分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响

【目的】探讨分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响机理。【方法】以‘津优3号’黄瓜为试材,设分根交替滴灌(alternate partial root-zone drip irrigation,APDI)、固定1/2根区滴灌(fixed partial root-zone drip irrigation,FPDI)和传统滴灌(conventional drip irrigation,CDI)3个处理,随机区组排列,研究了不同滴灌方式对黄瓜生长、光合作用及水分利用效率的影响。【结果】分根交替滴灌(APDI)作物根区的干湿交替能够刺激根系的补偿生长,提高植物的根系活力。固定1/2根区滴灌(FPDI)黄瓜叶片相对含水量、水势和渗透势都显著低于传统滴灌(CDI),而细胞汁液浓度显著高于其他两个处理,说明FPDI在一定程度上影响了黄瓜对水分的正常吸收和转运,抑制其正常生长。与CDI相比,APDI显著降低了黄瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,却显著提高了水分利用效率。APDI处理的PSⅡ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')与CDI相比差异不显著,但较FPDI显著升高。FPDI处理的非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于其他两个处理,说明固定一侧根系的干旱胁迫导致PSⅡ吸收的光能用于光化学反应的份额显著减少,从而使得光反应的能力和效率降低,过剩光能的热耗散显著增加。另外,APDI和FPDI虽然都不同程度地减少了耗水量和渗漏量,但FPDI黄瓜生长和光合作用均受到严重抑制,因此不适用于设施黄瓜的节水灌溉,而APDI处理在节水的同时能保证黄瓜正常生长及适宜的光合作用。【结论】分根交替滴灌(APDI)可作为设施节水高效灌溉的一种灌溉模式,具有广阔的应用前景。

控制性分根交替滴灌下玉米蒸腾速率的比较研究

以盆栽玉米为试材，研究控制性分根交替滴灌供水方式下，不同处理蒸腾速率的日变化。结果表明，晴好天气下，玉米单叶蒸腾速率的日变化均呈“M”型曲线。其中AI2在上午9：00～12：00变化较平稳，下午13：00达到峰值，为单峰曲线，FI2为双峰曲线，峰值分别出现在上午10：00和下午13：00，AI2和FI2处理的峰值出现时间比其他3种处理提前1h左右，AI2除16：00外的蒸腾速率均低于FI2，其平均差值高达0．301mmol／（m^2·s）；AI1、FI2和CK3种处理变化趋势基本一致，均成不对称的“M”型，最高点和最低点均出现在同一时间且上午变化幅度大于下午，AI1除8：00、18：00外蒸腾速率均小于CK、除8：00、11：00外均小于FI1。1d的平均蒸腾速率AI1明显低于CK和FI1，分别为CK、FI1的84．78％、82．98％，可见AI1处理可有效地降低作物的蒸腾速率，比CK下降0．28mmol／（m^2·s）。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。

控制性分根交替滴灌对玉米蒸腾日变化和WUE的影响

以盆栽玉米为试材,对控制性分根交替滴灌供水方式下,夏玉米蒸腾速率和水分利用效率(WUE)的日变化特征及其对产量水平上的WUE和地上生物量的影响进行了试验研究,以探索夏玉米在这种新型供水方式下的节水机理和节水效应。结果表明,晴好天气下,AI1和CK蒸腾速率的日变化特征基本一致,均呈不对称的浅“M”型,且上午变化幅度大于下午,AI2蒸腾速率的日变化呈以12:00时为轴的“M”型对称曲线。就1天的平均蒸腾速率而言,AI1和CK相差不大,绝对差值仅为0.01 mmol/(m2.s),表明AI1可在减少作物灌水量的同时而不降低作物的蒸腾速率,AI2和CK相比,差异显著,仅为CK的89.5%。产量水平上的WUE,AI2虽明显高于CK,但其生物量下降明显(仅为CK的52.5%),AI1不但WUE明显高于CK,且生物量差异不大,生物量仅下降9%而耗水量减少25%。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。

