负水头供液施肥对温室番茄水分利用效率的影响

为探讨日光温室番茄的日蒸散量变化规律,明确日光温室番茄合理的灌溉施肥模式,基于负水头供液系统研究了常规基追肥处理(F1)、按EC值调配的施肥处理(F2)和山崎大量元素配方施肥处理(F3)对日光温室番茄日蒸散量及水分利用效率的影响。结果表明,基于负水头供液系统可以实现0~20 cm土壤含水率的精确控制,各处理变异系数(CV)仅为5.92%~11.9%。日光温室番茄的日蒸散量变动幅度为0.43~5.90 mm,呈先升高后降低的单峰曲线。开花坐果期为日光温室番茄蒸散量最大的时期,日均蒸散量达3.65~3.78 mm,蒸散量可占到全生育期的60%以上。处理F3的生育期蒸散量最大,与处理F1和F2相比,分别增加了3.72%和2.09%。温室番茄的生物量和产量以及生物量水分利用效率和产量水分利用效率均以处理F3为最高,与处理F1相比,分别提高了29.0%和24.1%以及16.4%和9.84%。综合分析,采用山崎大量元素配方的施肥处理(F3)不仅增加了番茄蒸散量和产量,而且提高了水分利用效率,为供试条件下最优的水肥管理模式。     

生物炭对有机菜心产量、品质及水分利用的影响

为探究生物炭对提升有机菜地土壤保水能力与菜心水分利用的作用,基于田间小区定位试验,研究不施肥（CK）、单施有机肥（MC0,110t/hm2）、有机肥+低量生物炭（MC1,110t/hm2+85t/hm2）和有机肥+高量生物炭（MC2,110t/hm2+17t/hm2）对土壤水分动态以及有机栽培菜心产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,有机肥配施生物炭可显著提高有机菜地表层土壤（0～20cm）含水率,增加0～70cm土壤贮水量,与处理MC0相比,处理MC1和MC2全生育期平均含水率分别提高4.7%和8.6%（P<0.05）,0～70cm土壤贮水量分别提高12.3%与3.4%。CK处理0～20cm土层含水率变化幅度大（10.5%～31.2%）,处理MC1变化幅度相对较小,为15.4%~30.4%。相比处理MC0、MC2和CK,处理MC1可显著促进菜心生长,增加产量,改善菜薹品质。菜心株高、叶片数和叶围面积均以处理MC1为最高,相比处理MC0,处理MC1生物量与产量分别提高36.7%、59.1%,而硝酸盐含量降低20.0%～44.3%。与MC2、MC0和CK相比,处理MC1周年耗水量分别降低3.6%、6.8%和13.7%（P<0.05）,而产量水分利用效率分别提高49.8%、75.7%和2264.8%（P<0.05）,生物量水分利用效率分别提高45.4%、46.6%和720.1%（P<0.05）。处理MC2与MC0相比,菜心产量和水分利用效率虽明显增加,但均显著低于处理MC1。研究结果可以为西北旱区有机蔬菜合理制定培肥制度提供理论依据。     

红蓝光交替照射下生菜能量利用与光合性能分析

针对植物工厂中人工光源能耗大的问题,进行了交替供光模式提高生菜能量利用率、降低光源能耗的研究。试验在全人工光型植物工厂中进行,采用供光模式可调的红蓝LED光源,以不同间隔（5、10、15、30、60min）的红蓝光交替照射生菜,并以纯红光、纯蓝光以及红蓝光同时照射作为对照,分析了红蓝光交替照射对生菜能量利用及光合性能的影响。结果表明：与红蓝光同时供光的处理相比,所有交替光处理下的生菜地上部鲜质量、LUE、EUE均有所提高,提高幅度分别为18.6%~53.6%、34.3%~78.6%、34.6%~79.4%,其中红蓝光30min间隔交替照射下生菜鲜质量、LUE、EUE均最高,分别为115.50g、5.84%、1.92%;交替光照射的处理之间,随着交替时间间隔的延长,叶片净光合速率有逐渐提高的趋势;红蓝光30min间隔交替照射下生菜叶片净光合速率、水分利用效率、Ψo、RC/CSo、PⅠabs、ABS/CS、TRo/CS、ETo/CS均得到显著提高,该处理下PSⅡ光合机构的比活性整体最高。纯红光下,生菜地上部生物量最大,但LUE和EUE均显著小于红蓝光30min间隔交替照射处理;纯蓝光下,PⅠabs表现为所有处理间的最大值,但LUE和EUE在处理间最低或与最低值无显著性差异,纯蓝光下总叶面积及整体光合能力受到限制;红蓝光5min间隔交替照射更有利于刺激生菜叶片中类胡萝卜素的合成和积累,进而有利于对光合器官的保护。     

