根系分区交替滴灌对棉花产量和水分利用效率的影响

 为了探讨旱区农业节水新途径，在甘肃省石羊河流域下游荒漠绿洲区采用常规滴灌和分根区交替滴灌方式研究不同灌溉方式对大田棉花生长发育、产量、水分利用效率以及土壤水分分布的影响。结果表明，交替滴灌处理棉花叶片气孔开度减小，减少了奢侈的蒸腾损失，灌溉定额较小时根系分区交替滴灌对棉花的株高抑制作用较明显，灌水定额较大时限制作用不显著。根系分区交替滴灌技术在大田条件下可使籽棉产量比常规滴灌处理提高21.1%，总水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高17.9%和20.9%。同等产量水平下与常规滴灌相比，交替滴灌可节省30.8%的灌水量。本研究表明根系分区交替滴灌是一种切实可行的节水灌溉技术，可在干旱缺水的棉花生产地区进一步研究和推广应用。     

有机马铃薯节水灌溉模式研究

试验于2017—2018年在山西省中心灌溉试验站进行,共设3种灌溉方式(沟灌、分根交替灌溉、膜下滴灌),分别在分枝期、开花期、薯块结块期、膨大期和成熟期5个生育阶段研究不同灌溉模式的节水效益。结果表明,薯块结块期内,马铃薯在膜下滴灌条件下的叶面积指数显著高于沟灌和分根交替灌溉,更有利于马铃薯生长发育;2017,2018年,马铃薯在膜下滴灌处理的水分利用效率最高,分别为13.16,8.58 kg/mm,比沟灌和分根交替灌溉分别高出55.37%,38.53%和36.84%,31.80%;在不施用化肥条件下,3种灌溉方式在经济效益上差异不显著,但在整个生育期间,2017年沟灌、分根交替灌溉、膜下滴灌分别灌水285,225,120 mm,2018年沟灌、分根交替灌溉、膜下滴灌分别灌水240,240,127.5 mm,膜下滴灌处理下节水效果更明显。总体来看,同其他2种灌溉模式相比,膜下滴灌是当地生产马铃薯中效果最好的一种节水灌溉方式。     

分根区交替灌溉对马铃薯叶片超微结构及生理性状的影响

[目的]研究分根区交替灌溉对马铃薯叶片超微结构及生理性状的影响。[方法]以马铃薯早熟品种费乌瑞它为研究对象,研究分根交替灌溉对马铃薯叶片细胞超微结构、植株农艺性状、生理性状的影响。[结果]分根交替灌溉处理在受到干旱胁迫时马铃薯植株叶片较常规灌溉处理气孔器密度低、闭合程度大,叶绿体和线粒体的受损程度小,叶片细胞保证了细胞器的功能,使马铃薯植株表现较强抗旱性。氧化酶活性变化规律,在不同灌溉条件下随着含水量降低,分根交替灌溉处理较对照处理更能增强细胞抗氧化活性。分根交替灌溉处理的SOD、POD、CAT活性在各含水量时期均高于CK处理,随土壤含水量降低植株抗氧化能力更强;MDA活性较对照处理低,因此,受氧化胁迫轻。分根交替灌溉能有效促进马铃薯植株整体生长势。控水灌溉复水后,植株整体变化和累积速率高于CK处理,保证马铃薯产量。以上结果表明,分根交替灌溉诱导马铃薯植株的细胞超微结构和生理酶活性的正向调节,增强了马铃薯对于干旱刺激的应激反应能力,提高马铃薯植株的抗旱能力。[结论]该研究为非充分灌溉下的马铃薯高效抗旱节水栽培技术的研究提供理论依据。     

幼龄期红枣吸收根系空间分布特征

【目的】研究新疆阿克苏地区幼龄期（3 cm地径）红枣吸收根系空间分布特征,为干旱区高效节水灌溉提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统分析漫灌条件下有效吸收根（根径＜2 mm）的空间分布特征。【结果】在水平方向上,幼龄期红枣根长密度呈抛物线型分布,93.09%以上根系分布在距树干水平距离0~150 cm处,分布密集区为0~50 cm,最大值出现在0~25 cm;在垂直方向上,幼龄期红枣根长密度呈指数型分布,94.07%以上的根系分布在土层深度0~50 cm处,根系分布密集区为0~20 cm,最大值出现在10~20 cm。【结论】距离树干水平距离0~150 cm和垂直方向0~50 cm的土层是幼龄期红枣根系分布较密集的区域,也是田间水肥管理的重要区域。     

