基于氢氧稳定同位素的矮砧苹果树根系吸水深度研究

为了研究矮砧苹果树根系吸水深度,利用氢氧稳定同位素技术,测定了7年生矮砧苹果树在萌芽花期、新梢旺长期和果实膨大期不同深度土壤水的稳定同位素值,并应用IsoSource多元线性模型分析水源的水分贡献率。结果表明:矮砧苹果树在萌芽花期主要利用0~20 cm(59.5%)处的土壤水;在新梢旺长期6月主要吸水深度为0~20 cm(42.9%)和20~40 cm(11.1%);新梢旺长期7月根系的主要吸水深度为0~20 cm(24.3%)和20~40 cm(29.1%);果实膨大期8月为0~20 cm(23.6%)、20~40 cm(37.1%)和40~60 cm(11.6%);果实膨大期9月为0~20 cm(26.3%)、20~40 cm(27.3%)和40~60 cm(13.8%)。     

不同灌水深度条件下南疆枣树根系吸水模型研究

为探究不同灌水深度条件下,南疆枣树根系分布特征及吸水机理。以枣树为研究对象,试验导水装置设置3个深埋水平,分别为20 cm (T1)、35 cm (T2)和55 cm (T3),以地表滴灌（T0）为对照组;结合土壤水分运动基本方程建立枣树根系一维吸水模型,并利用实测数据对吸水模型进行验证。研究结果表明,各处理下枣树根系随土层的增加呈负指数趋势分布,相比于T0,T1、T2和T3处理下出水口范围内枣树有效根长分别增长18.2%、15.3%和10.9%,即深层灌水处理促进了枣树深层扎根;不同灌水深度处理下,各土层含水率大小为T2>T3>T1>T0,同一灌水深度处理下,各土层土壤含水率随土壤深度的增加呈现先变大后变小的趋势;通过建立的根系吸水模型模拟土壤含水率,计算值和测量值差异性在允许范围内,满足枣树根系吸水模型对土壤含水率预测的精度要求。综上可得,当灌水深度设置为35 cm左右时,利于枣树根系充分吸收水分和提高水分利用效率。     

苹果树根系吸水模型研究

根据苹果园苹果树的根系密度资料和根区土壤水分动态资料,采用二种方法建立了苹果树的根系吸水模型,其一是根据根长密度资料建立的根系吸水模型,其二是根据土壤水分动态资料采用反推的方法建立的根系吸水模型;在此基础上采用2003年5月21日至5月30日、6月2日至6月20日和7月18日至8月1日3个阶段的实测资料对所建立的根系吸水模型进行了验证。结果表明:第二种方法建立的苹果树根系吸水模型的模拟精度略高于第一种方法。     

水稻根系吸水模型的初步研究

以沈农9660号水稻品种为试材,随机选取一个蒸渗仪(面积为2.5m×2m)进行根系生长观测试验。采用水洗法,测定水稻根系重量根密度。运用非称重式钢筋混凝土蒸渗仪的蒸腾量观测结果,在总结国内外作物根系吸水模型研究的基础上,运用有限差分法对有根系吸水条件下的稻田土壤水分运动进行了模拟,导出了水稻根系吸水模型。     

污水灌溉对冬小麦根长密度和根系吸水速率分布的影响

由于淡水资源的紧缺 ,已有越来越多的污水被用于农业灌溉。设置田间冬小麦栽培试验 ,分析比较了污水、淡水灌溉条件下冬小麦根长密度分布和相对根长密度分布的变化规律 ,并应用平均根系吸水速率的反求方法对各处理冬小麦不同生育阶段的平均根系吸水速率分布进行了估算与分析。结果表明 :与淡水灌溉相比 ,若采用二级处理污水 (电导率 1.14m S/cm)对冬小麦实施灌溉 ,将使得近地表处的根长密度有所增加 ,而下部土层中的根长密度分布则变化不大 ;尽管灌溉水质不同、生育阶段各异 ,但冬小麦相对根长密度在相对深度上的分布却差异不大 ;污水灌溉能显著降低冬小麦的平均根系吸水速率 ,影响作物对土壤水分的吸收利用。     

水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究进展及展望

提高盐渍化土壤农业生产力已成为边际土壤地力提升的重要组成部分及途径,研究盐分胁迫对根系吸水的影响及其根系吸水模型的建立是该方面的重要研究内容之一。首先介绍了作物根系吸水模型的研究进展,在此基础上,对目前国内外常用的水盐胁迫条件下作物根系吸水模型及其相关研究作了综述,指出由静态向动态方向发展、突出水分胁迫与盐分胁迫对根系吸水耦合、体现作物根系吸水特征空间差异是水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究的重点。     

控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟

冬小麦深度灌水可以促进根系深扎,提高水分利用率。为了定量计算深度灌水条件下土壤水分动态,根据冬小麦不同深度灌水试验,用土壤水分运动方程的源项模拟不同深度灌水,建立了冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动模型,采用有限差分法求解。利用不同深度灌水冬小麦试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的土壤含水率与实测土壤含水率的动态变化趋势一致,二者显著相关,相关系数在0.90以上,模型平均绝对误差最大值为0.023 cm3/cm3,平均相对误差最大值为8.22%,均方根误差最大值为0.03 cm3/cm3。所建模型具有较高的模拟精度,可用于模拟不同深度灌水条件下冬小麦土壤水分分布与动态变化。     

