膜下滴灌棉花根系分布规律研究

在棉花不同的生育期,在窄行及宽行采用根钻取样的方法,对棉花根系分布进行研究,结果表明:随着深度的增加,窄行和宽行的根重密度及根长密度逐渐减小,在棉花蕾期,宽行根系分布较多,窄行较少,棉花花期根系主要集中在20~40 cm土层内;进入铃期后,0~20 cm土层内宽行根重密度大于窄行,20~40 cm的土层范围内,窄行根重密度大于宽行,而在40 cm以下,宽行大于窄行,根系的分布宽行较广;在棉花进入絮期后,窄行根系的生长优于宽行,窄行的土壤条件对根系的生长更为有利,窄行分布的吸水根系相对较多。     

滴头流量对桶栽棉花根系分布与耗水的影响

以棉花为对象,设置5个滴头流量处理(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 L/h),观测了棉花不同生育阶段内的根系分布与耗水特征.结果表明,土层深度方向上:棉花根长最集中的地方不在地表层,而在地表下10~30 cm处,并且随着滴头流量的增大,根长集中点的位置向上层土层移动;棉花根质量与土层深度呈负指数关系,以地表层的根质量最大,并且深层根质量所占比率随着滴头流量的增大而下降.水平方向上:根长和根质量都是由棉株处向两侧逐渐减小,并且随着滴头流量的增大,棉株下方根长(根质量密度)所占比率减小,而两侧根长(根质量密度)所占比率增大,根系由紧凑向扩展发展.棉花在整个生育期中的田间耗水规律呈双峰型曲线变化,但随着滴头流量的增大,苗期耗水强度增大,耗水深度下移出现的时刻推后,耗水高峰期延迟.     

不同灌溉方式对棉花根系分布的影响研究

设置痕量灌、逐日地下滴灌、膜下滴灌、常规地下滴灌和棉花地面灌(对照)等5种灌溉方式,研究不同灌溉条件下棉花根系的空间分布规律。结果表明:逐日地下滴灌、痕量灌对棉花根系干物质量积累的影响显著高于膜下滴灌、常规地下滴灌等滴灌方式,其中逐日地下滴灌处理根系干物质累积量大,水平分布均匀,更有利于根系生长。各处理棉花根系垂向分布范围在0～50 cm,主要聚集范围为0～20 cm、占总根重73.80%～76.91%,土层30～50 cm随着深度的增加根重占比逐渐减小,逐日灌水处理土壤横向剖面含水率相对其他处理变幅较小。根系水平方向范围在0～70 cm,各处理呈显著的向水性分布,且集中分布于膜下窄行与膜间,窄行根重占比相对膜间更大,但逐日地下滴灌处理水平方向分布较为均匀。综上所述采用逐日地下滴灌节水方式对棉花根系干物质积累更有利,根系水平分布更为均匀。     

深层灌水下冬小麦根系分布及吸水能力的研究

为研究不同深度灌水条件下冬小麦根系的分布规律及吸水能力,设置5个灌水控制因子,分别为地面灌溉、根系分布深度的40%、60%、75%、90%进行试验研究。结果表明:从地表向地下延伸,冬小麦的根长密度大致呈指数分布;深层灌水显著增加100 cm以下土层冬小麦的根量,各时期100 cm以下冬小麦的根长密度大小关系为T5T4T3T2T1;冬小麦的蒸腾强度(总吸水速率)随灌水深度的增加呈现先增大后减小的趋势,灌水深度为根系分布深度的75%时吸水速率最大;单位根长潜在根系吸水速率(系数Crp)在冬小麦的生育期内出现先增大后减小的变化趋势,抽穗期出现最大值;不同时期各处理冬小麦单位根长的吸水速率表现为:返青期和拔节期各处理间差异较小,抽穗期各处理间差异较大,且大小规律为T2T1T3T4T5,灌浆期各处理间大小关系为T1T2T3T4T5,单位根长潜在根系吸水速率在地面灌处理下最大。     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

