度变化除受光合作用消耗和气孔限制共同作用外,下午时段叶肉导度增大,也影响胞间CO2浓度变化。在抽穗期和灌浆期,春小麦旗叶光合作用速率与气孔导度相关性十分显著,相关系数分别达0.916(P=0.000)和0.945(P=0.000)。并且2个生育期均出现明显的光合气孔限制,抽穗期达0.64,灌浆期为0.53。其中,抽穗期气孔导度对饱和水汽压差响应十分敏感,下午出现较为明显的气孔限制;灌浆期中午出现较为明显的光合"午休"现象,其主要原因是半干旱区较大饱和水汽压差和强烈辐射致使气孔关闭,气孔限制达到极大值,并且非气孔限制因素也较为突出。抽穗期至灌浆期,由于气孔对饱和水汽压差敏感性的下降以及"午休"策略,光合气孔限制逐渐减小,是春小麦在半干旱地区维持较高光合速率和保证产量的重要自适应机制。     

土壤干旱下氮磷营养对玉米气体交换的影响

在盆栽条件下就氮磷营养对玉米叶片气体交换的影响进行了比较研究。结果发现 :虽然土壤干旱条件下 ,氮磷均增大了玉米叶片的气孔导度 ,但氮对促进干旱条件下气孔开放的作用要显著大于磷的作用 ;土壤干旱条件下 ,氮磷均有增大玉米叶片光合速率的作用 ,但氮有同时减小光合的气孔和非气孔限制的作用 ,而磷提高干旱条件下的光合速率则主要以减小光合的非气孔限制 (提高叶肉光合活性 )为主 ;由于氮磷对玉米叶片气孔导度和光合作用的不同影响 ,因而表现出其在提高干旱条件下玉米叶片水分利用效率方面的不同作用 ,其中磷对提高干旱条件下玉米水分利用效率的作用更为明显     

镉胁迫对大豆幼苗生理特性的影响

为了探明镉胁迫对作物生理特性的影响,对镉胁迫下大豆叶片镉含量、光合参数、内源激素含量、生长参数变化及内源激素调控气孔开度与光合碳同化的生理机制进行了分析。结果表明:镉胁迫导致了大豆叶片脱落酸(ABA)含量的升高与玉米素核苷(ZR,细胞分裂素的一种)含量的降低,ABA/ZR升高进一步诱导了气孔收缩。镉胁迫初期,大豆叶片气孔导度、光合速率与胞间CO₂浓度均呈现出降低的趋势,表明此时气孔因素是限制大豆光合碳同化的主要因素。随着镉处理时间的延长,叶片镉离子含量逐渐升高,对叶肉细胞造成离子毒害。镉胁迫9 d后,虽然大豆的气孔导度与光合速率降低,但胞间CO₂浓度呈现出升高趋势,此时非气孔因素是限制光合碳同化的主要因素。最终,长期镉胁迫导致了大豆幼苗株高、叶面积与根干重较对照显著降低。     

喷灌与地面灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆过程特性分析

为比较喷灌和地面灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆过程特性的差异,进而探讨喷灌对作物产量形成的影响机制,该研究以百农矮抗58为试验材料,采用大田试验的方法,应用Richards模型对喷灌和地面灌溉条件下冬小麦强势粒、弱势粒的籽粒灌浆过程进行了模拟。建立在Richards模型基础上的籽粒生长分析显示：与地面灌溉相比,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的千粒质量均显著性提高。灌浆特征参数的比较表明,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的起始势增强,到达最大灌浆速率的时间提前,平均灌浆速率和最大灌浆速率均增大。阶段灌浆特征参数的比较表明,在籽粒灌浆的前期,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的灌浆持续期缩短,平均灌浆速率增加;在籽粒灌浆的中期和后期,喷灌处理使强势粒的灌浆速率均得到了提高,但对其灌浆持续期没有显著影响,使弱势粒的灌浆持续期均延长,灌浆速率均得到了提高。总体上讲,喷灌处理对弱势粒粒质量的影响程度大于强势粒,表明喷灌提高冬小麦的千粒质量主要是通过提高弱势粒的千粒质量来实现的。     

土壤干旱条件下锰肥对夏玉米光合特性的影响

在盆栽条件下进行了土壤干旱时夏玉米施用微量元素锰的试验。通过测定拔节期玉米叶片气孔导度(Cs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和水分利用效率(WUR)等指标,探讨了干旱胁迫下外源锰对夏玉米光合特性的影响。结果表明,施用锰肥能降低光合作用的气孔限制和非气孔限制,显著提高夏玉米光合能力。锰肥对夏玉米光合作用的影响在土壤干旱时尤为显著。土壤干旱情况下,锰肥可使玉米叶片Cs增加58.11%,Pn和WUR分别增加42.07%和50.00%,从而减轻了土壤干旱对玉米光合作用的抑制。     

