智能化技术在棉花膜下滴灌中的应用初探

智能化技术是将农业灌溉技术、棉花栽培技术、气象技术、土壤测墒技术、施肥技术、信息技术、滴水自动化等技术融合一体,通过计算机系统可以实现依靠系统统计值的自动滴灌、依靠随机设定时间程序进行自动滴灌、依靠随机设定水量程序进行自动     

不同耗水强度下节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度关系研究

为了探索基于土壤非饱和层厚度指导水稻节水灌溉的可能性,研究节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度的关系非常必要。本文通过设计盆栽试验,针对不同耗水强度开展连续观测,根据实时观测的土壤含水率与非饱和土层厚度,建立起两者之间的定量关系。结果表明：稻田日耗水强度越大,其非饱和土层厚度随时间增加的速率越大,达到最大值所需的时间越短。非饱和土层随时间增加时对应的土壤含水率则随时间下降,两者之间成负相关关系。通过建立土壤含水率与非饱和土层厚度的二次抛物线关系,结果显示将非饱和土层厚度作为水分控制指标指导灌溉精度高、切实可行。最后,将土壤含水率与非饱和土层厚度关系曲线运用到水稻控制灌溉的实践中,推算出土壤含水量下限对应的非饱和土层厚度值,确定以非饱和土层厚度为指标的控制灌溉方法,为黑龙江地区水稻节水灌溉管理技术提供参考,为下一步的水分运动模型率定及模拟更多土质和更多耗水情形下的土壤水分提供依据。     

节水灌溉与常规灌溉对旱直播水稻叶片生理特性、产量及品质的影响

为研究不同灌溉方式对直播稻产量和品质的影响。以3个水稻品种为试验材料,在大田旱直播栽培模式下,设置常规灌溉和节水灌溉2种灌溉方式,分析测定直播稻的叶片光合、稻谷产量和品质等指标。结果表明,相对于常规灌溉,节水灌溉处理剑叶叶绿素含量和叶片含水率分别下降3.66%和4.37%,灌浆中后期剑叶光合速率和水稻产量分别提高5.78%和5.69%。对稻米品质的影响因不同品种表现不同,对于‘新稻567’和‘新稻568’两品种,节水灌溉处理稻米加工和食味品质分别下降了6.21%和3.84%,垩白粒率和垩白度分别增加了18.9%和5.37%;对于‘新科稻31’,节水灌溉处理稻米的加工品质提高了3.4%,垩白粒率和垩白度分别下降了19.59%和27.84%。相关分析表明,叶片含水率与光合速率呈正相关,产量和品质与光合速率的关系因不同灌浆时段而异。提高灌浆中后期光合速率,可以提高水稻产量和稻米的加工品质,但稻米外观和食味品质有所下降。综上表明,通过节水灌溉可以提高水稻产量,但在米质调控上因品种而异。因种设定不同的土壤水势灌溉标准,对发展节水型直播稻生产和提高稻田水分利用效率具有重要意义。     

新型负压渗灌技术对农田土壤水分精准控制应用

针对节水微灌技术发展,研发出一种新型的负压渗灌系统。新系统将常规的环形管输水改造为直路单向输水,通过控制计量水箱结构和调压器实现了植物对水分连续自动获取,改变了传统的间歇灌溉理念,提高了灌溉精准和自动化程度,同时显著提高了水分利用效率,实现了作物自身需水情况与土壤水分平衡精准供水,促进了水分高效精准利用。负压自动补给灌溉具备节水、节能和保护农业生态环境、保护土地等农业自然资源等优点,从而实现土壤水分的精确和持续控制,使省工、省力、规模化、高效率和高科技的现代农业技术成为现实,彻底颠覆了传统滴灌方式的灌水理念,由人为机械供水改为由土壤水势实时平衡自动、实时、科学调控灌水量,具有广泛的开发前景。     