深层渗灌对冬小麦蒸散动态及水分利用效率的影响

为了解渗灌方式下冬小麦的水分蒸散动态及水分利用情况,设置春不灌水(T1)、地上灌拔节水(T2)、地下灌拔节水(T3)、地下灌拔节水+开花水(T4)、地上灌溉拔节水+开花水(T5)5个水分处理,利用称重式蒸渗仪研究了5种水分管理模式下冬小麦的蒸散特征、水分动态及水分利用效率。结果表明,从全生育期来看,冬小麦的耗水速率呈双峰曲线变化,渗灌(T3和T4)的蒸散速率高峰出现在灌拔节水后第五天,常规灌溉(T2和T5)的高峰值出现在灌拔节水后第三天;从每天蒸散动态来看,渗灌和常规灌溉耗水速率均呈"单峰曲线"变化,渗灌拔节水前期呈现"反奢侈耗水"现象,将更多的水用在拔节后期-灌浆期,而渗灌开花水明显抑制了冬小麦耗水,全生育期耗水总量比常规灌溉低1.99%~4.77%;渗灌主要增加了60~100cm土层含水量,常规灌溉增加了0~40cm土层含水量;渗灌增加了穗粒数、千粒重、水分利用效率和收获指数,降低了生物量、籽粒的氮素积累量。综合来看,渗灌通过影响不同土层含水量改变植物的耗水模式,即抑制土壤蒸发并将节余水用于生长后期;提高了水分利用效率和收获指数,降低了籽粒蛋白质含量。     

春黄瓜-套生菜-青菜-茼蒿-菠菜-混香菜周年高效栽培模式

宝山区距离城区较近,设施菜田面积较大,占总菜田面积的70%左右。黄瓜是宝山区的拳头蔬菜和品牌产品,在设施栽培中一直占有重要的地位,而绿叶蔬菜因种植成本低、比较效益高,也是设施栽培中     

基于根系加权土壤水分有效性的冬小麦水分生产函数

为了准确评估作物水分亏缺程度及其敏感性动态对作物产量的影响,该研究结合基于根系加权土壤水分有效性的植物水分亏缺指数（Plant Water Deficit Index,PWDI）与基于归一化热单元指数的S型累积水分敏感指数,建立了3种不同形式的作物水分生产函数（Crop Water Production Function,CWPF）,即Blank加法模型（PWDI-B）、Jensen（PWDI-J）和Rao（PWDI-R）乘法模型。通过2 a冬小麦栽培田间蒸渗仪试验（北京昌平）和1 a冬小麦栽培田间滴灌试验（山东黄河三角洲）,优化了土壤水分胁迫修正系数中参数,进而对PWDI估算精度及CWPF产量估算效果进行检验与评价。结果表明：蒸渗仪试验基于根系加权估算的PWDI与实测值吻合良好,决定系数R2为0.78,标准化均方根误差（Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE）为0.16;滴灌试验PWDI均值与作物株高（r=?0.95）、生物量及产量（r≤?0.79）均具有较好的相关性,表明根系加权PWDI能较准确地反映不同试验条件下冬小麦的水分亏缺程度及其对作物生长的影响;此外,无论是蒸渗仪试验还是滴灌试验,所建的3个CWPF对冬小麦产量的估算精度均在可接受范围内（R2≥0.78,NRMSE≤0.11）,且PWDI-R估算精度依次高于PWDI-J、PWDI-B、以及线性回归模型（即PWDI均值与产量的线性拟合模型）。因此,根系加权PWDI与S型水分敏感指数累积函数融合可用于合理构建冬小麦水分生产函数,其中PWDI-R乘法模型可优先推荐用于研究区冬小麦产量估算和灌溉制度优化,从而为当地冬小麦田间水分管理提供理论依据。     

水培生菜适宜营养液氮素供应浓度优化

以生菜为试验材料，设置5个营养液氮素浓度水平0.9、3.5、7、14和28 mmol/L（分别标记为T1、T2、T3、T4、T5），分析水培生菜生长、品质对营养液氮素浓度的响应。结果发现:各处理生菜茎粗无显著差异；T1处理生菜叶片数较少，显著低于T2、T3、T4、T5处理；T3处理生菜叶片叶绿素含量（SPAD值）较大，显著高于T1处理；T3处理生菜产量最佳，单株产量与T1、T2、T4、T5处理相比，分别高482.11%、53.53%、14.48%、32.49%；提高营养液氮素浓度有利于提高生菜可溶性总糖含量，随着营养液氮素浓度的增加，生菜维生素C含量和硝酸盐含量均呈先增加后减小趋势；利用生菜产量与营养液氮素浓度的关系优化得到生菜适宜营养液氮素浓度为9.69 mmol/L，在该条件下生菜可获得较高产量。      