灌区灌溉渠系分形特征研究

灌溉渠系是一种分形体,渠系的某部分渠段在某种程度上包含了整个渠系的信息。该文将分形理论引入到灌溉渠系的研究中,对其分形特征和分维数进行了分析,并运用盒计数法计算了漳河灌区灌溉渠系的分形维数。在此基础上,论证了渠系分形维数与其灌水模数的相关性,为灌区渠系布置优化设计提供了一定的理论依据。     

基于控制灌溉理论的水稻优化灌溉制度研究

结合田间试验研究成果及Jensen模型，建立了基于水稻控制灌溉理论的宁夏引黄灌区轻度盐碱地水稻优化灌溉制度。水稻全生育期灌溉水量为600 mm，灌水15次，主要分布在返青期、拔节孕穗期和抽穗开花期。该优化灌溉制度较常规漫灌节水69.2%。该灌溉制度的建立，对于提高宁夏引黄灌区水稻节水灌溉技术具有重要的实践参考价值。     

棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度的研究

为寻求微咸水膜下滴灌的最优灌溉制度,利用2008和2009年田间试验结果,从棉花生长和产量的角度出发,分析11种灌溉处理各生育期的变化情况。测定了叶面积、干物质质量、棉花产量、土壤盐分等指标。结果表明：灌溉水量越大,棉花营养生长部分生长越快,生长时间越长;灌水盐分越高,盐分胁迫使生殖生长部分所占比例越大,越易衰老;试验区内灌溉定额3 750 m3/hm2（微咸水80%,淡水20%）的轮灌处理,2008年棉花产量达到5 190 kg/hm2,接近仅灌淡水5 250 m3/hm2处理（5 205 kg/hm2）,该轮灌处理2008年总盐为负增长（-0.95 g/kg）,2009年试验结果有力验证了该灌溉制度的节水增产、保护土壤环境的优越性。     

考虑地面灌水技术制约的灌溉制度优化

制定作物灌溉制度不仅要考虑补充根层土壤水分以满足作物需求，还应考虑灌水方法对灌水量的限制。为研究我国华北地区地面灌溉条件下冬小麦－夏玉米连作的节水灌溉制度，在河北省雄县进行了连续3年不同灌水处理试验，用水量平衡模型ISAREG对各处理进行数值模拟，从而验证了选定的模型和参数。采用该模型模拟了不同水文年冬小麦－夏玉米连作的多种灌溉制度，对各方案的灌水次数、灌水量、降雨和灌溉水量损失以及作物产量等因素进行了对比，并对现行灌溉制度进行了评价。结果显示：雄县现行灌溉定额大大超过了灌溉需水量，主要原因是地面灌水技术的制约，如田面不平、进地流量过小或畦块过大等，造成难以控制小水量灌溉。为研究既能满足作物基本需水要求，又使灌溉水量损失最小的最佳灌水定额，用模拟地面灌溉水流运动的SRFR模型模拟不同生长阶段的灌溉，得到了每次灌溉时不同流量条件下的最小灌水量，以及灌水效率与灌水量的关系，据此提出了与灌水技术改进措施相结合的不同水文年的灌溉制度优化方案。     

大范围灌溉及不同灌溉水源对蒸发皿蒸发量的影响

基于山东省济宁市6个典型气象站20 cm蒸发皿逐月蒸发量、逐年降水量和气象站所在区域的灌溉面积发展资料,研究中国中纬度地区大面积人工灌溉对蒸发皿蒸发量的影响,以揭示人工灌溉发展与蒸发皿蒸发量减少之间的内在关系。分析结果表明：不同时段的蒸发皿蒸发量变化与灌溉面积发展呈现极显著的相关关系,且灌溉期相关程度高于全年和非灌溉期相关程度;地下水为主要灌溉水源区域的蒸发皿蒸发量降幅大于地表水为主要灌溉水源区域的蒸发皿蒸发量降幅。大面积、高强度的农田灌溉引起近地表面的气象因子变化是导致所在区域蒸发皿蒸发量减少的重要原因。     

灌水定额对波涌灌溉土壤中硝态氮浓度的影响

为深入研究波涌灌灌水定额对地下水硝态氮运移的影响,通过肥液（硝酸钾溶液）室内入渗试验,模拟研究了地下水位埋深150 cm条件下,灌水定额对肥液间歇入渗地下水水质的影响规律。结果表明：不同灌水定额地下水中硝态氮浓度具有相似的变化规律,地下水位埋深越浅,地下水中硝态氮浓度的增加量越大,即浅层地下水易受硝态氮的污染;灌水结束时,进入地下水中的硝态氮量最大;在同一灌水定额条件下,地下水中硝态氮的浓度总体上随时间增加呈增大趋势;灌水定额越大,随下渗水分淋溶进入地下水中的硝态氮越多,对地下水造成的污染越严重。     

