秸秆覆盖条件下水分亏缺对春青稞水分利用和产量的影响

提高水分利用效率对发展西藏高海拔地区节水农业至关重要。该文通过小区试验,研究了秸秆覆盖条件下春青稞不同生育期对水分亏缺程度的响应。试验处理包括全生育期充分灌溉处理(对照)以及苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期水分亏缺处理。结果表明,水分亏缺处理显著降低了春青稞耗水量和耗水强度(P0.05),且其减小程度随着亏缺程度的增加而增大。灌浆期水分亏缺对全生育期作物耗水量的影响最大,其轻、重度水分亏缺处理分别减少全生育期耗水量19.6%和24.2%;在水分亏缺处理下春青稞产量差异不显著。在试验条件下,不同水分亏缺没有导致减产,而水分利用效率提高4.64%~21.85%,节水4.96%~24.24%。当土壤水分下限控制在55%田间持水率时,对春青稞产量及构成没有产生显著不良影响且获得了较高的节水率,表明在西藏高海拔半干旱寒区,可以通过秸秆覆盖农田管理措施,使春青稞获得更大的节水空间。     

稻谷烘干过程中的水分扩散特性与品质特性

为深入研究稻谷高效均匀化烘干过程中的水分扩散与质量转变耦合特性,该文测定了玉香油粘稻谷经50、65、80℃分别烘干时的水分有效扩散系数;检测了以上3种温度分别烘干稻谷的色差、籽粒颖壳断面孔隙率与分形维数及玻璃化转变温度,考察了已烘干稻谷的含水率、硬度、爆腰率、发芽率等过程品质差异。结果表明:玉香油粘稻谷烘干过程的有效水分扩散系数为3.576×10-8e15 684/Tm2/s;随烘干温度增加,籽粒颖壳断面的孔隙率由鲜谷的0.39±0.06依次降为0.22±0.09、0.17±0.04、0.13±0.05,但烘干稻谷的分形维数、色差、玻璃化转变温度则较其鲜谷波动增加;已烘干稻谷的含水率、硬度、爆腰率、发芽率组间差异显著(P0.05)。50℃烘干稻谷的爆腰率、发芽率性能优,宜选为稻谷烘干常用工艺温度,研究结果为稻谷高效均化烘干提供了理论与基础数据参考。     

用图像法分析茄子在冻干过程中的水分动态运移规律

为研究真空冻干果蔬内部水分扩散及运移过程和规律,以茄子为研究对象,运用图像处理技术建立水分运移微位移场并以微位移量对真空冻干过程中果蔬内部水分扩散及运移规律进行表达和定量分析。使用CCD(charge coupled device)相机每隔1 h采集茄子样本在真空冻干过程中横截面图像,直至6 h冷冻干燥完成终止。用自动阈值分割法、K均值聚类算法、伪彩色图像处理法可准确提取出原始图像中未冻干区域,再用Sobel边缘检测法提取得到水分边界。将6幅边界图像叠加并以物料几何中心为原点建立微位移场,用Harris角点检测法提取水分边缘与坐标轴相交的各个角点及其坐标值,计算得到每隔1 h各角点的位移量。通过对角点位移量与物料含水率相关性分析可知,模型显著性检验概率0.000 1,决定系数达0.999 8,说明模型检验极显著且拟合精度高。回归参数的检验结果表明,四个角点的微位移量对物料含水率平方的响应极显著,说明物料干燥水分边界微位移场变化量与含水率的关系可用该回归模型预测,物料含水率可用表达水分边界的微位移场参数来表示。该研究为果蔬冻干水分在线检测提供了一种新的方法,同时也为探索冻干机理和低能耗冻干工艺提供了参考。     

