黄土丘陵区红枣经济林根系分布与土壤水分关系研究

为明确半干旱黄土丘陵区不同年龄无灌溉旱作矮化修剪密植枣林的根系分布范围与其土壤水分的空间关系,利用根钻法测定枣林株间不同深度的根系分布、枣树主干就近位置的根系量,并采用土钻取土和中子仪定位测定结合了解不同年龄的枣林10 m深度的土壤水分。结果表明:随着树龄增加,1、3、5、12 a枣树根系最大深度年平均增值在减小,12 a枣林垂直根系达520 cm。枣树株间100 cm处向下的根系深度较浅,枣林的垂直根系最大和最小值之差先增加后减小,12 a枣林垂直根系之差只有180 cm。研究区枣树株间水平根系在枣林3 a时开始交汇,枣树水平根系延伸无法确定,所得到的水平方向根系实际是枣林多株树汇集的根系。枣林垂直根系对土壤水分的垂直变化作用显著,但矮化修剪密植枣林株间根系深度差异并没有造成土壤水分因此而波动。随着枣树树龄的增加根系深度和土壤水分干层均增加,0~2 m土层的土壤水分年内变化幅度也增加,而且根层范围的土壤水分随着树龄增加在降低,但是土壤干层深度稍大于测得的根系深度。     

干化土壤中节水型修剪枣树生长与水分利用效率研究

在野外山地设置4种不同土壤含水率水平的定位试验小区,试验枣树采用相同的节水型修剪标准使其保持一致的规格,在自然降水情况下连续2年观测土壤含水率、枣树生长、产量等。不同初始含水率的土壤在自然降水条件下,土壤含水率趋向某一个值,该值受年降水量的影响而异,2014平水年该值为(13.83±0.22)%,2015偏旱年为(9.46±0.32)%。初始土壤干化程度不同会显著抑制枣树枣吊生长和果实个数,在相同干化土壤中枣树的生长取决于当年的降水量,但节水型修剪下的产量比常规矮化修剪提高36%~41%,产量水分利用效率提高3.6倍以上。节水型修剪技术有利于提高枣树的产量水分利用效率。     

修剪对黄土丘陵区枣树蒸腾的调控作用

对枣树树体进行梯度修剪,采用热扩散探针(TDP)液流监测系统和中子水分仪对枣树的蒸腾和土壤水分进行同步动态监测,通过2年连续监测发现:修剪对枣树不同时间尺度上的蒸腾均有显著影响。修剪可以显著降低枣树开花坐果期和果实膨大期的树体蒸腾,降低对土壤水分的消耗。与对照处理相比,轻度、中度和重度修剪的枣树全生育期蒸腾总量分别下降31.7%、52.0%和68.6%。通过线性和非线性的分析方法,分析了蒸腾和树体规格指标之间的关系,构建了自然降水量和修剪目标产量的数学模型。提出适宜的陕北枣林可持续经营的目标产量为1.2×104kg/hm2,适宜的节水型修剪调控树体指标为冠幅体积和新稍长度。     

黄土半干旱区枣林深层土壤水分消耗特征

黄土区人工经济林普遍出现利用性土壤干层,制约着植被的恢复与重建。为了准确计算黄土半干旱区密植高产枣林(Ziziphus jujube Mill.)深层土壤(2 m以下)水分消耗量,采用根钻法(洛阳铲)分层获得从地表到细根分布最大深度范围内的土壤含水率。结果表明:枣林深层土壤水分消耗是一个逐渐加深、逐渐向下的过程。2、4、9和12 a生枣林深层土壤水分消耗量分别为0、29.6、149.9和155.7 mm,可再供水量分别为203.7、167.7、35.5和29.7 mm;枣林生长第9年后,2~4 m土层几乎没有可利用的水分,现有降水和滴灌已经不能满足枣树的耗水需求,枣林吸收土壤水分有向深处延伸的趋势。以降水入渗最大深度为上界、细根分布最大深度为下界计算的深层土壤水分消耗量,能更准确地评估林地利用性土壤干层的程度和深度。     

