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。     

蓄水坑灌下苹果树茎流速率日变化及其影响因子的研究

通过热扩散技术对苹果树茎流速率的测定来研究蓄水坑灌不同灌水处理(处理1:灌水上下限为田间持水量的100%和70%,处理2:灌水上下限为田间持水量的90%和60%,处理3:灌水上下限为田间持水量的80%和50%)以及地面灌溉(处理4)下苹果树茎流速率日变化规律,分析了系统水势及气象因子对茎流速率的影响。结果表明,不同灌水处理下茎流速率在各生育期的日变化趋势基本相同,均为先增大后减小。通过与地面灌溉对比分析得出蓄水坑灌下处理2是相对合理的灌水方案。影响因子方面,叶水势与茎流速率呈负相关,土-叶水势梯度与茎流速率呈正相关,并通过回归分析建立了茎流速率与太阳辐射、大气温度和大气相对湿度之间的回归方程。     

蓄水坑灌下施肥管理方式对土壤矿质氮分布及苹果产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同施肥管理方式下土壤矿质氮及肥料氮素的分布规律,并为苹果园氮肥管理方式的优选提供参考,本试验设置4个处理,包括两个施氮量水平(300; 600kg/hm~2),两个施肥次数(单次施肥;两次施肥)以及两种灌溉方式(地面灌溉;蓄水坑灌)。通过苹果园原位试验,检测不同土层中氨氮和硝氮的含量,同时利用~(15)N同位素示踪技术,检测不同土层中的肥料氮素的丰度,分析土壤中肥料氮素的分布规律,以及不同灌溉施肥管理方式下,苹果产量的响应。结果表明:①蓄水坑灌条件下,施肥量的增加明显提高0～60 cm土层氨氮含量和80～160 cm土层硝氮含量;而分次施用可以有效减少氨氮的大量累积,同时也可以在一定程度上增加硝氮含量。土壤氨氮和硝氮均主要集中于土壤中层,分别占比52.87%和56.06%。蓄水坑灌法促进土壤矿质氮集中于苹果根系吸收层。②地面灌溉条件下,肥料氮素主要集中于0～60 cm土层中。蓄水坑灌处理中,肥料氮素明显向下扩散,0～100 cm土壤中肥料氮素占比95.75%。蓄水坑灌可以有效促使肥料氮素扩散至中层土壤,并显著减少0～40 cm浅层土壤肥料氮素累积。③相较于地面灌溉,蓄水坑灌可以有效提高产量,约13.7%。同时,可以提高可溶性固形物含量,约29.8%。因此,在试验条件下,最优施肥管理方式为中施氮量(300 kg/hm~2)同时采用两次施肥的管理方式。     

不同覆盖方式下蓄水坑土壤温度日变化特征研究

为了研究不同覆盖方式(无覆盖,秸秆覆盖,地膜覆盖)下蓄水坑坑内土壤温度一日内随时间的变化规律,在田间利用水银温度计和直角地温计,观测了大气温度、蓄水坑坑内空气温度、距坑壁不同距离和坑底不同深度处地温一日内动态变化过程.试验结果表明:秸秆覆盖坑内土壤温度日变化相对平稳,外界低温时有增温效应,外界高温时有降温效应;无覆盖和地膜覆盖,坑内土壤温度随着距坑壁距离的不断增大,日变幅逐渐减小,渐趋稳定;地膜覆盖较秸秆覆盖和无覆盖对坑内土壤温度具有明显的增温效应;随着蓄水坑距地表深度的不断增大,坑壁土壤温度日变幅逐渐减小,趋于稳定.     

蓄水坑灌下矮砧苹果园水分监测点位置研究

以蓄水坑灌(坑深40 cm)下的5 a生矮砧富士苹果树为研究对象,通过田间测定直径小于等于2 mm的吸水根分布和不同位置的土壤含水率情况,采用数据拟合和聚类分析的方法,探讨蓄水坑灌下矮砧苹果树土壤水分监测点的合理布置。结果表明:1蓄水坑灌下,苹果树吸水根在水平方向上主要分布于距树干0~90 cm范围内,其根长密度占总根系的90%以上;垂直深度上主要分布于距地表0~120 cm深度范围内,其根长密度占总根系的80%以上,并在40~60 cm深度达到生长峰值,其根长密度占总根系的40%以上。2以Dr90(距离树干90 cm,深度0~120 cm)监测点为含水率分析区域,通过水分分布曲线拟合和聚类分析得出,Dr90监测点60 cm深度处的含水率可代表整个0~120 cm深度剖面的含水率情况,并利用2013年的实测数据进行验证,含水率相对误差在±5%范围内。     