模拟控制性分根交替滴灌对玉米的节水效应

以盆栽玉米为试材,模拟田间控制性分根交替滴灌(ControlledRoot-dividedalternativeDripIrrigation,简称CRDADI)供水方式对夏玉米净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率及其根冠比的影响。结果表明,控制1/2根区交替滴灌(ADI1)比常规滴灌(CK)节水25%而生物量仅下降9%,水分利用效率和根冠比均明显增加,气孔导度和蒸腾速率下降明显而净光合速率变化很小,蒸腾效率明显提高;控制1/2根区固定滴灌(FDI2)水分利用效率虽然是CK的1.2倍,但生物量仅为CK的60.1%,ADI1的66.0%,严重影响了玉米的正常生长;控制1/2根区交替滴灌(ADI)比控制1/2根区固定滴灌(FDI)的根冠比、根干质量和根条数增加且根系分布均匀,地上部分生物量增加。表明控制性分根交替滴灌(ADI)能在不牺牲作物光合产物积累的前提下提高玉米的水分利用效率。

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌(分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌)在3种不同灌水量(3750、4500、5250m3/hm2)条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况(株高、根长等)以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量(4500m3/hm2)下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。

滴灌模式对黄土高原苹果树生长、产量及根系分布的影响

以8 a生富士苹果为材料,设3种滴灌方式:分根交替滴灌(ADI)、单管滴灌(UDI)和双管滴灌(BDI),以及3个灌水量处理:高水(W1)、中水(W2)、低水(W3),通过大田试验,研究陕北黄土山地苹果区不同滴灌方式和灌水量对苹果地上部和地下部生物量、产量、水分利用效率等的影响。结果表明:苹果树在4个生长阶段的耗水量依次为果实膨大期(III)>开花坐果期(II)>萌芽展叶期(I)>果实成熟期(IV),处理间耗水量大小排序为W1>W2>W3,ADI处理在各灌水量下均比其他滴灌方式下的耗水量小;苹果树生长中期和后期新梢长度、粗度以及叶面积指数(LAI)随滴灌量增加呈现先增大后减小的趋势,ADI-W2处理苹果树的新梢粗度与长度以及LAI最大;苹果树根系主要分布在0~80 cm土层中,但主要集中分布于20~60 cm土层中,在2018年与2019年,ADI-W2处理根系干重密度在南北侧40~60 cm土层达到最大值(137.9 g·m^-3,163.7 g·m^-3),吸收根长密度在南北侧40~60 cm土层达到最大值(820.1 m·m^-3,959.9 m·m^-3);苹果树产量与生长后期的新梢长度、粗度、LAI有显著的正相关性,ADI-W2处理下产量和水分利用效率在2 a均为最高,在2019年分别达到43970.08 kg·hm^-2,7.12 kg·m^-3。综合考虑苹果新梢生长、根系分布、产量和水分利用效率等因素,建议最优的滴灌模式应是ADI-W2处理。

不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响

为了探明黄瓜膜下分根交替滴灌的节水效果,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据和技术参数,以‘津优3号’黄瓜为试材,采用随机区组设计,以土壤田间持水量的65%为灌水下限,田间持水量的90%为灌水上限,研究了分根交替滴灌(APDI)、固定1/2根区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI)3种灌溉模式对黄瓜生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率的影响,结果表明:(1)随灌溉处理时间的延长,3种灌溉模式的单株叶面积和株高的差异越来越显著,而茎粗和叶片数差异不显著;(2)与传统滴灌相比,分根交替滴灌模式下黄瓜叶片净光合速率略有下降而蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著提高;(3)分根交替滴灌处理下黄瓜可溶性蛋白、可溶性糖含量与传统滴灌相比差异不显著,Vc含量却显著增加;(4)分根交替滴灌模式下黄瓜产量比传统滴灌下降1.5%,而灌水量减少17%,水分利用效率提高18.6%,节水效果显著。综上所述,分根交替滴灌可以在保证设施黄瓜产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌溉模式,推广应用前景广阔。