作物调亏灌溉的适宜时间与调亏程度的研究

作物调亏灌溉是建立在作物与水分关系基础上的一种节水高产灌溉技术。根据陕西长武、甘肃民勤等地的田间试验资料分析了适度缺水对作物产量的有益效应,表明调亏灌溉的适宜时段应该在作物的早期生长阶段。陕西长武和甘肃民勤小麦和棉花的试验结果表明,其水分亏缺程度可达到田间持水量的45%～50%,而对作物的产量没有不利影响,但可明显提高作物水分利用效率。并且讨论了调亏灌溉目前存在的一些问题。     

基于改进Makkink模型的四川盆地参考作物蒸散量估算

为了有效提高四川盆地参考作物蒸散量ET₀的预报精度,选取四川盆地16个代表性气象站点1961-2019年逐日气象数据,基于差分进化算法(DE)对辐射模型的经验参数校准改进Makkink模型并估算四川盆地ET₀,在日、月尺度上对改进的Makkink模型(M1-M6)和Jennsen-Haise(JH)及Irmak(IK)模型评价.结果表明:在日尺度上,改进的Makkink(M1-M6)模型(R²为0.77~0.87)模拟结果比JH和IK模型(R²为0.74~0.76)更精确,改进的Makkink模型中,M4模型估算精度最高,综合性指标GPI中位数为1.05;在月尺度上,改进的Makkink模型模拟结果(误差为3.59~15.71 mm/月)也优于JH和IK模型(误差为6.84~25.31 mm/月),其中M4模型估算精度最佳,综合性指标GPI为1.72.总体而言,推荐以温度和相对湿度作为输入数据的M4模型模拟四川盆地ET₀.     

交替沟灌玉米灌浆期茎流影响因子敏感性分析与模型适用性研究

【目的】应用人工神经网络对不同处理玉米茎流进行精准预测,为推算玉米蒸腾耗水量以及制定合理的灌水方案提供新思路。【方法】试验研究对象为夏玉米,品种为西农985。试验设置3个处理,分别为交替沟灌高水处理（alternate furrow irrigation,AFI1）、交替沟灌低水处理（alternate furrow irrigation,AFI2）和常规沟灌处理（conventional furrow irrigation,CFI）。AFI1、AFI2每次灌水量为CFI灌水量的2/3和1/2。利用通径系数与互信息分析不同处理的影响因素与玉米茎流相关关系,基于人工神经网络理论建立了玉米茎流速率估算模型,以主成分回归模型为对比,对两个模型预测精度和稳定性进行评价。【结果】（1）不同处理对环境因子的响应有所差异,影响CFI、AFI1玉米茎流的主要因素是气象因子,影响AFI2处理玉米茎流的主要因素是土壤水分;（2）不同土层含水量对各处理茎流的影响也有所不同,研究发现10-20 cm和20-30 cm土层含水量与玉米茎流相关程度最高。利用不确定性分析法进一步分析得出,常规处理与高水处理水平下,与茎液流变化关系最密切的土壤含水层为20-30 cm,其次是10-20 cm,低水处理水平下,最敏感的土层为10-20 cm,其次是20-30 cm;（3）根据模型误差分析与模型不确定性分析,神经网络模型RMSE、d-factor值较小,R²值达到了0.9以上,说明神经网络模型预测精度更高,模型更稳定。【结论】与传统方法相比,人工神经网络模型可以快速准确地对茎流进行预测,对指导玉米灌溉具有重要的指导意义。     