分根交替灌溉对烤烟抗旱性的影响

以烤烟K326为试验材料,采用盆栽试验研究了分根交替灌溉、亏缺灌溉和充分灌溉对烤烟的产量、相关化学成分以及水分利用效率的影响,探讨分根交替灌溉提高烤烟产量和品质的生理基础。结果表明:分根交替灌溉的烤烟水分利用率及其抗旱相关生理指标比充分灌溉的均有显著改善,其叶片数量、根长、叶绿素含量和烟碱含量均高于亏缺灌溉和充分灌溉;烤烟的根系活力和电导率明显高于亏缺灌溉和充分灌溉,表明分根交替灌溉在提高烤烟烟叶的品质的同时也提高了烤烟耐旱能力。     

幼龄期红枣吸收根系空间分布特征

【目的】研究新疆阿克苏地区幼龄期（3cm地径）红枣吸收根系空间分布特征,为干旱区高效节水灌溉提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pr02010a根系分析系统分析漫灌条件下有效吸收根（根径〈2mm）的空间分布特征。【结果】在水平方向上,幼龄期红枣根长密度呈抛物线型分布,93．09％以上根系分布在距树干水平距离0-150cm处,分布密集区为0-50cm,最大值出现在0-25cm;在垂直方向上,幼龄期红枣根长密度呈指数型分布,94．07％以上的根系分布在土层深度0-50cm处,根系分布密集区为0-20cm,最大值卅现在10-20cm。【结论】距离树干水平距离0-150cm和垂直方向0-50cm的土层是幼龄期红枣根系分布较密集的区域,也是田间水肥管理的重要区域。     

黄河冲积平原杨树人工林细根空间分布特征

采用改良全根调查方法,于生长季节末期对黄河冲积平原3a、6a、9a三个林龄的中菏1号杨树(Populus deltoites cv.‘Zhonghe-1’)人工林根系空间分布特征进行了调查,并对直径小于2 mm的细根生物量、比根长、根长密度、表面积、体积进行测定分析.结果表明:在垂直方向上,各林龄杨树人工林细根生物量、根长密度、根尖数、细根表面积、细根体积总体上随土壤深度增加而逐渐减小,林龄之间、土层之间差异明显.细根在水平方向上的分布较为均匀,但林龄之间、以及距树干不同距离仍表现出明显差异.杨树人工林细根空间分布规律为林地土壤改良和培肥提供了依据.     

南疆枣麦复合系统中冬小麦根长密度、根表面积密度分布特征研究

在冬小麦成熟期采用根钻法采集单作冬小麦及与3、5年生枣树间作的冬小麦根样,利用Win-SURFER V.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度的分析,同时进行冬小麦经济产量和地上部生物量的测定。结果表明,相比单作冬小麦,间作冬小麦的产量（P=0.0003）和地上部生物量（P=0.001）均显著下降。间作和单作冬小麦根长密度、根表面积密度随土层深度的增加而逐渐减少。与3、5年生红枣间作的冬小麦20~60 cm土层的根长密度值比单作冬小麦20~60 cm土层的根长密度值分别减少了30.1%~46.2%;与3、5年生红枣间作的冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值比单作冬小麦20~40 cm土层的根表面积密度值分别减少了18.7%~31.3%。间作冬小麦根系与枣树的根系在20~60cm土层中生态位重叠,导致物种间根系竞争。5年生枣树较3年生枣树对间作冬小麦根长密度值、根表面积密度值的变化和分布影响较大。     

