控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

不同滴灌方式和NaCl处理对苹果幼树生长和水分传导的影响

为了探讨不同滴灌方式和土壤盐分对苹果(Malus pumila)幼树生长和水分传导(简称水分传导K)的影响。采用3种滴灌方式(交替滴灌(ADI, 根区两侧交替灌水)、固定滴灌(FDI, 根区固定一侧灌水)和常规滴灌(CDI, 根区两侧均灌水))和4个NaCl浓度梯度(0 (CK)、0.2% (S₁)、0.3% (S₂)、0.4% (S₃))。结果表明: 滴灌方式和NaCl浓度对苹果幼树生长和水分传导有显著影响。在相同的滴灌处理下, 随着NaCl浓度的增大, 苹果幼树的干物质、叶面积和净生长量及水分传导均显著地下降。根系水分传导(K_r)与总根干重间, 冠层水分传导(K_sh)与冠层干重间均呈显著的线性相关关系。在相同的NaCl处理下, 与CDI处理相比, ADI处理节水达50%, 平均根系干重、冠层干重、总干重、叶面积、净生长量和K_r仅分别下降了8.7%、19.24%、13.47%、11.87%、32.96%和10.72%; 这说明ADI处理对果树的生长和K_r具有明显的促进作用。在高盐分S₂和S₃处理下, ADI处理的叶水分传导(K_l+p)分别降低了33.56%和44.26%, 但ADI处理的K_r反而高出了CDI达1.13%和10.91%, 说明ADI处理增强了苹果幼树根源水力信号的传输效率和调控苹果幼树体内水分平衡的能力及抗盐分胁迫能力。ADI处理的生长状况和K_r均高于FDI。采用ADI处理进行灌溉不仅提高了节水调控能力, 而且也增强了抗盐分胁迫能力。     

根系分区交替滴灌对苹果幼苗生理特性和水分利用效率的影响

以矮化红富士苹果幼苗为试验材料,采用交替滴灌(ADI)、固定滴灌(FDI)和常规滴灌(CDI)3种滴灌方式和3种灌水量对苹果幼苗的生理特性和水分利用效率进行了研究,以阐明根系分区交替灌溉下苹果幼苗生理特性和节水机理.结果表明:与CDI方式相比,当灌水定额由20 mm增大到30 mm时,ADI方式提高了苹果幼苗根干重、根系导水率、叶水势和净光合速率,降低了其蒸腾速率、棵间蒸发量和蒸散量,从而使得ADI方式下的叶片水分利用效率、总水分利用效率和灌溉水分利用效率较CDI方式大大提高;3种滴灌方式的根系导水率均存在显著的季节变化,并以8月份最大,12月份最小;与CDI方式相比, ADI和FDI方式在节水达33.3%时的平均根系导水率仅分别降低了5.81%和14.7%,但水分利用效率、灌溉水利用效率分别较CDI方式高出16.31%和14.48%、40.52%和27.65%.可见,局部根区灌溉方式能促进苹果幼苗生长和光合作用,并主要通过提高根系导水率的途径来提高水分利用效率.     

根区交替地下滴灌对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了根区交替地下滴灌（APRI）对马铃薯生理指标、产量及水分利用效率的影响.结果表明：在马铃薯块茎生长期,与对照处理（CDI）相比,APRI处理的马铃薯叶片光合速率的降低不显著（4.7%）,而蒸腾速率和气孔导度则明显降低,降幅分别达15.8%和15.4%,CDI处理略高的光合速率是以消耗更多的水分为代价;与CDI处理相比,APRI处理的马铃薯产量仅降低5.4%,但灌溉水量却节省了25.8%,使灌溉水分利用效率和总水分利用效率分别提高了27.5%和15.3%.对于马铃薯来说,根区交替地下滴灌是一种切实可行的节水灌溉技术.     

分根区干湿交替对玉米光合速率及蒸腾效率的影响

以玉米为材料研究了分根区干湿交替对叶片光合速度及蒸腾效率的影响,结果发现控制１／２根区交替供水和固定１／２根区供水在减少用水量的同时,叶片蒸腾速度明显下降,而光合速度不明显,蒸腾效率提高;控制１／２根区交替供水比固定１／２根区供水在光合维持高水平稳定时所要求的土壤含水量低,其蒸腾效率较高。干湿交替能够增加根冠比、根干重和根九。证明控制性分根交灌溉可提高玉米腾效率达到节水的目的。     

