滴灌模式对黄土高原苹果树生长、产量及根系分布的影响

以8 a生富士苹果为材料,设3种滴灌方式：分根交替滴灌（ADI）、单管滴灌（UDI）和双管滴灌（BDI）,以及3个灌水量处理：高水（W1）、中水（W2）、低水（W3）,通过大田试验,研究陕北黄土山地苹果区不同滴灌方式和灌水量对苹果地上部和地下部生物量、产量、水分利用效率等的影响。结果表明：苹果树在4个生长阶段的耗水量依次为果实膨大期（III）>开花坐果期（II）>萌芽展叶期（I）>果实成熟期（IV）,处理间耗水量大小排序为W1＞W2＞W3,ADI处理在各灌水量下均比其他滴灌方式下的耗水量小;苹果树生长中期和后期新梢长度、粗度以及叶面积指数（LAI）随滴灌量增加呈现先增大后减小的趋势,ADI-W2处理苹果树的新梢粗度与长度以及LAI最大;苹果树根系主要分布在0~80 cm土层中,但主要集中分布于20~60 cm土层中,在2018年与2019年,ADI-W2处理根系干重密度在南北侧40~60 cm土层达到最大值(137.9 g·m^-3,163.7 g·m^-3),吸收根长密度在南北侧40~60 cm土层达到最大值（820.1 m·m^-3,959.9 m·m^-3）;苹果树产量与生长后期的新梢长度、粗度、LAI有显著的正相关性,ADI-W2处理下产量和水分利用效率在2 a均为最高,在2019年分别达到 43 970.08 kg·hm^-2,7.12 kg·m^-3。综合考虑苹果新梢生长、根系分布、产量和水分利用效率等因素,建议最优的滴灌模式应是ADI-W2处理。     

燥红土微咸水滴灌下水盐运移规律的试验研究

为了探讨燥红土地区微咸水滴灌的水盐运移规律,对该地区容重为1.2 g·cm^-3的红壤土,进行了不同灌水矿化度（2.88 g·L^-1,4.86 g·L^-1,8.33 g·L^-1）的单、双点源入渗试验及不同滴头流量（2.68 L·h^-1,3.74 L·h^-1,4.68 L·h^-1）的单点源入渗试验,采用室内三维土箱入渗,分析滴头流量及矿化度对该地区红壤土水盐运移规律的影响。结果表明：单点源入渗试验中,矿化度一定（2.88 g·L^-1）的条件下,灌溉时间在150 s后, 3.74 L·h^-1滴头流量下湿润锋运移速率快且稳定,平均推进速率达1.65 cm·s^-1,最终推进深度达22 cm,可以达到灌溉要求,优于4.68 L·h^-1滴头流量的综合性能且节省灌溉水;在滴头流量一定（3.74 L·h^-1）的条件下,湿润锋推进深度随矿化度的增加而增加,其速率排序为：2.88 g·L^-1<4.86 g·L^-1<8.33 g·L^-1,其推进深度分别为21.5、22.4、22.78 cm。双点源试验中,矿化度为8.33 g·L^-1和4.86 g·L^-1的滴头正下方及交汇部分含水率均达到0.4 g·g^-1左右;但8.33 g·L^-1矿化度下含盐量可达0.4%,不适合作物生长,而矿化度为4.86 g·L^-1的微咸水灌溉时,在交汇部分会形成一个含盐量0.1%左右的适合作物生长的低盐区域。在滴头流量为3.74 L·h^-1时,将单、双点源入渗试验的同一入渗深度处进行对比分析发现,随着矿化度增大,地表湿润比由87%增加到90.8%;8.33 g·L^-1矿化度下交汇时间比2.88 g·L^-1矿化度下提前16 min;矿化度为8.33 g·L^-1时在0～15 cm土层,交汇区含盐量相对于相同湿润位置处单点源的含盐量增加了37%,而矿化度不大于4.86 g·L^-1时,含盐量增加比率几乎为负值,可知矿化度为4.86 g·L^-1的土壤积盐不显著且含水率高。在灌溉水资源匮乏的云南燥红土地区推广应用微咸水滴灌时,可参考滴头流量3.74 L·h^-1,微咸水矿化度≤4.86 g·L^-1用于作物栽培实践。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

