气候变化背景下松嫩平原玉米灌溉需水量估算及预测

开展农作物需水规律研究对于干旱半干旱区域旱作物节水灌溉和水分管理实践具有重要意义。以松嫩平原玉米为研究对象,研究玉米生育期需水量规律及灌溉需水量。结果表明:(1)历史时期和未来气候变化情景下,松嫩平原玉米全生育期和L~(mid)时段灌溉需水量等值线沿西南—东北方向递减,其中全生育期和L~(mid)时段2000s灌溉需水量临界等势线(灌溉需水量为0的等势线)分别比1970s北移70.2km和53.4km,全生育期和L~(mid)时段2040s灌溉需水量临界等势线分别比2010s北移30.9km和55.2km。(2)历史时期和气候变化情景下玉米全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以29.1mm/(10a)速度增加,后者以17.5mm/(10a)速度增加。(3)未来温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为波动上升趋势,与1970s相比,2000s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为22.1%,增加6.8亿m~3灌溉水量;2040s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为38.3%,增加12.6亿m~3灌溉水量。     

棉花苞叶光呼吸和PSII热耗散对土壤水分的响应

在新疆气候生态条件下, 采用膜下滴灌植棉技术, 设置不同滴灌水分处理, 研究了不同滴灌量条件下棉花(Gossypium hirsutum)苞叶和叶片碳同化、光呼吸作用、光系统II (PSII)热耗散作用及其光破坏防御机制的差异, 以揭示滴灌节水条件下棉花苞叶缓解光抑制的机理及与棉花抗旱特性的关系。结果表明: 棉花开花后苞叶及叶片在高温强光下实际光化学效率(Φ_PSII)显著降低, 发生明显的光抑制现象, 但苞叶的光抑制程度较叶片轻; 与正常滴灌量处理相比, 节水滴灌条件下棉花水分亏缺, 叶片净光合速率(P_n)、Φ_PSII、光呼吸(P_r)、光化学猝灭系数(q_P)降低, 非光化学猝灭系数(NPQ)升高, 叶片光抑制程度加重, 而苞叶P_n、Φ_PSII、P_r、q_P、NPQ变化不大, 与正常滴灌量处理相比, 光抑制程度无显著差异。苞叶光呼吸速率与光合速率的比值(P_r/P_n)显著高于叶片; 滴灌节水条件下棉花适度水分亏缺对苞叶光呼吸及P_r/P_n无显著影响。高温强光下, 棉花节水滴灌对叶片PSII量子产量的转化与分配影响显著, 但对苞叶的影响不显著; 苞叶非调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))高于叶片, 因此能有效地将PSII的过剩光能以热的形式耗散。综上所述, 与叶片相比, 苞叶对轻度水分亏缺不敏感, 是棉花适应干旱逆境较强的器官, 苞叶光呼吸和热耗散作用对光破坏防御具有重要意义。     

污水灌溉与人体健康

用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径,其后果是在灌溉渠系两侧形成污染带,属封闭式局限性污染。由于大量未经处理污水直接用于农田灌溉,水质超标,已经造成土壤、作物及地下水的严重污染。污水灌溉已成为我国农村水环境恶化的主要原因之一,直接危害着污水灌溉区的人体健康。     

不同灌溉条件下棉叶螨的种群动态

研究了不同灌溉方式（滴灌和沟灌）,以及在滴灌条件下,不同灌水量和不同灌水时期处理下,新疆棉花主要害螨——土耳其斯坦叶螨（Tetranychus turkestani）的发生动态。结果表明：不同的灌溉方式和不同灌水量都对棉叶螨的发生有一定的影响;沟灌棉田有利于棉叶螨的发生,滴灌棉田不利于棉叶螨的发生;滴灌条件下,水量过高或过低的棉田均有利于棉叶螨的发生,叶螨发生盛期早于常规水量棉田,数量也高于常规棉田叶螨数。不同灌水时期对棉叶螨的发生影响不大。     

不同砧穗组合葡萄植株对部分根区干旱的生理生化响应

利用自制木箱对嫁接在3309C、420A和110R砧木上的玛瓦斯亚葡萄（M）进行双侧根区交替灌溉（AI）和单侧灌溉（UI）两种水分胁迫处理,以探讨不同葡萄砧穗组合对干旱的适应能力.结果表明：水分胁迫导致葡萄叶片ABA浓度大幅度增加,AI和UI的3种组合平均分别提高了267.5％和394.7％,而气孔导度和蒸腾速率显著下降.UI处理的3种组合叶片SOD和CAT活性显著增加,脯氨酸（Pro）含量极显著增加,且均以M/110R增幅较大,M/3309C增幅较小;而AI处理的SOD和CAT活性增加较小,但Pro含量显著增加.干旱胁迫导致葡萄叶片质膜透性、MDA和H₂O₂含量极显著增加,以M/3309C增加最多,M/110R增加较少.不同砧穗组合适应干旱逆境的能力主要取决于砧木品种,110R适应干旱逆境的能力强于420A和3309C,其对应的嫁接植株的生长量亦呈同样趋势.与根区单侧灌溉相比,双侧根区交替灌溉对植株造成的伤害较小,是可推广的节水灌溉方式.     

