蓄水坑灌条件下室内土柱蒸发试验研究

通过室内土柱蒸发试验对蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律进行研究,结果表明,同一湿润锋埋深水平时,不同光照强度下土壤累积蒸发量随光照强度降低而降低,并呈指数分布;同一光照强度下不同湿润锋埋深水平时,土壤累积蒸发量随湿润锋埋深减小而增加,并呈乘幂曲线分布.同时对蒸发时蓄水坑灌条件下土壤水分运动机制进行了分析.     

蓄水坑灌条件下土壤水氮运移的研究进展

为了提高蓄水坑灌条件下土壤水氮的利用率,减少由于灌施不当造成的资源浪费和环境污染,综述了蓄水坑灌土壤水分入渗过程中的变水头入渗、土壤水分分布特性、土壤水分蒸发特性、影响因素以及肥液入渗过程中氮素的分布特性和数值模拟等方面的研究进展和存在问题,提出了蓄水坑灌法今后应亟需加强的研究方向,为蓄水坑灌理论与技术的进一步研究奠定基础。     

蓄水坑灌条件下果树水分测定探头布设优化研究

为了在准确把握土壤墒情信息的前提下,简化土壤剖面水分的测量,减少传感器的埋设数量,对蓄水坑灌果园水分测点优化布设进行研究。结果表明:不过坑且距离果树30cm处监测点(b30)的体积含水率和整个试验区10个监测点体积含水率的加权平均值有着显著的相关性,并且两者之间的关系可用线性公式表示,进一步利用相同处理的不同果树的相关数据进行验证,结果表明所建立的线性公式具有较高的预测精度。因此,可以利用b30测点的体积含水率来估算蓄水坑灌条件下整个果树周边土壤的含水率情况。     

蓄水坑灌条件下苹果树蒸腾速率预测模型对比研究

为了实现对蓄水坑灌苹果树蒸腾速率(WSPIT)的定量监测,研究基于遗传算法(GA)、列文伯格算法(LM)和附加动量算法(AM)优化的三种BP神经网络模型,建立了以气温、大气相对湿度、光辐射强度和饱和水汽压差为输入,以蓄水坑灌苹果树蒸腾速率为输出的GA-BP-WSPIT模型、LM-BP-WSPIT模型和AM-BP-WSPIT模型,对苹果树蒸腾速率进行预测,并采用实测数据对模型进行率定和验证。结果表明GA-BP-WSPIT模型、LM-BPWSPIT模型和AM-BP-WSPIT模型的平均相对误差分别为2.17%、3.56%和5.68%,GA-BP-WSPIT模型精度最优。蓄水坑灌条件下苹果树蒸腾速率的定量预测建议采用GA-BP-WSPIT模型。     

蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律试验

介绍了一种适合于果林灌溉的新方法—蓄水坑灌法。针对蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律这一科学问题，通过室内试验，使用三种湿润锋水平（20cm﹑30cm﹑40cm）的土柱，对该条件下垂直剖面上不同湿润峰水平的土壤蒸发情况进行了模拟。通过数据分析，拟合出了土壤累积蒸发量与蒸发时间的乘幂关系式，得到了土壤累积蒸发量的变化规律。试验与分析结果合理，对蓄水坑灌法在自然条件下的研究提供了指导作用。     

蓄水坑灌土壤水分分布特征研究

为了揭示蓄水坑灌条件下土壤水分分布特征,提高蓄水坑灌水分利用效率,本文利用TRIME-PICO IPH土壤水分测量系统,进行了蓄水坑灌与普通地面灌溉条件下果园土壤含水率分布对比试验,分析了不同灌溉方法下土壤含水率随垂向、径向的变化。结果表明：蓄水坑灌条件下,土壤水分主要分布在垂向40-160cm内,土壤含水率增量随深度呈先增大后减小的趋势,含水率增量最大值出现在坑底附近,且距离蓄水坑近处,含水率增量较大,然后沿坑两侧依次递减;地面灌溉条件下,土壤水分主要分布在垂向0-80cm内,土壤含水率增量随深度增大而减小,含水率增量最大值出现在地表,且沿各个径向距离增长幅度较为一致。研究结果将为蓄水坑灌法的田间推广提供科学依据。     

蓄水坑灌条件下苹果树茎流速率的BP神经网络模型

为给蓄水坑灌条件下苹果园灌溉制度的制定提供可靠依据,以山西省太谷县矮化苹果树为研究对象,经过一年的田间试验,获取了大量茎流速率与气象因子的数据,并通过MATLAB软件,建立了气象因子与茎流速率间的BP神经网络模型。研究表明:以气象因子辐射强度、相对湿度、土壤温度、温度及风速作为BP神经网络模型的输入参数是合理的,所建立的模型高度相关,茎流速率的实测值与预测值的相对误差可控制在5%以下。因此,用气象因子通过BP神经网络对茎流速率进行预测是可行的。     

