葡萄生长对交替滴灌的响应

针对极端干旱区水资源匮乏的现状,以大田葡萄为研究对象,采取根系分区交替滴灌方式研究葡萄生理指标和根区土壤水分分布的变化影响.结果表明:葡萄新枝生长量和叶面积指数随时间的变化过程均可用Logistic模型进行描述,且通过单因素方差分析得出,交替滴灌和常规滴灌的叶面积指数差异不具有统计学意义,说明交替滴灌对植物光合作用主要器官--叶片的生长无明显影响;在棵间蒸发、植物根系吸收以及重力势和水势梯度的共同作用下,交替滴灌条件下沟、垄土壤含水率交替上升,且土壤含水率变化范围主要集中在0~60 cm土层,交替滴灌的耗水量和棵间蒸发量均小于常规滴灌,从而可以提高作物的水分利用效率.该研究为极度干旱区作物节水灌溉提供了一定的科学依据.     

控制性交替灌溉条件下玉米根系的时空分布规律

采用大口径土钻对控制性交替灌溉条件下玉米根系进行取样,分析了作物根系的空间分布及动态变化规律。结果表明：春玉米根系呈指数递减规律。采用SPSS11.5多元线性回归建立质量密度（R）的二维空间分布函数,经验证,根系密度的二维分布函数均可反映作物根系的实际生长状况。     

夏玉米控制性交替灌溉条件下土壤水分动态模拟

在控制性交替灌溉土壤水分动态和根系分布试验观测的基础上,建立了夏玉米控制性交替灌溉条件下土壤水分动态模拟模型,并根据实测资料确定了参数,对模型进行验证。通过与田间实测值进行比较结果表明,模型的均方差在0.029～0.038 cm3/cm3范围内,模拟值与实测值的平均相对误差在5.26%～7.85%范围。因此,认为模型能很好地模拟夏玉米控制性交替灌溉条件下的土壤水分动态。     

根系分区交替滴灌周期对番茄产量品质及水分利用效率的影响

为研究根系分区交替滴灌周期对番茄的产量、品质及水分利用效率的影响,在河海大学节水园区进行设施栽培番茄的滴灌试验。结果显示:50%ET0和75%ET0灌水量处理节水效果显著,但只有75%ET0灌水量处理减产不明显;在相同的水分亏缺处理下,节水效果、水分利用效率、可溶性糖含量、糖酸比、可溶性固形物含量与交替周期成正比。综合分析本试验结果认为:在合理的水分亏缺范围内,适宜地提高交替周期不仅有助于番茄果实品质的提高,而且可以在保证作物产量的同时提高水分利用效率,试验结果对确定设施栽培番茄的交替灌溉制度具有重要意义。     

土壤局部湿润条件下棉花群株根系竞争生长研究

为探究局部灌溉条件下棉花根系竞争生长特点及其对地上部植株生长的影响,试验设置棉花株距为15、30 cm二种处理,灌水和施肥一致,都是从测坑的一侧灌水。结果表明,土壤水分分布不均匀时,2种处理的棉花根系都存在向水性生长和竞争生长现象。棉花种植间距为30 cm时,植株之间所处的土壤水分差异较大,侧根数量相差31.7%,根系之间竞争生长能力差别也很大,使得群株棉花地上部生长不整齐;种植间距为15 cm时,各棉株所处的土壤水分环境虽然相对较均匀,棉花地上部生长相对均匀,然而,根系之间重叠交叉分布密度大,相互竞争生长激烈,对地上部植株生长也造成影响。     

冬小麦生长及根系吸氮的动态模拟研究

建立了冬小麦生长、根系吸氮耦合模拟模型。冬小麦生长动态受到气象、土壤水分、氮肥等外界因素和作物吸氮能力等内在因素的影响，而作物吸氮量与干物质增长量和土壤水分、氮肥条件也有着密切的关系。模拟结果表明：该模型能够较好的反映冬小麦生长动态、叶面积指数变化及作物吸氮过程。     