蓄水坑灌下不同肥液浓度对苹果树干茎流规律的影响

为了探究蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对苹果树干茎流规律的影响,试验以肥液浓度(0、0.602、1.204、2.408 gN/L)为变量,设置4个处理。采用热扩散探针法(TDP)测定苹果树干茎流并分析其变化规律。结果表明:在本试验条件下,蓄水坑灌各施肥处理的树干茎流速率在施肥后均有明显提升,日变化峰值明显提高,施肥后第18 d达到峰值;苹果树干的茎流速率日峰值与其叶片蒸腾速率的变化曲线一致,呈现先上升后下降的变化规律,并于施肥后第18 d达到最大值;施肥后日茎流累积量随肥液浓度的增加而增大。选取6种数学模型对苹果树干茎流日累积量的过程进行模拟,均取得显著的拟合效果,Richards模型拟合效果最佳。本试验条件下D3处理(1.204 gN/L)更利于提升苹果树干茎流速率。     

蓄水坑灌下不同灌水对新梢旺长期苹果园SPAC系统水势影响研究

为了进一步探明蓄水坑灌下不同灌水上下限对新梢旺长期苹果园SPAC系统水势的影响,实验以三段砧木矮化型红富士长富二号为材料,以地面灌溉(D)为对照,分三个灌水下限(T1、T2和T3)进行处理研究。结果表明:蓄水坑灌下的苹果园SPAC系统水势明显高于地面灌;土壤水势日变化变化和清晨水势变化均不明显;茎水势、叶水势的日变化均呈现先减小后增大的特征(清晨与傍晚较高,午间的最小),而清晨水势变化则呈现随着新梢旺长期的进行逐渐升高;大气水势日变化呈现先减小后增大的特征,清晨水势则无明显特征;苹果园SPAC系统叶片到大气的水势梯度远大于土壤到叶片的水势梯度,水势梯度日变化表现为早晚低、中午前后高的明显趋势;田间持水量的60%~90%可作为新梢旺长期的最优灌水上下限。     

蓄水坑灌下苹果光合速率对施氮量的响应及光合影响通径分析

为了探究蓄水坑灌苹果园的合理施肥量,同时为蓄水坑灌条件下苹果树光合模型影响因子的选取提供依据,并为蓄水坑灌下果园水肥高效管理提供参考。设置4个施氮水平,分别为0、150、300和600 kg/hm~2,通过原位试验测试不同施氮水平下,苹果光合速率、气孔导度、叶绿素a、叶绿素b含量及气象参数,并采用相关分析和通径分析对数据进行分析并建立基于关键因素的回归预测方程。结果表明:①蓄水坑灌下叶片光合速率及气孔导度受施氮量影响明显,且均表现为单峰形式,峰值于施氮量300 kg/hm~2时出现。②蓄水坑灌条件下气孔导度、叶绿素a、叶绿素b、施肥量、太阳辐射强度及相对湿度与苹果叶片光合速率为极显著相关,气温与叶片光合速率相关性相对较低。③施肥量与苹果树光合速率、气孔导度、叶绿素a及叶绿素b均为极显著相关;其主要通过影响叶绿素b和气孔导度间接影响叶片光合速率,其间接通径系数分别为0.575和0.547。④蓄水坑灌下,关键因素为气孔导度、叶绿素a和叶绿素b。同时,基于关键因素的光合速率回归方程的预测精度较高。     

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。     

蓄水坑灌下苹果树根系生长对不同氮素水平的响应

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树根长密度和根表面积密度的影响,为确定蓄水坑灌条件下苹果树合理的施氮范围提供了依据。以7a生矮砧密植红富士苹果树为研究对象,设置了4个蓄水坑灌施氮水平(0、10、20、40kg/hm^2)对应T1、T2、T3、T4处理,以地面施肥作为对照组CK(施氮水平为10kg/hm^2),利用微根管法对施肥前后不同土层深度的苹果树根长密度和根表面积密度进行了测定。结果表明:施氮可以有效促进苹果树根系生长,各处理根长密度和根表面积密度的生长速率随施氮量的增加先增大后减小。CK处理和同等施氮水平的T2处理相比,其根系在表层土壤生长状况更好,而T2处理苹果树根系在中深层土壤中发育更好。综合各个处理苹果树根系生长发育情况,本试验中T3处理最适合苹果树根系的生长发育。     

蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系和产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同灌水上限对苹果树吸水根系、产量和灌溉水利用率的影响,以12 a生矮砧红富士苹果树为研究对象,设置3个灌水处理(灌水下限均为田持的60％,蓄水坑灌处理T1、T2的灌水上限分别为田持的100％和80％,地面灌溉处理CK的灌水上限为田持的80％),对全生育期果树吸水根系根长密度、根表面积密度以及果实产量...     