根系吸水模型参数的混合遗传算法估算方法

构建了遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法,用于求解根系吸水模型参数.分别进行数值试验和棉花根系吸水试验对混合遗传算法求解精度进行验证.数值试验表明,采用混合遗传算法优化求解根系吸水模型参数的优化值具有较高的精度,含水率资料的时间步长和空间步长对根系吸水模型参数的优化精度有较大影响,在实际中时间步长可取值5～10 d,空间步长取值5～10 cm.对室内棉花根系吸水进行模拟分析,结果表明混合遗传算法求解的根系吸水模型可以很好地模拟根系吸水.该方法可用于求解根系吸水参数.     

根系吸水模型参数的混合遗传算法估算方

构建了遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法,用于求解根系吸水模型参数。分别进行数值试验和棉花根系吸水试验对混合遗传算法求解精度进行验证。数值试验表明,采用混合遗传算法优化求解根系吸水模型参数的优化值具有较高的精度,含水率资料的时间步长和空间步长对根系吸水模型参数的优化精度有较大影响,在实际中时间步长可取值5～10d,空间步长取值5～10cm。对室内棉花根系吸水进行模拟分析,结果表明混合遗传算法求解的根系吸水模型可以很好地模拟根系吸水。该方法可用于求解根系吸水参数。     

不同水分条件下冬小麦浅层地下水利用试验研究

使用蒸渗仪群开展了冬小麦对浅层地下水利用试验,讨论了在降雨、灌溉和不同地下水埋深等多种水分条件下冬小麦对浅层地下水的利用规律,并确定了适宜冬小麦生长的地下水埋深上限和相应的合理灌水量。结果表明,从返青至收获期,在40~150 cm埋深范围内,无灌溉无降雨条件下地下水对作物腾发的贡献率可达到90.0%以上,而降雨和灌溉处理的地下水贡献率减小到54.0%~78.9%。另外,无论是否有降雨影响,随着地下水埋深的增加,地下水贡献率都降低。试验结果还表明,150 cm是适宜冬小麦生长的地下水埋深上限,每公顷穗数较大是冬小麦产量高于其他埋深处理的主要原因。从返青至灌浆期,在150 cm埋深下,只需在拔节期灌水约60.0 mm,冬小麦产量就可达到8 846 kg/hm2,在无灌水和降雨时产量可达到拔节灌溉处理的80.0%左右。     

不同土壤水分条件下冬小麦根系分

利用2004～2005年冬小麦测坑试验资料，研究了不同土壤水分条件对冬小麦根系分布及其耗水特性的影响，并在此分析基础上，探讨了冬小麦适宜供水方案和土壤水分剖面最佳消耗形式，这对提高农田土壤水分有效利用率具有重要的意义。     

土壤水分和碱解氮时空变异性及其与冬小麦产量关系研究

以江苏省姜堰市沈高农场为例,用地质统计学方法研究了冬小麦生育期内土壤水分和碱解氮的时空变异性,并分析了它们与产量的关系。结果表明,土壤水分和产量属弱变异性,碱解氮属中等变异性;除播前土壤水分外,产量及各阶段土壤水分、碱解氮均由趋势、剩余残差的空间相关部分和随机部分组成,所有变量都具有中等以上空间结构性;土壤水分空间分布随时间变化较大,碱解氮随时间变化不大;各时期碱解氮与产量都呈显著正相关,苗期相关性最强,灌浆期土壤水分含量与产量有一定正相关关系。     

河北省冬小麦水分生产函数模型初步分析

依据河北省临西、望都试验站冬小麦灌溉试验资料,采用多元回归分析方法,分别求出Jensen、M inhas、B lank、S tew art及S ingh模型的敏感指数(系数),采用F检验法及复相关系数检验法对敏感指标进行分析检验,得出临西、望都二地适宜的冬小麦水分生产函数模型,并探讨了上述模型的空间变化特征。     

不同预处理秸秆对土壤水分及冬小麦产量的影响

通过田间试验,研究了不同预处理秸秆对土壤水分分布及冬小麦耗水特征的影响。结果表明,氨化粉碎秸秆减缓40~100cm土壤水分变化幅度。氨化长秸秆、氨化粉碎秸秆处理能显著降低冬小麦在耗水高峰期(灌浆期)的作物耗水量,较覆盖还田分别降低15.26%、13.72%。氨化秸秆施入土壤较未氨化秸秆覆盖还田措施提高冬小麦株高1.75cm,氨化粉碎秸秆提高冬小麦经济系数3.29%,效果显著。此外,冬小麦产量与作物全生育期耗水量呈显著负相关关系,与冬小麦株高、穗粒数、有效穗数则呈显著地正相关关系,氨化粉碎秸秆处理能稳定增加作物产量特征值,提高当季作物经济产量。     