不同滴灌施肥方式对棉田土壤含水率、硝态氮分布及对产量的影响

研究不同施肥方式(滴灌变量控制施肥和压差式滴灌施肥)和施肥时段,对棉田土壤质量含水率、硝态氮分布和产量的影响。结果表明:施肥过程中前期施入氮肥、后期再灌水,氮素会被淋洗到下层土壤,不利于氮素利用率的提高。两种施肥方式中N-W-N(前期施入氮肥、中间以清水灌溉、后期再施氮肥)处理土壤水和硝态氮集中分布在土层30~40 cm,分别比CK增产45.03%和35.50%。变量施肥方式比压差式施肥方式优越,前者各处理的土壤质量含水率和硝态氮分布均匀,平均产量为5979.12 kg·hm-2,比压差式施肥方式平均提高了3.31%。综合考虑,从提高土壤氮素利用率和增产的角度分析,推荐滴灌变量控制施肥方式进行施肥,且以(N-W-N)为主。     

分蘖期控制灌溉对土温及水稻干物质积累等的影响

为了研究超级稻在双季稻区分蘖时期的最佳控水模式,2014年在华南农业大学农场以超级稻玉香油占为试材进行大田试验。在水稻分蘖数达到不同的2个阶段分别设置2个水分梯度处理,记录了控制灌溉期间土壤温度的变化,研究了其对干物质积累动态、LAI变化动态、光合特性以及成穗率和最终产量等的影响。结果表明:分蘖期控制灌溉(0~20 cm土层平均土壤相对含水率为(60±5)%能够扩大土壤5 cm深度日温差,减少拔节前干物质积累,提高拔节期净光合速率和生育后期叶面积指数,优化干物质积累动态,最终提高了W1和W2处理的成穗率与产量。因此,在玉香油占分蘖期控制0~20 cm土层平均土壤相对含水率为(60±5)%,能够达到节水高效栽培的目的。     

自动与人工观测土壤水分差异对比分析

利用2017年7月28日—2018年9月18日青海省海北牧试站架设的DZN2型自动土壤水分观测仪与人工烘干法平行对比观测土壤水分资料数据,通过对比差值、计算差值概率等相关统计方法,对10~50 cm土壤质量含水率进行逐层分析。结果表明：在研究时段内,海北牧试站自动与人工观测取得的数据随时间的变化趋势基本一致。自动站观测的土壤质量含水率较人工观测值偏低,其中30~50 cm差值相对较小,10~20 cm差值相对较大。根据自动站与人工观测的数据对各层土壤质量含水率进行订正,绝对误差均小于3%,表明海北牧试站自动观测的土壤水分资料基本能代替人工观测,进而为推进农业气象的自动化监测提供一定的技术支撑和理论依据。     

基于大范围自动土壤水分观测站的优先流研究

为了探讨在农作物生长条件下土壤水分优先流存在的普遍性和影响因素以及强度,利用山东省2009年建设的45个自动土壤水分观测站资料,从宏观层面进行了客观分析。结果表明,降水量或灌溉量的增加,会导致优先流的发生概率和强度增加;在不同降水或灌溉量条件下,土壤表层初始含水率对优先流发生概率有不同影响;优先流的发生概率为：沙壤大于壤土,壤土大于粘土。研究表明,农田土壤水分优先流是普遍存在的概率事件,优先流发生概率和强度受降水或灌溉量、土壤初始含水率、土壤质地综合影响,而且呈现一定的非线性特征。     

大棚蔬菜膜下滴灌施肥技术

蔬菜水肥一体化膜下滴灌施肥技术是在地膜覆盖栽培的基础上,将施肥与灌溉结合在一起的一项农业新技术。这种灌水施肥方法,是通过滴灌系统,在灌溉的同时将肥料配兑成肥液一起输送到作物根部土壤,供作物根系直接吸收利用。该方法可以精确控制灌水量、施肥量和灌溉及施肥时间,显著提高水和肥的利用率。     

土壤容重的修订方法研究

为了自动土壤水分观测资料更准确、更好地服务于实际应用以及应用于科学研究,从理论上分析自动土壤水分观测与人工实测值存在误差的原因及修正办法,通过公式 ,用每次计算的土壤容重的平均值代表修正的土壤容重,分析评估用修正的土壤容重计算土壤重量含水率的可行性。结果表明：土壤容重修正公式可靠,利用自动观测土壤水分含水量以及土壤容重修正公式来计算土壤重量含水率可行,理论上可以取消逢八观测,也为自动土壤水分观测资料的实际应用、为两年一度的自动传感器评估提供一种指导方法。     

