不同灌水水平下CROPGRO-Tomato模型局部敏感性分析

依据辽宁沈阳地区进行的温室番茄田间试验资料,进行不同灌水水平下CROPGRO-Tomato模型的局部敏感性分析,在4个灌水处理(田间持水率为50％、60％、70％和80％)条件下,采用扰动分析法分析番茄鲜果模拟产量对6个作物品种参数的局部敏感性.结果表明,在4种不同灌水处理条件下模拟产量对参数SD-PM、LFMAX、SLAVR和XFRT的敏感度为Ⅳ～Ⅴ,敏感度较高;其中,模拟产量对参数FL-SH、FL-SD和SD-PM敏感度的变异系数分别为40.43％、117.1％和35.71％,受灌水水平影响较大.     

覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响

通过田间试验,研究了覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响,旨在探讨西北旱区覆膜沟灌条件下番茄的水肥调控模式,以达到节水、增产、高效与优质的目的。结果表明：采用85%对照灌水量处理（CK）对番茄 市场产量（≥60 g）无显著影响,而65%和45%对照灌水量处理则减产明显;采用3/4当地施肥量(CK)处理对番茄总产量与市场产量影响不显著;减少灌水量处理显著增加番茄的果色指数与硬度,提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低有机酸含量;施氮量对番茄可溶性固形物、有机酸含量影响不显著,但减少施氮量增加可溶性糖含量;番茄维生素C含量随灌水量与施肥量的降低呈现先增加而后降低的趋势。综合考虑产量、品质及水分利用效率(WUE),本研究认为采用416.76 mm（85%CK）灌水量及117.6 kg·hm^-2（3/4CK）纯氮施用量,为西北旱区覆膜沟灌种植条件下适宜的水肥调控模式。     

复合醇抗蒸腾剂喷施模式对黄瓜产量、品质及水分利用效率的影响

【目的】研究复合醇抗蒸腾剂不同喷施体积分数和次数对温室黄瓜产量、品质及水分利用效率的影响。【方法】采用双因素随机区组设计方法,复合醇抗蒸腾剂喷施次数(T)设置3水平,分别为T1(全生育期喷施1次)、T2(全生育期喷施2次)和T3(全生育期喷施3次);喷施体积分数(N)设置4水平,分别为N1(0 m L/L)、N2(0.5 m L/L)、N3(1.5 m L/L)、N4(3 m L/L),分析了复合醇抗蒸腾剂不同喷施模式对温室黄瓜植株鲜质量、叶片光合特性、黄瓜品质、水分利用效率和产量的影响。【结果】复合醇抗蒸腾剂具有促进植株生长,降低叶片蒸腾,减少植株水分散失的作用。随着喷施体积分数的升高,植株生物量先升高后降低,叶片蒸腾速率显著降低;随着喷施次数的升高,黄瓜植株生物量呈升高趋势。与喷施清水相比,体积分数为1.5 m L/L的抗蒸腾剂喷施3次,黄瓜地上部鲜质量、根鲜质量分别提高4.55%和8%,叶片蒸腾速率降低12.52%,植株耗水量降低6.09%。低等和中等体积分数的抗蒸腾剂可以显著提高黄瓜可溶性糖、可溶性蛋白质、Vc量。与喷施清水相比,体积分数为1.5 m L/L的抗蒸腾剂喷施3次时,可溶性糖、可溶性蛋白质、Vc量分别提高21.55%、14.73%、30.9%。黄瓜产量和水分利用效率随着喷施体积分数的升高而呈现先增大后降低趋势,随着喷施次数的增大而呈上升趋势;体积分数为1.5 m L/L的抗蒸腾剂喷施3次时,产量最高,与喷施清水相比提高2.9%,水分利用效率提高9.56%。【结论】综合分析,体积分数为1.5 m L/L的抗蒸腾剂喷施3次的模式效果最好,具有明显的节水增产、提高品质的作用。     

