膜下滴灌微咸水棉花临界氮稀释曲线模型与氮肥用量推荐

为了优化膜下滴灌微咸水条件下棉花生产氮素管理,该研究于2017—2019年在新疆库尔勒市开展3 a定位施氮试验。以新陆中棉花为试验材料,设置施氮水平0(NF0)、150(NF1)、250(NF2)、300(NF3)、350(NF4)、450(NF5)kg/hm^(2),各试验处理灌水量均为487.5 mm,分析施氮量对棉花地上部干物质量、氮素累积吸收量、产量和氮肥利用效率的影响,构建了膜下滴灌微咸水棉花临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明:棉花氮素累积吸收量随生育期进程的推进而增大,棉花临界氮浓度与最大地上部干物质量符合幂函数关系。氮肥农学利用率和表观利用率均与施氮量呈二次多项式关系,氮肥生理利用率和偏生产力均与施氮量呈线性关系。NF1、NF2和NF3处理的氮素营养指数均小于1,表明氮素营养供应不足,棉花生长受到氮素限制。NF4和NF5处理的氮素营养指数接近于1,说明棉花氮素营养状况较好,但NF5产量和氮素利用效率较低,NF4获得最高产量和较高的氮素利用效率。因此,南疆膜下滴灌微咸水棉花生育期推荐施氮量为350 kg/hm^(2)。该研究构建的临界氮浓度稀释曲线模型对田间施氮管理具有重要意义。

三种浸种剂对Na_(2)SO_(4)胁迫下小麦种子萌发期耐盐性的影响

为了解黄腐酸、褪黑素、水杨酸三种浸种剂对硫酸盐胁迫下小麦种子萌发期耐盐性的调节效应,分别采用不同浓度的黄腐酸(0.5、1.0和1.5 g·L^(-1))、褪黑素(0.01、0.05和0.10 mmol·L^(-1))、水杨酸(0.1、0.5和1.0 mmol·L^(-1))对小麦进行浸种处理,随后与未处理的小麦种子一并采用100 mmol·L^(-1)Na_(2)SO_(4)溶液培养,测定各处理下小麦种子萌发期的生长生理指标,并通过主成分分析综合评价其耐盐性。结果表明,0.5~1.5 g·L^(-1)的黄腐酸、0.01~0.10 mmol·L^(-1)褪黑素、0.1~0.5 mmol·L^(-1)水杨酸浸种均提升了小麦根系活力、体内抗氧化酶活性,降低了小麦体内超氧阴离子自由基(O_(2)^(-·))产生速率及丙二醛(MDA)含量,缓解了盐分对小麦种子萌发的胁迫程度,增强了小麦种子萌发期的耐盐性,促进了小麦的萌发生长。其中,1.5 g·L^(-1)的黄腐酸、0.10 mmol·L^(-1)的褪黑素以及0.5 mmol·L^(-1)的水杨酸浸种效果最优,分别使Na_(2)SO_(4)胁迫下小麦发芽势提升了27.25、21.25和13.25个百分点,发芽率提升了21.50、15.00和5.50个百分点,株高提升了45.45%、26.48%和13.64%,鲜重提升了18.25%、11.11%和8.73%,可作为小麦种子萌发期抵抗硫酸盐胁迫的较优浸种剂。

脱硫石膏改良盐碱土壤综合效果评价研究

为探究区域脱硫石膏改良盐碱土壤的综合效果,通过文献调研统计分析了施加量在0~60 t·hm^(–2)范围内的脱硫石膏,对土壤pH、交换性钠百分率、浸提液电导率和作物产量的变化特征。基于灰色关联分析法和熵权法建立了以脱硫石膏施加量为自变量的盐碱土壤综合改良评价模型。结果表明:施用脱硫石膏可降低土壤pH和交换性钠百分率,提高作物产量(油葵、苜蓿、玉米、水稻、小麦、枸杞和甜高粱),但增加了土壤浸提液的电导率值。随着脱硫石膏施加量的增加,土壤pH和交换性钠百分率的降低率及作物产量的增加率呈先增加后减少的趋势,而土壤浸提液电导率的增加率呈增加的趋势。在中度或重度盐碱土壤为获得作物高产,脱硫石膏施加量不宜超过30 t·hm^(–2)。为综合分析脱硫石膏改良盐碱土壤的效果,本文基于熵权—灰色关联度评价模型,分析脱硫石膏最佳施加量。轻、中度盐碱土施加18~22 t·hm^(–2)的脱硫石膏;重度盐碱土施加23~29 t·hm^(–2)的脱硫石膏可取得良好的改土增产效果。研究成果为脱硫石膏改良盐碱土壤提供参考依据。