不同矿化度水源膜下滴灌棉田土壤水盐动态和作物生长模拟

为构建适用于干旱区膜下滴灌条件的土壤水盐动态分布和棉花生长模型，基于2020—2021年的田间试验，经过对SWAP模型的土壤、土壤水力功能和作物生长等模块进行率定和验证，对灌溉水矿化度为1、2、3、4、5、6 g·L^-1时的土壤水盐分布特征、作物生长过程和干物质累积分配进行数值模拟。结果表明：（1）土壤含水率与土壤含盐量的模拟精度以20～100 cm土层较好，0～20 cm土层模拟精度较差，其中土壤含水量的模拟效果优于土壤含盐量；随着灌溉水源矿化度的增加，土壤含水率和含盐量的模拟误差逐渐变小。（2）不同矿化度水源膜下滴灌棉花叶面积指数模拟效果较好（R²=90.72%，RMSE=0.35 cm²·cm^-2，NRMSE=8.73%，IOA=0.98）。（3）不同矿化度水源膜下滴灌棉花茎干物质累积量模拟效果较好（R²=89.08%，RMSE=6.12 g，NRMSE=23.16%，IOA=0.96）。研究结果表明，SWAP模型可以较好地对不同矿化度水源膜下滴灌的土壤水盐动态分布和棉花生长过程进行模拟。     

膜下滴灌小麦-西兰花复种水肥利用效率

于2017年4月—2018年9月连续2 a进行田间试验,以传统畦灌为对照,开展膜下滴灌不同灌水定额对小麦复种西兰花生长状况、水肥利用效率及效益的影响研究。结果表明：膜下滴灌有利于提高小麦产量和水分利用效率,较传统畦灌处理分别平均提高12.6%和39.10%,但随灌水量增加,作物增产效应下降、耗水量增长率出现回落,膜下滴灌条件下,高水处理(3 225 m³·hm^-2)小麦获得最大产量,平均为5 468.57 kg·hm^-2,但与中水处理(2 700 m³·hm^-2)无显著差异（P＞0.05）;西兰花中水处理(1 920 m³·hm^-2)增产效应最大,较传统畦灌产量平均提高15.65%,水分利用效率和氮肥偏生产力平均增加40.03%和15.65%;膜下滴灌有利于补充土壤氮库,增加土壤肥力,较传统畦灌土壤中N肥消耗平均减小25.52%;当膜下滴灌定额为4 620 m³·hm^-2时,小麦-西兰花净产值较传统畦灌处理平均增收8513.77元·hm^-2,产投比较传统畦灌处理平均提高15.30%。     

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响

为了探究微纳米气泡水地下滴灌条件下不同溶解氧质量浓度对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响,采用田间试验方法,在地下滴灌灌溉定额相同的条件下设低（WA-1,1.8 mg·L^-1）、中（WA-2,5.0 mg·L^-1）、高（WA-3,8.2 mg·L^-1）3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平和不加气常规灌溉处理（CK）,研究了不同试验处理下紫花苜蓿根际土壤过氧化氢酶、脲酶活性以及根系特征和游离脯氨酸含量的变化。结果表明：微纳米气泡水地下滴灌能明显增加紫花苜蓿根区土壤过氧化氢酶和脲酶活性;在紫花苜蓿不同的生长期,随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤过氧化氢酶和脲酶活性呈增大的趋势;相同试验处理条件下,土壤过氧化氢酶和脲酶活性随着微纳米气泡水地下滴灌次数的增加呈先升后降的趋势;处理WA-3、WA-2、WA-1的土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性最大分别为20.28、19.19、16.92 ml·g^-1和13.98、13.17、12.07 mg·g^-1·d^-1,分别比处理CK（13.82 ml·g^-1和9.63 mg·g^-1·d^-1）增加46.74%、38.86%、22.43%和45.17%、36.76%和25.34%;微纳米气泡水地下滴灌能降低根系游离脯氨酸含量,处理WA-2根系游离脯氨酸含量最低（51.01μmol·g^-1）,相较于处理CK(92 μmol·g^-1),减少44.55%。说明微纳米气泡水地下滴灌能够缓解因长时间地下滴灌导致的土壤通透性减弱的现象,提高土壤氧气扩散率,增强土壤酶活性,促进根系的正常生长发育。     

