氮处理对滴灌棉花花铃期叶绿素与气孔导度响应关系的影响

采用盆栽试验,研究了不同施氮水平下(施纯氮量2、4、6g/盆)滴灌棉花气孔导度与叶绿素之间的响应关系。结果表明,在棉花花铃期,施纯氮量为2、4、6g/盆处理气孔导度与叶绿素之间呈正相关关系,相关性系数(r)分别为0.928、0.990、0.909,T检验显著水平P为0.023、0.001、0.032;施纯氮量2g/盆和施纯氮量6g/盆处理的拟合模型为指数函数和二次函数,模型拟合决定系数(R2)分别为0.906、0.828,F检验显著水平P分别为0.013、0.032,达到显著水平;施纯氮量4g/盆处理的拟合模型为指数函数,模型拟合决定系数(R2)为0.927,F检验显著水平P=0.009,达到极显著水平。因此,研究的函数模型很好地描述了滴灌棉花叶绿素与气孔导度之间相关关系。     

不同氮肥处理下滴灌棉花ABA与体积含水率的响应特征

通过滴灌盆栽试验,研究了不同生育期不同施氮水平下,滴灌棉花ABA质量摩尔浓度与体积含水率之间的响应特征。结果表明,N2(2g/盆)、N4(4g/盆)、N6(6g/盆)水平下,蕾期时ABA质量摩尔浓度与体积含水率均负相关,相关系数分别为-0.829、-0.924、-0.959,T检验显著水平P分别为0.083、0.025、0.010;N2、N6处理拟合模型为二次函数和线性函数,模型拟合决定系数(R2)分别为0.994、0.921,F检验显著水平P分别为0.006、0.010,达到极显著水平;花铃期时,ABA质量摩尔浓度与体积含水率亦均负相关,相关系数分别为-0.830、-0.799、-0.821,N2、N4、N6处理拟合模型分别为对数函数、二次函数和二次函数。因此,研究的函数模型很好地描述滴灌棉ABA质量摩尔浓度与体积含水率之间相关关系。     

基于Hydrus-1D的滴灌土壤水分运移数值模拟

为探索滴灌土壤水分运移、土壤水分再分布及土壤水力特性参数等,利用Hydrus-1D软件对室内有机玻璃箱滴灌条件下土壤水分运动进行了模拟,并对其土壤导水率和土壤水分特征曲线进行了求解和拟合,并利用均方根误差RMSE和决定系数R2进行评价。结果表明Hydrus1-D软件对滴灌条件下土壤水分分布的模拟具有较高的精度,在滴头处实测的土壤含水率和模拟的土壤含水率其RMSE和R2可以达到0.021 6和0.856 2,并对土壤水分特征曲线和扩散率曲线进行了模拟,发现其能较好满足V-G模型和指数函数关系,说明Hydrus1-D软件可普遍用在分析评价土壤水分的有效性,研究土壤水分运动等方面。     

基于无人机遥感的青贮夏玉米水分亏缺指数反演研究

为了研究不同水分胁迫和不同时间尺度对拔节期青贮夏玉米水分亏缺指数(WDI)和陆气温差监测效果的影响,利用地面数据结合无人机遥感数据建立植被指数-温度梯形空间,计算WDI干旱指数,并生成WDI分布图和陆气温差分布图。在不同的时间尺度和水分胁迫梯度下分析WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度的相关性。结果表明,植被指数-温度梯形空间和WDI分布图对短期降雨事件反应敏感;日间尺度下WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均表现了较好的相关性(R~2为0. 4～0. 85);旬间尺度下WDI与土壤含水率、气孔导度的相关性(R~2 0. 68)明显优于陆气温差(R~20. 6);旬间尺度下100%充分灌溉时,WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均无显著相关性(R~20. 12);在不同水分胁迫下,WDI与气孔导度、土壤含水率均显著相关(R~2为0. 728 3～0. 82),而陆气温差与气孔导度、土壤含水率的相关性则出现较大差异(R~2为0. 356 6～0. 807 4);与陆气温差相比,采用WDI实时监测青贮夏玉米旱情更为稳定。研究结果可为大田作物干旱信息的实时监测提供参考。     