蓄水坑灌下果园土壤水-热-氧三维分布数值模拟

【目的】构建蓄水坑灌条件下的土壤水-热-氧三维分布耦合模型,探究蓄水坑灌对土壤水、热、氧分布的影响,揭示蓄水坑灌下的土壤水、热、氧空间分布特征。【方法】基于土壤水分运动方程,土壤热量传输方程和土壤氧传输方程,建立蓄水坑灌下的土壤水-热-氧三维耦合模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行数值求解,采用田间实测数据对模型进行验证,基于验证后的模型模拟增设蓄水坑和灌水对果园土壤水、热、氧分布状况的影响。【结果】三维耦合模型具有较高的精度,模型模拟土壤含水率、土壤温度和土壤氧浓度的RMSE分别为0.0367、1.6099和0.0138。增设蓄水坑后,坑壁土壤水、热、氧状况发生较大改变;随着时间的推移,蓄水坑周围的土壤含水率降低,土壤含氧量升高,坑壁与地表土壤温度呈相同的变化规律,均随着气温的降低而降低。蓄水坑灌水后,水分通过坑壁渗入土壤,形成以坑底为中心的椭球状含水率高值区和土壤温度、含氧量低值区,三者分布随着时间推移趋于均匀,但灌水对土壤温度的影响时间远低于对土壤含水率和含氧量的影响时间。灌水对土壤氧浓度影响较小,氧浓度在地表和坑壁处较高;距地表和坑壁处越远,土壤氧浓度越低。...     

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。     

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。     

蓄水坑灌灌施条件下苹果园土壤氮素分布特性研究

为探究蓄水坑灌灌施条件下灌水量对苹果园土壤氮素分布规律的影响,本文通过田间实验就蓄水坑灌灌施条件下灌水量对苹果园土壤氮素分布规律进行了研究.结果表明:灌水量对土壤碱解氮和硝态氮分布影响范围基本一致,硝态氮和碱解氮浓度峰值集中在蓄水坑坑壁外围水平10 cm范围内,随着与蓄水坑坑壁距离的增加而降低.随着灌水量的增加,蓄留在蓄水坑坑壁外围水平10 cm范围内碱解氮和硝态氮量减少;随着土层深度和径向距离的增加,各处理间碱解氮和硝态氮量随着灌水量的增加而增加.该试验条件下,碱解氮和硝态氮相关系数为0.926,硝态氮量占碱解氮量百分比较大,建立了碱解氮和硝态氮的相关关系式.     

蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对苹果园土壤氨挥发的影响研究

利用磷酸甘油-双层海绵通气法,研究了在蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对土壤氨挥发速率和氨挥发量的影响.结果表明:蓄水坑灌条件下,地面氨挥发速率在施肥后第2～3天达到最大峰值,蓄水坑内氨挥发速率达到峰值的时间则稍有滞后性,肥液浓度越大,达到峰值的时间越晚.在不同肥液浓度下,肥液浓度越大,氨挥发量占施肥量的比例越大,在5 556 mg/L、3 333 mg/L和0 mg/L肥液浓度条件下的比例分别是1.80％、0.56％、0％.同一肥液浓度不同灌溉方式下,地面灌溉的氨挥发量比蓄水坑灌大14倍左右,氨挥发量占施肥量的比例分别是7.71％、0.56％,体现了蓄水坑灌的节水保肥优势.     

蓄水坑灌条件下灌水量对棵间蒸发强度的影响研究

采用蓄水坑灌技术,研究了不同灌水量处理下(W90,W150,W210)的果园棵间蒸发。在田间采用微型蒸渗仪,观测了距树干不同距离处棵间地表蒸发强度、距坑口不同深度处坑壁蒸发强度的逐日变化过程,并利用微型气象站和nk3500手持气象仪,同步观测了地表棵间以及蓄水坑内的气象因素。结果表明:不同灌水量处理下的棵间地表蒸发逐日变化特征基本一致,呈现随时间先逐渐递减,然后稳定的变化规律;不同灌水量处理下的棵间坑壁蒸发、棵间总蒸发逐日变化特征基本一致,呈现单峰性,随时间先逐渐增大、后逐渐减小、最后稳定的变化规律;不同灌水量下的棵间坑壁、棵间地表蒸发强度存在显著差异;W90、W150,W210处理下的棵间总蒸发量分别为41 920、45 045、45 447mm3,W210比W90处理下的棵间总蒸发量大1.08倍,棵间总蒸发量随着灌水量的增加而呈现逐渐增加趋势。蓄水坑灌条件下,灌水量大小对果园棵间蒸发影响显著,研究成果将更进一步揭示蓄水坑灌节水机理,并为蓄水坑灌理论的完善提供重要的科学依据。