交替地下滴灌对春玉米产量和水分利用效率的影响

采用自动式遮雨棚水分精量控制试验研究了交替地下滴灌条件下不同灌溉定额对春玉米产量和水分利用效率的影响.结果表明:交替地下滴灌春玉米需水关键时期为拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期,具体表现为耗水模系数与耗水强度大,且对水分敏感性高,在灌溉条件有限的情况下要优先满足春玉米这两个时期的水分需求.随着灌溉定额的增加,产量呈现增加趋势;灌溉定额小于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加快速增加,大于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加缓慢增加;当灌溉定额为3357.1 m³·hm^-2时产量最高,达12109.0 kg·hm^-2.与固定地下滴灌相比,在灌溉定额相同条件下,交替地下滴灌产量提高5.4%,水分利用效率提高1.4%,灌溉水利用效率提高5.6%.与固定地下滴灌相比,灌溉定额减少20%时,交替地下滴灌虽然产量下降1.8%,但水分利用效率提高11.0%,灌溉水利用效率提高22.7%.综合考虑产量、水分利用效率两个指标,确定试验区春玉米交替地下滴灌的适宜灌溉定额为1600.4～3357.1 m³·hm^-2.     

土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应

 本文根据不同大气环境温度和土壤温度及不同土壤含水率处理条件下的玉米、向日葵、台湾相思(Acacia confusa)、银合欢(Leucaena glauca)的试验资料,分析了土壤水分和温度以及土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应。台湾相思和银合欢的试验结果表明,在一定的土壤水分范围内,高温(白天/夜晚的温度为40／30℃)环境中的根系水分传导大于低温(30/25℃)环境中的,但当根系水分胁迫十分严重(台湾相思根系水势小于-1.5MPa,银合欢根系水势小于-2.0MPa)时,30/25℃环境的根系水分传导反而大于40／30℃环境的;玉米、向日葵的试验结果表明,在一定土壤温度范围内,根系水分传导随土壤温度增加而增加,其增加的幅度与生育阶段有关;在向日葵生育期土壤温度高于35℃、玉米生育期高于30℃时,其根系水分传导随温度增加而降低。通过植物根区土壤逐渐干旱和干旱复水后的试验,其结果表明复水后根系水分传导上升较快,银合欢复水1.5d、向日葵复水3d后测得的根系水分传导即可达到受旱前的水平,其后的水分传导还略高于一直充分供水处理的,表明根系经受一定程度的干旱锻炼后,对其水分传导具有明显的补偿效应。在干旱和复水过程中根系水分传导与根水势的变化规律相一致。     

供氮形态与部位对局部根区水分胁迫下玉米水分吸收与利用的影响

试验以玉米品种'金海五号'幼苗为材料,在分根条件下采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟局部根区水分胁迫,设置3种供氮形态(硝态氮、铵态氮、两者各占50%的混合氮)和2种供氮部位(水氮同区,氮加入到无PEG侧;水氮异区,氮加入到含PEG侧),研究局部根区水分胁迫下氮形态与供应部位对玉米水分吸收和利用的调节与作用机制,为局部根区灌溉水分高效利用提供理论依据.结果发现:(1)同一氮形态下水氮同区供应的植株蒸腾速率、耗水量、木质部汁液流速和生物量较高,加有硝态氮源处理无PEG侧根系的导管数目及单一氮形态处理无PEG侧根系的导管直径较高,但木质部汁液、叶片中脱落酸(ABA)浓度以及水分利用效率均较低.(2)同一供氮部位下,植株的蒸腾速率、耗水量、木质部汁液流速和生物量的顺序均为混合氮>硝态氮>铵态氮依次,但单一铵态氮处理植株的ABA浓度较高,水分利用效率较高.研究表明,同一氮形态下水氮同区供应植株生长较好、水分吸收能力较强,但水氮异区供应下植株的水分利用效率较高;同一供氮部位下,植株生长和水分吸收能力的顺序为混合氮>硝态氮>铵态氮,但单供铵态氮植株的水分利用效率较高.     

红砂幼苗根系形态特征和水分利用效率对土壤水分变化的响应

为探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,采用盆栽方法,研究了红砂幼苗在充分灌溉(FI)、适度灌溉(MI)、干旱处理(DT)3个水分处理下根系形态和水分利用效率的变化特征。结果表明:(1)红砂幼苗根系形态因水分条件和根序的不同而各异;随灌溉量的减少红砂幼苗根系直径和根体积均表现为FIMIDT,但干旱处理促进了根系的伸长生长和比表面积和比根长增加,根系形态的可塑性是红砂幼苗获取水分适应干旱环境的重要策略之一。(2)随根序的升高,各处理水平下红砂幼苗根长、比根长均显著减少,而其根直径和体积却显著增加,表明红砂幼苗根系内部具有高度的形态异质性。(3)与FI处理相比,MI和DT处理下红砂幼苗根系总生物量分别增加了50.00%、19.23%,但MI和DT处理却显著降低了红砂幼苗地上生物量,特别是叶片生物量下降幅度最大,分别降低了62.15%、83.28%,导致根冠比随灌溉量的减少而逐渐增加。(4)干旱处理显著提高了红砂幼苗的水分利用效率。研究认为,在灌溉量减少的情况下,红砂幼苗可通过根长、根系表面积和体积、直径等形态变化来优化其空间分布构型,以调节植株对水分的利用,提高水分利用效率。     

