日光温室番茄灌水量与根层硝态氮淋溶特征及渗漏关系研究

针对蔬菜灌溉水肥渗漏问题,采用田间试验和室内分析相结合,研究了番茄膜下沟灌灌水量与土壤硝态氮的根层外渗漏关系,分析了灌水量与不同根层土壤硝态氮的淋溶和保蓄特征,结果表明:灌溉不施肥条件下灌水量与土壤硝态氮淋溶量和淋溶率、灌溉施肥条件下灌水量与土壤施入硝态氮的保蓄率和渗漏率均呈直线关系;灌溉均会引起浅根层(0—20 cm)硝态氮淋溶,灌溉施肥条件下7.5～15 mm灌水量范围硝态氮积累有一个峰值,而22.5～45 mm范围则有两个峰值;灌水量在7.5～15mm之间,灌溉不施肥条件下根层土壤硝态氮淋溶率为0,灌溉施肥条件下土壤硝态氮渗漏率为0～5.19%;灌水量在22.5～45 mm之间,灌溉不施肥土壤硝态氮淋溶率为5.38%～19.08%,灌溉施肥条件下根层土壤硝态氮渗漏率为21.91%～61.96%。日光温室番茄膜下沟灌能减少肥料淋溶与渗漏的节水灌水量为15 mm。     

种植行距与灌水量对西北日光温室番茄生育和产量的影响

研究膜下滴灌番茄不同种植行距与灌水量对番茄生育及产量的影响,试验在大小行沟垄种植形式的基础上设置3种种植行距分别为L1(60cm)、L2(45cm)和L3(30cm);以蒸发皿累积蒸发量E为标准设置0.6E、0.8E、1.0E、1.2E共4个灌水水平,共12个处理。研究了不同种植行距与灌水量对番茄不同生育期生长生理指标及产量的影响,探讨了不同生长生理指标与产量间的关系。结果表明:低种植行距处理(L3),会造成植株徒长及过高的叶面积指数,抑制作物群体的光合生理活动,导致较低的产量和灌溉水利用效率。过低的灌水量(0.6E)会抑制番茄植株的光合生理活动,且随生育期的进行表现出明显的水分胁迫的累积作用。叶面积指数和净光合速率对产量的影响最为直接,提高作物的净光合速率是实现作物增产的重要途径;株高茎粗与叶面积指数间具有良好的回归关系(P=0.004 6),高茎粗低株高植株具有较为适宜的叶面积指数,有利于产量的形成。相较于产量最高的种植行距与灌水量组合L1-1.2E处理,L1-0.8E和L2-0.8E处理可在产量仅降低4.28%和9.00%的情况下提高灌溉水利用效率36.00%和29.29%。该结果为西北地区日光温室番茄科学种植与灌水提供依据。     

塑料大棚番茄栽培不同渗灌量对耕层土壤性质的影响

该文通过连续两年大棚栽培番茄的小区渗灌试验，分析比较了灌水控制下限对耕层(0～30 cm)土壤盐分积累及其离子组成、酸化等性状的影响。试验结果表明，渗灌灌水技术是防止棚内土壤退化的重要因素，灌水控制下限土壤水分吸力值越小，灌溉定额越大，耕层土壤的盐分积累越严重、pH下降幅度也越大。从土壤盐分积累、酸度变化以及作物产量、灌水次数及灌水总量等方面评价，大棚渗灌栽培番茄，当渗灌管埋深为30 cm时，将灌水控制下限土壤水吸力值选定在16～25 kPa范围内是适宜的。     

无压灌溉日光温室番茄高产指标

该文以Φ20 cm蒸发皿蒸发量作为灌溉水量计算标准,研究了不同作物—皿系数（Kcp）时的无压灌溉日光温室番茄产量和形态指标,并以番茄生育期结束时的茎粗、茎高、地上部鲜质量、地上部干质量和根系干质量为单项指标,通过通径分析方法,计算了它们与产量之间的直接和间接通径系数。结果表明,Kcp 为1.0～1.2时的灌溉水量能显著提高番茄产量,而Kcp 为0.2～1.0时的灌溉水量对番茄产量影响较小。灌溉水量的不同对番茄茎粗影响较大,而对番茄茎高影响较小。茎粗、地上部鲜质量、地上部干质量和根系干质量与产量之间均呈极显著关系,且茎粗和根系干质量可作为评价番茄高产的单项指标,而地上部鲜质量与地上部干质量则通过与其他指标的相互影响间接作用于产量。通过对相对高产指标根冠比的分析表明,无压灌溉灌水量的大小影响根系在不同深度土层的分配比例和总的根系发育,且根冠比维持在某一范围时将获得高产。研究结果对培育具有高产形态指标的番茄有较强的指导意义。     