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。     

作物根系生长监测微根管装置设计与试验

为实现不同深度下作物根系的实时监测与图像采集,设计开发了作物根系生长监测微根管装置,图像采集后可以通过上位机软件进行实时显示与存储。装置由监测管与控制箱组成,监测管使用亚克力材料制作透明外壳,同时在管内通过丝杠和导杆架设滑动轨道,利用步进电机实现摄像头在导轨上的运动控制;控制箱以STM32单片机为核心控制板,并根据实际需求选取了相应外设模块。以番茄根系为研究对象进行持续98 d的图像采集,借助软件RhizoVision Explore对根系图像进行分析,试验结果表明,前70 d番茄根系整体生长速度较快,后28 d逐渐趋于稳定,在深度6～10 cm处分布较为密集,根长密度在深度10 cm处于第91天达到最大值(1.22 cm/cm³),分析结果与番茄根系生长规律一致,表明本根系生长监测微根管装置能在不影响根系持续生长的情况下完成对作物根系的长期在线监测,满足作物根系监测要求。     

膜下滴灌对小麦根系分布特征的影响

为了研究膜下滴灌小麦在河套灌区的适用性及根系分布特征,在河套地区开展了常规畦灌小麦与膜下滴灌小麦的对比试验.试验结果表明,膜下滴灌小麦在整个生育期内的保墒作用明显,且其根长密度、根表面积密度、根体积密度在主要的浸润层0~30 cm均优于CK;种植模式不同时,1膜5行的种植模式的根系指标数值在各个土层内平均大于1膜6行5.9%;灌水水平不同时,充分灌溉促进了0~30 cm土层中的根系生长,而轻度水分亏缺有利于深层土壤中根系的生长.膜下滴灌小麦各处理的产量、作物水分生产率与灌溉水分生产率显著高于CK,产量较CK分别提高了19.6%,14.6%,19.5%,14.7%,作物水分生产率较CK分别提高了28.2%,27.3%,29.6%,27.3%,灌溉水分生产率分别提高了37.1%,40.7%,42%,41.8%.1膜5行的充分灌溉处理不仅促进了根系的生长,同时为产量、作物水分生产率、灌溉水分生产率最优,是兼顾高产与提高作物水分生产率的优良种植模式.     

不同灌溉方式下生菜根系生长模型研究

为探明不同栽培方式对蔬菜根系生长的影响,采用滴灌、微喷灌2种灌溉方式和醋糟与草炭复配而成的4种栽培基质对生菜根长、根深和根区半径进行了试验研究。结果显示:不同灌溉方式下可用同一个预测模型;相同灌溉方式下,不同基质栽培生菜根系特征值差异不显著(P0.05),可用同一组模型参数来表示。以试验数据为基础,采用有效积温作为定量发育进程的尺度,构建了预测生菜根长和根深的动态生长模型;以根深和有效积温为自变量,建立了根区半径动态变化模型。运用重复试验数据对所建模型进行验证,滴灌和微喷灌生菜的根长、根深和根区半径的预测值与实际值之间回归估计标准误差和相对误差最大分别为290 cm、0.81 cm、0.63 cm和15%、12%、13%,表明所建立的3个动态变化模型具有较高的预测精度,可为节水型设施基质栽培生菜提供理论依据和决策支持。     

滴灌紫花苜蓿根层水分稳定同位素特征分析

为了明确滴灌紫花苜蓿根层水分运移,进一步阐明滴灌节水机理,采用液态水稳定氢氧同位素技术,分析了滴灌紫花苜蓿根层水分稳定氢氧同位素分布特征。结果表明,紫花苜蓿根层水分稳定氢氧同位素在下层富集,且随土壤剖面深度的增加同位素富集量有增加的趋势。滴灌条件下,紫花苜蓿根层发育有较多细根,可迅速而高效地利用灌溉水,灌溉后紫花苜蓿对灌溉水的利用不明确偏向于某一深度土层,根层内各土层土壤水均有利用。灌溉前土壤干旱时,滴灌紫花苜蓿以30 cm上下土层土壤水作为主要水分来源的概率较高。     

