控制灌溉增氧对超级稻生理生化特性及水分利用效率的影响

为了提升超级稻灌溉用水的利用效率,采用控制灌溉技术与增氧灌溉技术相结合的灌溉方式进行试验.以超级稻“陵两优268”为研究对象,设置4组处理:控制灌溉机械增氧(JX)、控制灌溉超微泡增氧(WP)、控制灌溉(CK)、淹水灌溉(YS),探究控制灌溉条件下增氧对超级稻返青期后的各生育期生理生化特性指标及产量的影响.试验表明,叶片叶绿素含量,在水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期差异并不明显,但乳熟期最大提升了38.2%.净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均有显著提升,其中在抽穗开花期,早稻分别提升了44.9%,18.5%,25.0%;晚稻分别提升了14.3%,11.5%,22.2%.根系活力,在抽穗开花期,对比YS组最大提升了44.6%,对比CK组最大提升了11.5%.同时,对土壤氧化还原电位进行定期监测,得知控制灌溉条件下增氧处理后,其各时期基本均处于氧化态,而淹水灌溉下基本处于还原态.在全生育期耗水量上,控制灌溉条件下3组处理的节水效率显著提高,控制灌溉增氧条件下全生育期最大有效节水达18.5%.

增氧灌溉对温室番茄生长及光响应特征的影响

为提高温室番茄产量和光能利用能力,基于温室盆栽试验,设置了3个溶解氧质量浓度梯度5,15,25 mg/L(即处理A1,A2和A3),采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型等6种模型对温室番茄叶片进行了光响应曲线拟合,分析了不同增氧水平对温室番茄生物量、产量、光响应曲线模型及光响应参数的影响.结果表明:处理A2下番茄地上部鲜质量、干质量,地下部鲜质量、干质量,根冠比和产量均达到最大,较处理A1分别提升了25.65%,17.62%,13.35%,36.80%,16.25%和33.82%(P<0.05).番茄地上部质量和产量与气孔导度(G S)、胞间CO 2浓度(C i)和蒸腾速率(T r)呈极显著正相关,地下部干质量与G S,C i呈显著正相关,与T r呈极显著正相关.处理A2下温室番茄叶片的最大净光合速率(P n max)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(R d)和表观量子效率(α)等光响应参数达到最大,光补偿点(LCP)达到最小.6种模型中,直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线其R 2最大,均高于0.992,而RMSE和MAE最小,分别在0.447和0.383以下;对P n max,LSP,LCP和R d等参数的拟合值更接近于实测值.因此,溶解氧质量浓度为15 mg/L更有助于温室番茄高产;直角双曲线修正模型是适合增氧灌溉下温室番茄光响应曲线拟合的最优模型.

调亏-增氧灌溉对超级稻根系生长的影响

为提高农田灌溉用水利用效率,明确调亏-增氧灌溉对超级稻根系形态特征、生理特性、植株农艺性状及产量的影响,以超级稻中早39作为盆栽试验对象,设置灌溉增氧水0~30 mm、调亏灌溉土壤体积饱和含水率的百分比60%~80%和80%~100%3种调亏组合,测定分蘖中期、分蘖后期、拔节孕穗期的株高、有效穗数、植株干重、总根长、根表面积、根平均直径、总根尖数、根系活力和根系丙二醛(MDA)含量指标。结果表明:(1)调亏-增氧灌溉可提升超级稻根系活力,延缓分蘖后期、拔节孕穗期根系活力的减弱,有效降低超级稻根系MDA含量;(2)调亏-增氧灌溉有利于超级稻有效穗数的增加和植株干重的积累;(3)调亏-增氧灌溉对超级稻根表面积、总根长、根平均直径、总根尖数有明显提高。总之,调亏-增氧灌溉对超级稻根系生长影响显著,促进水资源利用效率,促进水稻产量形成。

双氧水增氧灌溉对超级稻生长及产量的影响研究

通过研究双氧水(H_(2)O_(2))化学增氧灌溉对超级稻生长发育和产量的影响规律,为超级稻的化学增氧灌溉栽培模式提供参考。以杂交稻深优9586为材料,根据H_(2)O_(2)浓度不同,设置1mL/L(C1)、2 mL/L(C2)、3mL/L(C3)3个双氧水增氧灌溉与常规灌溉为对照处理(CK)进行田间微区试验。分蘖期和孕穗期,双氧水增氧灌溉处理组的根干重规律C2>C1>C3>CK;结实率规律C1>C2>C3>CK;产量规律C2>C1>C3>CK,其中C2处理产量提高了16%。研究发现双氧水化学增氧灌溉有利于促进超级稻的根系生长,提高根系的活性,促进早生快发,促进光合作用,提高产量。

