不同浓度微咸水灌溉对土壤水盐分布及冬小麦生长的影响

[目的]微咸水灌溉是缓解农业用水紧张、保障粮食生产的重要途径之一,但灌溉水中的可溶性盐会导致土壤盐分累积,进而影响作物生长,寻求适宜的灌溉水盐分浓度是咸水、微咸水资源得到安全利用的有利保障。[方法]研究采用遮雨盆栽试验种植冬小麦,以去离子水为对照(CK),添加氯化盐形成不同浓度的微咸水处理,灌溉水电导率(EC w)分别为:0.26(CK),3.00(S1),5.26(S2),7.07(S3),9.24(S4)dS/m,研究土壤水盐分布和冬小麦生长、光合生理及产量形成的响应。[结果]不同浓度微咸水灌溉下土壤含水率、土壤含盐量随盐分浓度的增加而增大。当灌溉水电导率为9.24 dS/m时,土壤含水率分别比CK高5.43%(0—10 cm),4.21%(10—20 cm),4.98%(20—40 cm);冬小麦收获后CK及S1-S4处理下0—40 cm土层土壤饱和浸提液电导率(ECe)分别为0.66,4.89,7.88,9.34,10.16 dS/m;与CK相比,灌溉水电导率为3.00,5.26 dS/m时,冬小麦生长、光合生理指标、产量无显著差异,而为7.07,9.24 dS/m时显著降低,当灌溉水电导率为9.24 dS/m时,冬小麦净光合速率、最大株高、最大叶面积、成熟期地上部干物质量、根系干物质量及产量相比CK分别降低71.00%,2.81%,15.33%,15.55%,47.25%,27.53%。利用FAO分段函数拟合计算得冬小麦灌溉微咸水电导率阈值为5.82 dS/m,超过该值,每增加1 dS/m,冬小麦相对产量下降8.80%。[结论]综上所述,灌溉水盐分浓度越高,对土壤水盐分布及冬小麦生长的影响越大,5.82 dS/m为冬小麦的灌溉微咸水电导率阈值。综合考虑冬小麦生长、光合生理指标及土壤理化性质,建议使用微咸水灌溉冬小麦时,EC w不宜超过5.82 dS/m。该研究结果可为微咸水安全利用提供理论支撑。

微咸水离子组成对膜下滴灌土壤孔隙结构的影响

为探讨不同阳离子组成微咸水灌溉对膜下土壤孔隙结构的影响,开展2a田间定位试验,设置当地地下水灌溉(CK)、NaCl微咸水灌溉(T1)、KCl微咸水灌溉(T2)、CaCl_(2)微咸水灌溉(T3)、MgCl_(2)微咸水灌溉(T4)5个处理,利用CT扫描技术研究不同阳离子组成微咸水对土壤孔隙结构的影响。结果表明:与CK处理相比,随灌水次数增多,添加Na+处理的土壤大孔隙度显著降低,添加K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)处理的土壤大孔隙度显著增加,2022年添加Na+处理的大孔隙度平均降低了44.49%,添加K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)处理的土壤大孔隙度平均分别增加了5.73%、80.73%、25.75%;在2021—2022年期间,与CK相比,4种不同阳离子处理土壤孔隙成圆率均呈增加趋势,其中添加Ca^(2+)、Mg^(2+)处理增加显著,土壤孔隙成圆率平均增加区间分别为25.52%~30.94%、17.46%~23.19%;连续灌溉2a之后,添加Na+和K^(+)处理的土壤开裂程度加重,土壤稳定性变差,而添加Ca^(2+)和Mg^(2+)对改善土壤结构、提高土壤入渗性能作用明显。