毛管间距对膜下滴灌棉花根系及植株生长的影响

在大田膜下滴灌条件下,对毛管间距影响棉花根系分布及植株生长的特点进行了试验研究。试验中滴灌毛管布置间距分别为130、90 cm;观测了棉花不同生育阶段的根系分布及单株株高、叶面积。试验结果表明,毛管间距大,导致灌水量也大,土壤易出现深层渗漏,而且土壤水分水平分布均匀性差,造成内、外行棉花长势不均匀,棉花根茎小,根长密度水平方向呈单峰抛物线分布,垂直方向14~28 cm土层处根长密度最大;而毛管间距小,土壤水分水平分布均匀,内、外行棉花长势均匀,棉花根茎大,根长密度水平方向呈双峰抛物线分布,垂直方向0~14 cm土层处根长密度最大。但2种毛管布置间距的棉花根系生长过程、株高及叶面积生长过程均符合相同的规律。试验结果为滴灌技术设计中选定土壤湿润比和毛管间距提供参考。     

膜下滴灌棉花不同种植模式土壤水分分布规律研究与数值模拟

新疆棉花人工采摘成本大幅提升,为了达到提高棉花采摘效率和经济效益的目的,膜下滴灌棉花需要采用机械化采摘种植模式,以适应机械化采摘作业,种植模式的改变引起了土壤水分分布规律的改变。采用烘干法,数值模拟法分析了1膜2管6行、1膜3管6行和1膜3管5行种植模式下灌出苗水前后土壤水分分布规律,建立Hydrus-2D模型进行数值模拟,验证模型可靠性。结果表明,灌水7 d后,(1)1膜2管6行土壤平均含水率表现为:滴头处中间窄行膜边窄行膜间;(2)1膜3管6行土壤平均含水率表现为:窄行窄间距滴灌带间宽间距滴灌带间滴头处膜间;(3)1膜3管5行土壤平均含水率表现为:窄间距滴灌带间滴头处宽间距滴灌带间窄行膜间。通过分析可知,1膜3管6行土壤水分条件优于1膜2管6行,1膜3管5行,土壤水分条件最优。Hydrus-2D模型土壤水分模拟值与实测值整体吻合程度较好,能很好模拟不同种植模式下土壤水分运动分布特征。研究结论可以为膜下滴灌棉花机械化种植生产提供技术参考。     

水氮调控对轻度盐化土膜下滴灌棉花根干质量的影响

【目的】探究干旱区轻度盐化土条件下水氮调控模式对膜下滴灌棉花根干质量的影响规律。【方法】开展轻度盐胁迫(4～5 g/kg)下膜下滴灌棉花水氮调控对根系干重的影响研究,设置3个施氮水平：300、600 kg/hm²和900kg/hm²(分别记为N1、N2和N3)和3个灌水水平：2750、3750m³/hm²和4750m³/hm²(分别记为W1、W2和W3)共9个处理,分析膜下滴灌棉花根干质量及根干质量密度的差异性变化。【结果】水分对根干质量的作用较氮素明显。相同施氮水平下,根干质量随灌水量增大先增后减。根干质量随着土层深度的增加而减小,适当增加灌水量和施氮量可以促进30cm以下土层中根干质量增加;而在水平方向上,当灌水量偏低时,根干质量在距离滴头较远的水平范围内较其他灌水处理有明显减小的趋势;水氮互作效应对根干质量密度的影响达到极显著水平(P<0.01),随着施氮量的增加,根干质量密度随着土层深度和水平方向的增加而下降。【结论】轻度盐化土膜下滴灌棉花适...     