基于信息熵方法的土壤水分入渗方程试验研究

对沙壤土、黏壤土进行水分入渗试验,确定4种熵方程(E-Horton、E-Kostiakov、E-Philip、E-GreenAmpt)系数并标定了一般方程(Horton、Kostiakov、Philip、Green-Ampt)系数。根据所得到的方程计算相应的入渗率,并与试验观测数据进行比较。结果表明:在沙壤土中,E-Horton、E-Kostiakov、E-Philip方程能较好地反映土壤水分入渗规律,E-Green-Ampt方程高估了土壤水分入渗率。在黏壤土中,4种熵方程拟合效果均较差。与一般方程比较,基于信息熵方法的土壤水分入渗方程更适于沙质土壤,因为该方法不需要标定方程的参数,简便可行,而且较好地反映了参数的物理意义,为优化灌溉提供理论依据。     

温室葡萄蒸散量时间尺度提升方法优选

为探索在东北寒区温室种植环境下温室葡萄蒸散发（Evapotranspiration,ET）规律与不同时间尺度ET转化方法,该研究对温室葡萄蒸散过程及环境因子进行2 a的连续监测,利用3种尺度提升方法（蒸发比法、改进蒸发比法、作物系数法）对葡萄ET进行了瞬时到日以及日到全生育期的时间尺度提升。结果表明：利用蒸发比法、改进蒸发比法和作物系数法进行ET瞬时到日尺度提升的关键参数在08:00-16:00变化平稳,平均值分别为0.54、0.52和0.76,变异系数平均值分别为0.11、0.10和0.09。采用3种日尺度提升方法对葡萄ET进行瞬时到日尺度提升时,基于不同评价指标确定的最优模型和最佳尺度提升时间均不一致。进一步,利用综合评价指标确定了4个生育期的最佳模拟时刻,基于该时刻进行瞬时到日尺度提升模拟,模拟精度以蒸发比法最高,作物系数法最低,改进蒸发比法居中。2020和2021年蒸发比法模拟的R2分别达到0.92和0.89,相对均方根误差仅为20.23%和21.49%。利用不同生育期的日蒸腾进行生育期尺度ET提升,其中果实膨大期效果最好,基于3种方法利用该生育期日数据进行全生育期ET模拟,模拟精度仍然以蒸发比法最高,作物系数法最低,改进蒸发比法居中。蒸发比法在2020和2021年的ET模拟绝对误差仅为1.8和7.4 mm,相对误差仅为0.68%和2.73%。研究为东北地区温室葡萄的水分管理提供科学依据。     

东北半湿润地区深埋秸秆周围土壤水分的动态变化

为了探讨深埋秸秆周围土壤水分动态变化规律,通过田间小区对比试验,设置4个处理:秸秆无膜(S)、秸秆+覆膜(S+M)、无秸秆+覆膜(M)和无秸秆无膜(CK),分析了不同处理条件下土壤水分的动态。结果表明,深埋秸秆可有效提高春播前0~30 cm土层土壤含水率,比无秸秆的处理高0.03 cm3/cm3;深埋秸秆处理提高了土壤对雨水的拦蓄存储能力,降雨后随时间延长这种作用更加明显。强降雨132 h后,S处理与S+M处理各层土壤含水率差异不显著,S处理0~30、30~40、40~60 cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0.01、0.03、0.04 cm3/cm3,比CK提高了0.02、0.05、0.05 cm3/cm3;在长期干旱情况下,深埋秸秆处理具有更好的持续保墒效果,S处理与S+M处理保墒效果差异不显著,S处理0~30、30~40、40~60 cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0.01、0.02、0.06cm3/cm3,比CK提高了0.02、0.05、0.09 cm3/cm3。深埋秸秆提高了土壤的含水率,起到了蓄水、抗旱、保墒的作用。     