灌溉施肥部位对玉米同化物分配和水分利用的影响

用土柱管栽试验方法研究了不同灌溉施肥深度对夏玉米生长发育、地上地下部分同化物分配、产量和水分利用效率的影响。试验结果表明：土表下灌施抑制了玉米生育早期的地上部分生长,使根系向土壤中下层的分布加强,从而保证了作物中后期对水分养分的吸收利用,提高了水分利用效率。在本试验条件下,玉米生长的最佳灌施深度为30cm。     

限量灌溉下冬小麦水分利用效率模拟

用参数调试后的DSSAT-CERES Wheat模型,以郑州地区冬小麦全生育期降水偏缺的2003-2004年逐日气象资料为背景数据,在分析作物阶段缺水量的基础上,限定灌溉量100 mm以内,分不灌水、灌一水、二水、三水处理,着重模拟研究限量灌溉对冬小麦水分利用的影响,并引入田间水分管理反映指标(WMRIs)为优化灌溉方案设计提供综合评价参考.结果表明:限量灌溉可在一定程度上缓解水分胁迫,促进增产并提高水分利用效率;各种处理均较不灌水明显增产,增产率为13.1%～73.3%;小麦对水分的吸收利用总体表现为灌二水优于灌三水优于灌一水;水分利用效率越冬水+灌浆水最高,灌溉水利用效率拔节水最高;拔节期是限量灌溉的最佳时期.     

农田土壤固碳措施的温室气体泄漏和净减排潜力

农田土壤固碳措施作为京都议定书认可的大气CO2减排途径受到了广泛关注.研究表明,农田土壤固碳措施在主要农业国家和全球都具有很大的固碳潜力.但是,实施农田土壤固碳措施有可能影响农业中化石燃料消耗和其他农业投入的CO2排放和非CO2温室气体排放.这些土壤碳库以外的温室气体排放变化可能抵消部分甚至全部土壤固碳效果,构成了农田土壤固碳措施的温室气体泄漏.因此,将土壤固碳和温室气体泄漏综合计算的净减排潜力成为了判定土壤固碳措施可行性的首要标准.综述总结了目前较受重视的一些农田措施(包括施用化学氮肥、免耕和保护性耕作、灌溉、秸秆还田、施用禽畜粪便以及污灌)的土壤固碳潜力,温室气体泄漏和净减排潜力研究成果.结果表明,温室气体泄漏可抵消以上措施土壤固碳效益的-241%～660%.建议在今后的研究中,应该关注土壤碳饱和、气候变化及土地利用变化对农田固碳措施温室气体泄漏和净减排潜力的评估结果的影响.     

渗滤液覆盖层灌溉处理对夹竹桃的生理生态效应

以夹竹桃（Nerium indicum Mill．）作为填埋场覆盖层封场植被材料,历时1a现场研究了有无渗滤液灌溉下夹竹桃生长及其生理生化反应。结果表明,10mm／d渗滤液灌溉下夹竹桃持续生长,生长的快慢呈季节性,且生长较对照组略快;渗滤液灌溉组和对照组夹竹桃丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量的动态变化同气温变化规律相似,超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和抗坏皿酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH）含量基本呈季节性波动。盛夏（6—8月份）和秋冬（10-4月份）SOD、POD活性明显提高,AsA、GSH积累显著;1a中渗滤液灌溉组各生理生化指标均较对照组变化辐度大,但两组间差异基本不显著;表明有无渗滤液灌溉下,夹竹桃生理生态反应主要受气候的季节性变化调控,渗滤液灌溉处理不会显著加大对夹竹桃胁迫。     

石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合效应

为探讨西北旱区春玉米最佳的水氮耦合模式,在甘肃石羊河流域武威绿洲边缘进行田间正交试验,研究不同生育阶段水量分配及施氮量对春玉米群体产量和水氮利用的影响.结果表明：石羊河流域武威绿洲春玉米籽粒产量随施氮量的增加而增加;施氮量为300 kg·hm^-2、拔节期灌水136 mm时的籽粒产量最大.籽粒灌溉水利用效率随灌水量的增加而降低;全生育期灌水340 mm时增施氮肥可使籽粒产量和籽粒灌溉水利用效率同时提高;施氮量为300 kg·hm^-2、苗期和灌浆期分别灌水34 mm时籽粒灌溉水利用效率最大.各因素对玉米植株全氮累积总量的影响由大到小依次为：施氮量、拔节期灌水、苗期灌水、灌浆期灌水和抽穗期灌水.石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合最佳模式为：施氮量300 kg·hm^-2,苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期分别灌水34、136、68和102 mm.