灌水量对小桐子形态特征和水分利用的影响

小桐子是能源作物中最具发展潜力的原料树种,而土壤水分是影响小桐子苗木质量和水分利用效率的关键.设置4个灌水处理(W1:472.49 mm;W2:228.79 mm;W3:154.18 mm和W4:106.93 mm),研究灌水量对小桐子幼树生长、形态特征和水分利用的影响.结果表明:与W1相比,W2、W3和W4处理小桐子叶面积和基茎截面面积显著降低,胡伯尔值显著增加,提高了根系向叶片传输水分的效率,提高小桐子抗旱能力;W2处理根系和冠层干物质量显著降低,粗高比增加,但壮苗指数变化不显著,而W3和W4处理壮苗指数显著降低.表明灌水量228.79~472.49 mm有利于小桐子壮苗指数的提高.与W1相比,W3处理节约灌水量达67.4%,总干物质量和蒸散量分别显著降低17.4%和68.6%,因此,小桐子灌溉水利用效率和总水分利用效率显著增加153.2%和163.2%.本试验条件下,有利于小桐子水分利用效率提高的最佳灌水量为154.18 mm.     

持续农业是生态农业的继续与发展

持续农业是生态农业的继续与发展袁从,赵强基（江苏省农业科学院,南京２１００１４）ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ—ＴｈｅＣｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ．￥ＹｕａｎＣｏｎｇｙｉ;ＺｈａｏＱｉａｎｇｊｉ（ＪｉａｎｇｓｕＡｃａｄｅｎｚｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ,Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１４）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｍａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（２）：１３－１５．Ｉｎｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ,ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｓａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅａ－ｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｉｃｅｓ──ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ,ｓｔａｂｉｌｉｔｙ,ｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｈａｒｍｏｎｉｔｙ（ｄｉ－ｖｅｒｓｉｔｙ）．Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｓｙｓｔｅｍｉｎｐｕｔ—ｏｕｔｐｕｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｉｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ．Ｐ     

石羊河流域干旱荒漠绿洲区不同滴灌模式下葡萄茎液流变化及其与环境因子的关系

研究了石羊河流域干旱荒漠绿洲区交替滴灌（ADI）、固定滴灌（FDI）和常规滴灌（CDI）模式下葡萄茎液流的变化规律及其与气象因子和土壤含水率的相关关系.结果表明：研究区葡萄茎液流表现出与太阳辐射同步的昼夜变化节律;新梢生长期和开花期CDI处理的茎液流量显著大于其它两个处理;影响瞬时茎液流的主要气象因子是太阳辐射和气温,日茎液流量与平均气温和风速具有线性相关关系;不同灌溉方式下葡萄茎液流与气象因素的相关程度依次为：CDI>ADI>FDI;葡萄日茎液流量与参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）呈显著线性相关关系.与CDI相比,ADI节省50%水量,而茎液流总量仅降低6.56%,且其葡萄茎液流和水分传导具有明显的补偿效应.     

不同灌水施肥策略对土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

根区局部灌溉形成一个土壤水分分布不均匀的环境,影响了土壤微生物量和酶活性。为探明这种影响,在2种灌水水平(正常灌水和轻度缺水)和2种有机无机N肥配施(单施无机N肥和有机无机N肥配施)下,以常规灌溉(CI)为对照,研究分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉(FI)对土壤微生物量C(MBC)、微生物量N(MBN)和酶活性的影响。与CI相比,AI提高拔节期土壤MBC和抽雄期土壤脲酶活性,但是降低大喇叭口期土壤MBC以及拔节期和抽雄期土壤MBN和拔节期土壤脲酶活性;FI增加抽雄期土壤转化酶活性,但是降低大喇叭口期土壤MBC和可溶性碳(DOC)以及3个时期土壤MBN。与正常灌水相比,AI下轻度亏水增加拔节期和抽雄期土壤DOC,但是降低大喇叭口期土壤MBC和拔节期土壤MBN。与单施无机N肥相比,AI下有机无机N肥配施增加拔节期土壤DOC、MBN和过氧化氢酶活性,而FI下则降低大喇叭口期土壤MBC和转化酶活性。因此,在轻度缺水和有机无机氮配施条件下,分根区交替灌溉可以提高玉米拔节期土壤微生物量碳和可溶性碳。     