沟灌简易长喉道量水槽水力性能初探

【目的】针对北方灌区田间沟灌缺乏量水设施的现状,设计一种成本低廉、制作安装简易的新型量水设备—便携式三角形长喉道量水槽,分析其水力性能。【方法】在8个流量(1.03、3.03、5.06、7.00、9.00、11.07、13.07、15.05 L/s)工况下,对该量水槽分别进行了自由出流和淹没出流的水力性能试验,测量了槽内共14个控制断面的水深,分析了不同流量下的水面线变化和傅汝德数(Fr)的变化。【结果】拟合出的不同出流状态下的流量公式中,自由出流状态下的最大相对误差为-3.61%,淹没出流下的为6.54%,平均相对误差均在0.5%以内;自由出流下Fr在断面5到断面7之间等于1,临界水深断面产生的具体位置在喉口段中部偏前段,距离量水槽进口首断面325~385 mm;该三角形长喉道量水槽的临界淹没度可达0.83。【结论】单个便携式三角形长喉道量水槽的流量测量范围为1~15 L/s,喉口长度建议为210 mm,临界淹没度在0.80~0.83之间。     

滴灌系统网式和叠片式过滤器水力性能试验研究

滴灌系统过滤器的性能直接影响系统正常运行及使用寿命,以网式和叠片式过滤器为研究对象,进行了不同流量下清水和3种质量浓度浑水工况下,不同目数的2种过滤器水头损失和过滤性能试验,分析了过滤器水力性能的影响因素及其相互关系。结果表明,在清水条件下,过滤器的局部水头损失hj与流量Q成正比,随着系统过流量的增加而增加;相同流量下,高目数过滤器产生的水头损失大于低目数;浑水条件下,过滤器的水头损失与系统过流量、含沙量有关。随流量、含沙量的增大,过滤器初始水头损失增大,过滤周期变短。相同条件下,叠片式过滤器的水头损失明显大于网式过滤器,除沙率高于网式过滤器,即网式过滤器水力性能优于叠网式片过滤器,叠片过滤器的过滤效果优于网式过滤器。     

局部控制地下浸润灌溉对叶用莴苣生长及水分利用效率的影响

通过两年的盆栽试验,对比研究了局部控制地下浸润灌溉和地表滴灌对作物根区土壤水分动态及叶用莴苣的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、产量和品质的影响。结果表明,局部控制地下浸润灌溉的蒸发量明显小于地表滴灌处理,莴苣产量高于地表滴灌处理;水分利用效率是局部控制地下浸润灌溉处理最高,达到了42.42 kg/m3,地表滴灌仅为15.14 kg/m3;各处理光合速率和蒸腾速率日变化均呈"双峰"曲线,且呈处理1>处理2>处理3>处理4的趋势;局部控制地下浸润灌溉处理的根冠比较高,最大值达0.187,而地表滴灌处理的根冠比仅为0.071;局部控制地下浸润灌溉中莴苣的Vc含量达到了14.62 mg/100g,而地表滴灌处理仅为12.82mg/100g。说明局部控制地下浸润灌溉能有效改善莴苣的光合产物分配,调整根冠比关系,提高莴苣的水分利用效率,使作物产量与品质得到统一。     

果树根系分区交替灌溉研究进展

通过对国内外分根区交替灌溉研究成果分析,综述了一种既能满足果树水分需求,又能控制植株长势、减少“奢侈”蒸腾、改善果实品质的果园节水灌溉新技术——果树根系分区交替灌溉,阐明了其理论体系和节水优产机理,概述了与该技术有关的部分根区干燥技术研究现状和存在的问题,提出了几种适合在果园应用的根系分区交替灌溉技术实施模式并对其可行性进行了探讨。分析了果树根系分区交替灌溉技术的应用前景和需要进一步研究的问题。     