西北枣林土壤水分自然修复及其模拟

以节水型修剪下矮化密植枣树为研究对象,设置4种不同初始土壤含水率,在雨养条件下连续2 a观测土壤水分、生物量,结合HYDRUS 1D模型分析评价了林地水分修复。结果表明,自然降雨条件下,4个小区土壤水分趋向一个稳定值,该值大小取决于当年降雨量。基于HYDRUS 1D模拟的枣园土壤水分相对误差为1.52%,均方根误差未超过0.5,决定系数平均达94%,说明该模型在该地区具有较好的适用性。HYDRUS 1D模拟节水型修剪下的枣林土壤水分显示在今后60 a可以保持多数年土壤水分处于良好水平。     

黄土丘陵区枣林土壤水分动态及其对蒸腾的影响

为了探明黄土高原半干旱区山地枣林蒸腾和土壤水分间的关系,对山地枣林的土壤水分和枣树茎液流动态进行了连续3年的定位监测,结果表明:土壤含水率时空变异性显著,垂直方向上随着土层深度的增加,变异系数(Cv)逐渐降低。其自上而下可划分为土壤水分变化层(0~2.6 m)、土壤水分干层(2.6~6.0 m)和土壤水分恢复层(6.0~10.0 m)。枣树液流监测的参数在生育期和休眠期间具有显著性差异,根据这一特征可以对枣树生育期进行较为准确的界定。基于液流参数特征确定的生育期与观察树体萌芽、落叶确定的生育期时长基本一致,均约为160 d,但基于液流参数确定的生育期较后者约提前5 d。土壤水分的增加会使枣树液流(瞬时蒸腾)的谷值出现时间提前,峰值出现时间推后,"午休"时间缩短,旺盛蒸腾时间延长,反之亦然。枣树生育前期蒸腾均呈逐日增加趋势,而生育中后期蒸腾和土壤水分呈极显著的正相关关系。     

调亏灌溉对河西绿洲灌区春小麦耗水特征的影响

对河西绿洲灌区调亏灌溉春小麦0~120 cm土层的耗水特征、产量指标体系与阶段耗水量和不同生育时期土壤水分的相关关系进行了分析研究。结果表明,在调亏灌溉条件下,不同水分调亏处理、不同产量水平下春小麦阶段耗水量和日耗水强度差异较小;春小麦耗水模系数全生育期变化趋势也较为一致,在播种—分蘖期和分蘖—拔节期最小,而拔节—孕穗期和抽穗—灌浆期最大;春小麦孕穗、抽穗期仍可进一步施以适时适度的较为严格的土壤水分调亏而不会降低小麦生产力,而降低成熟期的土壤含水量不仅不会降低小麦生产力,反而会提高其水分利用效率和供水效率。     

深层干化土壤水分恢复试验研究

为探索黄土丘陵区深层干化土壤在不同覆盖措施下的土壤水分恢复特征,在陕西省米脂县丘陵山地建造大型模拟干化土壤土柱,地表分别进行薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、栽植枣树、刺槐及裸地6个处理,对2014—2017年土壤水分进行定位监测。数据分析结果表明:至试验期结束,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地土壤水分恢复深度分别为1 000、1 000、700、480 cm,薄膜覆盖、石子覆盖、树枝覆盖、裸地、枣树、刺槐0～1 000 cm深度范围内土壤储水量变化量分别为1 211. 4、853. 4、662. 5、523. 2、17. 8、-235. 7 mm,全年覆盖降雨贮存效率分别为63. 4%、42. 4%、29. 4%、23. 0%、-8. 5%、-20. 3%,4年生枣树耗水区域为0～300 cm范围,刺槐耗水深度达1 000 cm,枣树年均蒸散量为586. 4 mm、刺槐年均蒸散量为666. 5 mm,是枣树的1. 1倍。该研究结果对黄土区大面积干化土壤修复及合理选择人工栽植植物具有积极意义。     