磁化水复合保氮剂对堆肥过程中氮素损失和微生物群落的影响

为了研究不同保氮剂对快速堆肥过程中氮素损失及微生物群落的影响,该研究以牛粪和秸秆为原料,进行了25 d的好氧堆肥试验。试验中设置了磁化水(T1)、磁化水复合生物炭(T2)、磁化水复合硫酸亚铁(T3)、磁化水复合巨大芽孢杆菌(T4),不添加磁化水和保氮剂作为对照组(CK)。试验结果表明:与对照组相比,T1、T2、T3、T4均延长了堆肥的高温期,分别延长了4、5、2、4 d。T1、T2、T4的最高温较CK分别提高了3.5、8、0.5℃。从温度上来看,T1未进行二次腐熟,缩短了堆肥周期;各处理组的总氮含量较堆肥初始时提高了14.04%、18.89%、37.56%、36.27%、28.47%,总氨气排放量分别为8.12、4.37、6.60、7.32、3.95 g/d。与对照组相比,T1、T2、T3、T4均提高了堆肥的总氮含量,降低了总氨气排放量。T2总氮含量高于其他处理,T1总氨气排放量低于其他处理;与CK相比,T2促进了氮循环基因gdhA的绝对丰度,抑制了拟杆菌门的相对丰度,促进了氮素循环、堆肥进程。与CK相比T3促进了固氮基因nifH、氮循环基因gdhA的绝对丰度,促进了变形菌门的相对丰度,有利于氮素的循环;此外,结构方程显示,T2与NH_(3)排放量呈显著负效应,NH_(3)排放量与总氮损失TN_(loss)呈显著正效应,解释了生物炭通过吸附NH_(3),减少氮素损失。T3与pH值呈显著负效应,pH值与NH_(3)排放量呈显著正效应,NH_(3)排放量与TN_(loss)呈显著正效应,FeSO4的加入降低了堆体的pH值,减少氨气的排放,进而减少氮素损失;综合堆肥过程中的温度、总氮含量、总氨气排放量、氮功能基因的绝对丰度、微生物的相对丰度以及结构方程模型分析,磁化水复合生物炭在快速堆肥过程中表现出最佳的保氮效果和理想的腐熟程度。

膜下滴灌盐碱地水盐运移特征研究

覆膜种植是一种新型的农业种植技术 ,而滴灌是一种农业节水灌溉技术 ,将覆膜种植技术与滴灌技术有机结合起来形成一种开发利用盐碱地的新方法。该文通过室内模拟实验 ,研究了滴头流量、灌水历时、土壤含盐率对滴灌过程中水盐运移特征的影响 。

盐碱地膜下滴灌技术参数的确定

覆膜种植是一种新型的农业种植技术 ,而滴灌是一种农业节水灌溉技术 ,将覆膜种植技术与滴灌技术有机结合起来形成一种开发利用盐碱地的新方法。该文根据膜下滴灌过程中土壤水盐运移特征 ,对利用膜下滴灌技术开发利用盐碱地的有关技术要素进行了深入探讨。

植被类型对黄土坡地产流产沙及氮磷流失的影响

植被类型影响黄土坡地径流、土壤侵蚀和和养分迁移过程。该研究通过野外水流冲刷试验,对比分析了6种植被条件下坡面产流产沙及氮磷流失特征。研究结果表明,大黄花拦蓄径流作用最为明显,而大豆最弱;产沙量随时间的变化会出现峰值特征,其中苜蓿控制土壤侵蚀作用要优于其他植被;径流中硝态氮和水溶性磷的浓度在放水初期随时间迅速衰减,而后趋于稳定,幂函数比指数函数能更好的描述径流中硝态氮和水溶性磷浓度变化过程;泥沙中的硝态氮含量随时间迅速衰减,而有效磷的含量则随着时间逐渐波动减小,二者的最高含量均发生在苜蓿地。养分的富集率与土壤侵蚀量成反比;径流硝态氮流失总量的大小关系为谷子>苜蓿>柠条>玉米>大豆>大黄花,水溶性磷流失总量的大小关系为谷子>玉米>柠条>大豆>大黄花>苜蓿,谷子、玉米、柠条、大豆、大黄花各自硝态氮和水溶性磷的流失总量基本相同(P>0.05);土壤剖面硝态氮含量随着深度增大呈现出峰值特征,且峰值存在的深度不同,土壤有效磷主要积聚在表层5 cm以上,5 cm以下含量极低。综上可知,野外草本植被在拦截径流、减少土壤侵蚀和控制养分流失方面要优于农田作物,在植被恢复中应广泛采用农地撂荒的方式进行恢复。