不同土壤基质势调控对文冠果果园滴灌土壤水盐分布的影响

为解决河西走廊地区文冠果种植中因水资源短缺和土壤盐渍化导致文冠果生长及产量不佳的问题,在滴灌条件下研究不同土壤基质势(SMP)水平对文冠果果园土壤水盐分布特征的影响,以期为该区文冠果滴灌灌溉制度的制定提供科学依据。田间试验于2021年5-9月在甘肃省张掖市(河西走廊中部地区)开展,选择幼树期(1 a生)和结果期(5 a生)文冠果果树,均以传统地面灌为对照,在滴灌条件下设置不同SMP阈值处理,其中幼树期为-10、-20、-30、-40、-50 kPa,结果期为-5、-10、-15、-20、-25 kPa。结果表明:①滴灌条件下文冠果果园土壤体积含水率随着SMP阈值的降低而减少。随着SMP阈值逐渐降低,幼树期文冠果生长季末根区土壤体积含水率分别为0.14、0.13、0.13、0.12、0.11 cm^(3)/cm^(3),结果期分别为0.21、0.20、0.17、0.16、0.12 cm^(3)/cm^(3)。②经过一个生长季的滴灌后,各处理土壤饱和泥浆提取液电导率(ECe)均显著降低。随着SMP阈值逐渐降低,幼树期文冠果生长季末土壤ECe由灌溉前的5.45 dS/m分别降低为3.69、3.85、4.23、4.61 dS/m和5.00 dS/m,结果期由灌溉前的6.96 dS/m分别降低为4.47、4.87、4.83、5.59 dS/m和5.71 dS/m。③与传统地面灌溉相比,滴灌灌溉能够有效减少文冠果根区土壤积盐,更有利于形成适宜作物生长的根区水盐环境。综合考虑文冠果耐盐性及水分利用效率,建议河西走廊地区文冠果滴灌种植时,幼树期SMP阈值控制在-30 kPa,结果期SMP阈值控制在-20 kPa。

不同离子微咸水对土壤水力特性和生菜生长的影响

为探究不同微咸水水质对土壤水力特性和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试作物开展2季盆栽试验.以CaSO4的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加不同氯化盐形成电导率相同而阳离子组成不同的微咸水处理(分别为Na^(+)∶T_(Na);Na^(+)/K^(+)比为1∶1:T_(Na-K);K^(+)∶T_(K)),研究连续灌溉下土壤容重、持水性能、水盐运移,以及生菜生长响应,并采用van Genuchten模型对水分特征曲线相关参数进行拟合分析.结果表明:与CK相比,微咸水灌溉均增加了土壤容重,降低了土壤孔隙度;随着微咸水持续灌溉,土壤孔隙分布明显改变,微小孔隙比例增加,土壤持水能力显著提高,以处理T_(Na)最为显著.连续微咸水灌溉下,灌溉水钠吸附比、土壤结构稳定性阳离子比与土壤进气值参数存在负相关关系(R2均为0.78).土壤中盐分逐渐积累,表现为第2季生菜生长季末(播后80 d)各处理0~20 cm土壤饱和提取液电导率较第1季显著升高,其中CK显著低于其他处理(P<0.05),且表层土壤(0~10 cm)中盐分积累更为明显.生长季末土壤表层含水量较高,与盐分分布基本一致.与CK相比,处理T_(Na),T_(Na-K)和T_(K)显著降低了生菜生物量的积累(P<0.05),其中T_(Na)最低.