根际交替灌溉技术在荔枝上的应用效果研究

以南岛无核荔枝(Litchi chinensis Sonn.cv Nandao seedless fruit)成年树为试材,研究根际交替灌溉技术(PRD)对树体生长、结果和叶片碳水化合物积累的影响。结果显示:PRD的新梢生长量显著小于正常灌溉对照(CK)的,而大于灌水量减半处理(HN)的。PRD的株产最高,HN的最低。PRD的果实品质因素中除出汁率显著低于CK的外,其余各因素则显著高于CK的或与其无显著差异;HN的除果形指数显著高于PRD和CK的外,其余品质因素则显著低于PRD和CK的或与其无显著差异;可见,以PRD的果实综合品质表现最佳。PRD叶片的叶绿素a、14d后的叶绿素a/b值和可溶性糖含量、净光合速率、淀粉含量均呈现最高趋势,其呼吸速率呈现低于HN的趋势,表明PRD能增强叶片光合作用和促进叶片碳水化合物积累。     

基于探地雷达途径的小叶杨粗根空间分布特征研究

根系研究一直是生态学领域一项极具挑战性的工作,传统研究方法具有多种局限性,因此应用非侵入式方法开展根系研究具有重要实践意义。以黄河漫滩地生长的不同胸径大小(45～104.5 cm)小叶杨共40株为研究对象,应用探地雷达(GPR)技术测定粗根(粗度≥1 cm的根系)空间分布情况,并对1～2、2～3 cm和>3 cm 3个径级粗根进行分类统计,综合研究小叶杨粗根空间分布特征。结果表明,1)在垂直方向0～80 cm范围内,粗根密度以20～40 cm处最大,为8.17 roots/m,其中径级2～3 cm粗根密度占比由23.7%增加至47.2%。2)在水平方向5 m范围内,粗根密度逐渐下降,在1 m处密度值最大,为5.24 roots/m,其中径级1～2 cm粗根密度占比在2 m处最低,为49%,而径级2～3 cm和>3 cm在2 m处最高,分别为34%、17%。3)粗根密度随着胸径径级的增加由15.34 roots/m增加至28.16 roots/m,但不同胸径水平下各径级粗根密度特征存在明显差异,径级1～2 cm的粗根是差异存在的主要原因(P=0.000)。4)粗根密度主要受到...     

不同矿化度水源膜下滴灌对棉花土壤盐分分布及生长的影响

利用微咸水膜下灌溉是缓解干旱区农业灌溉资源短缺的有效途径之一,分析不同矿化度水源膜下滴灌对土壤盐分分布及作物生长的影响对于确定灌溉水源矿化度阈值具有重要意义。开展4 a不同梯度矿化度水源膜下滴灌棉花测坑试验,设置6个处理矿化度分别为1 g/L(CK)、2 g/L(A)、3 g/L(B)、4 g/L(C)、5 g/L(D)和6 g/L(E),分析不同梯度矿化度水源膜下滴灌土壤盐分累积及棉花生长特征,确定微咸水膜下滴灌棉花灌溉矿化度阈值。结果表明：2019-2022年,0～100 cm平均土壤电导率以每年0.920dS/m、0.995 dS/m、1.196 dS/m和1.188 dS/m的速率呈线性增长的趋势。随着灌溉年限增加,不同梯度微咸水膜下滴灌下土壤电导率呈现增加趋势。5 g/L和6 g/L处理土壤盐分累积最大,分别为38.70%和39.19%;灌水12 h后,宽行表层20～40 cm土壤盐分累积最为明显,土壤电导率为0.30～2.1 dS/m;窄行土壤盐分在40～60 cm土层处出现累积,土壤电导率为1.26～1.93 dS/m。矿化度为3 g/L水源膜下滴灌棉花土壤盐分累积量较小...     