陕北风沙区温室滴灌油桃生长和产量对水分亏缺的响应

为探明滴灌方式下不同水分处理对陕北风沙区温室油桃生长的适用性,选择5a生早熟油桃"秦光6号",设置3个滴灌处理W1、W2、W3和当地漫灌处理(CK)4个水分处理,当任一滴灌处理的土壤含水率达灌水下限50%θ_f,开始统一灌水,灌水上限分别为90%θ_f(W1)、75%θ_f(W2)、60%θ_f(W3)。经过2017年的预试验处理后,于2018年测定桃树新梢生长量、茎干日最大收缩量(MDS)、叶片叶绿素相对含量(SPAD)、果径以及产量和水分利用效率(WUE)等指标。结果表明:新梢生长量和滴灌灌水量呈正相关,各生育期的MDS均值存在显著差异(P0.05);各处理叶片的SPAD值在果实第二膨大期和成熟采摘期差异显著,W2在果实生长期SPAD整体居高。果实的生长情况:CK的成熟果实横径和缝径分别为44.3、46.0 cm,而W2达53.3、55.9 cm;W1和W3的单株果个数较W2(49.3)分别高20.8%和5.7%,CK则低至40.7个;但W2单果重显著高于其他处理,达到106.39 g。W1、W2、W3的果实产量分别为24 446.8、23 303.7、20 777.2 kg·hm~(-1),而CK产量仅为15 845.3 kg·hm~(-1),可见漫灌产量最低,滴灌时重度水分胁迫下减产显著。W1、W2、W3的WUE分别是CK的188.0%、299.0%、614.4%。持续性亏缺灌溉下,处理W2在减产不明显的情况下能保持油桃需水关键期较优的光合作用,提高果实单果重和WUE。     

基于波文比-能量平衡法的半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量估算

为准确估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量,在测定气象数据的基础上,以水量平衡法的实测蒸发蒸腾量（ET）为参考,分析判断波文比-能量平衡法估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量的适用性以及整个生育期内葡萄ET的变化规律,分别采用单作物系数法（K_c）、双作物系数法（K_cb）估算半干旱半湿润地区葡萄ET。结果表明：全生育期内波文比-能量平衡法与水量平衡法之间的均方根误差(RMSE)与纳什系数(NSE)分别为0.54与0.64,决定系数为0.82,说明波文比-能量平衡法可以较好地应用于半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾估算,双作物系数法比单作物系数法估算结果更为精确,计算出的双作物系数0.85、1.07、0.71可以作为本地区值。     

滴灌水钾一体化对猕猴桃光合特性的影响

为探明不同滴灌水钾一体化管理对猕猴桃光合特性的影响,以8 a生金艳猕猴桃为试材,设置对照处理CK（在果实膨大期即III期、果实成熟期即IV期灌水量分别为31.2、26.4 m³·667m^-2,施钾量分别为6.0、7.8 kg·667m^-2）,在III、IV期分别设置3个亏水水平（即轻度、中度、重度水分亏缺,记为LD、MD、SD,灌水量分别为CK的80%、60%、40%）和2个施钾水平（即低钾、高钾,记为LK、HK,施钾量分别为CK的60%和80%）。结果表明：果实膨大期、果实成熟期不同滴灌水钾一体化处理的光合指标日变化趋势相似;LD处理下叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、瞬时水分利用效率（WUEi）、羧化速率（CE）均随施钾量增加而增大,果实膨大期LDHK处理的Pn、CE较LDLK处理分别高15.71%、16.80%,果实成熟期LDHK处理的Pn、Gs较LDLK处理分别高6.07%、12.76%,差异达显著水平（P<0.05）;SD处理下,除胞间CO₂浓度（Ci）外各光合指标均较CK显著下降（P<0.05）;MD处理下,除Ci、WUEi外各光合指标均较CK显著下降（P<0.05）;施钾量一定时,除Ci、WUEi外各指标均随灌水量增加而显著增大（P<0.05）,增幅为11.42%~64.40%;与CK处理相比,果实膨大期LDHK处理Pn提高11.38%（P<0.05）,WUEi提高3.06%,CE提高10.83%;IV-LDHK处理Pn提高0.96%,WUEi提高2.00%。综合比较采用果实膨大期LDHK处理及果实成熟期LDHK处理,可在相应生育期节水节肥20%,日光合能力较强,是猕猴桃较适宜的滴灌水钾一体化管理模式。