基于品质主成分分析的温室番茄亏缺灌溉制度

为了寻求温室番茄优质高效的亏缺灌溉制度,以温室冬春茬不同收获批次的番茄为试验材料,应用主成分分析法对番茄品质进行综合评价,并结合实际商品产量,提出平均品质综合主成分的概念,以此作为番茄综合品质的评定指标。结果表明,品质综合主成分可以代表88.41%的品质变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于番茄的品质评价。在番茄开花和果实膨大期采用1/3对照灌水量处理,其余阶段正常灌水（NSN）,即全生育期灌水12次,灌溉定额为196 mm时,番茄产量降低不明显,平均品质综合主成分最高,总体经济效益较好,同时节约灌水56?mm,应作为温室冬春茬番茄产量与品质相协调的亏缺灌溉制度。     

基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。     

加气灌溉温室番茄地土壤N2O排放特征

加气灌溉引起的土壤中氧气含量改变势必会影响N_2O的产生和排放。为了揭示加气灌溉对秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放的影响,2014年采用静态箱-气相色谱法对加气灌溉土壤N_2O排放进行原位观测,研究秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放对加气灌溉的动态响应。试验采用灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为加气亏缺灌溉(A1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(A2)和不加气充分灌溉(CK2)。结果表明:不同加气灌溉模式下土壤N_2O排放均主要集中在番茄果实膨大期,其他时期排放水平较低。加气和充分供水处理均增加了番茄整个生育期的土壤N_2O排放量,以A2处理最大(120.34 mg/m2),分别是A1和CK1处理的1.89和4.21倍(P0.01),而与CK2处理差异性不显著(P=0.078)。此外,不同灌水水平不加气处理,除N_2O排放主峰值点外,N_2O排放通量与土壤充水孔隙率(water-filled pore space,WFPS)存在指数正相关关系(P0.05),WFPS在46.0%~52.1%时观测到N_2O剧烈释放。可见,加气灌溉增加了温室番茄地土壤N_2O排放,且在亏缺灌溉条件下,加气灌溉对温室番茄地土壤N_2O排放的影响显著。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应及设施菜地温室气体减排提供参考。     

番茄综合营养品质指标构建及其对水肥供应的响应

为构建番茄综合营养品质指标,分析其对水肥供应的响应,该文以灌水量和氮、磷、钾肥用量为试验因素,按照四元二次正交旋转组合设计,进行番茄盆栽试验,监测番茄可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、番茄红素和维生素C 6项单一品质指标,根据主观层次分析法与客观熵权法和基于博弈论的组合赋权法,确定番茄单一营养品质评价指标权重,次序为:番茄红素糖酸比维生素C可溶性糖可溶性固形物可滴定酸;通过近似理想解法,构建番茄果实综合营养品质评价指标。在此基础上,通过回归分析建立番茄综合营养品质与水肥因子的数学模型,分析其对水肥因子的响应关系。结果表明,各水肥因子对番茄综合营养品质的主效应表现为:施磷量施氮量灌水量施钾量。当其他因素为中间水平时,番茄营养品质随灌水量或施氮量的增加呈开口向下的抛物线型变化,随磷肥用量的增加线性增加,随施钾量的增加呈开口向上的抛物线型变化。交互作用表现为,灌水量与施氮量、磷与钾肥用量之间存在显著交互作用。表明灌水量、氮肥用量过高不利于番茄综合营养品质的提高,合理增施磷肥和钾肥可有效提高番茄营养品质。     

基于负压灌溉系统的温室番茄蒸发蒸腾量自动检测

针对目前关于作物蒸发蒸腾量测量方法中存在测定成本高、工作强度大及精确度差等问题,设计了一种测量作物蒸发蒸腾量的负压灌溉系统(negative pressure irrigation,NI)。为验证测量结果的精确性,以水量平衡法为对照(CK),采用田间小区定位试验,研究了NI条件下日光温室番茄周年土壤水分动态变化,并对比分析了温室番茄蒸发蒸腾量及水分利用效率。结果表明:NI条件下的温室番茄0~20 cm土壤含水率及0~100 cm土体贮水量变化稳定,周年变化幅度分别为21.4%~23.8%和322.2~333.3 mm。负压灌溉系统测量的春茬番茄蒸发蒸腾量呈单峰曲线变化,季节变化幅度为0.46~5.68 mm,最高值出现在5月20日;秋茬番茄的蒸发蒸腾量季节变化幅度小于春茬番茄,仅为0.56~3.43 mm,最高值出现在10月12日。NI测定的番茄周年蒸发蒸腾量为533.4 mm,低于CK计算结果(541.6 mm),但并无显著性差异(P0.05)。2种方法测定的周年蒸发蒸腾量呈极显著线性正相关关系(P0.01),相对误差绝对值的平均仅为3.83%~7.71%,绝对误差绝对值的平均也只有2.14~5.08 mm。2种方法得到的温室番茄水分利用效率也无显著性差异。综合分析,负压灌溉系统能够实现温室番茄蒸发蒸腾量的计算,其结果不仅与水量平衡法无显著差异,而且简便快捷、使用成本低、测定结果可靠,为温室作物的蒸发蒸腾量测量提供了新的技术手段。     