不同灌水技术要素组合下畦灌灌水深度的控制目标

研究地面灌溉反馈控制技术,加强对灌溉过程的控制和管理是当前改进地面灌溉技术的重点所在。该文基于以往研究成果,结合农民实际灌水经验,提出3种灌水深度控制目标(即田面最小灌水深度大于0时关口,入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口,田面最小灌水深度等于灌溉需水量时关口),并借助灌溉模拟模型以确定关口时间,从而控制灌溉水量。将田间试验与数值模拟相结合,分析不同土质、地形、畦长、入畦单宽流量下灌溉性能指标值对3种灌水深度控制目标的响应关系,确定不同灌水技术要素组合下适宜的灌水深度控制目标。结果表明,灌水深度控制目标对灌溉性能指标值的影响程度受畦长影响最为明显,其次是田面坡度和土质、再后是田面平整精度,入畦流量的影响不明显。砂壤和黏壤土质下畦长为50 m时,灌水深度控制目标取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为100 m时,零坡度下灌水深度控制目标取田面最小灌水深度大于0时关口最佳,有坡度下取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为150 m时,除黏壤土有坡度田面平整精度好的情况采用入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳外,其他建议采用田面最小灌水深度大于0时关口。研究成果为畦灌反馈控制方案的制定提供了决策依据。     

河网区灌溉水利用系数的尺度转换

大尺度灌区灌溉水利用系数的测定条件难以保障,而小尺度灌区的灌溉水利用系数可以通过试验测定,如何通过小尺度灌区的灌溉水利用系数来预测大尺度灌区的灌溉水利用系数,就有必要对灌溉水利用系数的尺度转换问题进行研究。河网灌区的特点是没有统一的水源引水口,通常是由若干个小灌区合并成一个大灌区,是一个典型的自相似系统。论文以地处里下河水网地区的盐城市水稻灌区作为研究对象,于2012-2013年对9个县区不同规模的样点灌区进行了灌溉水利用系数的试验观测,利用分形理论研究了河网灌区的分形特征,运用盒维数法计算了盐城市河网灌区和不同尺度灌区的盒维数,其盒维数介于1.703~1.996之间,并随着面积尺度的增加而增大。基于灌溉水利用系数与灌区面积、盒维数的相关性,建立了河网灌区灌溉水利用系数尺度转换模型,并通过验证,表明该尺度转换模型能够较好地预测河网灌区灌溉水利用系数,同时也能够很好地实现灌溉水利用系数的尺度转换,为分析河网灌区灌溉水利用系数及其尺度效应提供了新途径。     

基于RAGA-DP的饲草料作物非充分灌溉制度优化模型

中国北方牧区水资源极其匮乏,灌溉饲草料基地优化配水时,通过对非充分灌溉条件下饲草料作物进行灌溉制度优化可以有效地提高水分利用率及作物产量。该文采用基于实数编码的加速遗传算法（RAGA）与多维动态规划法（DP）相结合,建立了遗传动态规划（RAGA-DP）模型,对内蒙古锡林郭勒典型草原区灌溉饲草料地非充分灌溉条件下青贮玉米、披碱草和苜蓿进行了灌溉制度优化,试验验证结果较好,有效地解决了有限水量条件下不同生育期进行优化配水的问题,并通过相对产量与供水量、水分生产率函数和边际产量的关系得到了3种作物的适宜供水量范围。该模型解决了多维动态规划法在作物非充分灌溉条件下灌溉制度优化过程中的早熟现象及易陷入局部最优而难于求得真正最优解的问题。     

加气滴灌提高大棚甜瓜品质及灌溉水分利用效率

为揭示加气频率和滴灌带埋深等对甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响,以甜瓜(陕甜一号)为研究对象,采用追加正交试验设计,研究不同加气频率、地下滴灌带埋深及灌水控制上限对大棚甜瓜果实形态、产量、品质及灌溉水分利用效率的影响。结果表明:对果实形态、品质及产量影响的大小顺序依次为加气频率、滴灌带埋深和灌水控制上限。对水分利用效率的影响大小顺序依次为灌水控制上限、加气频率和滴灌带埋深。根区加气能够显著改善果实产量及品质,滴灌带埋深为25 cm,每天加气1次品质及果实形态指标最好,产量最高。灌水量控制在田间持水量的80%时,果实可溶性固形物含量最高,但灌水量为70%田间持水量时,可溶性总糖、产量、水分利用效率最高。综合考虑,最优处理组合为滴灌带埋深25 cm,每天通气一次,灌水控制上限为70%田间持水量。