微咸水离子组成对膜下滴灌土壤水盐分布和作物生长的影响

微咸水灌溉是缓解旱区农业用水危机的主要途径之一,而微咸水中的离子组成特征影响着土壤性质进而影响作物生长。【目的】探讨不同阳离子组成微咸水对土壤理化性质和作物生长的影响。【方法】于2021年4—9月,在内蒙古河套灌区,以膜下滴灌的模式种植春玉米,开展微咸水灌溉田间定位试验。以当地地下水为对照(CK),向地下水中分别添加相同物质的量浓度(20 mmol/L)、不同类型氯化盐(NaCl、KCl、CaCl_(2)、MgCl_(2)),形成相近的电导率(EC)、而不同阳离子组成微咸水处理(分别标记为T1、T2、T3、T4),研究土壤结构特性变化、水盐运移过程和作物生长响应。【结果】①与CK相比,添加Na^(+)(T1处理)后0~20 cm土层小孔隙数量和储水量显著增加,尤其在灌水较多的拔节期;而T3处理和T4处理小孔隙度比T1处理分别降低147.73%和132.01%,有利于土壤孔隙结构的发育和水分的运移,降低了表层土壤储水量。②与CK相比,T1、T2、T3处理和T4处理分别提升了作物根区0~60 cm土壤中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)物质的量浓度,除T1处理外,T2、T3处理和T4处理对应的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)物质的量浓度均显著高于CK。T1处理在作物根区表层土壤有明显积盐现象,其他处理无明显变化,相反T3处理和T4处理土壤盐分整体向膜外运移,T4处理更为明显。受灌溉水EC影响,根区土壤饱和浸提液电导率(ECe)均在3~4 dS/m内。③作物地上部器官离子量中K^(+)量最高,Na^(+)量最低且显著低于K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)量。Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)量均表现为叶<茎,Ca^(2+)和Mg^(2+)离子量表现为叶>茎。T1—T4处理作物产量均有所增加,其中T4处理产量最大,较CK提升17.33%。【结论】含有较多Na^(+)的微咸水灌溉提高了土壤表层小孔隙度,影响了土壤水分下渗,造成表层土壤盐分积累,而较多的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)则减少了土壤表层小孔隙度,有利于表层盐分淋洗。微咸水灌溉下,相对于较多的Na^(+)带来显著负面效应,灌溉水中适当物质的量浓度的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)均有助于提高作物产量。研究结果可为河套灌区地下微咸水的安全利用提供理论依据。

不同钠钾比微咸水对土壤入渗性能和水盐分布的影响

为探究不同钠钾离子组成微咸水对土壤入渗性能和水盐运移的影响,开展室内一维土柱入渗试验,依据不同钠钾比设置3种微咸水处理(S1、S2、S3:1∶0、1∶1、0∶1),以去离子水作为对照组(CK)。比较不同处理下土壤湿润锋运移速率的差异,而后通过Philip、Green-Ampt和Kostiakov模型对入渗过程进行拟合,并分析淋洗液电导率、浊度变化和土壤剖面的水盐分布特征。结果表明:(1)与CK处理相比,微咸水处理降低了相同时间内湿润锋的运移距离,在入渗时间达到600 min时,S1、S2、S3处理湿润锋运移距离分别降低41.31%、28.75%、19.94%。在0~60 min内S2和S3处理湿润锋运移距离无显著差异,但在60 min后,S2处理湿润锋运移速率显著低于S3处理;Kostiakov模型拟合效果优于Philip和Green-Ampt模型。(2)S1、S2、S3处理土壤积盐率分别为76.11%、74.16%、73.25%;在淋洗开始的1000 min内,不同处理淋洗液浊度表现为S1>S2>S3>CK。(3)与CK处理相比,微咸水处理并未改变土体内的总含水量,但是增加了不同深度土壤剖面含水率分布的不均匀性,S1、S2、S3处理土壤剖面含水量的变异系数分别为CK处理的3.99、3.26、1.62倍;微咸水处理增加了土壤含盐量,其中S1处理盐分累积效应最大,土壤盐分在0~5 cm和35~40 cm土层聚集;微咸水处理降低了土壤pH值,且S1处理的降低程度最大。研究可为微咸水长期高效利用提供理论支撑。