蓄水坑灌不同坑深条件下苹果树叶片蒸腾特性研究

通过测定苹果树叶片的蒸腾速率的日变化,对蓄水坑灌不同坑深条件下的果树叶片蒸腾能力进行研究。试验选取两棵长势相近且生长良好的苹果树,分别设定坑深60cm和坑深40cm两种处理。结果显示:蓄水坑灌条件下,两种处理的果树叶片蒸腾速率日变化趋势相似,在7月、9月两个月份均呈单峰曲线,在8月呈双峰曲线,在12∶00均出现午休现象;两种处理的叶片水分利用率的日变化趋势也相似,均在7∶00-8∶00达到最高值,随着时间推移逐渐降低。同时发现,坑深60cm的果树叶片在一天中各个时段的蒸腾速率比同时刻坑深40cm的蒸腾速率慢,水分利用率高;果树叶片的蒸腾作用和水分利用率受气温、叶温、光合有效辐射和水汽压等内外综合因子的控制,且气孔导度对果树叶片的蒸腾作用也有一定的影响。研究结果可为蓄水坑灌坑深的合理确定提供依据。     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树叶片光合特性研究

以3a生矮砧红富士为试验材料,采用LI-6400XT便携式光合仪,对蓄水坑灌条件下不同灌水下限(分别为田间持水率的50%、60%、70%)幼龄苹果树叶片光合特性进行研究,并通过通径分析与多元逐步回归分析量化各影响因子与净光合速率的关系。结果表明:蓄水坑灌条件下不同灌水下限叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度变化规律基本一致。当土壤水分不足时,净光合速率主要受土壤含水率影响;当土壤水分充足时,净光合速率主要受光合有效辐射影响。气孔导度主要受光合有效辐射影响,地面灌溉条件下气孔导度对环境变化的响应更积极。蒸腾速率主要受土壤含水率和光合有效辐射的影响,土壤水分充足时,蒸腾速率对光合有效辐射的响应更敏感。相同条件下,土壤含水率越高蒸腾速率越大。     

蓄水坑灌条件下新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限研究

灌水下限是果园灌水的重要指标,下限选择是否合理对果树生长有重要影响。以3 a生矮砧红富士为试验材料,研究了蓄水坑灌条件下不同灌水下限对新梢旺长期幼龄苹果树形态指标及叶片光合特性的影响。结果表明,新梢旺长期幼树形态指标随时间推移逐渐增大,但增速逐渐减缓。灌水下限为60%及70%田间持水率时,幼树生长旺盛,灌水下限为50%时,形成了水分胁迫,阻碍了植株的正常生长;随灌水下限的降低,叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率逐渐降低且各处理差异显著,但叶片水WUE逐渐升高;运用主成分分析法,发现在蓄水坑灌条件下,灌水上限为90%时,新梢旺长期幼龄苹果树适宜的灌水下限为70%。研究成果将为试验区域内合理制定蓄水坑灌灌水制度提供理论依据。     

蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果叶片光合作用的影响

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶片全氮含量、叶绿素含量的影响,同时分析Pn与后4者的相关性,为探索蓄水坑灌苹果的合理施氮范围提供参考,为阐释施氮对光合速率的影响机理提供依据。设置4个蓄水坑灌施氮水平(0、150、300、600kg/hm^2),同时与地面撒施对比,测定施肥前、后果树叶片的Pn、Gs、Ci、全氮含量及叶绿素含量。结果表明:同等施氮量条件下,与地面撒施相比蓄水坑灌苹果树叶片光合作用的提高效果更显著;随施氮量的增加,叶片全氮含量、Gs先增大后趋于稳定,叶绿素含量、Pn先增后减,Ci无明显变化;施氮后Pn与Gs、全氮含量、叶绿素含量相关性较强,与Ci相关性较弱,说明施氮对Pn的提高作用与全氮含量、叶绿素含量有关。本实验条件下T3处理(300kg/hm^2)更利于蓄水坑灌苹果树叶片光合作用。     

