基于内边缘场电容效应的树干/枝水分传感器研究

茎秆水分与茎流速率是解析植物茎秆内水分传输的2个重要参数。设计了一种基于内边缘场电容效应的树干/枝水分传感器。采用有机溶液试剂法与枝条冻融法分别对传感器做了性能测试试验,证实了传感器在相对介电常数16.8~81变化范围内具有很好的线性关系(R2=0.977 2),并从冻融-干湿等价性能看,传感器反应灵敏度满足测量要求。利用枝条脱水法得到了传感器参考标定曲线,决定系数为0.992 2。温室环境下的盆栽苹果树试验证实了该传感器既可无损观测树干细胞昼夜间的充放水过程,还可感测亏水树干内膨压崩溃与恢复过程。     

不同灌水量对饲料玉米耗水特性和生物量的影响

为了研究不同灌水量对饲料玉米耗水特性和生物量的影响,采用卷盘式喷灌的灌水方式,在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗进行田间试验。结果表明:总体来说随着灌水量的增加,饲料玉米的耗水量、耗水强度、株高、产量和水分生产率都有不同程度的增加;其中灌水定额为60mm的处理分枝期的耗水强度最大为4.31mm/d;在灌水量低于45mm时,增加灌水量对于产量和水分生产率的影响十分明显;而灌水量为60mm处理,相对于45mm处理来说产量和水分生产率增加甚微。从经济、节水、增产考虑,建议饲料玉米苗期可适当增加灌水量,其他生育期可取45mm的灌溉制度。     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布变化及其对棉花生长影响

以库尔勒市包头湖农场长期膜下滴灌棉田为研究对象,通过连续3年棉田整个生育期土壤水分和盐分含量的测定,对长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布变化及其对棉花生长影响进行了研究。结果表明:各年份土壤平均含水率在整个生育期呈降增降的趋势,平均含盐量呈增降增的趋势;20~50cm土层土壤含水率较高,土壤盐分在30~50cm土层聚积;土壤含盐量高于0.51%时产量开始受到抑制,高于1.79%时棉花产量将降低为零。     

耕作方式转变对土壤蓄水保墒影响的RZWQM模型模拟

基于2011—2012年和2013—2014年河南禹州冬小麦长期定位试验,利用传统耕作、免耕和深松处理下土壤水分、地上部生物量和产量对RZWQM(Root zone water quality model)模型进行率定和验证,然后利用率定后的模型模拟传统耕作转变为保护性耕作方式后0~100 cm土层贮水量、耗水量、土壤剖面水分平衡及水分利用效率的动态变化。在模型率定和验证中,土壤分层含水率模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)分别在0.009~0.025 cm3/cm3和0.005~0.054 cm3/cm3范围内变化。模型模拟结果表明RZWQM模型能够较好地模拟耕作方式转变后土壤分层水分的动态变化,4种不同耕作转变模式(传统耕作分别转变为免耕、免耕+秸秆覆盖、深松、深松+秸秆覆盖)下,传统耕作转变为免耕后产量最高,水分利用效率最大,达19.3 kg/(hm2·mm)。因此,该模拟条件下传统耕作转变为免耕的蓄水保墒效果最好。     

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。     

生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响

为探明生物炭对草甸黑土物理性质及雨后水分动态变化的影响,在大豆全生育期生长条件下,研究了东北黑土区草甸黑土5种生物炭添加量(0、25、50、75、100 t/hm2)下土壤物理性质(包括:土壤水分特征曲线、土壤含水率常数、土壤水分扩散率)和单次降雨土壤含水率变化特征,分析了生物炭对黑土区草甸黑土耕层土壤持水能力及雨后水分动态变化的影响。结果表明,施用生物炭能降低土壤残余含水率,增加土壤饱和含水率和田间持水量,其中对残余含水率的影响最显著,100 t/hm~2生物炭处理使残余含水率最多降低27.6%;施用生物炭能明显降低土壤水分扩散率,随生物炭添加量的增加依次比对照组减少34.8%、37.5%、71.4%和58.9%;在单次降雨过程中,施用生物炭能减小土壤含水率的变化幅度,使土壤含水率在降雨之后更快地由迅速下降期进入缓慢下降期,并能明显提高缓慢下降期对应的土壤含水率;施用生物炭可以提高大豆产量,以75 t/hm~2生物炭处理最高。研究结果可为黑土区农业水土资源高效利用与保护提供理论依据。     

