基于电容式湿度传感器的砂土水分含量测定

为了研究电容式土壤湿度传感器在砂性土壤蒸发不同阶段水分含量测定时存在测值偏差问题,采用直接称重求含水率法对比电容式土壤湿度传感器测量水分含量法,分析了初始饱和砂土柱蒸发条件下水分含量变化过程。结果表明;电容式湿度传感器量测法与电子秤量法在不同阶段含水率测值表现出差异性与相关性;传感器的插入影响试样蒸发过程:相较于原状土,前期扰动土蒸发速率偏高,中期偏低,后期基本一致。电容式湿度传感器测值偏差是由于插入电极薄片改变了原状土壤试样蒸发条件,其偏差程度与形成机理可从微观角度阐述,电容式土壤湿度传感器测量砂土蒸发过程中水分含量时具有分段式最佳表征形式。     

基于15N示踪技术的烟田肥料氮素再利用分析

为研究后季烤烟对首季残留氮肥的吸收利用情况,2011年利用蒸渗仪设计了不同灌水量(600、800和1 000 mm)和施氮量(15N双标记NH_4NO_3,90和120 kg/hm~2)试验,并于2012-2014年对烤烟不同器官中15N-N(来源于2011年施入的肥料氮素)累积量、土壤中15N-N含量进行了跟踪观测,同时分析了烤烟对首季肥料氮素再利用率的影响因素。结果表明:1)后季烤烟叶、茎和根中来源于首季的肥料氮素累积量,随首季施氮量的增加而增加,但随首季灌水量增加总体上有所下降;2)后三季烤烟对首季施入肥料氮素的总再利用率为10.79%~14.58%,首季灌水量600 mm、施氮量90 kg/hm~2处理最有利于后季烤烟对其残留肥料氮素的吸收;3)后三季烤烟对首季施入的肥料氮素的平均再利用率,与首季灌水量呈极显著负相关(P0.01),与0~20 cm土壤中首季残留肥料氮素量呈显著正相关(P0.05)。首季灌水主要通过改变其肥料氮素在不同土层中的分配格局,尤其是通过改变0~20 cm土层的肥料氮素含量,来影响后季烤烟对首季施入肥料氮素的再利用,但其具体影响机理仍需进一步明确。综上,后季烤烟能吸收相当比例的前季残留肥料氮素,合理制定前季灌水和施氮制度,对于后季烤烟肥料氮素再利用率的提高至关重要。研究结论可为烟区土壤生态环境的改善及烟草农业的可持续发展提供有益参考。     

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉（全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水）和生物炭（0、15、30 t/hm2）处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%～32.7%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%～14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%～21.7%和9.2%～45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%～11.9%和40.0%～168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%～109.0%、21.0%～58.1%和13.6%～57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期的耐盐性能进而缓解盐胁迫危害,在六叶至吐丝期间灌溉微咸水仍能保持良好的叶面积指数、干物质累积和产量特性,因此促进了咸淡交替灌溉的可行性和适用性,相同交替灌溉下籽粒产量提高了10.9%～32.3%。该结果对滨海地区盐渍化水土资源的农业利用具有指导作用。     

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。     

微咸水灌溉对土壤EC值及冬小麦产量的影响

通过测坑试验,在"咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"3种微咸水-淡水交替灌溉方式和1、3、5 g/L三种微咸水矿化度水平条件下,监测并分析了各生育期灌水前后及生育期结束后土壤0~20、20~40、40~60 cm土层EC值,测定并分析了冬小麦产量及其构成因子。结果表明,整个生育期内,各层土壤EC值呈波动周期性变化趋势;微咸水-淡水交替灌溉方式主要影响土壤盐分的垂直分布,盐灌越靠前,盐分聚集层越深;灌水矿化度主要影响土壤总体EC值,随灌水矿化度增加,土壤总EC值变大。冬小麦产量和产量构成因子随灌水矿化度升高而呈减小的趋势,冬小麦的产量构成因子及产量在"咸淡淡"与"淡淡咸"2种轮灌方式下差异性显著,表现为"咸淡淡""淡淡咸"。     