隶属函数法综合评价灌溉量对‘骏枣’水分利用率 及果实品质影响

为研究灌溉量对水分利用率及果实品质的影响,在分析7年生‘骏枣’生育期不同灌溉处理耗水量的基础上,探讨滴灌条件下不同处理的灌水量对‘骏枣’水分利用率、果实性状、产量及品质的影响,确定典型干旱沙漠区适宜红枣生长的土壤水分下限。结果表明：（1）当土壤含水量保持在田间最大持水量65%时,灌水生产效率和水分利用率均最高。（2）灌溉后土壤含水量下限控制在田间持水量的55%时,产量最高。（3）在一定范围内,灌水量越少,果实可溶糖含量越高,果品等级越高。（4）应用隶属函数值法综合评价相关指标对灌溉量的应用效果表明,在干旱沙漠区‘骏枣’的土壤含水量应控制在田间持水量的65%左右,既能保证红枣生长发育过程中对水分的生理需求,又能使灌水生产率达到最大、红枣的品质最佳。     

尿素类型与灌溉管理对玉米节水保肥的影响

水分和氮素管理对提高作物产量具有重要作用。笔者研究尿素类型与灌溉管理对玉米节水保肥的影响以达到玉米高氮肥利用效率和高产田的生产目标。本研究在2016—2017年开展2年完全随机区组设计试验,讨论了尿素类型（普通尿素和控释尿素）及灌溉对玉米土壤和氮素利用的影响。每种尿素类型设置2种氮素水平,分别为75、150 kg N/hm ²,以不施氮肥为对照。水分设置2种灌溉水平,分别为全生育期不灌水和灌浆阶段灌水85 mm。结果表明：在灌溉与施氮水平相同下,0~40 cm土层应用控释尿素处理氮含量较高,但在更深的土壤层低于普通尿素处理;相对于不灌溉,灌溉增加了硝态氮的损失,但施用控释尿素的处理硝态氮损失低于施用普通尿素处理;灌溉条件下施用控释尿素可以提高玉米氮素吸收,并使更多的氮向籽粒中转移;与普通尿素相比,控释尿素提高了氮肥利用率,降低土壤对氮需求的依赖。控释尿素低氮的释放可以减少硝态氮在土壤中的存留时间而迅速被玉米吸收,从而降低硝态氮的损失风险,提高了土壤氮肥利用效率。综上,控释尿素与少量灌溉相结合适用于华北半湿润地区达到玉米高氮肥利用效率和高产田的生产目标。     

磁化水灌溉对农作物生长发育影响的研究进展

磁化水处理应用于农作物的生产实践是一个比较特殊的领域,国内外科研人员在开发磁化水的基础上开展了磁化水对农作物生长发育影响的诸多研究,比较了磁化水与普通水灌溉对种子发芽、秧苗生长素质、田间相关农艺性状及土壤理化性质影响的异同,表明磁化水对水稻生长发育调控和土壤改良效应有一定的影响。通过系统总结,发现磁化水对水稻及其他农作物表现出的差异主要集中于土壤特性、生长指标、叶片叶绿素含量、根系性状、产量及品质方面,同时磁化水灌溉影响水稻及其他农作物的生理特性。研究结果为磁化水灌溉在农作物生产中的推广应用提供参考依据。     