不同灌溉方式下温室番茄水分利用率及经济效益研究

通过田间试验,研究了不同灌溉方式(滴灌、沟灌)及施肥量(氮-磷-钾用量为800-450-975、640-450-780 kg/hm2)对番茄水分利用率和经济效益的影响。结果表明,在番茄整个生育期,同一灌溉方式下土壤含水率分布趋势相似;随着番茄生育期的延长,不同灌溉方式间土壤含水率差距逐渐增大;以100 cm为界,上下土层含水率差异较大。各处理番茄果实产量并无明显差异,不同灌溉方式下番茄水分利用效率(WUE)差异达显著水平(P0.05),且滴灌显著高于沟灌。各处理经济效益差异明显,滴灌方式下经济效益明显高于沟灌。综合番茄水分利用率和当季经济效益,并考虑长远利益,"滴灌+推荐施肥"在生产中值得推荐。     

滴灌下覆盖和追肥措施对夏玉米生长及产量的影响

基于2 a田间试验,研究了滴灌下秸秆覆盖和追肥措施对华北典型区(北京)夏玉米耗水量、生理指标、产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆覆盖减缓了土壤水分下降速度,一定程度上提高了土壤蓄水能力;秸秆覆盖对叶面积指数的变化存在显著影响,而追肥措施对株高和叶面积指数变化没有显著影响;充分滴灌下,相比不覆盖处理,秸秆覆盖并没有显著减少夏玉米生育期耗水量,但对作物产量和水分利用效率变化存在显著影响,基于100 kg/hm~2追肥量和6 000 kg/hm~2秸秆覆盖措施下,夏玉米产量和水分利用效率分别显著提高了11%和13%(P0.05)。     

温室膜下滴灌条件下黄瓜需水规律研究

根据试验区温室黄瓜生育期环境因子实测资料,采用土壤水量平衡原理模拟了黄瓜生育期土壤含水量的变化过程,以模拟计算的土壤含水率与实际测试的土壤含水率的误差平方和最小为目标函数来确定温室膜下滴灌条件下的作物系数和作物需水量。结果表明,黄瓜生长期土壤含水率的模拟值和实测值较为吻合,两者相对误差在10%以内。作物系数在生长前期是逐渐变大,在作物生长旺盛时期作物系数达到最大值,随后逐渐减小,与作物叶面积指数的变化规律一致。温室黄瓜需水量在生长期的前期随时间的变化幅度较小,变化为1.5~3.5mm/d;中期随时间的变化幅度较大,变化为0.2~7.5mm/d;后期随时间的变化幅度又变小,变化为3.5~7.2mm/d。     

不同滴灌灌水方式对漫灌改滴灌成龄红枣的影响研究

研究不同滴灌灌水方式下不同灌水量对南疆沙区漫灌改滴灌成龄红枣株高、产量、水分利用效率和品质的影响,为南疆沙区成龄红枣漫灌改滴灌高效节水技术提供理论依据。以新疆第一师的沙区骏枣为试验材料,考虑滴灌方式和灌水量两个因素,设置6个不同的灌水处理和一个漫灌对照处理进行大田试验。改滴灌后根部点源灌水、均匀面源灌水红枣全观测期耗水量均呈单峰曲线趋势变化,耗水量均随着灌水量的增加而增加,相同灌水量条件下均匀面源灌水比根部点源灌水的耗水量低。根部点源灌水方式下随着灌水量的增加产量和水分利用效率呈现先增大后减小的趋势;均匀面源灌水方式下产量随着灌水量的增加逐渐增加,而水分利用效率随着灌水量的增加逐渐小幅度减小。在合理灌水量范围内,根区点源灌溉方式相比均匀面源灌溉方式在产量、水分利用效率、品质方面表现更优。