根区交替控制灌溉条件下玉米根系吸水规律

为了阐明根区交替控制灌溉(CRDAI)条件下玉米根系吸水规律,通过田间试验,在沟灌垄植模式下采用根区交替控制灌溉研究玉米根区不同点位(沟位、坡位和垄位)的根长密度(RLD)及根系吸水动态。研究表明,根区土壤水分的干湿交替引起玉米RLD的空间动态变化,在垄位两侧不对称分布,并存在层间差异;土壤水分和RLD是根区交替控制灌溉下根系吸水速率的主要限制因素。在同一土层,根系吸水贡献率以垄位最大,沟位最低;玉米营养生长阶段,10—30 cm土层的根系吸水速率最大;玉米生殖生长阶段,20—70 cm为根系吸水速率最大的土层,根系吸水贡献率为43.21%—55.48%。研究阐明了交替控制灌溉下根系吸水与土壤水分、RLD间相互作用的动态规律,对控制灌溉下水分调控机理研究具有理论意义。     

基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

河南省冬小麦需水量的时空变化及影响因素

基于河南省17个气象监测站点1961-2012年逐旬气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,结合“全国灌溉试验资料数据库”中冬小麦生育期、作物系数等数据计算冬小麦生育期需水量,利用时间序列分析法和灰色关联分析法,分析河南省冬小麦需水量近51年来的时空分布特征、变化规律及其主要影响因素.结果表明: 1961-2011年,河南省冬小麦平均需水量在345~492 mm,卢氏站冬小麦平均需水量最低,孟津站最高.大部分站点1980-1989年冬小麦平均需水量最低,1961-1969年冬小麦平均需水量最高.17个站点中,新乡、栾川、开封、西峡、南阳、信阳、固始7站冬小麦需水量随年份呈上升趋势,其余10个站点需水量均呈下降趋势;豫北需水量高于豫南,豫西地区需水量跨度较大.河南省17站冬小麦生育期日平均高温、日平均低温均随年份呈上升趋势,生育期日平均风速、日平均相对湿度、日照时数基本呈下降趋势.河南省冬小麦生育期日平均高温、日照时数是影响冬小麦需水量的主要因素,日平均相对湿度对其影响最小.     

温室滴灌条件下土壤水分亏缺对番茄产量及其形成过程的影响

采用小区试验,在温室滴灌条件下研究了不同生育阶段土壤水分状况对番茄果实大小、坐果数、畸形果及产量形成过程的影响,分析了温室滴灌条件下番茄总产量与灌水量的关系.结果表明：番茄苗期适度水分亏缺（田间持水量的50%～55%）可提高坐果率,畸形果形成减少,但果实总体偏小,果实成熟主要集中在采摘后期;开花坐果期过度水分亏缺（田间持水量的65%以下）虽可促进果实成熟,但降低了坐果数,易形成小果和畸形果;采摘期水分过高（田间持水量的80%以上）或过低（田间持水量的65%以下）均可降低番茄产量,水分亏缺（田间持水量的65%以下）则使坐果数降低、畸形果增加.各水分处理对果实成熟时间无明显影响;温室番茄总产量、灌溉水利用效率与全生育期灌水总量之间均呈二次抛物线关系;当番茄土壤水分（占田间持水量的百分比）下限控制在苗期60%～65%、开花坐果期70%～75%、成熟采摘期70%～75%时,番茄畸形果形成量减少,产量及坐果率较高,可作为滴灌条件下温室番茄适宜的土壤水分控制指标.     

间作模式下冬小麦与春玉米根系的时空分布规律

采用大口径土钻对间作种植模式下冬小麦与春玉米根系进行取样,分析了两种作物根系的空间分布及动态变化规律．结果表明：间作冬小麦根系在空间上呈幂函数递减规律,间作春玉米根系呈指数递减规律．采用多元线性回归建立间作冬小麦和春玉米根系质量密度（R）的二维空间分布函数,经验证,两种作物根系质量密度的二维分布函数均可反映作物根系的实际生长状况．     

基于恒水位蒸发皿蒸发量的膜下滴灌棉花灌溉指标

为探索新疆膜下滴灌棉花简易方便的高效灌溉指标,于2008-2009年在乌鲁木齐开展了2个生长季的人工控水试验.在棉花蕾期和花铃期均设2个灌水周期和2个灌水水平,分析了不同水分处理对棉花产量、耗水量和水分利用效率的影响.结果表明: 各处理的棉花耗水过程与蒸发皿蒸发量具有较高的相关性,高产棉田\[2008年处理T₄(蕾期和花铃期灌水周期分别为10和7 d,相应灌水定额分别为30.0和37.5 mm)和2009年处理T₁(蕾期和花铃期灌水周期均为7 d,相应灌水定额分别为22.5和37.5 mm)\]苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的蒸发皿-作物系数(K_p)分别为0.29～0.30、0.52～0.53、0.74～0.88和0.19～0.20;2008年处理T₄的产量(5060 kg·hm^-2)和水分利用效率(1.00 kg·m^-3)最高,2009年处理T₁的产量(4467 kg·hm^-2)和水分利用效率(0.99 kg·m^-3)最高;蕾期蒸发皿7和10 d的平均累积蒸发量分别为40～50和60～70 mm,花铃期蒸发皿7 d的累积蒸发量为40～50 mm.在新疆棉区灌45 mm出苗水、苗期和吐絮期不灌水,蕾期和花铃期当蒸发皿蒸发量达到45～65和45 mm时开始灌溉,灌水定额通过阶段累积蒸发量与蒸发皿-作物系数K_p(蕾期、初花期、盛花期和末花期分别取0.5、0.75、0.85和0.75)相乘确定时,在获得高产的同时可节约灌溉水资源,提高水分利用效率,可以作为当地膜下滴灌棉田简易方便的高效灌溉指标.     