流域尺度根区蓄水能力估算及其对气象要素敏感性分析

根区蓄水能力(SR)在水文模拟、土壤水分运移以及植被生长发育等方面具有十分重要的作用。为对其进行流域尺度的估算,选取太子河上游南甸(峪)流域作为研究区,利用水量累积曲线法(mass curve technique,MCT)估算SR,基于流域出口水文站月径流深,对耦合了融雪模块的概念性水文模型FLEX进行参数率定,获取土壤蓄水能力Su Max,并与MCT的估算结果进行交叉验证。在此基础上设定不同气候情景,分析SR对降雨、融雪、蒸散发的敏感性。结果表明:1)改进的FLEX水文模型可用于模拟研究区径流,获得代表研究区土壤蓄水量多年平均水平的参数Su Max值为27 mm;2)水量累积曲线法得到的多年SR值服从耿贝尔(Gumbel)分布,且FLEX模型获得的根区蓄水能力检验了水量累积曲线法的估算结果;3)SR随蒸散发、降雨和融雪变化的曲线斜率分别为1.37、0.73和0.37,说明SR对蒸散发、降雨和融雪的敏感程度依次减弱,随着蒸散量增加、降雨量减少的幅度增大,敏感程度增强,融雪的增大或减少对SR的影响相近。研究结果为流域尺度根区缺水状况估算及维持植被系统生长发育提供一定依据。     

基于调亏理论和模糊控制的寒地水稻智能灌溉策略

为了精确判断寒地水稻需水量并建立合适的智能灌溉策略,进行适时适量灌溉,实现寒地水稻优质高产,设计了基于调亏理论和模糊控制的寒地水稻智能灌溉策略。该智能灌溉策略主要包括模糊控制灌溉和预测灌溉两部分。其中,模糊灌溉模块是二级模糊控制过程,通过一级模糊控制确定当前土壤最佳湿度,二级模糊控制器以当前土壤湿度与最佳土壤湿度的差值和环境温度作为模糊控制器的输入量,建立多因素控制规则库,实现灌溉时间模糊控制。预测灌溉设计通过实时环境数据计算出农田蒸发蒸腾量和土壤渗透系数,建立土壤水分含量变化函数,预测何时需要灌溉。在黑龙江省方正县水稻研究院的田间试验发现,调亏灌溉节水率为20.5%,水稻的结实率和产量也高于人工灌溉,分别提高了4%和8%,说明该策略能有效防止水资源浪费,对降低农业生产成本、提高产量、改善寒地水稻品质有重要的意义。     

苜蓿茎秆压扁系数对水分散失的影响研究

为深入研究苜蓿压扁系数与含水率变化的关系,以苜蓿晾晒过程中主茎杆为对象,用研制的压扁间隙性能试验台,对不同部位段苜蓿主茎杆进行不同压扁系数条件下的含水率变化对比试验,研究不同压扁程度对紫花苜蓿茎秆不同部位的水分散失规律影响。结果表明:温度25℃,相对湿度50%RH,光照度11 000lx条件下,压扁系数55%的苜蓿茎秆内不同部位段的含水率变化较一致。在苜蓿压扁晾晒过程中增加压扁的程度虽然可以增加干燥速度,但茎秆不同部位的水分散失速度对压扁程度的敏感度不同。靠近根部的茎秆对不同的压扁系数都比较敏感,其水分散失速度随压扁系数的减小明显的逐步增大。压扁系数70%以上的轻度压扁不能显著加快茎秆中上部的干燥速度。     