地膜覆盖与常规灌溉对冬小麦耗水特征和产量的影响

为了进一步明确地膜覆盖的农业生产潜力,本研究在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业示范基地(40°10′33.26″N,116°23′37.07″E)设计4个试验处理[T1:地膜覆盖(在传统地膜覆盖的基础上膜上覆盖1 cm土层)+不灌水;T2:无地膜+冻水;T3:无地膜+冻水+拔节水;T4:无地膜+冻水+拔节水+开花水],利用称重式蒸渗仪研究该种地膜覆盖下的冬小麦耗水特征和产量形成机制。结果表明,4种处理的累计蒸散量随着播种天数而呈现三次多项式动态方程,且4种处理的绝对系数R20.99,拟合性较高。T1、T4的土壤?作物系数(Kc)最大理论值与实际最大值均出现在抽穗期,而T2、T3出现在拔节期,且4种处理的Kc随播种天数呈二次方程,绝对系数R20.70(T2为0.69)。从阶段耗水量看,播种—拔节期,T1显著低于T2(T3/T4);拔节—成熟期,T1与T2差异不显著,但均显著低于T3和T4处理(P0.05);在孕穗—开花和开花—成熟期,T1比T2分别增加了3.10 mm和21.43 mm的耗水量(P0.05);生长后期,增加了对50~100 cm土层的水分消耗。从蒸散速率及Kc看,T1的蒸散高峰值高于T2,但低于T3和T4;T1的冬后蒸散高峰最大值出现时间(播后215 d)晚于T2、T3和T4(播后194 d);T1的Kc最大值出现时间与T4相同(播后214 d),但晚于T2、T3(分别为播后200 d、199 d)。与T2、T3相比,T1增加了旗叶叶片水势,延缓了叶片衰老,而且土壤表层(0~5 cm)的温度增加了0.5℃,但增加不显著,这利于降低棵间的土壤蒸发。从产量与产量构成及水分利用效率看,T1的穗粒数和千粒重高于T2和T3,低于T4,但差异不显著;T1产量与T2和T3差异不明显,但显著低于T4,水分利用效率显著提高了22.6%(P0.05)。上述结果表明,在底墒水充足的条件下,地膜覆盖可代替冻水、拔节水的作用,通过减少前期土壤蒸发,为冬小麦生长后期节省大量水分,在保证产量的前提下降低冬小麦全生育期耗水量,提高作物水分利用效率。     

环境因子对负水头供液下温室番茄耗液量影响的通径分析

采用Pearson相关分析法研究负水头供液下不同淋洗时间和淋洗量处理下温室番茄日耗液量与空气相对湿度、气温和太阳辐射强度等环境因子的相关关系,采用通径分析原理分析各环境因子对番茄日耗液量的直接作用和间接作用,并建立了多元回归模型。结果表明:番茄日耗液量与各环境因子均呈显著线性相关(P0.05),其中与日平均太阳辐射强度和日最高太阳辐射强度的正相关性最强;与日最高相对湿度的负相关最强。日平均太阳辐射强度是番茄日耗液量的主要决策因子,决策系数为45.7%,日有效积温是主要限制因子,决策系数为-459.6%。番茄日耗液量模拟值与实测值的回归系数平方值为0.965。建立的多元线性回归模型可较好地预测番茄日耗液量。     

土壤剖面水分传感器探头仿真与试验

为准确掌握土壤墒情信息,针对农田环境下不同作物根区土壤含水率变化难以实时观测的问题,对土壤剖面水分传感器探头进行了仿真,并通过试验验证,给出了传感器探头设计尺寸的优选方案。在建立传感器探头微量化平面电容二维模型的基础上,分析了传感器探头结构变化对探头微量化平面电容周围电场强度和电容变化的影响,确定了探头结构尺寸的最优组合。当探头铜环电极外径40 mm、内径38.4 mm、轴向长度20 mm、轴向间距15 mm时,探头的灵敏性和探测范围最优。试验结果表明,本文研究的土壤剖面水分传感器测量精度为±1.42%,具有很高的稳定性和一致性。所设计的传感器探头可以根据实际测量深度需要任意组合,满足不同作物根区深度的土壤含水率测量需求。