配置模式对枣棉间作棉花光合及干物质积累特征的影响

在新疆自然生态条件下,研究了不同密度下宽窄行（45 cm+15 cm）和等行距（30 cm）配置模式对枣棉间作棉花光合及干物质积累特征的影响。结果表明：枣棉间作条件下,不同配置模式棉花在盛花期以前LAI、SPAD及Pn差异未达显著水平,盛花期后差异显著。棉花Pn全生育期呈抛物线形态变化,蕾期以低密度等行距较高,随密度增大各处理Pn呈下降趋势,Pn在盛花期达到峰值,中密度宽窄行最高,为34　μmol·m^-2·s^-1,盛铃期、吐絮期以高密度宽窄行最高,各时期均以冠外区高于冠下区。高密度种植利于降低宽窄行t0,提高Vm,Vm最大值为269.8 kg·d^-1,分别比中、低密度高11 %、52.8%,而中、低密度等行距Vm高于宽窄行,高密度反之。△t、t₁、t₂表现为高密度>中密度>低密度。因此,枣棉间作棉花适宜宽窄行、高密度种植。     

滴灌定额对棉花株型、产量及纤维品质的影响

在膜下滴灌条件下,以新陆早45号为试验材料,设5个滴灌定额处理（W₁：600 m³·hm^-2,W₂：540 m³·hm^-2;W₃：480 m³·hm^-2,W₄：420 m³·hm^-2,W₅：360 m³·hm^-2）,研究棉花农艺性状、成铃模式、产量及纤维品质对滴灌定额的响应。结果表明：随滴灌定额的减少,棉花株高表现为W₂>W₁>W₃>W₄>W₅,果枝台数和蕾花铃总数（8月10日）均以W₁处理最大,分别为9台和13.8个,W₅处理最小,分别为8.75台和10.2个,其中W₁与W₂处理上、中、下部铃数及铃重均无显著差异。棉花籽棉和皮棉产量均以W₁处理最高,达到6 431 kg·hm^-2和2 520 kg·hm^-2,但与W₂处理间均无显著差异。棉纤维长度、整齐度、断裂比在W₁和W₂处理间无显著差异,W₃、W₄、W₅处理棉纤维长度、整齐度较W₁处理分别低0.4、1.1、1.6 mm和0.5%、0.7%、0.9%。因此,控制滴灌定额在540 m³·hm^-2,可在不显著降低棉花产量和纤维品质的前提下,提高水资源利用效率。     

膜下滴灌棉花根系吸水模型研究

通过室内三组桶栽水平试验,在不同生育期对棉花根系进行取样,得到棉花根长密度分布函数,并在每次灌水前后对试验桶进行取土样及称重,进而得到土壤剖面的含水量和棉花的蒸腾量;由根长密度分布函数、土壤含水量及棉花蒸腾量,选定根系吸水模型为Feddes模型,经模型计算:土壤水分的模拟值与实测值吻合较好,该模型能够准确地描述膜下滴灌棉花根系吸水,表明建立的棉花根系吸水模型是可行的。     

水分胁迫对瓜尔豆生长和生理性状的影响

试验采用膜下滴灌方式,研究了四个水分处理,即W0极度胁迫（灌水量450 m³·hm^-2）、W1重度胁迫（灌水量1 530 m³·hm^-2）、W2轻度胁迫（灌水量1 890 m³·hm^-2）、W3充分灌溉（灌水量2 250 m³·hm^-2）对瓜尔豆生长与逆境生理指标的影响。结果表明,W2处理对瓜尔豆产量性状和各生理生化指标的影响较为明显。各水分处理对产量的影响为：W2＞W1＞W3＞W0;W2处理前期可以显著增加瓜尔豆的株高和茎粗,鼓粒期后以W3处理为最优。生理指标中,处理W2、W3均可提高瓜尔豆叶片可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸等渗透调节物质并降低丙二醛含量;鉴于W2处理叶绿素、可溶性蛋白、产量和POD酶活性等各项指标都表现出优于或近似于W3处理的效果。轻度胁迫既可实现高产,又能最大限度地节约水分,是非充分灌溉的良好选择。     

