半干旱区不同秋覆盖方式对农田土壤水温效应及玉米水分利用效率的影响

2013～2015年在黄土高原半干旱区以传统平作不覆盖为对照(CK)、地膜全覆盖(PA)、可降解膜全覆盖(BA)、玉米秸秆全覆盖(SA)和沟垄集雨半膜覆盖(RH)4种覆盖方式,研究不同秋季覆盖方式的土壤水分保蓄效果及对春玉米生长的影响。结果表明,在冬春休闲期,PA、BA、SA、RH处理均能有效提高播种前土壤水分,SA和RH处理在整个生育期土壤蓄水量显著高于CK,PA和BA处理仅在生育前期有较高的土壤水分;PA、BA和RH处理均有增温效果。不同处理中,PA处理产量最高,2年平均较CK提高58.17%,RH与BA处理分别较CK提高34.16%和27.05%,SA处理低于CK;水分利用效率与产量规律一致,PA、BA和RH处理分别较CK提高36.89%、14.34%和29.51%。     

有机物料输入对关中塿土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对塿土耕层(0—20cm)土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照(CK)相比,秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层(0—20cm)土壤有机碳(SOC)分别提高了29.5%和29.8%(p0.05);氮磷肥(NP)、有机肥与氮磷肥配施(MNP)、秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%(p0.05)。BNP处理的土壤可溶性有机碳(DOC)显著高于其他处理(p0.05),分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮(DON)均显著高于CK(p0.05),分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量(p0.05),增加了0—100cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200cm土层的硝态氮累积量(p0.05),而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理(NP,MNP,SNP,BNP)可显著提高0—20cm土层的含水量,增加0—40cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地塿土上一种较好的有机物料施用方式。     

尿素对浑水水肥一体化滴灌滴头堵塞的影响

为确定水肥一体化灌溉过程中,尿素对滴头堵塞的影响,分别配置了3种泥沙浓度(1.0、1.5 g·L~(-1)和2.0 g·L~(-1)),3种肥料质量浓度(1%、2%和3%),进行了间歇灌水堵塞试验,分析了滴头流量和排出泥沙量。结果表明:施加尿素对浑水滴灌具有缓解滴头堵塞的作用,在一定的尿素浓度范围内,施肥浓度越大,减缓作用越明显;施肥浓度对滴头的堵塞形式和主要堵塞物淤积位置的影响很小。滴头出流泥沙含量随灌水次数的增加呈现先快速增加,后逐渐变缓并趋于下降的趋势。施加尿素提高了滴头泥沙输送能力,施肥浓度越大,滴头输送泥沙的能力越大,泥沙排出率越大。浑水中施加尿素具有减缓滴头堵塞,延长滴头有效灌水次数的作用,当含沙量为2.0g·L~(-1)时,尿素浓度为1%,2%和3%的水肥一体化滴灌有效灌水次数比未添加尿素的可分别提高11%,89%和100%。可尝试通过尿素水肥一体化滴灌,缓解黄河水滴灌滴头堵塞危险,提高滴灌系统使用效率。     

文丘里施肥器能量转化关系

为了深入了解文丘里施肥器喉部负压的产生条件和变化过程,通过对进出口和喉部分别有测压设计的文丘里施肥器进行有压过流试验,研究了水流在不同特征断面处的能量转化关系.对于试验用文丘里施肥器,试验结果表明:当压力水流通过时,进口处的压能将转化成喉部处的动能,随着进口压能和流量的不断增大,喉部动能增大,喉部的压能完全消失,局部开始产生负压,负压达到最小值后,继续增大进口压力水头将不再引起喉部负压值的变化,但流速的增幅明显增大,喉部动能随流量的增加呈抛物线形趋势增大,产生的水头损失急剧增大;对于同一流量,喉部实际流速与理论流速的差异反映了喉部对应断面处的真空空间的大小;相对于自由出流,非自由出流条件下,喉部开始产生负压时对应的进口起点压力提高,流量相对较大,产生相同负压时的进口压力和流量明显高于自由出流条件.     

文丘里施肥器能量转化关系

为了深入了解文丘里施肥器喉部负压的产生条件和变化过程,通过对进出口和喉部分别有测压设计的文丘里施肥器进行有压过流试验,研究了水流在不同特征断面处的能量转化关系.对于试验用文丘里施肥器,试验结果表明:当压力水流通过时,进口处的压能将转化成喉部处的动能,随着进口压能和流量的不断增大,喉部动能增大,喉部的压能完全消失,局部开始产生负压,负压达到最小值后,继续增大进口压力水头将不再引起喉部负压值的变化,但流速的增幅明显增大,喉部动能随流量的增加呈抛物线形趋势增大,产生的水头损失急剧增大;对于同一流量,喉部实际流速与理论流速的差异反映了喉部对应断面处的真空空间的大小;相对于自由出流,非自由出流条件下,喉部开始产生负压时对应的进口起点压力提高,流量相对较大,产生相同负压时的进口压力和流量明显高于自由出流条件.     