滴灌方式对南疆沙区成龄红枣土壤水分的影响

【目的】确定南疆沙区红枣适宜的滴灌制度和滴灌方式。【方法】以7 a生矮化密植骏枣树为材料,设置枣树根部1个滴头灌水和多点滴灌灌水2种滴灌方式,每种方式设置3个灌水量(900、1 050、1 200 mm),进行了田间小区试验。【结果】多点滴灌方式下,不同灌水量土壤剖面水分分布有显著规律,表现为50 cm以上土层同层水平距离20 cm土壤含水率小于水平距离40 cm,50 cm以下土层则相反。110 cm土层以下单点滴灌土壤水分显著高于多点滴灌,110 cm以上土层单点滴灌土壤水分显著低于多点滴灌。受灌水量和滴灌方式的影响,同一处理不同土层土壤水分随时间推移其变化规律并不一致。【结论】单点滴灌与多点滴灌土壤水分分布规律差异显著,但耗水量无显著差异。     

覆膜和降雨强度对玉米耗水过程及土壤水分入渗的影响

【目的】研究农田作物生长过程中,覆膜和降雨特征等因素对玉米耗水过程和土壤入渗产生影响。【方法】根据北京地区典型年降雨量设计和模拟春玉米生育期降雨过程,利用群集式测坑和挡雨棚及附设人工降雨装置,开展了不同地表覆盖条件下降雨强度对玉米耗水及水分利用效率的影响研究。降雨强度包括小雨强0.5 mm/min和大雨强1.5 mm/min,覆盖和种植条件包括膜下滴灌(MDI)、地面滴灌(SDI)和对照无作物种植(NP)。【结果】①MDI处理水分利用效率较SDI处理高13.5%。与SDI处理相比,MDI处理作物耗水量减小了40.6 mm,覆膜主要提高20～60 cm土层储水量。②大雨强条件下土壤深层渗漏量增多了3.4%～15.6%;降雨和灌溉对土壤水分影响深度主要为0～150 cm土层,相对于SDI处理,MDI和NP处理土壤储水量大大增加。③小雨强时表层0～20cm土壤入渗NP处理最快,大雨强时MDI处理入渗最快。作物根区40 cm深度处,小雨强时MDI处理的土壤水分最快达到峰值,而大雨强时NP处理最快达到峰值。60 cm深度处不同覆盖条件下在2种雨强时土壤水分变化速率一致,达到峰值速率表现为NP处理>MDI处理>SDI处理。【结论】覆膜具有较好的节水增产效应;降雨强度越大,土壤水分下渗越快;相同降雨量时小雨强降雨更有利于土壤水存储。不同的降雨强度对土壤水分入渗和再分布影响不同。研究结果可为雨水资源的合理利用从而提高农田水分利用效率提供理论依据。     

典型地面覆盖下黄土丘陵区干化土壤深层水分变化研究

为了探寻黄土高原丘陵区干化土壤修复措施,采用野外试验,布设1000 cm深地下土柱,并在土柱表层进行9种不同覆盖处理(种植刺槐、苜蓿、柠条、枣树、早熟禾和覆盖石子、树枝、地布和白色地膜),以土柱表面完全裸露作为对照,用中子土壤水分仪测量0 ～1000 cm不同深度土壤含水率,通过2014-2018年连续观测数据分析发现...     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

滴灌施肥对红枣土壤水盐动态及光合的影响

为了新疆地区滴灌红枣土壤盐渍化的水肥高效利用,以当地8 a成龄枣树为供试材料,结合田间试验,研究水肥管理对滴灌红枣土壤水盐动态及光合特性的影响.结果表明:灌水水平对萌芽新梢期、花期土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm);水肥耦合效应对全生育期红枣土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm和40~100 cm土层);0~40 cm土层,灌水和水肥耦合效应对全生育期土壤含盐量的影响具有统计学意义,施肥对红枣萌芽新梢期的土壤含盐量影响具有统计学意义;40~100cm土层,水肥耦合效应对土壤含盐量的影响具有统计学意义.高灌溉量(1 020 mm)对表层(0~10 cm)土壤保水性和盐分淋洗具有良好效果;增加施肥量会引起表层盐分升高;不同处理的土壤含盐量生育期末与试验前相比,均处于脱盐状态;灌水水平和水肥耦合效应对红枣叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)的影响具有统计学意义;Pn和Tr均在W2F1处理(820 mm,200-100-150 kg/hm²)下达到较高水平,WUE在W3F3处理(1 020 mm,600-300-450 kg/hm²)较优,但与W2F1处理的差异无统计学意义.     