日光温室番茄长季节生产专家系统的研制

为了实现对温室番茄长季节生产的定量管理，对生产提供决策指导，根据温室番茄长季节栽培技术规范研制了温室番茄长季节生产专家系统。依靠对有效积温的计算，结合设施环境条件和番茄的生长发育期拟合番茄的生长阶段、成熟期及病虫害的发生规律与环境温湿度、有效积温之间的关系，为温室番茄生产向定量化、智能化管理创造了条件。通过将专家研究资料与计算机技术相结合，为温室番茄长季节高产高效栽培技术的推广提供途径。     

温室节点式渗灌自动控制系统设计与实现

为了充分发挥节点式渗灌技术的节水增效作用,根据中国东北的农业资源特征,并考虑到农民的生产规模和经济条件,应用模糊控制方法,研制了一种适用该技术的自动控制灌溉系统。该系统由控制器、电磁阀、土壤湿度传感器、水箱和渗灌管网等构成。控制器采用89S51单片机。A/D转换芯片的型号为ADC0804。显示器采用LCM显示模块。外部存储器采用24c02芯片。键盘由4个弹跳按钮构成。输入到二维模糊控制器的信号有2个,即土壤含水率误差和经过差分变换的土壤含水率误差变化率。经过二维模糊控制器的分析和放大作用后,其输出信号也是2个,即电磁阀的开启时刻和电磁阀开启持续时间。初步试验结果表明把土壤含水率提高10%所需的调整时间在30～40 min之内、系统的控制误差在3%以内,系统运行稳定,准确性和和快速性等指标能满足农业技术要求。     

温室封闭式栽培自适应灌溉方法

为了改进和提高温室封闭式栽培精细灌溉控制方法,针对利用Penman-Monteith(P-M)公式和传感器数据信息相结合进行灌溉控制中因为涉及参数较多而使用不便、需要近似计算导致建立的作物蒸腾模型精度不够等问题,该文根据封闭式栽培可以回收并循环利用多余灌溉水的特点,利用灌溉量与排出量的差值和温室小气候环境数据建立相对精确的作物蒸腾量计算模型,并在此基础上利用人工神经网络算法实现了温室封闭式栽培自适应灌溉控制,结果表明,在10 d内灌溉用水量为实际蒸腾量的97.8%,基本实现了按照作物需水量进行灌溉。研究对于实现按照作物蒸腾量进行准确的水分供给、节约灌溉用水量、提高水分利用效率具有一定的现实意义。     

滴灌和施用秸秆降低日光温室番茄地氮素淋溶损失

以一年两季设施番茄为对象,利用渗漏池收集渗漏液,研究了设施菜地不同灌溉模式(滴灌、漫灌)和施用有机物料(单施鸡粪M、鸡粪配施玉米秸秆M+C、鸡粪配施小麦秸秆M+W)对土壤矿质态氮、可溶性有机氮淋溶损失的影响。结果表明,日光温室栽培条件下,氮素的淋溶损失主要发生于秋冬季,滴灌和漫灌模式下,该季可溶性总氮淋失量占全年淋失量的56.8%和71.1%。漫灌模式下,冬春季和秋冬季可溶性总氮淋失量分别为114.3和281.1kg/hm~2,占单季氮投入量的12.5%和29.3%。与漫灌相比,滴灌使全年番茄产量和氮素吸收量分别显著提高15.6%和21.4%,氮素利用率(氮素吸收量/氮素投入量)显著提高47.5%,同时使全年矿质态氮(铵态氮+硝态氮)和可溶性有机氮淋失量分别降低68.6和47.4 kg/hm~2,降幅分别为33.1%和39.6%。与单施鸡粪相比,鸡粪配施秸秆(玉米或小麦)对番茄产量无影响,但显著降低灌溉水渗漏量和氮素淋溶损失量,使全年灌溉水渗漏损失量平均降低24.3%,全年矿质态氮和可溶性有机氮淋失量分别平均降低26.6%和33.7%。综上,可溶性有机氮在氮素淋溶损失中不可忽视,滴灌模式通过降低渗漏液中氮的浓度,配施秸秆通过减少灌溉水的渗漏损失,进而降低可溶性氮的淋溶损失。     