不同盐渍化土壤n2o排放对生物炭添加和土壤水分的响应

为探讨不同盐渍化程度土壤N_(2)O排放对生物炭添加和土壤水分的响应,开展为期30 d的室内培养试验,设置5个土壤盐渍化水平(S0、S1、S2、S3、S4:盐分添加量分别为土壤质量的0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%)、2个生物炭添加方式(B0:不添加;B1:添加量为土壤质量的5%)和2个水分条件(W0:60%田间持水量;W1:100%田间持水量)。结果表明:土壤盐分对N_(2)O累积排放量具有显著影响,盐分含量越高则降幅越大,与S0处理相比,S1、S2、S3、S4处理N_(2)O累积排放量分别降低43.9%、66.5%、91.9%、93.2%。土壤水分对N_(2)O累积排放量具有极显著影响,水分含量越高则累积排放量越大,与W0处理相比,W1条件下各盐分处理N_(2)O累积排放量分别增加3.0%、84.8%、187.4%、729.4%、306.7%。生物炭添加对N_(2)O累积排放量存在一定影响,与B0处理相比,低水含量下,B1处理累积排放量增幅为3.4%~20.6%,高水含量增幅为46.5%~535.6%。结果显示,土壤盐渍化程度越高则N_(2)O累积排放量越低,土壤水分在N_(2)O排放中占据主导作用,土壤含水量越高则N_(2)O累积排放量增幅越大,生物炭单一因素对N_(2)O排放无显著影响,但其与盐分的交互作用对N_(2)O排放有显著影响,生物炭的添加在一定程度上会抑制N_(2)O排放。

浅层填沙滴灌种植枸杞改良龟裂碱土重度盐碱荒地研究

龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5 k Pa(S1)、-10 k Pa(S2)、-15 k Pa(S3)、-20 k Pa(S4)和-25 k Pa(S5)5个不同土壤基质势控制灌水下限处理,寻求最优的滴灌灌溉制度。结果表明,种植后土壤水分入渗性能得到显著改善,滴头下湿润区域面积不断增大,逐渐形成一个脱盐区(ECe<4 d S/m)。控制较高的土壤基质势下限,有利于土壤盐分的淋洗。滴灌种植后土壤的ECe/SARe显著增加,说明土壤盐分组成特征发生变化,土壤物理性质得到改善;土壤速效养分含量显著增加,其中硝态氮表现出较强的随水迁移性,存在淋失风险,而速效磷随水迁移性弱,主要积累在0~20 cm深度内。种植3 a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4产量显著高于其他处理(p<0.05),三者之间差异不显著,均为900 kg/hm^2左右,达到当地良田水平。结合土壤水盐特征、养分分布及枸杞生长等各方面因素,可以通过在滴头下设置沙穴滴灌种植枸杞的方式改良龟裂碱土重度盐碱荒地,并在种植前2 a控制土壤基质势下限为-10 k Pa,从第3年改为-20 k Pa。

宁夏银北地区龟裂碱土盐分特征研究

为探明龟裂碱土的基本盐分状况，并建立在滴灌利用条件下基于电导牢的土壤主要盐分性质的预测模型，本文在野外调查、取样和化学分析的基础上，利用经典统计分析方法，对我国宁夏银北地区龟裂碱土盐分特征进行了研究。结果表明，龟裂碱土剖面内盐分含量总体呈现“表聚”现象，主要盐分离子含量随深度增加逐渐降低。CI^-和Na^＋是该土壤中最主要的阴阳离子，且在上层土壤中表现尤为突出，HC03^-含量在100cm以下的土层中逐渐增加。表层土壤钠吸附比（SAR）值较大，均在15（mmol／L）^0.5以上，pH值在8.5～10之间。Na^＋与CI^-的相关性最强，相关性系数为0．902（P〈0．01），Na^＋与SO4^2＋、HCO3^＋的相关性次之。土壤饱和浸提液电导率（ECc）和CI^-、Na^＋、可溶性总盐（TSS）含量及SAP,值显著正棚关（P〈0．01）。土壤CI^-、Na^＋、TSS含量及SAR可由自变量为EG的数学回归方程来表达，且预测精度可靠，可快速、经济地模拟和预测该地区土壤CI^-、Na^＋、TSS含量及SAR值，为本区域滴灌精准改良利用条件下龟裂碱士的盐渍化状况评价提供参考。