不同灌溉制度对棉田盐分分布与脱盐效果的影响

以直径20 cm蒸发皿蒸发量为基础,采用双因素组合随机区组设计,研究了不同灌溉制度对膜下滴灌棉田土壤盐分分布与脱盐效果的影响。结果表明：增大灌水频率与灌水定额,有利于对棉花根区盐分在水平方向的淋洗,5 d和8 d灌水频率对水平方向含盐量有影响的土层深度分别为0~20 cm和0~30 cm;5 d灌水频率的土壤盐分随深度的增加呈现先降后升趋势,8 d灌水频率0~100 cm深度内各土层含盐量相差不明显,中等灌水定额（T60）0~60 cm土层含盐量小于高水（T80）和低水（T40）处理;与播前相比,棉花收获时0~20 cm含盐量降低,但30~60 cm土层含盐量增加,0~60 cm土层含盐量总体表现增加,中等灌水定额（T60）处理含盐量变化幅度最小,脱盐率为0.44%。灌水处理对0~100 cm深度土壤总含盐量无明显影响。此外,灌水量过高与过低均不利于提高棉花产量,与其他处理相比,高频（5 d）中定额灌溉（T60）处理不但可以获得合理的盐分分布与脱盐效果,且籽棉产量最高,为9.18t/hm2,是实现抑盐、控水、高产、高效的适宜棉花灌溉制度。     

灌水量对膜孔灌农田水分运移分布和动态变化影响研究

通过室外测坑灌溉试验,分析了灌水量对膜孔灌玉米不同生育时期的土壤水分运移分布和动态变化的影响。研究表明,灌水后第1天,土壤含水率以膜孔为中心呈等值线分布,土壤水分在再分布过程中出现交汇情况,交汇后土壤水分向更深度方向运移;随着生育时期的递进,膜孔中心附近的土壤含水率逐渐减小,土壤含水率在膜孔中心处最小,随着距离膜孔中心距离的增大而增大;不同灌水量对作物吸收水分后水分分布影响明显,相同深度处,灌水量越大,土壤含水率越大;玉米耗水量随灌水量增大而增大,耗水量和灌水量之间存在显著的幂函数关系。     

优化井渠轮灌下秸秆覆盖对夏玉米根系分布与产量影响

为探究夏玉米根系分布及产量对优化井渠轮灌模式下秸秆覆盖的动态响应,设置“渠井渠”灌溉模式下常规覆膜（FM）、秸秆表覆（BF）和秸秆深埋（SM）,全渠水灌溉的常规覆膜为对照（CK）4种处理,于2018年和2019年在河套灌区开展了不同耕作模式田间试验。结果表明,CK处理夏玉米根系分布呈浅宽型,根长密度随土层加深而降低,根长密度集中点在表层0~20cm;优化井渠轮灌模式下,常规覆膜（FM）根长密度集中点在10~30cm,提高深层根长密度不显著;秸秆覆盖显著提高根长密度（P<0.05）,BF处理根系呈宽浅型分布,根长密度集中点在0~20cm,较CK处理的0~20cm土层根长密度提高19.6%（P<0.05）;SM处理根系呈深扎型分布,根长密度集中点下移至20~40cm,显著提高大于40cm土层根长密度,较CK提高91.7%（P<0.05）;各处理水平方向根长密度近似呈以植株为中心的标准正态分布,分布半径约15cm;优化井渠轮灌模式显著降低夏玉米生育期耗水和提高水分利用效率（P<0.05）,但FM和BF较CK平均减产10.1%和1.3%;SM综合效果较佳,较CK平均增产8.9%,水分利用效率平均提高41.4%。该研究可为河套灌区合理安全利用地下微咸水资源、丰富井渠轮灌理论体系及节水增产提供借鉴。     

交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。     

不同滴灌方式下咸水灌溉对棉花根系分布的影响

通过大田试验研究了不同滴灌方式利用咸水灌溉对棉花根系分布的影响。结果表明,2种滴灌方式下土壤中的水分和盐分在1 m土体内随土壤深度的增加和咸水浓度的增加而增加,且由于滴头的洗盐作用,地表滴灌和地下滴灌方式下土壤中的水盐分布深度均有所下移。正是由于水盐在土壤有这样的分布特征,2种滴灌方式下不同盐度咸水灌溉后,作物不仅可以感受到变化了的环境信息,而且自发地改变结构形态、空间构型,即增加根长、根干重、根半径以及根表面积,对盐胁迫做出适应性的根系形态变化。     