间作条件下杏树吸收根空间分布特征

[目的]分析绿洲灌溉条件下杏农问作系统中杏树吸收根空间分布,以期为新疆南疆盆地杏农间作杏树水肥管理提供科学依据.[方法]采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pr02009a根系分析系统对间作条件下15 a生杏树吸收根的空间分布进行了分析.[结果]在水平方向上(0～300 cn),杏树株间吸收根根长密度随离树干距离的增加呈递减趋势,最大根长密度分布在距离树干0～50 cm,行间则是先略有增大后减小,最大根长密度分布在距离树干50～100 cm,吸收根根长总量株间仅比行间少1.11;;在垂直方向上(0～150 cm),杏树株间和行间吸收根根长密度均随着土层深度的增加先增大后减小,吸收根最大根长密度株间分布在20～30 cm土层,行间则分布在30～40 cm土层.[结论]绿洲灌溉条件下,杏-麦间作系统杏树株间和行间吸收根空间分布存在差异,但总量相差很小.行间距离树干0～120 cm的0～60 cm土层是杏-麦间作系统田间水肥管理的重要区域,盛果期杏树株行间施肥位置应在树冠冠下的2/3～4/5处,行间施肥深度(30～50cm)应比株间施肥深度(20～40 cm)深约10～20 cm.     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26.8%～29.0%之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6 g·L^-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8 g·L^-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6 g·L^-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

不同灌溉施肥方式对马铃薯产量及土壤盐分迁移的影响

[目的]研究不同灌溉方式、施肥方式对马铃薯产量及耕层土壤水溶性盐迁移的影响。[方法]通过田间试验和土壤检测,分析水溶性盐分在土壤中的移动规律。[结果]漫灌处理,4层土壤总水溶性盐总量从上到下依次递增,各层土壤水溶性盐量漫灌施肥处理均高于漫灌不施肥处理;滴灌的2个处理,0~60 cm水溶性盐总量从上到下依次递增,60~100 cm明显降低;土壤各层水溶性盐总量滴灌基施均高于滴灌追施;0~100 cm土层水溶性盐量滴灌基施高于漫灌基施。[结论]不同灌溉施肥方式以滴灌+追肥效益最高;漫灌土壤盐分从上向下淋溶明显,滴灌土壤盐分淋溶不充分,盐分在20~60 cm有积聚作用;同等条件下,施肥量越高土壤盐分残留量越大,土壤次生盐渍化与施肥量关系密切。     

Drip irrigation incorporating water conservation measures: Effects on soil water–nitrogen utilization,root traits and grain production of spring maize in semi-arid areas

The Northeast Plain is the largest maize production area in China, and drip irrigation has recently been proposed to cope with the effects of frequent droughts and to improve water use efficiency (WUE). In order to develop an efficient and environmentally friendly irrigation system, drip irrigation experiments were conducted in 2016–2018 incorporating different soil water conservation measures as follows: (1) drip irrigation under plastic film mulch (PI), (2) drip irrigation under biodegradable film mulch (BI), (3) drip irrigation incorporating straw returning (SI), and (4) drip irrigation with the tape buried at a shallow soil depth (OI); with furrow irrigation (FI) used as the control. The results showed that PI and BI gave the highest maize yield, as well as the highest WUE and nitrogen use efficiency (NUE) because of the higher root length density (RLD) and better heat conditions during the vegetative stage. But compared with BI, PI consumed more soil water in the 20–60 and 60–100 cm soil layers, and accelerated the progress of root and leaf senescence due to a larger root system in the top 0–20 cm soil layer and a higher soil temperature during the reproductive stage. SI was effective in improving soil water and nitrate contents, and promoted RLD in deeper soil layers, thereby maintaining higher physiological activity during the reproductive stage. FI resulted in higher nitrate levels in the deep 60–100 cm soil layer, which increased the risk of nitrogen losses by leaching compared with the drip irrigation treatments. RLD in the 0–20 cm soil layer was highly positively correlated with yield, WUE and NUE (P<0.001), but it was negatively correlated with root nitrogen use efficiency (NRE) (P<0.05), and the correlation was weaker in deeper soil layers. We concluded that BI had advantages in water–nitrogen utilization and yield stability response to drought stress, and thus is recommended for environmentally friendly and sustainable maize production in Northeast China.     