根区湿润方式对玉米根系生长发育的影响

将厚塑料紧密地固定在盆栽试验用桶壁和底的中央,玉米种子播种于厚塑料布的正上方,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,分期测定两个1／2根区根系的长度、面积、干重以及单位面积的平均根长和比根长,研究不同根区根系的生长发育特征。结果表明,处理40d时,与其他根区相比,固定灌水非灌水区的比根长和单位面积平均根长明显增大,说明土壤水分减少使根系直径变小。根面积、长度以及干重的增长速率均表现为,处理0～5d内,与均匀灌水及其非灌水区相比,两种局部灌水的灌水区均显著增大;处理10～15d内,交替灌水的灌水区较其他根区明显增大,固定灌水的灌水区与均匀灌水相近。固定灌水时,灌水区根系的面积、长度、干重及其增长速率较之非灌水区显著增大;交替灌水时,两个根区的增长速率呈交替变化,其绝对数值随时间延长趋于相同。表明交替灌水不仅可刺激供水区根系的补偿生长,而且对恢复供水区也有补偿效应,并能够促使不同根区的根系均衡发展。     

不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响

为了探明黄瓜膜下分根交替滴灌的节水效果,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据和技术参数,以‘津优3号’黄瓜为试材,采用随机区组设计,以土壤田间持水量的65%为灌水下限,田间持水量的90%为灌水上限,研究了分根交替滴灌(APDI)、固定1/2根区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI)3种灌溉模式对黄瓜生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率的影响,结果表明:(1)随灌溉处理时间的延长,3种灌溉模式的单株叶面积和株高的差异越来越显著,而茎粗和叶片数差异不显著;(2)与传统滴灌相比,分根交替滴灌模式下黄瓜叶片净光合速率略有下降而蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著提高;(3)分根交替滴灌处理下黄瓜可溶性蛋白、可溶性糖含量与传统滴灌相比差异不显著,Vc含量却显著增加;(4)分根交替滴灌模式下黄瓜产量比传统滴灌下降1.5%,而灌水量减少17%,水分利用效率提高18.6%,节水效果显著。综上所述,分根交替滴灌可以在保证设施黄瓜产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌溉模式,推广应用前景广阔。     

模拟增雨对荒漠植物幼苗生长和根系形态的影响

降雨是荒漠生态系统过程和功能的最重要限制因子,荒漠植物幼苗对生长季降雨的变化极端敏感。为探讨荒漠植物对未来降雨格局变化的响应,选取乌兰布和沙漠两种典型荒漠植物幼苗(白刺和油蒿)为研究对象,根据生长季内(6—9月)每次降雨量,进行不同梯度的人工模拟增雨试验(CK:自然降雨、A:增雨25%、B:增雨50%、C:增雨75%、D:增雨100%),研究两种植物幼苗生长和根系形态特征对降雨量变化的响应。结果表明:(1)不同增雨处理对白刺和油蒿幼苗的地上部生长有显著影响(P<0.05),增雨处理的白刺和油蒿幼苗的株高、平均冠幅和基径显著高于CK,并随着增雨量的增大而增大(白刺基径除外);(2)增雨处理之间、白刺和油蒿之间在总根长、总表面积、平均直径、总体积、根尖数和分叉数均有显著差异(P<0.05)。对白刺幼苗而言,B处理和C处理的根系参数均显著大于CK、A和D处理,且B和C处理之间没有显著差异(平均直径除外);对油蒿幼苗而言,随着增雨量的增加,油蒿总根长、总表面积、总体积、根尖数和分叉数呈现逐渐增加的趋势,而平均直径呈现先增加后降低的趋势,且在B处理下达到最大值。(3)增雨处理显著降低...     

交替灌溉的节水调质机理及同位素技术在作物水分利用研究中的应用

基于节水灌溉技术原理与作物感知缺水的根源信号理论而提出的根系分区交替灌溉,是交替对作物部分根区进行正常的灌溉,其余根区受到适度水分胁迫的灌溉方式。应用同位素示踪技术追溯分根区交替供水条件下土壤-作物系统水分运转途径并揭示其节水调质机理是一个重要的研究方向。本文对根系分区交替灌溉的节水调质效应、节水机理、稳定性氢氧同位素在植物水分运移中的应用以及稳定性碳同位素在植物水分利用效率中的应用研究进展及应用前景作了简要介绍,并对将来需要重点研究的方向作了展望。以期为充分挖掘作物生理节水潜力,大幅度提高作物水分利用效率和实现节水、丰产、优质、高效的综合目标提供有效的调控途径。