夏玉米粒收质量及水分利用效率的化学调控效应研究

解析不同水分处理条件下,夏玉米粒收质量及水分利用效率的化学调控效应。以登海605和豫单9953为供试品种,设置植物生长调节剂（HK: 8~9片叶喷施植物生长调节剂,CK: 喷施同量清水）和灌水量25（W1）、45（W2）和65mm（W3）两因素试验,采用随机区组试验设计,分析比较调节剂下玉米粒收质量和水分利用效率的差异。结果表明,与CK相比,2个品种HK处理的秃尖长和总损失率均值分别下降12.08%和7.78%,百粒重和产量水分利用效率（WUE_Y）分别增加4.88%和3.65%。灌水量对2个品种的产量、WUE_Y、总损失量和总损失率影响极显著。植物生长调节剂和灌水量对豫单9953的破碎率表现出明显互作效应。籽粒含水率与耗水量呈极显著正相关（登海605,r=0.885^**;豫单9953,r=0.872^**）,与土壤含水率呈显著或极显著相关（登海605，r=0.527^*;豫单9953,r=0.683^**）。兼顾节水增产和粒收质量,推荐8~9片叶时喷施植物生长调节剂、土壤水分下限设置为田间持水率的65%~70%、喷灌定额45mm作为黄淮平原井灌区夏玉米适宜田间栽培及灌水管理方案。     

灌溉方式对地表蒸发和梨果实发育的影响

为了解决地面灌溉中灌溉水利用效率低、果实品质差的问题,于2013年在河北工程大学永年校区以5年生田间梨树为试材,研究不同地面灌溉方式对土壤水分含量、地表蒸发量、梨产量与品质的影响。4种地面灌溉方式包括沟灌、畦灌、覆草畦灌和覆草非灌溉。测定不同处理的土壤含水量、地表蒸发量和果实品质。结果表明,不同灌溉方式的土壤含水量差异显著,覆草畦灌和沟灌显著高于畦灌和覆草非灌溉处理。覆草畦灌和沟灌较畦灌可显著减少地表的蒸发量,覆草非灌溉、覆草畦灌、沟灌和畦灌3—8月的累积地表蒸发量分别是77.92、114.64、163.1、203.73 mm。沟灌的灌溉水利用效率为1.99 kg/m3,显著大于覆草畦灌和畦灌,分别提高了1.45、1.06 kg/m3。沟灌显著提高了果实的单果重、可溶性固形物含量、总糖含量和维生素C含量。综上,沟灌既能减少地表蒸发又能提高果实产量和品质,是当前较好的地面灌溉方式。     

夏玉米低定额畦灌田间试验研究

为了合理利用水资源,探索实现低定额均匀灌溉的适宜方法和技术路线,设计作物高效用水的有限灌溉制度,在陕西省杨凌区中壤土玉米地开展了不同畦田规格和灌水定额对土壤水分及玉米产量影响的田间试验。结果表明：对于田面坡度一定的试验田块,入畦单宽流量在3～6l/m/s范围内,畦田宽度在4m以内时,各处理小区的土壤平均含水量无显著性差异,但畦田内土壤水分分布却有不同差异,当畦宽2～3m,畦长50 m时可达到较高灌水效率（Ea>80%）和灌水均匀度（DU>80%）;玉米拔节-抽雄期的灌水定额处理对玉米的生长存在明显影响;不同灌水定额对作物产量、水分利用效率影响显著。     

鲁东地区冬小麦水分利用效率及品质的研究

[目的] 研究旨在探究品种、灌水模式、播期、播量、氮肥用量对小麦水分利用及品质的影响,进一步明确内外部条件对小麦水分利用及品质的作用,为实现水肥高效奠定研究基础。[方法]试验在大田条件下采用5因素4水平正交优化设计研究了品种、灌水模式、播期、播量、氮肥用量对不同冬小麦水分利用效率及品质的影响。[结果]结果表明： 1）影响冬小麦水分利用效率的因素从大到小依次为：灌水模式、播量、品种、播期、纯氮用量。灌1水时可获得较高的水分利用效率。2）品种是影响小麦籽粒蛋白质含量的关键因素,其次为氮肥用量和灌水模式,播期和播量影响不明显。3）品种是决定湿面筋含量的主要因素,烟农19的湿面筋含量最高;随氮肥施用量和灌水次数的增加,湿面筋含量增加。[结论]试验得到灌水模式对水分利用效率影响程度最大,品种是影响品质的主要因素,为水肥高效利用模式的选择奠定基础。     

不同土壤肥力条件下的滴灌冬小麦水肥运筹试验研究

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,通过对冬小麦干物质积累、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小麦干物质积累影响显著,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。