基于气象信息的膜下滴灌棉花实时灌溉预报

基于气象信息和棉花生长发育状况预测膜下滴灌棉花实时耗水量,对提高膜下滴灌棉花实时灌溉预报精度十分重要.本文利用石河子垦区1953—2008年的历史气象资料确定了基于Hargreaves公式计算参考作物需水量的基本参数,根据2009—2010年2个生长季的大田膜下滴灌试验数据建立了基于积温的作物系数计算模型,在此基础上构建了石河子垦区膜下滴灌棉田实时灌溉预报模型,并利用2011年田间试验数据对模型预报结果进行验证.结果表明:膜下滴灌条件下,研究区棉花苗期、蕾期及花铃期预测结果和实测结果相对误差绝对值的平均值分别为3.7%、2.4%和1.6%,而且该模型可以根据实时气象资料对预报结果进行实时修正,可以用于指导当地膜下滴灌棉田水分管理.     

隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布

为揭示根系对土壤环境的适应机制,研究了隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布。以垄位和坡位的玉米根系为研究对象,利用Minirhizotrons法研究了根系（活/死根）的长度、直径、体积、表面积、根尖数和径级变化及其与土壤水分、土温和水分利用效率（WUE）的相关关系。结果表明,对于活根,在坡位非灌水区域复水后根系平均直径减小,而根系日均生长速率、单位面积土壤根系体积密度、根尖数和表面积均增大,并随灌水区域土壤水分的消退逐渐减小;对于死根,在坡位非灌水区域复水后根系日均死亡速率、根系体积密度、根尖数和表面积变化均减小,其中根系死亡速率和死根直径随土壤水分的消退逐渐降低,而死根体积密度、根尖数和表面积分布随土壤水分降低呈增大趋势;在垄位,根系形态分布趋势与坡位一致,除根系直径与与坡位比较接近外,其他根系形态值均小于坡位。将根系分成4个径级区间分析根系的形态特征,结果表明在根系长度和体积密度分布中以2.5－4.5 mm径级的根系所占比例最大,在根尖数和根系表面积分布中以0.0－2.5 mm径级的根系为主。通过显著性相关分析,死根直径、体积密度、活根表面积等根系形态与土壤含水率、土壤温度和WUE间均存在显著或极显著的正相关关系,部分根系形态指标（如根系的生长速率、活根体积密度）只与坡位土壤含水量、土壤温度具有明显的相关性,表明隔沟交替灌溉对坡位根系形态的调控作用比垄位显著。     

环割措施对棉花生长发育、产量及水分利用效率的影响

分别于花铃初期和花铃盛期对棉花主茎及果枝进行环割,探讨环割对棉花生长发育、产量及水分利用效率的影响.结果表明:与对照处理相比,环割处理显著降低了棉花叶面积指数,且提前5~15 d达到峰值.环割处理降低了棉花蕾铃脱落率,其中花铃盛期采用主茎环割处理的蕾铃脱落率较对照降低15.8%.花铃盛期主茎环割处理显著提高了籽棉产量,较对照增产24.4%,水分利用效率较对照提高26.7%;花铃初期果枝环割处理的产量和水分利用效率亦有所提高,分别较对照增加13.9%和16.7%;而花铃盛期果枝环割处理对产量和水分利用效率的提高效果不显著;花铃初期主茎环割处理产量与对照差异不显著,水分利用效率略有降低.表明花铃盛期采用主茎环割可有效降低棉花蕾铃脱落率、提高产量及水分利用效率,实现高产、节水的有效统一.     

不同水分下限对温室膜下滴灌甜瓜开花坐果期地温的影响

土壤水热状况是影响甜瓜生长及坐果的重要因素.本文以膜下滴灌为供水方式,在开花坐果期设计了重度亏缺（55%田间持水量,T₁）、中度亏缺（65%田间持水量,T₂）、轻度亏缺（75%田间持水量,T₃）和不亏缺（85%田间持水量,CK）4种水分控制下限处理,研究了不同水分控制下限对温室滴灌甜瓜耕层温度的影响,在此基础上探讨了耕层（0～20 cm）不同水热比值对甜瓜生长发育及坐果情况的影响.结果表明;甜瓜在开花坐果期间,耕层的平均地温为T₁＞T₂＞T₃＞CK,地温与土壤含水率呈反比.晴天、阴雨天及灌水后的地温日最大变幅均出现在膜内地表,最小变幅出现在膜外地表以下20 cm处;地温极值与土壤深度密切相关,地表极值与地下10和20 cm的极值差异显著.该阶段选择T₃作为灌水标准,即水热比值为1.62 mm·℃^-1时,植株的生长速率最快,坐果历时最短且坐果率最高.综合考虑温室膜下滴灌甜瓜在开花坐果期的土壤水分与地温的关系,认为T₃处理可使耕层土壤水热比值（水热比值为1.62 mm·℃^-1）达到最佳状态,更有利于甜瓜的生长发育和坐果.