蓄水坑灌单坑土壤水分运动模型的有限体积法求解

基于土壤水分运动的动力学方程,建立了蓄水坑灌单坑土壤水分运动的数学模型及边界条件,利用有限体积法对模型进行了求解.为了验证所建模型的准确性,在室内进行了蓄水单坑水分入渗试验.模拟结果和试验结果的对比表明,土壤湿润锋和含水率的模拟值与实测值吻合较好,说明所建立的蓄水单坑二维土壤水分运动模型是正确的,采用有限体积法求解是可行的.该模型可作为预测蓄水坑灌条件下单坑土壤水分运动的有效工具.     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树耗水特性及作物系数的试验研究

以三年生矮砧红富士为试验材料,利用水量平衡方程和彭曼-蒙特斯公式(Penman-Monteith)计算幼龄苹果树全生育期的实际耗水量和参考作物蒸发蒸腾量,探明了蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树的耗水特性及作物系数变化规律。结果表明:1CK、T_2、T_3处理全生育期耗水量差异不大,分别为327.40、322.60和314.10mm;T_1处理最小为296.40mm。生育期内各处理耗水量均呈中间大,两头小的"纺锤形"分布,生育中期(7-9月)的耗水模数为69.43%~75.44%,此阶段是幼龄苹果树的需水关键期。2CK、T_2、T_3处理幼树作物系数全生育期内呈双峰分布,初始生育期缓慢增长;花芽分化期,略有下降;快速生育期,作物系数持续增长并在生育中期达到峰值;成熟期,作物系数迅速减小;T1处理幼树作物系数全生育期内呈单峰分布,除7月外,其余时期都小于其他处理;不同处理幼树作物系数均在9月达到峰值。3蓄水坑灌比地面灌溉具有更强的蓄水保墒能力。     

果园蓄水坑灌条件下不同施肥方案对坑壁土壤氨挥发的影响

【目的】探讨果园蓄水坑灌条件下蓄水坑壁土壤氨挥发损失规律及影响因素。【方法】试验以追肥量(600、300、0 kg/hm2)和追肥时期(花后、果实膨大期、花后及果实膨大期平均追肥)为变量,设置7个处理。采用磷酸甘油-通气法收集坑壁土壤氨挥发并分析其与铵态氮、硝态氮、土壤温度、空气温度和湿度的关系。【结果】蓄水坑灌水肥灌施后氨挥发速率随追肥量增加而增加,花后期追肥后氨挥发持续时间长,峰值出现在肥后第3～5天,为52.93～576.80 mg/(m2·d);果实膨大期追肥后氨挥发持续时间短,峰值出现在肥后第2天,为81.11～1 047.79 mg/(m2·d)。花后期一次性追肥氨挥发累积量(以N计算)为3 332.88～7 052.01 mg,果实膨大期一次性追肥氨挥发累积量为2 178.14～5 126.97 mg,比花后期一次性追肥降低27.30%～34.65%。2次追肥期平均追肥氨挥发累积量最小,为2 013.21～4 642.11 mg,比花后期一次性追肥降低34.17%～39.60%。蓄水坑壁氨挥发损失率为0.57%～1.4%,其中花后期一次性追肥氨挥发损失率最大,果实膨大期一次性追肥次之,平均追施最小。氨挥发速率与土壤铵态氮量和空气温度显著正相关(P<0.05),土壤温度和硝态氮通过铵态氮浓度影响氨挥发,较高的空气湿度和施肥后降雨会降低氨挥发速率。Elovich动力学方程可以较好地描述蓄水坑壁氨挥发累积量动态变化过程,氨挥发速率常数a与追氮量显著正相关,与土壤温度显著负相关。【结论】降低追肥量、分次追施能减少坑壁土壤的氨挥发损失,基于蓄水坑灌法在果园进行水肥灌施具有较好的减排保肥效果。     

蓄水坑灌不同灌水上下限对苹果树叶片蒸腾日变化的影响

在田间试验条件下,以10a生矮化型红富士长富二号苹果树为材料,对不同灌水上下限条件(蓄水坑灌处理T1:田间持水量的80%与60%、T2:田间持水量的90%与70%、T3:田间持水量的100%与80%;地面灌溉对照处理CK:田间持水量的80%与60%)叶片蒸腾及其影响因素的日变化进行研究,并分析叶片水分利用效率对不同灌水上下限的响应。结果表明:不同处理苹果树叶片蒸腾速率日变化特征基本一致,均为单峰曲线且峰值都出现在13∶00,日平均叶片蒸腾速率大小排序为T3>T2>CK>T1;叶片蒸腾速率主要受土壤含水率、气孔导度、胞间CO2浓度、大气温度、叶面温度的影响。叶片水分利用效率日变化呈先降低后升高的趋势,日平均叶片水分利用效率大小排序为T1>T2>T3>CK,且T1与T2、T3、CK都有显著性差异。综合对比知,T1的节水效果最显著。