滴灌枸杞对龟裂碱土几种酶活性的改良效应

在盐碱地改良利用过程中，有必要研究土壤酶活性变化，以评价土壤环境质量的改善。龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区，该土壤碱化度高，结构差，导水率极低。2009年，采用滴头下设置沙穴的方式滴灌种植枸杞，开垦利用该盐碱荒地。2011年枸杞生长季末，在不同种植年限地块土壤剖面上网格状密集取土，进行土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性的测定。结果表明，未种植土壤3种酶活性极低；滴灌种植之后，随着根区土壤水盐特性和养分状况的改善，土壤酶活性显著增加。就整个土壤剖面而言，土壤酶活性自根区向四周逐渐降低，表现出较大的空间变异性。相关性和通径分析结果显示，土壤pH始终是影响该土壤酶活性的主要因子，且在pH7．38～10．00的范围内，3种酶活性随土壤pH的增大呈指数式减小（P〈0．01）。总之，滴灌种植枸杞之后，龟裂碱土重度盐碱荒地土壤生物学性质得到显著改善。

基于主成分分析的宁夏银北地区龟裂碱土盐分特征研究

为探明宁夏银北地区龟裂碱土的盐分状况,并构建滴灌利用龟裂碱土过程中具有代表性和限制性的盐分特征因子,利用经典统计和主成分分析方法对龟裂碱土原状土剖面和滴灌利用下的土壤盐分特征进行了研究。结果表明,龟裂碱土剖面盐分离子含量总体呈现＂T＂字型分布,0~40 cm土壤SAR值较大,均高于15（mmol/L）0.5,土壤pH值9.5左右;Cl-和Na＋是该土壤中最主要的阴阳离子;HCO3-含量在100 cm以下的土层中逐渐增加;土壤可溶性总盐（TSS）与Cl-和Na＋的相关性较大,相关系数分别为0.967和0.910（P〈0.01）,TSS与饱和浸提液电导率（ECe）亦存在着显著的正相关（P〈0.01）;主成分分析表明影响土壤利用的4个主成分依次为土壤盐化状况、土壤结构状况、土壤碱化特征以及除Na＋、Mg2＋和Ca2＋等离子之外的其它离子含量状况,其累积方差贡献率为87.18%。由此可见,在宁夏银北地区龟裂碱土具有干旱区盐碱土壤盐分表聚特征,在利用过程中仍需要首先降低土壤盐度,通过改变离子组成减小土壤碱度,改善土壤结构。

滴灌种植对盐碱荒地土壤养分及相关酶活性的改良效应

在盐碱地的改良利用过程中,需要研究土壤养分及生物学性质的变化,以评价土壤质量的演变及改良措施的可持续性。龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区宁夏平原境内,其结构极差,导水率低。2009年采用在滴头下设置沙穴的方式滴灌种植枸杞(Lycium barbarum L.),进行该盐碱荒地的开垦利用。于2011年枸杞生长季末,在不同种植年限的地块土壤剖面中密集取样,进行土壤养分及相关酶活性的测定。结果表明,种植3a的根区土壤全氮和有机质含量分别比未种植土壤增加63.9%和16.3%,NO3--N含量亦显著增加,且表现出明显的随水迁移性。由于CaCO3的存在,未种植土壤中有效磷含量较低,滴灌种植后,根区土壤速效磷含量增加为未种植土壤的数倍以上,且土壤pH值的降低有利于激活原有的无效态磷,增加土壤中磷的有效性。未种植土壤中脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性极低,滴灌种植之后,根区土壤酶活性显著增加。总之,采用滴头下浅层填沙的方式滴灌种植枸杞,可以显著改善龟裂碱土重度盐碱荒地土壤养分状况和生物学性质。