微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄产量的影响

为探明微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄生长和产量的影响,通过大田小区试验,设置灌水矿化度和灌水定额两个因素,其中3个灌溉水矿化度水平分别为S1:1 g·L~(-1)、S2:3 g·L~(-1)和S3:5 g·L~(-1),3个灌水定额分别为W1:305 m~3·hm~(-2)、W2:458 m~3·hm~(-2)和W3:611 m~3·hm~(-2),来进一步寻求适宜本地区加工番茄生长的微咸水膜下滴灌灌溉制度。结果表明:覆膜微咸水滴灌条件下土壤含水量垂直方向的变化趋势表现为0～20 cm土层随深度增加含水量逐渐降低、20～100 cm土层随深度增加含水量逐渐增大、60～100 cm范围内土层剖面含水量最大的分布规律;土壤含盐量随着灌水矿化度的增大而增加,且随着灌水量的增加土壤盐分逐渐向水平距滴灌带35 cm处聚集。灌水矿化度超过3 g·L~(-1)时加工番茄株高、茎粗均受到一定程度的抑制作用,但对产量影响不大。本文通过试验得出:灌水定额为611 m~3·hm~(-2)、矿化度为1 g·L~(-1)处理为本地区最佳微咸水膜下滴灌处理,加工番茄生长健壮且产量最高,达到127 613.2 kg·hm~(-2);同时认为,在我国淡水资源比较缺乏的新疆地区可以考虑采用灌水定额458 m~3·hm~(-2)和灌水矿化度3～5 g·L~(-1)的微咸水对盐分中等敏感的加工番茄进行灌溉。     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26．8％～29．0％之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6g·L-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8g·L-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6g·L-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

花铃期不同滴灌水平对海岛棉产量形成的影响

选用新海24号和新海36号为试验材料,研究花铃期3 900、3 150、2 400 m3·hm-2等不同滴灌水平对海岛棉产量形成的影响。结果表明:叶面积指数(LAI)、净光合速率(Pn)、叶绿素SPAD值、干物质积累表现为3900 m3·hm-2处理较高,3 150 m3·hm-2次之,2 400 m3·hm-2较低;棉铃脱落率呈相反趋势,即2 400 m3·hm-2滴灌处理3 150 m3·hm-2滴灌处理3 900 m3·hm-2滴灌处理;滴灌水平3 900 m3·hm-2处理的皮棉产量为2228.49 kg·hm-2,比3 150、2 400 m3·hm-2处理分别高36.68%、49.38%。品种对各滴灌水平响应不同,不同滴灌处理下的LAI、干物质积累和棉铃脱落率为新海24号新海36号,而新海24号的Pn、SPAD值、皮棉产量高于新海36号。因此,花铃期滴灌水平3 900 m3·hm-2条件下有利于实现海岛棉高产。     

盐碱棉田地表-地下接力式滴灌下水盐分布及棉花生长特征

地表-地下接力滴灌是集膜下滴灌和地下滴灌优点于一体的新型节水控盐技术,但目前针对该技术应用效果的研究尚少。针对如何对地表-地下接力式滴灌中的地表滴灌和地下滴灌进行水量分配效果最优这一问题,设置100%地表滴灌(W1)、75%地表滴灌+25%地下滴灌(W2)、50%地表滴灌+50%地下滴灌(W3)、25%地表滴灌+75%地下滴灌(W4)、100%地下滴灌(W5)共计5个处理,比较了不同水量分配下的地表-地下接力式滴灌与单一地表滴灌、单一地下滴灌对盐碱棉田土壤水盐分布和棉花产量的影响。结果表明：(1)W3处理根区土壤含水量分布最均匀,干燥区域面积最小。(2)W4处理窄行区域淋洗范围最大,脱盐效果最显著。(3)W3处理棉花吐絮期总干物质量和籽棉产量最大,分别为112.66 g和9 147 kg·hm^-2;吐絮期总干物质量比W1和W5处理分别提高11.3%和19.1%,籽棉产量比W1和W5处理分别提高14.1%和11.9%。地表-地下接力式滴灌处理下土壤含水量得以显著改善,在对土壤盐分进行淋洗的过程中表现出接力效应,淋洗面积和淋洗效果均有所增大。相比于单一地表滴灌和单一地...     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花生长、品质及水分利用的影响