农田干缩裂隙形态特征及其裂隙率预测模型研究

农田干燥收缩产生的裂隙影响土壤水力-物理结构特征,并为农田灌溉水或污染物运移产生优先通道。为揭示农田裂隙形态和基质收缩等演化特征,并对土壤裂隙率进行预测,基于室内土壤收缩及裂隙发育模拟试验,采用图像处理及形态学算法分析了裂隙几何特征,选取非侵入性局部收缩分析方法量化基质域收缩特性;根据脱湿过程中土壤孔隙由基质域向沉降域和裂隙域中的转换机理,结合收缩特征曲线VG-PENG模型、收缩几何因子Logistic函数2个子模型,提出土壤裂隙率预测模型,并对不同厚度土壤试样的裂隙率进行验证。结果表明,厚度在土壤开裂过程中对裂隙形态影响显著,表现为随着土壤厚度加大,土壤表面大裂隙宽度总体加大,且裂隙骨架密度减小,土壤收缩开裂进程放缓;土壤在干燥过程中,基质收缩呈现非均匀特征,并向块区型芯聚集,裂隙边壁区域呈现出局部集中变形区,且收缩量随土壤厚度增加而增大。裂隙率预测模型结合土壤收缩非均匀性特征,从土壤物理角度预测了裂隙率关于含水率的演化过程,有效模拟了裂隙率随含水率演化规律(模型决定系数R²>0.91)。模型弥补了以往裂隙模型未考虑收缩各向异性的不足,可为裂隙流模型构建及...     

不同蓄水时间下滨海盐土盐分淋失规律研究

通过室内淋洗模拟试验,对比研究了蓄水时间对滨海盐土脱盐效果的影响.试验结果表明,蓄水时间与脱盐效果成反比,蓄水1～2 h后排水脱盐效果最好;脱盐后的土柱离子组成及含量相当,不同蓄水时间下离子迁移规律具有相似性,土壤离子按脱盐率由大到小排序,阳离子依次为Mg<'2+>、Na<'+>、Ca<'2>、K<'+>,阴离子依次为...     

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。     

棘孢木霉对水稻纹枯病病原菌立枯丝核菌生物防治的研究

为了检测棘孢木霉T12对立枯丝核菌的生防效果,测定了T12对立枯丝核菌RS02菌株竞争性抑制作用,T12挥发性代谢物对RS02菌核萌发和菌丝生长的影响,T12的发酵液对RS02菌核萌发、菌丝干质量和侵染相关酶活力的影响。结果显示,培养4d的T12通过空间竞争对RS02生长产生抑制,抑制率达78.7%;T12产生的挥发性物质对菌核萌发和菌丝生长抑制率分别为10.3%、12.2%;大于10%浓度T12发酵液对菌核萌发、菌丝干质量均表现出显著或明显的抑制效果,50%浓度发酵液对菌核萌发、菌丝干质量的抑制率分别为65.7%、88.2%;培养5 d,10%、30%、50%浓度发酵液处理的RS02纤维素酶活力分别降低了17.4%、55.0%、76.8%,果胶酶活力分别降低了21.8%、53.9、69.5%。综合试验结果可知,棘孢木霉T12能够显著抑制立枯丝核菌的生长并降低其侵染能力。     

基于改进人工鱼群算法的低压输水管网优化设计

低压管道输水可以减少渗漏和蒸发损失,提高水资源利用率,节约耕地,但管道输水投资较高,如何通过合理设计降低投资已成为低压输水管网可持续发展的重要研究课题。为减少投资总费用、满足灌溉节点流量需求,提出一种改进人工鱼群算法的低压输水管网优化模型。以管网年投资为目标函数,然后引入罚函数将其转化为无约束问题,并对硬聚氯乙烯(unplasticized polyvinyl chloride,简称UPVC)管管道工程造价拟合优化,建立满足节点需水量的数学模型,采用自适应步长和视野范围的改进人工鱼群算法进行求解。实例结果表明,改进人工鱼群算法的年费用为4.68万元,比原投资年费用(6.12万元)减少23.53%,有效优化了管网布置,降低了投资成本。