浑河源头不同水源涵养林根系分布特征

【目的】揭示浑河源头不同水源涵养林根系分布特征。【方法】采用根钻法和WinRHIZO根系分析系统等研究手段,定量分析了不同林地根系参数(根质量密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)垂直分布特征以及不同径级根系分布特征。【结果】各个样地植物根系主要集中在0～20 cm土层,且随着土层深度的增加而减小,0～10 cm土层红松林地和采伐迹地显著大于混交林地和落叶松(p<0.05);各样地不同径级根质量密度分布存在差异,多为细根,根质量密度在0.47～9.73 g/cm~3之间,根长密度在0.88～5.90 cm/cm~3之间,根表面积在0.22～0.94 cm2/cm~3之间,根体积密度在0.003～0.022 cm~3/cm~3之间。【结论】不同水源涵养林植物根系主要集中在0～20 cm,红松和混交林地根系量最高。     

豫东平原垄播沟植麦棉套作耕作栽培试验研究

为了寻求节水高效的麦棉套作栽培模式,2000～2002年进行了垄播沟植麦棉套作栽培模式的试验研究。结果表明,垄播沟植麦棉套作栽培模式的土壤水分周年变化适应了粮棉作物不同生育阶段对土壤水分的要求,改善了土壤水分的田间区域分布。1垄播小麦在蒸腾速率变化不大的情况下,光合速率、叶绿素含量和根系活力都明显优于传统平播,灌浆期有利于光合产物向产品器官的积累和分配,提高了不同叶位叶片对籽粒产量的贡献率,并最终表现为穗长和穗粒数明显增加,产量和土壤水分利用效率(WUE)分别提高7.3%和10.4%。2沟植棉花前期生长旺盛,根量明显提高,单株果枝数和铃重显著增加。还对垄播沟植麦棉套作栽培模式的综合效益做了进一步分析。     

不同灌水方式下春玉米的根系生长分布

为了研究不同灌水方式对春玉米根系分布的影响,在大田条件下对玉米进行垄植沟灌,设计常规沟灌（CI）、交替隔沟灌溉（AI）和固定隔沟灌溉（FI）3种灌水方式.结果表明,（0,40]cm土层中,根长密度以AI较大,FI较小;（60,100]cm土层中,CI下根长密度较小;FI下的植株两侧根长密度差异明显,CI和AI与之相反.（0,100]cm土层中,监测时期内,AI下的玉米总根长和总根干质量都较大.相较FI,AI下的籽粒产量、生物产量和灌溉水利用率分别提高17.37%,18.42%和17.45%.CI表现介于AI与FI之间.抽雄期、植株两侧和（0,40]cm土层根系生长分布受土壤含水率影响较大.可见,局部灌溉对深层根系生长有利,抽雄期植株两侧（0,40]cm土层根系生长分布受灌水方式影响最大;CI与AI下的根系分布相对均匀;与FI和CI相比,AI方式既能促进根系生长,也有利于产量和灌溉水利用率的提高.     

生物炭对华北冬小麦根系形态和内生真菌多样性的影响

利用棉花秸秆生物炭,以冬小麦为试验对象,采用根系扫描法和Illumina MiSeq高通量测序技术探讨研究农田秸秆还田,施生物炭分别为4.5、9.0、13.5 t/hm~2后根系形态与内生真菌多样性的影响及其共生机制。试验结果表明,在生物炭施用量为4.5~13.5 t/hm~2时,在冬小麦成熟期提高初生根的直径和比根长,降低分支密度和生物量;降低次生根分支密度。在门水平,生物炭显著提高根内子囊菌门(Ascomycota)丰度,显著降低接合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)和未鉴定杂菌(unidentified fungus)丰度,对球囊菌门影响不显著;在常见目水平,生物炭明显提高格孢菌目(Pleosporales)丰度,显著降低散囊菌目(Eurotiales)和被孢霉目(Mortierellales)丰度。在4.5~9.0 t/hm~2时,生物炭通过降低初生根内散囊菌目真菌丰度,促进初生根分支密度和生物量的生长;通过提高次生根内格孢菌目真菌丰度,抑制次生根直径和分支密度的生长。经综合比较,9.0 t/hm~2的生物炭处理对根系形态的优化效果优于其他处理,与对照处理相比,在成熟期,初生根直径和比根长分别提高5.00%、33.57%,分支密度和生物量分别降低67.26%、27.27%;次生根直径和分支密度分别降低13.16%、34.38%。