阿克苏地区成龄枣树气孔导度 对气象因子的响应

探究不同水分处理条件下阿克苏地区成龄枣树的气孔导度变化规律及其对气象因子的响应,以期为红枣精准灌溉决策提供数据支撑和理论依据。以阿克苏地区进行地表滴灌的6年生红枣树为研究对象,通过田间试验测定日尺度及灌水周期内不同水分处理条件下的气孔导度变化曲线。[300,450 m~3/hm~2]灌溉水量区间内,枣树气孔导度在单日尺度内对风向最为敏感;在一个灌水周期内,影响气孔导度最主要的气象因子是太阳辐射。不同时间尺度气孔导度对气象因子的响应程度及方向具有差异性,在日尺度条件下气孔导度对气象因子的响应不受土壤含水率控制,灌溉周期尺度上,不同土壤含水率决定了气象因子对枣树的影响。     

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。     

电容式土壤温度、水分、盐分三参数传感器率定

【目的】检验温度、水分、盐分三参数传感器(SMEC 300)测定土壤含水率、电导率的精度。【方法】在天津农学院西校区农田水循环试验基地进行了土壤含水率与电导率的率定试验。试验设置3种供水水平(2.65、3.25、3.80 kg)和4种盐分水平(加盐量0、20、70、100 g)以及6种矿化度梯度(1、5、10、15、20、25 g/L)。布置6个盆,每盆内干土质量为8.85 kg,土层厚度为10 cm,传感器埋置于土面下5 cm处,试验期间定期称取盆的质量,由此测得土壤实际含水率;电导率率定试验也布置6个盆,盆内加水8 L/盆,盆内放置4个传感器,每40 min测试1个处理,利用数据采集仪获取传感器数据。分别对土壤含水率和电导率进行率定。【结果】传感器测定的电导率与矿化度呈显著的指数关系,相关系数均在0.92以上;土壤盐分影响土壤含水率的率定,实际含水率与传感器测定的土壤含水率和电导率呈二元线性关系,相关系数最大为0.940 4,最小为0.601 9,均达到了显著或极显著水平,不同传感器的率定参数有较大差异。【结论】电容式土壤温度、水分、盐分三参数传感器有其对应的参数,应逐个传感器进行率定。     

生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响

为了探究生物炭混掺量对不同配比沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响,采用室内土箱模拟试验,设置4个生物炭混掺水平（生物炭、土壤质量百分比分别为0、1%、2%、5%（B0、B1、B2、B5））和4个沼液配比水平（沼液、水体积比分别为0、1∶8、1∶6、1∶4(Z0、Z1∶8、Z1∶6、Z1∶4））,探求小麦秸秆生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤持水性能、土壤饱和导水率和土壤湿润体特征的影响。结果表明：土壤持水性能随生物炭混掺量和沼液配比的增大而提升;Van-Genuchten模型能够准确拟合各处理土壤水分特征曲线;生物炭混掺和沼液灌溉可以增加土壤孔隙度和毛管孔隙度;土壤饱和导水率随生物炭混掺量的增加呈先降低后升高的趋势,随沼液配比的增大而趋于减小;幂函数能够准确描述不同处理湿润锋运移距离与灌水时间的关系;生物炭混掺量为5%时,湿润锋垂直向下运移距离增大,垂直向上和水平方向运移距离减小,存在深层渗漏可能;湿润锋运移距离、湿润体体积、土壤高含水率分布区域面积均在生物炭混掺量为2%、沼液配比为1∶4时结果最优。综合考虑各项指标, 处理Z1∶4B2的生物炭混掺量和沼液配比能够使间接地下滴灌下的粉壤土获得较好的土壤水力特性。     

盐碱地滴灌春小麦光合特性与耐盐指标研究

通过盆栽试验,在非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土、强度盐化土、盐土等5种不同的土壤盐分含量(分别为CK:2.0 g/kg、T1:5.0 g/kg、T2:9.0 g/kg、T3:16.5 g/kg、T4:24.5 g/kg)处理条件下,使用美国产CI-340型手持式光合仪于春小麦拔节期(5月20日)、抽穗期(5月28日)和乳熟期(6月11日)测定了光合有效辐射、气温、大气CO2浓度等环境因子指标,以及净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合生理特性指标的变化,根据记录数据计算叶片光合作用的气孔限制值和非气孔限制值,同时观测了春小麦产量和土壤盐分数据,通过线性回归分析计算耐盐指标。结果表明,不同盐分处理下春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度日变化规律相近,光合作用"午休"现象明显。气孔与非气孔因素同时存在限制春小麦叶片光合作用,净光合速率的下降在低盐分土壤处理下主要由气孔因素引起,而在高盐分土壤处理下主要由非气孔因素引起。春小麦在0~40 cm土层耐盐临界值为6.46 g/kg,耐盐极限值为30.72 g/kg;减产10%的耐盐阈值为9.63 g/kg。初步认为滴灌春小麦适宜种植于非盐化土以及轻度盐化土。     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。