滴灌对塔里木灌区骏枣根系分布的影响研究

以期为确定塔里木灌区骏枣灌水量、施肥方式、越冬防寒、采样区域等提供科学依据,采用整树挖根和环状壕沟分层相结合方法观察滴灌条件下骏枣根系的分布规律。结果表明,垂直方向上根系全部分布在地表以下50cm土层中,90%以上根系主要分布在0～40cm土层中,其中10～40cm土层根系约占总量的80%以上;水平方向根系全部分布在距植株80cm土层中,80%的根系主要分布距植株60cm以内的土层中,其中距植株40cm以内土层中根系占全部根系数量60%以上。因此得出,滴灌条件下骏枣根系分布较集中,但不呈对称性,有明显的向水、向肥生长特性,根系分布较浅,应注意防冻减灾。     

滴灌和畦灌的幼龄核桃树根系空间分布特性研究

采用分层分段挖掘法和扫描分析法对干旱区滴灌和畦灌方式下核桃树根系总根长、有效根系的空间分布规律进行了研究。研究结果表明:1在水平方向上滴灌和畦灌核桃树根系主要分布在0~120cm范围内,滴灌占总根系分布的90.1%,畦灌占总根系分布的89.2%;在垂直方向上滴灌核桃树根系主要分布在0~90cm范围内,占总根系分布的90.6%,畦灌核桃树根系主要分布在0~120cm范围内,占总根系分布的85.7%。2畦灌核桃树有效根系在水平方向上随距离增加而递减的规律分布,在垂直深度分布上呈现出先随深度的增加而增加,在深度为110cm左右处出现峰值之后又随深度增加而减小的规律。滴灌有效吸水根根长在水平距离70cm和垂直深度70cm处为分布密集区。在距离树干水平距离70cm和垂直深度70cm附近的根区,应作为核桃树水肥管理的重点区域。     

不同滴灌方式下咸水灌溉对棉花根系分布的影响

通过大田试验研究了不同滴灌方式利用咸水灌溉对棉花根系分布的影响。结果表明,2种滴灌方式下土壤中的水分和盐分在1 m土体内随土壤深度的增加和咸水浓度的增加而增加,且由于滴头的洗盐作用,地表滴灌和地下滴灌方式下土壤中的水盐分布深度均有所下移。正是由于水盐在土壤有这样的分布特征,2种滴灌方式下不同盐度咸水灌溉后,作物不仅可以感受到变化了的环境信息,而且自发地改变结构形态、空间构型,即增加根长、根干重、根半径以及根表面积,对盐胁迫做出适应性的根系形态变化。     

不同灌溉方式对棉花细根动态变化的影响研究

为了探明不同灌溉方式(滴灌、漫灌)对棉花细根动态变化的影响,利用CI-600植物根系生长监测系统,对2016年生长季内不同灌溉方式处理的棉花细根实施精准监测,获取了棉花细根根长、直径等相关数据,得到了现存量、生长速率(A)、死亡速率(D)及生死之比(RAD)等参数,研究了滴灌和漫灌条件下棉花细根生长、死亡及周转的差异。结果表明,不同灌溉方式下棉花细根现存量均呈"单峰"型变化曲线;在棉花生育期的前期,漫灌抑制了细根的生长,而在后期,滴灌促进了细根的死亡;滴灌棉花细根的A和D的最大值和平均值均高于漫灌棉花的;分析RAD发现,棉花生育期内细根动态表现为生死同步,且生长处于优势地位;滴灌棉花细根周转(0.88/0.67)高于漫灌棉花(0.77/0.61),与漫灌相比,滴灌使棉花根系的生命活动更加旺盛。     

苹果根系分区灌水的节水机理与控梢促花效应研究

根系分区灌水(Partial Rootzone Irrigation,PRI)是一种新型的地面节水灌溉技术,节水潜力巨大.通过分根盆栽苹果不同根系灌水体积试验研究认为,当减少灌水根系体积后,苹果叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(TT)均降低,但TT降低程度大于Pn,故单叶水分利用效率(WUE)明显提高;同时当减少灌水根系体积后植株新梢和叶片生长速率降低,新梢停长率增加;经过一个生长季的处理发现,减少灌水根系体积增大了植株的中短枝比例,降低了长度大于60 cm旺枝的比例,苹果来年的开花株率、单株花序总数、坐果率均增加.     

