冬灌制度对膜下滴灌棉田土壤理化性质、酶活性和微生物群落的影响

为明确不同冬灌制度的应用效果，以南疆膜下滴灌棉田为研究对象，选取每年冬灌处理（CK）、不冬灌处理（H1）及隔年冬灌处理（H2）3种冬灌制度，结合高通量测序技术对冬灌后土壤的理化性质、生物学性质以及微生物群落组成进行测定与分析。结果表明：（1）各处理间0~20 cm土层土壤总盐含量无显著差异，与CK相比，H1和H2处理显著降低了脲酶（0.96%~1.35%）和转化酶活性（1.17%）以及微生物量氮含量（4.21%~7.03%），但H2处理显著提高了土壤有机质（14.30%）、全氮（14.29%）、全磷（4.55%）和全钾（7.40%）含量；H1处理显著降低了土壤有机质（6.03%）、全磷（12.5%）和水分（23.08%）含量，提高了微生物量碳氮比（7.37%）。（2）不同处理下细菌群落的丰度和多样性以及真菌群落的丰度无显著差异，但与CK相比，H1和H2处理显著提高了真菌的辛普森指数（4.12%~ 4.55%）。此外，H1较CK处理提高了细菌放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和真菌担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度，H2较CK处理提高了细菌变形菌门（Proteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和真菌被孢霉门（Mortierellomycota）的相对丰度。（3）相关性分析结果表明细菌的群落结构主要受微生物量碳含量的影响，真菌的群落结构和多样性分别受转化酶和脲酶活性的影响。在无法保证每年冬灌用水的情况下，隔年冬灌更有利于保障膜下滴灌棉田的土壤耕地质量。     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

滴灌高频施肥条件下玉米适宜灌水量的试验研究

通过大田试验,在高频施肥条件下设置了低水(H1,0.56KcET0),中水(H2,0.8KcET0),高水(H3,1.04 KcET0)3个不同灌水量,研究风沙土滴灌灌水量对玉米生长、干物质积累和产量的影响.结果表明:H1处理土壤含水率长期低于60％的田间持水率,H2和H3处理土壤水分能长期保持在田间持水率的60％以上...     

膜下滴灌棉花干物质积累与耗水量关系研究

选用农八师试验区目前三个主栽棉花品种,进行膜下滴灌棉花各生育时期干物质积累与耗水量关系的研究,分析干物质积累、水分消耗的变化规律和二者之间的相关性.研究结果表明,各生育时期干物质积累和水分消耗变化趋势符合"S"型变化规律,干物质积累、水分消耗最大值均出现在花铃期,其日积累量和消耗量分别为1.52～2.95 g和6.84～7.14 mm.从各生育时期干物质日积累和日耗水量拟合结果来看,其R2值均大于0.95,F检验值达到显著水平,说明干物质的积累量和水分的消耗具有极显著的相关性.     

滴灌条件下枣树耗水规律的研究

试验通过研究枣树的茎流来预测其耗水量,为合理灌溉提供科学依据。利用植物茎流计在滴灌条件下测定枣树的茎流变化,结果表明2010年5月15日的最大值出现在中午12∶00,达到1834．28 g · h－1,6月26日的最大茎流速率在13∶00,达到4861．89 g·h－1,7月20日最大值出现在15∶00,达到6385．88 g·h－1,8月10日最大茎流出现在16∶00,达到5816．86 g · h－1;最小茎流都是出现在凌晨4∶00～8∶00。5月份的日平均累计流量比较小,枣树在这个月的日平均耗水量反而最小,到了7、8月份,随着温度的升高和雨季的结束,枣树耗水量明显增加,8月的日平均耗水累计量最高;通过相关分析,地表最高温度和最高气温对枣树的茎流量影响较大。研究得出：土壤含水量是影响茎流的变化主要因素,其它环境因子对茎流的影响也很重要。     

缺水条件下膜下滴灌棉花蒸散量的计算方法

用中子水分仪于2003年对新疆阿瓦提县丰收三场膜下滴灌条件下不同水肥处理棉田的土壤含水率进行了测定,根据水量平衡原理计算了不同水肥处理的棉花蒸散量,综合考虑影响棉田蒸散的热量条件、土壤水分状况和棉花本身的生物学特性,选用蒸发力、相对土壤有效含水率和播种后天数三因素建立了缺水条件下膜下滴灌棉花蒸散量的计算模型。模型的模拟值与实测值吻合较好,经F检验具有极显著性水平。该模型仅需常规气象资料,计算简便,具有一定的应用价值。     