小麦灌浆过程中旗叶光合及抗氧化代谢与氮素营养关系研究

【目的】小麦灌浆过程中旗叶光合、抗氧化代谢与氮素营养密切相关,本研究通过田间试验,以进一步揭示其关系。【方法】试验选用多穗中粒(MM)型品种藁城8901(GC8901)和大穗大粒(LL)型品种山农1391(SN1391),设12gN·m-2(LN)和24gN·m-2(HN)2个氮肥处理,在田间条件下研究了小麦灌浆期旗叶光合色素含量、氮素含量、光合特性和抗衰老酶活性对氮素水平的响应。【结果】小麦开花后旗叶氮素含量与叶绿素含量呈下降趋势,净光合速率(Pn)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、开放的光系统Ⅱ反应中心的量子效率(Fv′/Fm′)和光化学猝灭系数(qp)在花后14d左右开始下降,光系统Ⅱ的最大光化学效率直到衰老末期才有小幅下降,而非光化学猝灭系数(NPQ)呈上升趋势。旗叶光能的吸收和利用之间存在矛盾,这是促其衰老的重要原因。与MM型小麦品种GC8901相比,LL型品种SN1391群体较小,籽粒灌浆后期旗叶的光合色素含量高,光系统Ⅱ的活性下降慢,净光合速率高;同时,抗衰老酶活性下降慢,膜脂过氧化程度轻。氮素水平对2个品种籽粒灌浆过程中旗叶的光合及抗氧化代谢的影响不同。LL型品种SN1391表现为,增施氮肥后旗叶光系统Ⅱ的开放程度和实际光化学效率提高,热耗散降低,净光合速率提高;旗叶的SOD、POD、CAT和APX活性均提高,膜脂过氧化程度降低。增施氮肥后MM型品种GC8901光系统Ⅱ活性下降,用于热耗散的能量增加,光合速率降低;抗氧化酶系活性下降,膜脂过氧化程度加重。【结论】小麦生育后期旗叶光能吸收和利用间的矛盾是促其衰老的重要原因。不同类型小麦品种旗叶生育后期的光合及抗氧化代谢存在显著差异。施用氮肥对小麦旗叶光合、衰老特性的影响因品种类型而不同。

冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应机制与模拟

作物模型在农业生产管理和决策中发挥着重要作用,而物候期模拟是作物模型正确模拟作物生长发育和产量形成过程的基础。作物模型模拟物候发育的常用算法一般是基于积温的计算,同时也考虑光周期和春化作用的影响,但是水分胁迫对物候发育的次级影响却较少被考虑在内。该研究以连续2季(2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下土柱试验和连续3季(2012-2013、2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下大田试验数据和前人研究成果为基础提出了冬小麦物候期对水分胁迫的响应机制理论假设,并以土壤相对有效含水率为水分胁迫指标校正冬小麦物候期水分胁迫响应函数。该研究以2014-2015生长季土柱试验各处理试验数据来建立冬小麦物候期水分胁迫响应函数,确定发育加速点A、发育减速点D和发育停止点S所对应的相对有效含水率值分别为0.30、0.10和0。结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.8和1.7 d,绝对相对误差(absolute relative error,ARE)分别低于0.68%和2.09%。然后用2013-2014生长季土柱试验各处理数据进行验证,结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的RMSE分别约为0.9和1.1 d,ARE分别在1.37%和1.68%以下。最后再用3年独立大田试验数据对上述修正后的冬小麦物候期算法进行验证,结果发现开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为2.4和2.0 d,ARE分别低于4.21%和2.67%;与DSSAT-CERES-Wheat模型的模拟结果进行比较,发现修正算法能反映出水分胁迫对冬小麦物候期造成的差异(有提前也有推迟),而DSSAT-CERES-Wheat模型无法体现这种差异,且开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为4.0和5.5 d,误差最大分别为8和6 d。这表明校正后的冬小麦物候期算法模拟精度得到了较大提高,能在一定程度上描述和量化水分胁迫对冬小麦物候期的影响机制,可用来模拟不同水分胁迫条件下不同品种冬小麦的物候期。

覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热效应及玉米产量的影响

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,探究不同覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热及春玉米产量的影响。结果表明:1)2个生长季内垄作全膜处理各阶段土壤含水率和温度均最高,保水保温效果明显。2)耕层土壤温度的变化规律和含水率的变化规律相反,随着土壤温度升高,土壤含水率逐渐降低。3)玉米生育期内随着温度升高和作物耗水量增大,全膜覆盖和垄作耕作方式的蓄水保墒效果愈加明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响。田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,可以获得较高的穗行数和穗粒数,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率,为河套灌区农业节水和玉米高产提供了技术依据。

强筋小麦胚乳淀粉粒度分布特征及其对弱光的响应

【目的】揭示强筋小麦淀粉粒度分布特征,探讨小麦挑旗后不同阶段弱光对其胚乳淀粉粒度分布特征的影响。【方法】利用自制遮荫棚设挑旗-开花、花后1～10d、花后11～20d、花后21～30d弱光处理,以大田种植小麦为对照,对2个强筋小麦品种(藁城8901和济南17)在不同弱光处理下胚乳中淀粉粒的数目、体积和表面积分布进行分析测定。【结果】小麦胚乳不同粒径淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布均呈双峰曲线变化。B型淀粉粒(直径<10μm)占胚乳淀粉粒数目、体积和表面积的百分数分别为99.89%、46.85%和84.43%,A型淀粉粒(直径≥10μm)的值分别为0.11%、53.15%和15.57%。挑旗后不同阶段弱光处理对小麦胚乳淀粉粒的数目、体积和表面积分布均有明显影响。花后11～20d弱光处理时A型淀粉粒的数目百分数显著降低,其它处理变化不明显;弱光对B型淀粉粒内部的数目分布状况影响显著,且此影响存在遮光时期、基因型和粒位的差异。挑旗～开花弱光处理后,藁城8901强势粒BS型(直径<1μm)淀粉粒数目降低,BL型(直径1～10μm)淀粉粒升高,而弱势粒呈相反趋势;济南17强势粒的淀粉粒数目分布变化不显著,而弱势粒BS型淀粉粒数目降低,BL型淀粉粒升高。灌浆前期弱光处理提高小麦胚乳中BS型淀粉粒数目,中后期弱光处理提高BL型淀粉粒数目,且中期弱光处理的作用大于后期。2个品种B型淀粉粒的体积和表面积在灌浆前期弱光处理后显著提高,而A型淀粉粒的体积和表面积降低;挑旗～开花和灌浆中后期弱光处理后,A和B型淀粉粒的体积和表面积变化呈现与灌浆前期相反的趋势。【结论】强筋小麦胚乳淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布呈双峰曲线变化。弱光对强筋小麦胚乳淀粉粒度分布存在显著影响。

基于GLUE和PEST的CERES-Maize模型调参与验证研究

作物模型已逐渐成为干旱和半干旱地区优化农田水肥管理和实施节水灌溉的有力决策支持工具。为了探讨CERES—Maize模型模拟不同生育期受旱情况下夏玉米的生长发育、产量形成和土壤水分状况的模拟精度，进行了2013和2014年连续两季夏玉米田间分段受旱试验。试验将夏玉米整个生育期划分为苗期、拔节、抽雄和灌浆4个主要生长阶段，采用单个生育期受旱其他生育期灌水的方式，形成4个不同的受旱时段水平（Dl～D4），又根据夏玉米多年生育期降雨量，设置了70和110mm两个灌水水平（11和12），共形成8个处理，每个处理3次重复，在遮雨棚内按照裂区试验布设，此外设置1个各生育期均灌水110mm的对照处理（CK）。利用两年试验数据，采用DSSAT—GLUE和PEST两种不同的模型参数估计工具，对CERES—Maize模型的遗传参数进行估计，并对该模型的模拟精度和可靠性进行验证，此外还使用交叉验证法对CERES—Maize模型的整体模拟精度进行评估。结果表明，GLUE和PEST两种调参工具所得的模型参数均有较好的稳定性和收敛性，但PEST调参工具耗时较少，效率较高；CERES-Maize模型能较好地模拟充分灌水条件下夏玉米的生长发育、产量和土壤水分变化，绝对相对误差（ARE）和相对均方根误差（RRMSE）均在6％一8％之间；但是现有CERES—Maize模型无法模拟由于不同生育期受旱造成的夏玉米物候期的差异。此外，交叉验证结果发现夏玉米生长前期（特别是拔节期）受旱处理的数据参与模型校正时，模型的总体平均模拟误差较大，精度较低。CERES-Maize模型模拟前期受旱对玉米籽粒产量的影响时结果不够准确，这可能是由于该模型低估了早期水分胁迫条件下的LAI值，进而使得ET模拟不准确所造成的。总之，CERES-Maize模型对生育期前期（特别是拔节期）受早条件下夏玉米生长发育、产量形成和土壤水分变化的模拟还存在一定的不足，若将CERES-Maize模型应用于我国干旱和半干旱地区水分胁迫条件下玉米的生产管理和科学研究，应对模型进行相应的修正。