土壤养分随地表径流流失机理与控制措施研究进展

降雨条件下坡面土壤养分伴随水土流失而流出田块,不仅降低土壤肥力,而且引起水环境污染。从坡面养分迁移机理、数学模型模拟、控制措施3个方面对国内外学者在坡面养分随地表径流迁移过程的研究进展进行回顾。坡面养分迁移机理研究主要包括降雨特征、土壤特性、坡面特征、化学物质特征、耕作与施肥方式、地表覆盖及管理控制措施等因子对坡面养分迁移的影响作用。数学模型主要包括经验模型、基于物理过程的理论模型。物理基础模型基本上是在假设养分传递内在机制基础上建立的,包括混合层理论、对流扩散作用、雨滴击溅作用、水流冲刷作用等。考虑到我国土壤侵蚀现象严重,坡面养分迁移过程受到土壤侵蚀作用的影响,因此针对防治土壤侵蚀而提出了一些相关的控制养分迁移的措施。同时,对目前研究中存在的问题以及进一步需要深入研究的内容进行了说明。

排水地段土壤盐分变化特征分析

根据田间排水地段实测的土壤含盐量与地下水埋深和矿化度，分析了土壤盐分组成变化特征以及覆膜种植对抑制土壤积盐的效应。根据潜水蒸发特点，确定了建立地下水埋深与土壤含盐量间单一函数关系的方法，为根据土壤含盐量确定地下水临界深度提供指导。

浑水入渗机制及模拟模型研究

泥沙的沉积会改变土壤表面特性、影响土壤的入渗特性。但目前对此问题仅是通过实验研究，未形成具有物理机制的计算土壤入渗过程的模型，不利于根据现代土壤物理方法描述浑水入渗过程。该文通过对浑水入渗特性和浑水入渗规律的分析，对现有的Ｇｒｅｅｎ－Ａｍｐｔ入渗模式进行改进，将泥沙沉积对入渗的影响归结为对湿润锋平均吸力的影响。这样有利于利用现有清水入渗模式来计算浑水入渗过程。并且利用室内模拟实验资料对模型进行检验，检验结果表明该模型是合理的。

水平一维土壤水分入渗特性分析

本文对土壤非饱和导水率和水分特征曲线分别采用k =ks (hd/h) m 和 (θ -θr) / (θs-θr) =(hd/h) n的形式 ,假定水平入渗时土壤传导区内水分运动通量 q不随位置x变化 ,推求了湿润锋与累积入渗量和入渗率间关系、湿润锋随时间变化关系 ,以及土壤水分分布与湿润锋间关系 .并利用实验资料对这些理论关系进行了检验 。

灌溉施氮和种植密度对棉花叶面积指数与产量的影响

为构建便于实际应用的棉花叶面积指数和产量模型,综合考虑灌溉、施肥、种植密度及覆膜的影响,建立了基于相对有效积温的普适棉花相对叶面积指数的Logistic模型,并研究了棉花最大叶面积指数与全生育期灌水量、施氮量、种植密度及产量之间的关系。结果表明:覆膜棉花叶面积指数最大时的有效积温为1400℃左右,不覆膜棉花的叶面积指数最大时的有效积温为1600℃左右。棉花最大叶面积指数随耗水量、施氮量呈现出先增后减的变化趋势,而种植密度与最大叶面积指数之间表现出明显的正相关性。综合考虑灌水量、施氮量和种植密度的作用可以较为准确描述最大叶面积指数变化特征。棉花产量随着最大叶面积指数的变化呈现出明显的先增后减的变化趋势,当最大叶面积指数为4.93时籽棉产量最大达6066.2 kg/hm^(2)。相对化分析结果表明,覆膜与不覆膜棉花相对叶面积指数的变化趋势基本一致,相应的模型参数也基本相同,从而建立了全国范围内覆膜与不覆膜棉花统一的相对叶面积指数的Logistic模型。该研究为棉花科学种植和精细化管理提供了方法,也为其他作物在不同管理措施和地域时进行建模提供了参考。