间接地下滴灌下灌水量对枣树生理特征及果实品质的影响

通过小区试验,以地表滴灌为对照,探究红枣间接地下滴灌模式下水分的分布特征及不同灌水量对枣树生理生态指标、产量、品质的影响。间接地下滴灌下,最大的含水率出现在15~30cm土层处;而地表滴灌下,最大的含水率出现0~10cm土层处。枣树各生理生态指标,随灌水次数的增加,各处理性状差异逐渐增大,间接滴灌下中供水和高等供水枣树长势较好,低供水处理下红枣的糖分含量高,中供水处理下红枣的有机酸和VC含量高;地表滴灌处理枣树的平均单株产量高,但水分利用率最低,中供水处理不明显降低红枣单果质量和平均单株产量的前提下可以提高水分利用率;综合考虑枣树长势、产量、果实品质及水分利用率,中供水是间接地下滴灌下最佳的灌水量。     

温室番茄循环曝气地下滴灌土壤水分动态及耗水特性

为探求循环曝气地下滴灌对温室番茄土壤水分及耗水特性的影响规律,采用正交试验,研究了不同滴灌带埋深、曝气水平及灌水量对温室番茄土壤含水率、耗水量、产量及水分利用效率的影响.整个生育期内番茄耗水量呈先增大后减小的趋势,曝气处理番茄耗水量显著高于不曝气处理.相比于不曝气处理,曝气滴灌处理番茄产量提高10%,水分利用效率提升0.4%.15 cm滴灌带埋深、溶氧值30 mg/L以及75%ET₀灌水量处理的番茄产量和水分利用效率达到最大值,分别为64 951.3 kg/hm²和23.26 kg/(hm²·mm).结果表明,曝气处理对番茄产量、水分利用效率的影响具有统计学意义(P<0.05).曝气对于土壤含水率有一定影响,且曝气处理有助于番茄对水分的吸收.滴灌带埋深和灌水量交互作用对番茄产量的影响具有统计学意义(P<0.05),滴灌带埋深和曝气量交互作用对番茄产量的影响具有统计学意义(P<0.01),灌水量与滴灌带埋深、灌水量与曝气水平交互作用分别对番茄水分利用效率的影响具有统计学意义(P<0.01).     

密植枣园枝条粉碎还田机设计与试验

为解决新疆密植枣园果树枝条修剪量大、处理困难、人工劳动强度大及配套装备短缺等问题,研制了一种牵引式枝条粉碎还田机,主要由捡拾装置、粉碎装置和传动装置等组成。为此,主要阐述了机具整体设计方案和工作原理,并对其捡拾机构和粉碎机构等关键部件进行了理论分析和结构设计。捡拾装置通过上下捡拾辊与底部叉板相互作用对枣枝进行拾取和折断,提高了捡净率与粉碎效率;枝条在动定刀配合下被切断,并与筛片产生撞击,实现了高效粉碎。为获得粉碎还田机最佳工作效果,以刀轴转速、刀片数量、筛孔大小、枝条含水率和捡拾转速为试验因素,以捡净率和粉碎粒度为试验指标,进行了五因素二水平二次回归正交旋转中心组合优化试验,利用Design-Expert软件对该模型进行优化求解得到最佳参数组合。结果表明:在地形平坦、枝条含水率2 5%±3%的情况下,该机以2 km/h的速度进行粉碎作业时可获得较佳粉碎效果。该速度下,主要指标平均粉碎效率若羌灰枣枣枝(轻剪)为600kg/h,若羌骏枣枣枝(重剪)为1 500kg/h,平均枝条捡净率为92%,粉碎粒度(小于5cm)达89.3%。该研究可为解决新疆密植枣园枝条机械化处理技术提供参考。