深埋秸秆量和滴灌量对温室番茄品质、产量及IWUE的影响

为了优化东北寒区温室番茄生产中适宜深埋秸秆量和滴灌量,为该地区温室番茄产业的可持续发展提供科学依据,探讨了深埋秸秆量和膜下滴灌量对温室番茄品质、产量以及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。通过温室小区试验,深埋秸秆量设置4个水平:0kg·hm-2(S0)、1.5×104kg·hm-2(S1)、3×104kg·hm-2(S2)、4.5×104kg·hm-2(S3);滴灌下限以田间持水量θ为基数,设置4个水平:50%θ田(W1)、60%θ田(W2)、70%θ田(W3)、80%θ田(W4),共16个处理。采用主成分分析法对番茄品质进行综合评价,以主成分综合得分量化番茄的品质指标;采用熵权法对番茄的品质、产量、灌溉水利用效率(IWUE)进行赋权,进而通过TOPSIS法对各处理下温室番茄进行综合评价。深埋秸秆量和膜下滴灌量均对番茄品质产生影响,主成分分析法对番茄品质综合评价的结果得出S1W2、S2W4为品质最优的两个处理;产量最高的S1W2处理相较于S2W4处理增产达18.7%,而且S1W2处理灌溉水利用效率达到峰值为62.54kg·m-3。TOPSIS综合评价的结果表明S1W2处理为综合效益最高的处理。番茄生育期内滴灌灌水下限控制在田间持水量的60%(整个生育期的灌水量为183.54mm),深埋段状玉米秸秆量为1.5×104kg·hm-2,在提高番茄的综合品质的同时又可以使产量和IWUE处于较高水平,从而获得最大的综合效益。     

深埋秸秆条件下温室番茄根层土壤温度变化特征

为明确温室番茄在膜下滴灌条件下深埋秸秆量对地温影响的综合效应,设置了0 kg/hm~2(CK)、1.5万kg/hm~2(T1)、3.0万kg/hm~2(T2)、4.5万kg/hm~2(T3)4种不同秸秆量处理,通过无线土壤墒情监测系统对番茄生长过程中距垄台表面15、30、45 cm处地温与土壤含水率动态变化进行实时监测,研究深埋秸秆量和土壤水分对温室番茄在膜下滴灌条件下不同深度土壤温度的影响特征。结果表明,在膜下滴灌条件下温室番茄深埋秸秆处理能够有效提高埋设秸秆后春夏茬番茄的地温和土壤含水率,各层土壤地温平均升高0.29~0.93℃,其中T1处理含水率最高,为25.14%;T3处理增温幅度最大,为0.93℃;而秋冬茬番茄土壤地温有降低的趋势,但不同秸秆还田量处理土壤含水率高于对照,各层土壤地温平均下降0.04~0.91℃,其中T2处理含水率最高,为27.42%,且降温幅度最小,为0.06℃。表明深埋秸秆量对土壤温度日变幅与土壤深度的相关性有一定影响,其影响春夏茬略小于秋冬茬。     

辽宁省玉米地水分盈亏时空分布特征及灌溉模式分区研究

根据不同区域农作物需水规律和水资源供需状况,对区域内干旱区域类型、水分盈亏特性与干旱发生频率等进行综合分析和科学区划,对于提高整个地区(流域)农作物水分利用效率和水资源高效利用具有重要意义。该文基于辽宁省27个气象站1955—2014年逐日气象数据和玉米生长发育资料,对辽宁省不同玉米种植区域玉米生育期的需水过程、需水量、灌溉需水量、水分盈亏指数(crop water surplus deficit index,CWSDI)、干旱发生频率等的时空分布特征进行深入研究,得到以下结论:辽宁省不同区域玉米逐月需水量均呈现单峰变化趋势,7月需水量最大,全省生育期总需水量在335~391 mm之间;不同水文年玉米需水亏缺量在0~220 mm之间;CWSDI和干旱发生频率在全省的空间分布规律类似,综合两指标的数值分布特征,将辽宁省玉米灌区划分为干旱区和易旱区2种类型,并结合不同水文年型玉米灌溉制度,将辽宁省玉米种植区划分为7种灌溉模式。该研究成果可以为辽宁省区域农业用水区划与管理提供理论依据。     

不同灌溉制度对机采棉水分运移、产量及品质的影响

通过2012年南疆地区机采棉膜下滴灌大田试验,以蒸发量为灌水控制指标,研究了灌水频率和灌水量对土壤水分及棉花产量和品质的影响,进而分析了不同灌溉制度的节水、增产和调质效果。结果表明：相同灌溉频率下,土壤剖面上含水率随着灌水量的增加而增加;相同灌溉量下,灌水频率为5 d时在膜下0～60 cm土层的平均土壤含水率较高;不同灌溉制度对棉花水分利用效率和灌溉水利用效率的影响具有显著差异,当灌水频率为5 d和作物-蒸发皿系数为0.6时,棉花的水分利用效率和灌溉水利用效率分别达到1.96 kg·m^-3和3.08 kg·m^-3,可实现棉花生产的节水、高产和优质。