河套灌区微咸淡水交替灌溉对加工番茄根系生长的影响

为研究微咸水灌溉对加工番茄根系生长的影响,于2013—2014年连续2年在河套灌区对加工番茄进行不同生育期微咸水(矿化度3g/L)淡水(矿化度1g/L)交替灌溉的田间试验。结果表明:1)番茄根系的干物质量主要集中在0~20cm的土层,在开花期进行微咸水灌溉处理,番茄的根长密度较淡水灌溉减小25%~30%,根表面积减小约20%;果期进行微咸水灌溉处理,番茄的根长密度较淡水灌溉增加22%~24%,根表面积增加20%~30%;开花期和果期都进行微咸水灌溉处理对根系总长度、根长密度和根表面积没有显著影响。2)微咸水对根系的影响主要集中体现在直径2mm的根系上。3)微咸水灌溉对加工番茄根系的空间分布没有显著影响。     

干旱区葡萄园漫灌和滴灌压盐效果比较

针对干旱区葡萄园春季压盐问题,通过对漫灌和滴灌两种不同的压盐方式下土壤剖面不同深度电导率测定,研究比较了两种方式的压盐效果.结果表明,大水漫灌压盐效果显著,在灌水量1 500 m3/hm2时垂直压盐深度达100～120 cm.而滴灌方式压盐时,灌水量为600 m3/hm2即可以在以滴头为中心的水平半径200 cm、深度60 cm的半椭球状土体内形成盐分淡化区,从而满足葡萄生长需要.但要注意如果是长期的滴灌洗盐必然在田间形成条带状的盐分淡化区和集盐区.     

不同灌溉方式下设施土壤硝态氮的积累特征及其环境影响

以不同灌溉方式下设施土壤及番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的方法,对连年采用沟灌、滴灌和渗灌灌溉方式的设施土壤硝态氮、全盐含量、pH及番茄果实硝酸盐含量、水分生产效率进行了研究。结果表明:三种灌溉方式土壤硝态氮、全盐含量均呈现出明显的表聚现象,0~20 cm土层范围内,滴灌处理硝态氮含量和全盐含量明显低于沟灌和渗灌处理;不同灌溉方式土壤的pH值均随着土层加深而升高,在0~30 cm土层范围,土壤pH值滴灌高于沟灌,沟灌高于渗灌。沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量显著高于滴灌,沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量差异不显著;渗灌和滴灌水分生产效率明显高于沟灌。土壤硝态氮含量与土壤pH值呈极显著负相关,与全盐含量呈极显著正相关。总之,设施土壤硝态氮积累与土壤全盐含量、pH值、番茄果实硝酸盐含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更有利于抑制土壤退化。     

黑核桃根系分布特征研究

【目的】研究黑核桃根系在土壤中的分布特征,为黑核桃的水肥高效管理提供理论依据。【方法】以5a生黑核桃为试材,采用剖面挖掘和分层取样法,利用植物图像分析系统和烘干称重法,分析不同土层的根系生物量密度、根系表面积密度和总根长密度。【结果】根系生物量密度、根系表面积密度和总根长密度在垂直和水平方向均呈现递减的趋势。在垂直分布上,根系垂直最深分布达到150 cm土层,0~70 cm土层是根系垂直分布的主要区域,该区域内根系生物量占垂直分布总量的85.45%。根系表面积密度最大值和总根长密度均出现在0~10 cm土层,分别为17.66 mm²/cm³和0.34 cm/cm³;在水平方向上,水平分布最远分布达到120 cm以上,距离树干0~80 cm是根系生物量水平分布的主要区域,该区域内根系生物量占水平分布总量的93.98%。根系表面积密度和根长密度最大值均在距离树干0~20 cm的区域,分别为0.12和0.43 cm/cm³。【结论】5 a生黑核桃根系垂直最深分布达到150 cm土层,水平分布最远分布达到120 cm以上。距树干0~80 cm,深0~70 cm的区域是黑核桃根系分布的主要区域,该土层应该作为肥水管理的重点区域。     

膜下滴灌和地下滴灌棉田土壤NH4+-N空间分布特征研究

以田间试验为基础,从时间、垂直和水平空间分布的角度对膜下滴灌、地下滴灌棉田土壤铵态氮含量进行了分析.结果表明,两种不同节水灌溉方式下,棉田土壤铵态氮含量随生育期的变化特征、垂直分布特征和水平分布特征均有异同点.0～5 cm土层铵态氮含量最高,35～55 cm含量普遍较低.水平方向土壤铵态氮随滴灌水扩散,分布在离滴灌带40 cm左右.