河套灌区不同覆膜方式膜下滴灌土壤盐分运移研究

随着灌溉面积的增加和引黄水量的减少,河套灌区土壤盐渍化和水资源紧缺的问题日益突出,为保持农田水土环境的良性发展,以内蒙古河套灌区曙光试验站为研究对象,开展不同覆膜方式膜下滴灌土壤水盐运移规律研究。试验设置全膜覆盖(PQ)和半膜覆盖(PB)2个处理,采用5TE土壤水盐监测探头测定剖面土壤含水率和电导率。结果表明:膜下滴灌过程中剖面土壤盐分发生再分布,滴头下方30cm附近形成主要脱盐区,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理土壤盐分在膜间表层聚集,全膜覆盖处理保水抑蒸效果明显,起到了较好的压盐效果。表层土壤电导率值具有距滴头水平位移50cm>20cm>0cm的特点,膜间电导率值波动较大。不同水平位置处土壤电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。全生育期内0—70cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,半膜覆盖2个生长季内盐分变化(SA)分别为4.71mg/hm^2和9.24mg/hm^2,全膜覆盖处理SA分别为12.22mg/hm^2和21.55mg/hm^2。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发,减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。可为河套灌区膜下滴灌种植模式下田间水盐管理提供理论依据。

密穗与疏穗型小麦强、弱势籽粒淀粉积累及库强度的比较

【目的】研究小麦强、弱势籽粒淀粉积累与库容量、库活性间的关系及不同穗型间的差异。【方法】以密穗型小麦品种鲁麦21、济麦20和疏穗型小麦品种山农1391、山农12为材料,对籽粒发育过程中强、弱势粒淀粉积累、胚乳细胞数目及相关酶活性变化进行比较。【结果】两种类型小麦强势粒直、支链淀粉积累量均高于弱势粒,密穗型小麦籽粒直、支链淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度高于疏穗型小麦。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程表明,强势粒淀粉积累量较弱势粒高的原因是其积累启动时间较早和淀粉积累速率较高;密穗型小麦强、弱势粒淀粉积累速率的差异幅度较大,是造成其籽粒最终淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因之一。小麦强势粒胚乳细胞数目显著高于弱势粒,与疏穗型小麦相比,密穗型小麦强、弱势粒胚乳细胞数目的差异幅度较大。4个小麦品种弱势粒蔗糖含量在灌浆期均高于强势粒,说明籽粒蔗糖含量即淀粉合成底物的供给并不是造成强、弱势粒淀粉积累存在差异的限制因子。小麦强势粒蔗糖合酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)和颗粒结合态淀粉合酶(GBSS)活性均高于弱势粒,密穗型小麦强、弱势粒上述酶活性差异幅度均较疏穗型大。【结论】小麦库容量(胚乳细胞数目)和库活性(淀粉合成相关酶活性)是制约强、弱势粒淀粉积累的主要因素。密穗型小麦强、弱势粒间的胚乳细胞数目和淀粉合成相关酶活性差异较大,这可能是造成密穗型小麦籽粒淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因。

干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。