冬小麦节水增产灌溉模式试验研究

针对华北高产粮区进行了冬小麦节水增产试验研究 ,随着灌水次数和灌溉水量的增加 ,冬小麦总耗水量也增加 ,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少 ,主要以消耗灌溉水为主。 2 0 0～ 30 0 cm土层的土壤水随着灌溉水量的增加 ,利用率逐渐减小 ,最佳灌水模式为春季 2水 (试验年份为偏旱年型 )。冬小麦产量为 771 6.7kg/hm2 ,水分利用效率为 1 5 .92 kg/hm2·mm,灌溉水利用效率为 34 .3kg/hm2·mm。     

水分调控对冬小麦根系生长及抗旱性的影响

为了研究干旱半干旱地区土壤剖面深层水分对冬小麦根系生长及抗旱性的影响,采用PVC管土柱法进行冬小麦生长水分调控试验,设计了4个处理,即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的75%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的90%,测定了冬小麦各生育期根系形态指标和地上部分植株体干重的变化,结果表明:灌水总量一定,改变灌水方式、考虑计划湿润层的深层灌溉,能够促进冬小麦根系深扎,至成熟期,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的根长比处理Ⅰ长27~37 cm,总根干重均增加,但根冠比减小,产量增加。适宜的根冠比能更好地协调冬小麦地上部分与地下部分之间生长关系,提高抗旱能力。处理Ⅱ和处理Ⅲ是冬小麦根冠层生长协调、提高抗旱能力较适宜的灌溉方案,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

不同水分调亏下冬小麦适宜灌水定额研究

通过测坑试验,对比研究了不同灌水控制下限和灌水定额下冬小麦的生长发育、耗水及产量形成的差异。结果表明,分蘖数倍增是拔节以前冬小麦LAI增加的主要动力;各轻旱和中旱处理间的总耗水量差值以及冬小麦苗期耗水量均随灌水定额增加而增大;冬小麦的茎粗和千粒质量受土壤水分及灌水定额影响均不大;各受旱处理的总耗水量和籽粒产量分别较适宜水分处理下降了约11.98%~35.32%和8.87%~31.12%。综合考虑籽粒产量和WUE,选择灌水定额105 mm作为冬小麦受旱条件下的适宜灌水定额。     

基于SOC710VP高光谱成像仪的冬小麦土壤含水率反演模型研究

【目的】实现小麦农田土壤含水率大面积快速监测。【方法】以冬小麦冠层高光谱数据为基础,计算得到8种植被指数,通过对关键生育时期(拔节期、抽穗期、灌浆期)不同水分处理下冬小麦不同土层(0～20、20～40、40～60 cm)土壤含水率与植被指数拟合状况进行分析和筛选,分别构建了基于植被指数的不同土层土壤含水率反演模型,并对模型进行检验。【结果】①各时期植被指数拟合效果有所差异,拔节期0～20 cm土层以植被指数VOG1拟合效果较好,相关系数为0.88,20～40 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.75,40～60 cm土层以植被指数VOG3拟合效果较好,相关系数为0.59;抽穗期0～20 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.70,20～40 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.72,40～60 cm土层以植被指数mSR705拟合效果较好,相关系数为0.57;灌浆期0～20 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.88,20～40 cm土层以植被指数SARVI拟合效果较好,相关系数为0.68,40～60 cm土层以植被指数SARVI拟合效果较好,相关系数为0.71;②各土层土壤含水率与植被指数拟合效果有所差异,其中利用VOG1和mNDVI705组合构建的模型反演0～20 cm土层,决定系数R2为0.743,利用mNDVI705和SARVI组合构建的模型反演20～40 cm土层,决定系数R2为0.707,利用VOG3、mSR705和SARVI组合构建的模型反演40～60 cm土层,决定系数R2为0.484;③通过建立植被指数对土壤含水率的反演模型,0～20 cm土层含水率反演效果好于20～40 cm和40～60 cm。【结论】高光谱植被指数反演模型中,以0～20 cm土层的估算模型最佳,植被指数组合为VOG1和mNDVI705。综上可知,该研究方法进行土壤含水率的反演是可行的。     

土壤水分胁迫下冬小麦籽粒灌浆特性的研究

利用2008--2009年度田间小区冬小麦灌溉试验资料,研究了不同水分胁迫程度、不同水分胁迫时期对冬小麦籽粒灌浆进程以及籽粒产量的影响.研究结果表明:在不同水分调控条件下,冬小麦籽粒灌浆规律符合"慢一快一慢"的"S"型生长曲线,可以用Logistic曲线拟合;且水分调控对籽粒灌浆参数有不同程度地影响,进而对粒重有重大影响.随着水分胁迫的加剧,冬小麦灌浆起步时间愈早,达到峰值的时间愈快.而在孕穗、抽穗和灌浆期任一期内缺水处理都会缩短小麦灌浆持续时间,减少穗粒数,也降低粒重,最终影响产量.因此在冬小麦拔节期可允许轻度的水分胁迫,而灌浆期则应尽量避免任何程度的水分胁迫.