黄土高原带状植被土壤理化性质空间分异特征

为探究带状格局植被对土壤理化性质的影响及在空间上的差异,选取我国黄土高原柠条和山杏两种典型的带状植物篱为研究对象,并对其0~60 cm土层理化性质空间特征进行对比分析,结果表明,(1)柠条植物篱系统内各部位土壤容重、最大持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度差异显著(P<0.05);山杏植物篱系统与梯田土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度差异显著(P<0.05);各部位间土壤水分物理性质因植物篱类型不同而分异明显。(2)两种带状植物篱系统土壤小团聚体(粒径0.25~2.00 mm)和微团聚体(粒径<0.25 mm)各部位分异显著(P<0.05),植物篱对粒径<2.00 mm的水稳性团聚体空间分异产生明显影响。(3)两种带状植物篱土壤砂粒(粒径0.05~2 mm)、粉粒(粒径0.002~0.05 mm)、粘粒(粒径<0.002 mm)含量差异均不显著(P>0.05),但植物篱能改变砂粒、粉粒、粘粒的相对组成。(4)柠条植物篱系统内各部位土壤有机质表现为带内(3.57%、Ⅱ级)>带后(3.09%、Ⅱ级)>带间(2.72%、Ⅲ级)>带前(2.64%、Ⅲ级),且各部位间分异明显;山杏植物篱系统土壤有机质表现为带间(1.47%、Ⅳ级)>带内(1.41%、Ⅳ级),分异不明显;不同植物篱类型间有机质分异不同。(5)植物篱土壤砂粒和水稳性小团聚体与有机质均呈极显著正相关关系(P<0.01);粉粒和粘粒与有机质均呈显著负相关关系(P<0.05);土壤容重、水稳性大团聚体、微团聚体均与土壤有机质无明显相关关系。     

间伐对仁用杏园土壤理化性质及生长结果的影响

为了探讨密闭仁用杏园衰败的原因.采用常规的方法研究了间伐对仁用杏园土壤养分、水分及树体生长等方面的影响.结果表明:间伐减小了土壤容重.略微增加了土壤孔隙度;间伐显著提高了0-40 cm土层土壤有机质、0-20 cm土层土壤全氮,略微提高了0-20cm土层土壤全磷;间伐显著提高了0-80 cm土层土壤速放氯.0-40 cm土层土壤速效磷和0-60 cm土层土壤速效钾.且间伐强度越大土壤养分越高;间伐显著提高了0-500cm土层土壤水分,在干旱的春季、夏季优为显著,且间伐强度越大,土壤水分越高;间伐显著促进了仁用杏生长,提高了坐果率和杏仁产量.白于山山区仁用杏间伐后密度应为167～222株/hm~2.     

干旱区农田土壤水分地温变化规律及其相互关系

以干旱区农田灌溉后土壤水分、地温实测数据为基础,研究了其土壤水分、地温各自的变化规律及两者的相互关系.结果表明,各层含水量之间具有高相关性,基本达到了极显著的水平.这与土壤水分灌溉时由上而下的逐渐下渗,以及蒸发时由下而上的逐层上升有密切的关系.各层地温间的相关性大,除地面温度外,其余各层地温间的相关水平为显著或极显著水平,且相邻土层地温间均呈极显著相关.土壤水分及地温剖面垂直变化特征明显,并具有动态性.土壤水分含量大时,两者的垂直变异系数小,反之变异系数大.0～20 cm、地面(0 cm)分别为剖面含水量及地温变异强度的最大层,属中等变异强度.土壤水分及温度之间的负相关性明显.地面温度是预测表层、底层土壤水分的良好指标,利用回归分析法建立的土壤水分与地温间的函数关系可为推测土壤水分提供依据.     

灌水方式对轻度盐化土壤玉米生长及土壤水分的影响

以盆栽玉米为研究对象研究了直接浇灌、滴灌、微润灌等3种灌水方式下玉米的生长、叶绿素含量和光合速率、蒸腾速率等生理生态指标及土壤水分垂直分布的特征,结果表明:灌水方式对玉米生理生态指标有较大影响,苗期滴灌玉米生长较快,拔节前期,微润灌条件下玉米生长最为迅速,滴灌次之,直接浇灌生长最慢;滴灌条件下叶绿素含量最高,拔节期需水旺季时微润灌叶绿素含量最低.三种灌水方式对玉米光合速率的影响为:微润灌＜滴灌＜直接浇灌.土壤水分特征表明:微润灌稳定后土壤水分主要分布在10～ 30 cm土层,滴灌主要分布在10～ 40 cm土层;苗期、拔节期灌水后取样测定的土壤含水率表明,作物根系层内微润灌与滴灌均大于直接浇灌时的土壤含水率.