针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题,研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料,以田间持水量(FC)为土壤水分上限,棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(T2)、65%FC(T3)、55%FC(T4)和45%FC(T5)5个土壤水分下限来调控土壤水分。结果表明：土壤水分下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用, 土壤水分下限从 45%FC增至85%FC,棉花株高和生物量分别增加了25.80%和25.38%;随着土壤水分下限的降低,灌溉定额减少,T1处理灌溉定额最大（378 mm）,T2、T3、T4、T5处理与之相比分别节水11.64%、33.07%、33.95%、46.83%;随着土壤水分下限的提升,棉花产量逐渐增大,但土壤水分下限过高,棉花单株有效铃数降低,产量增加不再明显,水分利用效率较低;土壤水分下限为75%FC时棉花单株有效铃数、单铃重增加,产量和水分利用效率分别达到7 146.4 kg·hm^-2和1.40 kg·m^-3;土壤水分调控对棉花纤维品质有显著影响,土壤水分下限越低,马克隆值越大,成熟度指数越高,断裂比强度和断裂伸长率减少,采用主成分分析法得出T2为棉花品质综合较优的处理。因此,建议在膜下滴灌方式下南疆盐碱地区棉花土壤水分下限控制在75%FC为宜,非生育期进行冬灌淋盐,冬灌定额为300 mm,生育期灌溉定额为334 mm,整个生育期灌水12次,灌水周期为8 d。     

揭膜对土壤温湿度及棉花根系发育的影响

为缓解残膜污染对棉田生态的影响,在新疆农垦科学院作物所1~2号试验地进行了棉田揭膜试验,研究头水后揭膜和2水后揭膜对土壤温湿度和棉花根系发育的影响,以期为新疆滴灌棉田揭膜工作的开展提供理论依据。本研究设置头水后(6月14日)和2水后(6月23日)揭膜两个处理,以正常覆膜为对照,连续测定头水后到灌溉结束棉田土壤温湿度的变化,同时测定棉花根系发育及干物质积累动态,成熟期进行产量测定。结果表明:7月5日之前,揭膜会降低土壤温度且幅度随着深度增加逐渐减少;4水前揭膜会降低土壤湿度,降低幅度随着浇水后天数增加逐渐变大。揭膜可促进棉花根系提前建成,增加干物质的积累量及侧根数的发生。揭膜处理地上部干物质积累线性增长期较CK缩短8.54~12.72 d,根系干物质积累时间缩短9.91~11.68 d。揭膜处理干物质积累量较CK增加12.34%和11.67%,产量较CK增加6.0%~8.3%。     

滴灌水氮运筹对南疆春小麦根系生长及产量的影响

以南疆地区春小麦新春6号为供试材料,采用土柱栽培法,通过滴灌开展水、氮两因素控制性试验,滴施纯氮量设N_0(不施氮肥)、N_1(69 kg·hm~(-2))、N_2(172.5 kg·hm~(-2))和N_3(276 kg·hm~(-2))4个水平,滴灌水量设W_1(2 250 m~3·hm~(-2))、W_2(3 000 m~3·hm~(-2))、W_3(3 750 m~3·hm~(-2))和W_4(4 500 m~3·hm~(-2))4个水平,共16个水氮组合处理。结果表明:扬花期是滴灌春小麦根系生长的高峰期,有64.52%～76.90%的根系干质量和76.39%～82.47%的根长分布在0～40 cm土层中。适当增施水氮能有效促进根系生长并提高产量,其中扬花期N_3W_3、N_2W_3、N_3W_2处理的根干质量、根干质量密度、根长、根长密度、根系直径和根系表面积较高,分别为123.0～148.3 mg、97.07～117.03 g·m~(-3)、14 405.8～16 490.8 mm、1.14～1.30 cm·cm~(-3)、0.3267～0.3365 mm和14 245～17 624 mm~2,其产量也达到8 695.7～9 966.1 kg·hm~(-2)的较高水平。N_3W_4处理的根系各项指标虽然较高,但蜡熟期下降过快,表明水氮过高对延缓根系衰亡不利。水氮对根系生长及产量具有显著的互作效应,且水分效应高于氮素效应。通过分析,本地区较适宜的水、氮供应范围分别为3 750～4 500 m~3·hm~(-2)和172.5～276 kg·hm~(-2),当施氮量259.4 kg·hm~(-2)、滴灌量3 793.4 m~3·hm~(-2)时产量可达最高为9 142.9 kg·hm~(-2)。