非充分灌溉对地下滴灌棉花根系生长分布影响的初步研究

灌溉定额的大小对棉花根系的生长发育和分布及棉花产量有着重要的影响,通过田间小区试验,研究了4种非充分灌溉处理对地下滴灌棉花根系分布的影响,结果表明:随着灌溉定额的减少,地下滴灌棉花根系数量不断减少,地下滴灌棉花的次根呈两层分布;同时地下滴灌棉花根冠比无论是长度之比还是干物质量之比,随着灌溉定额的减少呈上升趋势,且均高于膜下滴灌处理。     

覆膜滴灌条件下灌水量对玉米根系分布特征的影响

根系生长决定了植物吸收养分和水分的能力,在作物生长中扮演了重要的角色。为了探讨水分差异对玉米根系分布规律的影响,在民勤试验站进行了不同灌水量对覆膜滴灌玉米0~100cm土层根系质量、根径及根长的影响研究,结果表明,灌水量对膜下滴灌玉米根系特征产生了重要影响:灌水量越大,其根系所占百分比和根径越大;同一生育时期,各处理不同土层根重变化较大,但其变化规律基本一致,均随着土层深度的增加,根重逐渐减小,0~40cm土层所占的重量百分比较大,同时0~40cm土层平均根径及根长也较大。试验为探索覆膜滴灌条件下玉米根系分布特征提供一定的参考,为完善覆膜滴灌灌溉制度提供一定的指导意义。     

毛管间距对膜下滴灌棉花根系及植株生长的影响

在大田膜下滴灌条件下,对毛管间距影响棉花根系分布及植株生长的特点进行了试验研究。试验中滴灌毛管布置间距分别为130、90 cm;观测了棉花不同生育阶段的根系分布及单株株高、叶面积。试验结果表明,毛管间距大,导致灌水量也大,土壤易出现深层渗漏,而且土壤水分水平分布均匀性差,造成内、外行棉花长势不均匀,棉花根茎小,根长密度水平方向呈单峰抛物线分布,垂直方向14~28 cm土层处根长密度最大;而毛管间距小,土壤水分水平分布均匀,内、外行棉花长势均匀,棉花根茎大,根长密度水平方向呈双峰抛物线分布,垂直方向0~14 cm土层处根长密度最大。但2种毛管布置间距的棉花根系生长过程、株高及叶面积生长过程均符合相同的规律。试验结果为滴灌技术设计中选定土壤湿润比和毛管间距提供参考。     

间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响

为探讨间接地下滴灌及导水装置埋深(灌溉深度)对南疆极端干旱区矮化密植红枣根系生长分布特征及产量、水分利用率的影响,试验设间接地下滴灌(ISDI)3个导水装置埋深水平,分别为20、27、35 cm,以地表滴灌(DI)为对照,共4个处理,经过2~4 a的田间试验后,采用环状壕沟分层挖掘法对以枣树树干为中心,半径为1 m的90°扇形区域内0~100 cm土层进行根系取样。结果表明,相对于DI,ISDI下各根系分布较均匀,生长方向基本向下延伸;ISDI显著增加了根径小于5 mm根系根长密度,细根(根径小于2 mm)是DI的3倍,但减少了根径大于5 mm根系根长密度,相对增加了20~40 cm土层根系根长占总根长的比率;垂直方向上随着灌溉深度的增加表层根系根长密度相对减少,深层相对增加;水平方向上各处理根系根长密度基本呈现随着与树干水平距离的增加而减小的趋势,但在0~20 cm土层减小的幅度较大,在20~40 cm土层其减小的幅度较小;随着灌溉技术由DI到ISDI及灌溉深度的增加,细根分布基本呈现出由宽浅型向深根型发展的趋势。相对DI,ISDI具有较好的节水增产效果,提高产量及灌溉水生产率最大达20%。建议幼龄期南疆密植枣树的导水装置埋深为27~35 cm。研究为极端干旱区枣树适宜灌溉技术的选择及其技术要素的制定提供依据。