冻融对北疆盐碱地长期滴灌棉田土壤盐分的影响

为了解北疆积雪覆盖条件下,冻融作用对盐碱地膜下滴灌棉田土壤盐分分布及变化的影响。采用时空变异法,以连续应用膜下滴灌0、4、6、8、10、15 a 6块棉田初春土壤盐分的变化为例进行分析。结果表明,"冻层滞水"及积雪消融入渗对80~100cm深度土体中盐分具有天然淋洗作用,冻融前后土壤盐分分布呈"广口杯"状。4月5日至14日在水分(直接驱动力)运动影响下,60~80 cm土层含盐量降低,其中一部分随毛管水向上蒸发,滞留于0~40 cm土壤;另一部分受重力水作用向下淋洗,80 cm以下土层含盐量升高。滴灌0 a地块0~140 cm土体内储盐量为29 063.00 g,滴灌15 a后,降至5 778.86 g。冻融对盐分的淋洗作用在应用滴灌年限较短地块表现得相对明显,即土壤中含盐量越高,淋洗作用越显著;冻融后滴灌0 a棉田0~140 cm土体储盐量降低8 941.33 g,滴灌15 a棉田降低614.62 g。提出冻融循环对土壤中盐分的天然淋洗作用是北疆盐碱地长期膜下滴灌棉田土壤盐分降低的重要因素之一。     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

膜下滴灌棉田冻融期土壤水分盐分变化特征

通过分析2014年11月—2015年3月北疆地区膜下滴灌棉田冻融期土壤盐分、水分与温度变化,探讨了不同土层水热盐在冻融期的变化和耦合关系。结果表明:冻融期土壤表层和深层含水量较高,中间层含水量较低;土壤剖面盐分在0~80 cm呈现层状分布,浅层土壤发生盐分明显累积,土壤盐分变异系数20 cm土层为0.525、40 cm土层为0.257、80 cm土层为1.041。在冻融期,土壤水分盐分沿剖面分布发生明显变化;土水势梯度、土壤温度梯度是冻融期土壤水分盐分迁移的主要因素,土壤水热盐之间变化具有高度的耦合性。     

滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1~2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期则随时间的延长而缓慢减少。土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移。在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大于水平方向;灌溉结束24 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。     

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。     

不同灌水量对膜下滴灌冬马铃薯生长及水分利用效率的影响

通过田间试验,设置1350 m3·hm~(-2)、1650 m3·hm~(-2)、1950 m3·hm~(-2)、2250 m3·hm~(-2)4个灌水量和1个常规沟灌为对照,研究膜下滴灌对马铃薯的生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:膜下滴灌马铃薯生长发育快,株高、单株茎叶鲜重、单株结薯数、单株块茎鲜重高于常规沟灌,膜下滴灌较沟灌增产6 416.08 kg·hm~(-2),增产21.29%,水分利用率高79.5 kg·hm~(-2)·mm-1。膜下滴灌下不同灌水量马铃薯水分利用率随灌水量增加呈降低趋势,产量和耗水量随灌水量增加而增加,滴灌1950 m3·hm~(-2)的产量最高,为39 732.0 kg·hm~(-2),当灌水量增加到2250 m3·hm~(-2)时,产量较滴灌1950 m3·hm~(-2)处理的下降6 624.5 kg·hm~(-2),下降16.67%。从产量提高和节水方面考虑,在生育期间有效降雨量在70 mm左右时,灌水量在1650~1950 m3·hm~(-2)较为适宜。     

温室地下滴灌灌水控制下限对番茄生长发育、果实品质和产量的影响

用温室小区试验的方法,通过对番茄株高和茎粗、果实品质和产量以及水分生产效率进行比较,探讨了温室栽培茄果类地下滴灌灌水控制下限的适宜取值范围。结果表明:在壤质土壤的试验地上,当地下滴灌管埋深为30 cm、计划湿润层深为15 cm~45 cm(厚度30 cm)、湿润比取0.7、灌水控制上限取田间持水量时,将土壤水吸力30 kPa作为控制灌水的下限,有利于番茄植株生长发育,可以达到高产、优质、节水的目的。     

滴灌铺管间距对冬小麦水分动态及耗水特性的影响

为明确胶东地区适宜小麦滴灌铺管间距,在大田试验设置了4种滴灌处理:一管三行(T3,间距54cm)、一管四行(T4,间距72 cm)、一管五行(T5,间距90 cm)、一管六行(T6,间距108 cm),以无灌水处理(CK)为对照,研究了不同滴灌铺管间距对冬小麦耗水及水分利用效率的影响。结果表明,滴灌对0~60 cm土层土壤含水量影响显著,可显著降低土壤水的消耗。不同滴灌处理冬小麦总耗水量和土壤水消耗量表现为T6T3T5T4,两年T6处理总耗水分别为407.5 mm和451.2 mm,显著高于T4处理。在枯水年,各处理WUE表现为T5T4T6T3CK;平水年,各处理WUE为T5T4CKT6T3,两年度T5和T4处理的WUE均显著高于其它处理,其中T5的WUE分别为24.3 kg·hm~(-2)·mm-1和19.4 kg·hm~(-2)·mm-1。适宜的滴灌管配置方式能显著提高冬小麦有效穗数和子粒千粒重,T5处理两年产量最高,综合考虑T5经济效益最大,两年的经济效益分别达到10 976.35元·hm~(-2)和9 802.56元·hm~(-2)。一管五行间距90 cm是胶东地区最佳滴灌铺管间距配置。