负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统的研究与应用

如何持续精确控制土壤水分一直是国内外研究的重点,目前控制盆栽与大田水分的方法都会使部分水分达到过饱和,而影响试验效果.基于负压控制原理研制出的负水头供水控水盆栽装置和负水头灌溉系统解决了这一难题,试验证明负水头供水控水盆栽装置可将土壤含水量持续维持在理想状态,可以实现土壤含水量的持续稳定控制与日蒸散量监测,结合天平的使用获得盆栽植株的鲜重增长动态;负水头灌溉系统能使灌溉下的土壤含水量呈非饱和状态,抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致的无效灌溉和养分流失,也不会破坏土壤结构,节省了大量人力、物力,提高了水分利用率,增加了作物产量提高的潜力.负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统在设施栽培中及科学研究中,具有很大的推广价值.  

不同品种、肥水条件下冬小麦光谱红边参数研究

 通过对冬小麦不同生育时期红边参数变化规律的研究表明 ,小麦进入起身期后 ,伴随着植株旺盛生长和群体的不断扩大 ,红边的位置呈逐渐偏向长波方向的“红移” ,到抽穗期群体稳定后红移也停止。从灌浆期开始 ,随着个体衰老和群体减弱 ,红边位置又呈偏向短波的“蓝移”现象。叶片全氮含量 (LTN)与红边振幅 (dλred)及近红外平台振幅 (dλNIRP)间在全生育期均呈现正相关趋势 ,且相关程度随生育进展而不断增强 ;叶绿素a +b总量 (TChl)与红边振幅间 ,在起身期至拔节期为负相关 ,在抽穗期至乳熟期为正相关。TChl与近红外平台振幅间呈现正相关趋势 ,且相关程度随生育进展而不断增强 ;叶面积指数 (LAI)与红边振幅及近红外平台振幅间在全生育期均呈现正相关趋势。据此 ,红边振幅和近红外平台振幅 2个指标可能用来监测小麦生育状况并指导肥水调控 ,其中用近红外平台振幅推算叶片全氮含量 ,用红边振幅推算叶绿素总量 ,红边振幅或近红外平台振幅推算叶面积指数分别在部分生育时期有较高的可靠性。  

供水吸力对温室黄瓜产量与水分利用效率的影响

 【目的】研究不同供水吸力即不同土壤水分对温室黄瓜（Cucumis sativus L.）生长发育的影响,确定黄瓜不同生育期对水分的需求,为温室黄瓜灌溉决策提供理论依据。【方法】采用负水头供水控水盆栽装置,通过设定装置不同的供水吸力（WST）来持续稳定控制不同的土壤含水率,分析各供水吸力处理的黄瓜叶片光合、产量与水分利用效率的差异。【结果】负水头供水控水盆栽装置能通过调节供水吸力持续稳定控制土壤不同含水率;黄瓜植株在3—5 kPa供水吸力范围内产量与商品瓜率最高,叶片净光合速率、干物质积累量也较高;3—13 kPa处理范围内的黄瓜水分利用效率差异不明显,最高为7 kPa处理的36.57,1 kPa处理的黄瓜水分利用效率最低,与其它处理差异显著,表明对黄瓜各生育期进行分期水分调控才能显著提高水分利用效率;试验结果还表明,黄瓜随着生育进程需水量越来越大,供水不足会导致生长点枯死而停止生长,影响黄瓜产量与商品瓜率,黄瓜采收后期适当加大水分供应可以增加采收后期产量。【结论】3—5 kPa的供水吸力较适合温室黄瓜的生长,此时土壤相对含水量为67%—81%;适当降低黄瓜苗期土壤水分、控制花期土壤水分和增加结果期土壤水分能进一步提高产量与水分利用效率。  

全封闭温室降温方法研究

【目的】研究全封闭小温室的降温方法，为全封闭温室的降温及水分循环利用提供参考。【方法】采用不同的降温思路，设计不同的试验方案，研究不同覆盖层、空间延长及水循环方式对全封闭小温室温度的影响，比较不同方法的降温效果。【结果】（1）中空材料对全封闭环境内的降温效果不明显。在双层中空玻璃的4个受光面加入一层水后，能够显著降低高温时段温室内的温度。（2）延长空间对全封闭小温室能够起到一定的降温作用，平均可降低4 ℃。（3）利用水在全封闭小温室顶面和侧面循环，可使温室内温度降低，具有明显的降温效果。【结论】利用水循环方法能够起到较好的降温效果，空间延长法也可实现全封闭温室的降温，但需考虑延长空间的成本等因素。  

全封闭温室降温方法研究

【目的】研究全封闭小温室的降温方法,为全封闭温室的降温及水分循环利用提供参考。【方法】采用不同的降温思路,设计不同的试验方案,研究不同覆盖层、空间延长及水循环方式对全封闭小温室温度的影响,比较不同方法的降温效果。【结果】(1)中空材料对全封闭环境内的降温效果不明显。在双层中空玻璃的4个受光面加入一层水后,能够显著降低高温时段温室内的温度。(2)延长空间对全封闭小温室能够起到一定的降温作用,平均可降低4℃。(3)利用水在全封闭小温室顶面和侧面循环,可使温室内温度降低,具有明显的降温效果。【结论】利用水循环方法能够起到较好的降温效果,空间延长法也可实现全封闭温室的降温,但需考虑延长空间的成本等因素。  