不同生育期调亏灌溉对温室梨枣品质的影响

为探明调亏灌溉对温室梨枣品质的影响,2005－2007年以日光温室7年生矮化密植梨枣树为试材进行试验,试验期间设置充分供水处理（即对照T1）,萌芽展叶期（Ⅰ期）轻度或中度亏水处理（T2）,及开花座果期（Ⅱ期）、果实膨大期（Ⅲ期）和果实成熟期（Ⅳ期）中度亏水处理（即T3、T4和T5）。结果表明：不同生育期亏水处理对梨枣品质的影响差异明显;与对照相比,3 a间Ⅰ期、Ⅱ期亏水处理对梨枣单果质量、含水率影响较小（P＞0.05）,梨枣硬度提高13.7%～15.8%,有机酸、坏果率分别下降14.2%～18.8%和21.0%～25.0%,且均达显著水平（P＜0.05）,可溶性固形物、糖酸比分别提高22.1%～24.4%和47.8%～60.0%,达极显著水平（P＜0.01）,同时使成熟期提前10～12 d;Ⅲ期亏水处理使梨枣果实硬度、着色度、Vc、可溶性固形物及糖酸比依次提高22.3%、41.9%、27.0%、38.1%和53.5%,Ⅳ期亏水处理依次提高22.7%、42.3%、37.4%、27.1%和98.7%,两期均达极显著水平（P＜0.01）,Ⅲ期、Ⅳ期亏水处理使有机酸显著降低（P＜0.05）,并大幅降低坏果率（P＜0.01）,成熟期提前15～20 d,但同时使单果质量、果实含水率降低,且Ⅲ期亏水处理差异显著（P＜0.05）;各生育期亏水处理对梨枣品质的改善程度依次为：Ⅳ期＞Ⅲ期＞Ⅱ期≈Ⅰ期。综合考虑亏水处理对梨枣品质各项指标影响,果实成熟期中度亏水处理对品质改善效果最佳,具有重要推广价值。     

不同渗灌灌水对土壤酶活性的影响

Various environmental conditions determine soil enzyme activities, which are important indicators for changes of soil microbial activity, soil fertility, and land quality. The effect of subsurface irrigation scheduling on activities of three soil enzymes （phosphatase, urease, and catalase） was studied at five depths （0-10, 10-20, 20-30, 30-40, and 40-60 cm） of a tomato greenhouse soil. Irrigation was scheduled when soil water condition reached the maximum allowable depletion （MAD） designed for different treatments （-10, -16, -25, -40, and -63 kPa）. Results showed that soil enzyme activities had significant responses to the irrigation scheduling during the period of subsurface irrigation. The neutral phosphatase activity and the catalase activity were found to generally increase with more frequent irrigation （MAD of -10 and -16 kPa）. This suggested that a higher level of water content favored an increase in activity of these two enzymes. In contrast, the urease activity decreased under irrigation, with less effect for MAD of -40 and -63 kPa. This implied that relatively wet soil conditions were conducive to retention of urea N, but relatively dry soil conditions could result in increasing loss of urea N. Further, this study revealed that soil enzyme activities could be alternative natural bio-sensors for the effect of irrigation on soil biochemical reactions and could help optimize irrigation management of greenhouse crop production.     

灌溉方式对温室黄瓜灌溉水分配及硝态氮运移的影响

为了揭示灌溉方式对日光温室黄瓜灌溉水分配及硝态氮运移的影响,该文以津育5号黄瓜为试材,研究了畦灌、滴灌和渗灌3种灌溉条件下灌溉水的去向、硝态氮淋洗、根层土壤硝态氮运移、根系分布及产量和水分利用效率。结果表明,滴灌和渗灌减少了水分深层渗漏量和土面蒸发量,增加了植株蒸腾量,促使更多的水分被植株吸收利用;滴灌和渗灌分别节水25.9%和32.0%,增产11.6%和15.3%,水分利用效率提高49.9%和68.7%;并减少了硝态氮的淋洗量,促使养分更多的分布于根层,对保护地下水环境具有重要意义。     

渗灌土壤水分调控技术参数的研究进展

分析了渗灌条件下土壤水分的运动规律，对渗灌调控土壤水分的有关技术参数如渗灌管埋深、间距、灌水压力、渗灌管的允许长度和出流量等研究进行了概括，并提出了渗灌技术参数今后的研究重点：对渗灌参数进行综合研究及水分运移规律等方面的研究。