基于GIS的作物与环境信息系统的研究与实现

利用Mapgis,C#和SQL2000技术集成开发了一种作物与环境信息管理系统。通过Mapgis构建了不同深度土壤水分、气象因子、作物等信息地理数据库,采用桌面端和网络端的模式完成了基于Mapgis的作物与环境信息的分析管理工作,以地图操作作为主要的操作形式,完成了对数据交互式空间查询、统计分析、生产专题图等处理功能。实际使用表明,该系统能够有效、直观地显示和管理某一区域的作物与环境信息。     

基于模糊PD的移动式喷灌机转向交叉耦合控制研究

针对移动式喷灌机前轮独立转向的同步控制问题,在对单侧前轮进行PID控制的基础上,基于Ackermann转向模型和单轮跟随误差推导出轮间的轮廓误差,并以轮廓误差为控制目标提出了基于模糊PD的交叉耦合控制方法,对前轮进行实时补偿。模型仿真和试验结果表明,该方法能在保证前轮角度跟踪精度的基础上,快速消除轮间轮廓误差,响应速度快,超调量小,具有较高的同步控制精度。该研究对独立转向农业机械的转向同步控制有一定的实际意义。     

关中西部灌区限量节水灌溉对冬小麦水分利用效率和产量的影响

为探索在半湿润灌区基于沟垄集雨种植模式的小麦高产节水栽培技术途径,于2015年10月-2017年6月在西北农林科技大学农学院试验基地,以西农979为材料,研究了不同种植模式结合小麦主要生育期限量灌水对作物水分利用效率和小麦产量的影响。结果显示,在传统平作常量畦灌(F150)的基础上,减少50%的灌水量,F75小麦产量两年分别下降18.86%、10.07%;集雨种植+灌水75 mm处理(R75)与F150处理相比,小麦产量略有小幅降低,但尚未达显著(P0.05)水平,且R75与R150处理亦无显著(P0.05)差异。此外,R75较F150处理灌水利用效率显著(P0.05)提高,两年增幅分别为95.51%、104.2%,作物水分利用效率分别提高了31.23%、13.1%。结果表明,集雨种植可高效利用降水及灌溉水,满足小麦生长发育及产量提升;基于集雨种植模式,通过在小麦关键生育期限量灌水,较传统平作常量畦灌(F150)产量无明显降低情况下,实现节水40%~70%。     

不同水分胁迫情境下冬小麦生长发育的RZWQM2模拟

为提高水分胁迫条件下作物生长过程的模拟精度,根区水质模型(Root zone water quality model 2,RZWQM2)的开发者改进了原有的水分胁迫指标(Soil water index 1,WSI1)得到2种新的水分胁迫指标WSI2和WSI3。其中,WSI2用Nimah and Hanks方程修正影响光合作用的胁迫系数(Soil water factor,SWFAC)中的根系吸水项;WSI3则在WSI2的基础上加入了土壤蒸发项。为比较上述3种水分胁迫指标模拟水分胁迫条件下冬小麦生长发育的精度,并对其在关中地区的适用性进行评价,首先利用2012—2013年和2013—2014年两年度的冬小麦分段受旱试验对RZWQM2模型进行校准和验证,然后分别选取模型中3种不同的水分胁迫因子对2年(2012—2014年)分段受旱试验进行模拟,评价冬小麦的土壤水分动态、蒸腾总量、最终生物量和籽粒产量的模拟效果。结果表明:3种水分胁迫因子能较好地模拟生育后期轻度受旱条件下冬小麦的生长发育过程,但随着受旱程度的加深和受旱时段的提前,模型的模拟精度降低;相较原有水分胁迫因子WSI1,WSI2提高了各受旱处理的模拟精度,其中2年生物量的平均RRMSE降低了2.84个百分点,籽粒产量的平均ARE降低了1.43个百分点,且在越冬期和拔节期受旱处理的模拟精度提高最为明显。综上,现有RZWQM2模型对冬小麦受旱处理的模拟还存在一定局限性,可从改善物候期和ET模拟精度及加入旱后复水对冬小麦生长的补偿效应等方面进一步研究和改进。如需利用现有模型对水分胁迫条件下冬小麦生长发育过程进行模拟,建议选用WSI2。     

土壤斥水性对不同植物种子发芽率的影响

【目的】研究斥水性对不同类型植物种子发芽率的影响。【方法】以4种类型、共16种植物种子为试验材料,选用了4种WDPT(water drop penetration time,滴水穿透时间)分别为1、7、12、16 s的塿土土壤进行试验,研究了土壤斥水性对开始发芽时间及种子发芽率的影响。【结果】(1)土壤斥水性对植物的开始发芽时间存在影响:花草类、作物类和蔬菜类植物种子的开始发芽时间随土壤斥水性的增强而延迟,树木类植物种子的开始发芽时间受土壤斥水性的影响规律不明显;(2)在试验的第20天,蔬菜类、花草类、树木类和作物类植物在亲水性土壤中的平均发芽率分别为30.00%、43.75%、15.00%和50.83%,均高于斥水性土壤中的发芽率,且WDPT越大发芽率越低。【结论】土壤斥水性对种子发芽率的影响效果在蔬菜类、花草类和作物类植物中比较明显,而树木类植物受土壤斥水性的影响不大。土壤斥水性对大部分植物都有影响,但对油松、油菜作用效果不明显。