封闭温室两种降温方法的评估

该研究采用水循环烟囱和水池系统,分别建立两种不同的封闭温室,比较两种方法的降温效果.试验结果表明,在地面100 cm高度处,使用水循环烟囱的温度比不使用降温系统的温度平均降低8℃左右.在地面100 cm高度处,白天湿度值均保持在45％～75％,适宜作物生长.利用水池降温除湿,相比附近另外一个封闭温室,距地面50 cm高度处温度降低10℃左右.11:30-15:00之间,地面50 cm高度处的最高温度为32℃,基本接近外界温度.封闭温室的湿度较适宜植物的生长发育,但白天50cm高度处的湿度保持90％以上.  

不同灌溉施肥模式对温室番茄产量、品质及水肥利用的影响

【目的】建立适用于日光温室番茄水肥一体化的管理模式，探讨不同灌溉施肥模式在日光温室番茄节水节肥增产效能上的差异。【方法】基于负压装置和滴灌系统，研究常规施基肥（CK）、营养液滴灌施肥（DI）和负压供液施肥（NI）对温室番茄产量、品质及水肥利用效率的影响。【结果】负压供液施肥模式下土壤水分具有相对的稳定性，0—20 cm土层含水量周年变化幅度为20.8%—25.0%，低于滴灌施肥处理的19.7%—28.6%。基于负压装置的供液模式（NI）相对于处理CK和DI，不但养分（N+P₂O₅+K₂O）的周年总投入量分别降低了5.0%和17.2%，而且显著促进了番茄植株生长，增加了产量，改善了果实品质。其中处理NI与CK相比，番茄生物量提高了23.0%以上（P＜0.05），产量增加了7.5%—10.0%，而与处理DI相比，果实硝酸盐含量降低了17.3%—21.5%（P＜0.05）。负压供液施肥模式能够减少水肥用量，降低温室番茄周年耗水量，提高水肥利用率。与处理CK和DI相比，处理NI的年灌水量分别减少了18.4%和17.2%，番茄年耗水量分别降低了12.8%和12.1%（P＜0.05），而水分利用效率分别提高了12.7%—40.1%和10.0%—30.3%（P＜0.05），肥料偏生产力则分别提高了10.4%—19.6%和14.5%—42.7%（P＜0.05）。水分的持续稳定供给是负压供液施肥模式实现节水节肥增产保质等效能的重要原因。【结论】基于负压装置的供液模式不仅减少了水肥的投入量，而且能够促进温室番茄生长、确保产量，同时改善了果实品质并大幅度提高了水肥利用效率，可作为日光温室番茄水肥一体化管理的新模式。  

LED绿光补光模式对生菜生长及品质的影响

【目的】探究不同光照强度以及补光模式的绿光对植物工厂中水培生菜生长及营养品质的影响，为绿光的供光策略提供参考。【方法】以8：00—20：00照射的强度为160 μmol·m^-2·s^-1的LED白光（W）为基础光，在保证生菜正常生长的前提下，补充3种不同强度（30、60、90 μmol·m^-2·s^-1）的绿光（G），并通过调节绿光的供光时间点使之与基础白光形成重叠（O）和不重叠（N）两种供光模式，分别为W、WG₃₀O、WG₆₀O、WG₉₀O、WG₃₀N、WG₉₀。N共6个处理，各处理间绿光补光时长均为6 h。【结果】除处理WG₉₀N外，其他补充绿光的处理较对照W均显著提高了生菜地上部鲜重，且30 μmol·m^-2·s^-1的低强度绿光更有利于生菜的生长及生物量积累；补充绿光的处理均不同程度的提高了生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量，同时降低了硝酸盐含量，其中，生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量随着绿光补光强度的升高而增加；绿光在作用于生菜生物量积累过程中依赖于背景白光，而在作用于可溶性糖积累和Vc合成过程中与背景白光的关系不显著。【结论】绿光对生菜的作用效果与绿光补光强度及其相对于基础光的供光模式有关，且对于不同的目的指标，绿光补光效果有所差异，在实际生产中可根据生产目的建立不同的绿光补光策略。  

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题，以设施园区地表水为冷源，以热泵作为能量提升、转换手段，对日光温室进行夜间降温，分析该方法的降温、除湿效果，对CO2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等，探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明，在夏季高温夜间（20:00-06:00），水源热泵系统可有效降低试验温室内气温，平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9 ℃；同时，试验温室内气温低于室外气温，平均温差为1.6-1.7 ℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%，比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO2浓度可达1430-1660 μL/L，约为对照温室的1.3-1.9倍，可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定，日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m2，日均性能系数（coefficient of performance, COP）值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响，均呈显著正相关关系（P<0.01）。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m2·d)，可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明，水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿，有助于CO2浓度累积，并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。  

土壤中微量元素的环境化学特性

论述了微量元素在土壤中的迁移、存在状态,探讨了影响微量元素化学行为及生物有效性的主要土壤环境因素,分析了这些元素在土壤中形态转化的机制及平衡状况,为评价土壤中微量元素的变化,提高其生物有效性提供依据。