土壤初始含水量对微咸水入渗特征影响

由于淡水资源短缺,微咸水开发利用成为缓减农业水资源短缺的重要措施。但由于微咸水中含有各种盐分离子影响土壤入渗特征,并对不同土壤初始含水量会表现出不同影响程度。本文进行了不同初始含水量条件下微咸水入渗试验,结果表明在低含水量情况下,土壤累积入渗量随着含水量增加而增加,但在高含水量表现不很明显。同时利用Green-Ampt入渗公式对实验资料进行分析,发现随着含水量增加土壤饱和导水能力增加,而湿润锋处吸力减少,与利用饱和导水能力测定结果相一致。

Green-Ampt公式在层状土入渗模拟计算中的应用

通过对GreenAmpt 入渗模型特点的进一步分析和总结,概述了目前对GreenAmpt 入渗模式的发展情况,特别在沙层阻水、浑水入渗、间歇入渗和降雨入渗方面的应用进行分析,并对GreenAmpt 公式在这些方面应用中参数确定方法进行了进一步探讨,为在黄土区的应用提供指导。

Green-Ampt模型与Philip入渗模型的对比分析

土壤入渗是田间水循环的重要组成部分 ,国内外学者提出了具有不同特点和用途的入渗模型。该文通过对比分析了具有明确物理意义的 Philip入渗模型和 Green- Am pt入渗模型 ,建立了两模型参数间的内在关系 ,并利用一维垂直入渗实验资料对理论关系进行了比较。发现 Philip入渗模型对参数精度要求较高 ,而 Green-

磁化或电离化微咸水理化特性试验

改善微咸水理化特性,提高微咸水利用效率,成为合理利用微咸水重要研究内容。为了对微咸水活化效果及活化微咸水理化特性进行定量评价,该文采用磁化和电离化法对微咸水进行不同的活化处理,通过室内测试,对电离化微咸水活化系统的技术参数进行了分析,并对活化微咸水的表面张力系数、溶氧量、电导率及p H值等理化特性进行了研究。结果表明,电离化系统要求接地电阻不超过5Ω;活化微咸水表面张力系数显著减小、溶氧量显著增加、电导率和p H值受到不同程度的影响;但对表面张力系数和溶解氧影响比较明显,对电导率和p H值影响不显著。在矿化度5 g/L时,活化微咸水表面张力相对减少9.14%-13.84%,溶氧量相对增加8.04%-10.23%,表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量可以从客观上反应活化微咸水理化特性的变化,而表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量之间又存在显著的指数函数关系。根据表面张力相对减少量,电离化微咸水活化处理效果优于磁化处理,磁场强度3 000 Gs与变频磁化处理活化效果显著。因此,可以用表面张力相对减少量作为定量评价指标对活化微咸水的理化特性进行综合性定量评价,以判断不同活化方式的活化效果。

田间非饱和土壤水分运动参数测定

在秦王川灌区利用双环入渗仪在现场进行了积水入渗试验，同时利用γ射线测定土壤水分剖面，进而根据室内外所测定的土壤水分特征曲线，推求了该灌区非饱和土壤水分运动参数，并对室内外所确定的结果进行了对比分析。

坡地土壤养分迁移与流失影响因素研究进展

综合国内外有关文献,论述了坡地土壤养分迁移与流失的影响因素,包括降雨特征、下垫面条件、土壤特征、管理措施等,表明坡地土壤养分迁移与流失是一个复杂的物理化学过程;坡地养分迁移与流失的形态和途径,主要为吸附于泥沙颗粒表面的养分随径流液(溶解态)和泥沙(结合态)流出坡地和部分养分的淋溶;强调了坡地养分流失对环境污染的严重影响,而且污染范围很广,在污染河流和地下水的同时导致水体富营养化,同时因反硝化过程所产生的氮氧化合物对大气也形成了污染。最后介绍了坡地养分流失的预测预报模型,并在此基础上,讨论了坡地养分迁移与流失研究存在的问题和发展趋势。

降雨条件下黄土坡面溶质随地表径流迁移实验研究

根据西北黄土坡面溶质随地表径流迁移的特点,研制了黄土坡面溶质随地表径流迁移实验系统,并利用此系统进行了室内模拟实验,根据实验资料分析了土壤中各种离子随地表径流迁移特性,详细分析了土壤溶质随地表径流迁移机理。

层状土入渗机制与数学模型

根据沙土夹层土壤入渗资料，分析了层状土入渗机制及下层沙土对土壤入渗的影响，并根据沙层阻水机制，推求上层土壤蓄水能力模式，为农田水分管理及土壤水分有效性分析提供指导．