施磷增氧对水稻成熟期锌吸收分配及产量的影响

【目的】明确施磷、增氧及二者互作对水稻根系生理特性、成熟期锌吸收分配及产量的影响。【方法】以杂交稻C两优608作为盆栽试验对象,设置增氧(OI)、不增氧(NI)2种灌溉方式,4个施磷水平(P_(1)=0.00、P_(2)=1.35、P_(3)=2.70、P_(4)=4.05 g/盆),研究施磷、增氧对水稻各生育期根系活力、根系酸性磷酸酶活性和成熟期各部位含锌量及产量性状的影响。【结果】(1)施磷使铁锰胶膜含锌量降低33.38%~60.41%,增氧使锌由根部向秸秆转移系数增加24.98%~113.15%,氧磷互作促使水稻秸秆含锌量增加,降低了锌由秸秆向籽粒的转移系数及籽粒锌分配比例;(2)OIP_(1)处理水稻籽粒产量、千粒质量、有效穗数、籽粒锌分配比例均最高,分别为140.45 g/盆、27.57 g、29.00个/株、29.52%,是提高水稻籽粒产量及锌吸收的最佳灌溉模式;(3)施磷增加水稻分蘖期根系活力,降低灌浆期根系酸性磷酸酶活性,抑制成熟期根部锌的吸收和累积,促进锌由秸秆向籽粒转移,进而使籽粒产量及结实率增加;氧磷互作降低分蘖期根系酸性磷酸酶活性,增加灌浆期根系酸性磷酸酶活性,提高水稻秸秆、籽粒含锌量,降低了水稻有效穗数、结实率和水稻锌由秸秆向籽粒的转移能力。【结论】施磷、氧磷互作均可通过影响水稻分蘖期、灌浆期根系生理特性,调控水稻籽粒锌吸收及锌由秸秆向籽粒的转移系数以影响水稻产量形成;增氧则促进水稻秸秆锌的吸收与分配。

减氮和增氧灌溉对水稻产量和氮素利用的影响

【目的】明确减氮和增氧灌溉对水稻生长、产量和氮肥利用的影响。【方法】以3个品种水稻中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)为材料,并设常规施氮量(195.0 kg/hm^(2))、减施氮量(157.5 kg/hm^(2))2种氮水平和常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation,MBWI)2个灌溉模式,对比分析了3个品种水稻的茎蘖动态、叶片叶绿素含量、叶面积、干物质量、产量和水稻的氮素吸收利用特征。【结果】研究结果表明,MBWI处理显著增加了水稻产量,中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的2年平均产量MBWI处理分别比WL处理增加12.4%、7.5%和6.7%,这可能与水稻有效穗数、每穗粒数密切相关。微纳米气泡水增氧灌溉和增施氮肥用量显著增加水稻叶片叶绿素含量和叶面积,并增加水稻干物质积累量。氮肥和增氧灌溉均影响水稻各氮素利用率指标,与淹水灌溉相比,微纳米气泡水增氧灌溉均可以显著增加3个品种水稻的氮收获指数、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率,降低了水稻了氮转运效率和氮转运贡献率。减氮处理可以显著增加氮转运效率、氮转运贡献率、氮素籽粒生产效率和氮肥偏生产力,降低了氮收获指数。【结论】增氧灌溉有助于提高水稻叶片叶绿素含量和叶面积,增加水稻分蘖数和干物质积累量,进而显著提高水稻产量,影响氮素利用特征,并且在稻田氮素减施的条件下采用增氧灌溉能有助于构建高产群体,维持较高的产量。

增氧灌溉技术研究现状与智能化发展趋势分析

增氧灌溉技术在改善土壤环境和提高作物产量等方面具有巨大的潜力和应用前景,是未来绿色农业、循环农业发展的大势所趋。为此,总结了不同土壤增氧方式及设备的发展现状,系统论述了增氧灌溉技术目前的应用现状,深入分析了增氧灌溉技术在改善土壤环境及作物生长等方面取得的成效和存在的问题,并提出多元化增氧灌溉技术与智能化精准增氧技术将是未来发展的重点。最后,提出未来应着重于研究多元化增氧灌溉技术的发展、提高增氧灌溉技术生产效率及建立田间智能化增氧调控系统,以此作为未来增氧灌溉技术发展的参考。

增氧灌溉技术研究进展浅谈

作为一种高效的灌溉技术,增氧灌溉技术能提高作物的产量、提高水资源利用效率、提升作物品质,在农业领域应用广泛。增氧灌溉可以提高植物根际氧含量,增强作物根系呼吸作用,提高好氧型微生物的相对丰度,增强土壤肥力,改变土壤中的微生物结构。由于土壤环境的复杂性,不同作物间的差异性,农艺方式和增氧方式的不同,导致增氧灌溉技术效果差异较大。基于此,分析了目前国内外增氧灌溉技术的应用现状,尤其是在水稻种植领域的应用情况,探讨了后续增氧灌溉技术发展的路径,以期为增氧灌溉技术的应用提供参考。

基于PSO算法的增氧灌溉TDF-IMC-PID控制研究

传统的灌溉方式会产生水氧矛盾,从而造成根部不同程度的缺氧,改善作物根部的呼吸环境可提高农作物产量。此次试验地点在新疆农科院乌鲁木齐的试验日光温室中进行,由温室蓄水池供水。以通气量和通气含氧量以及进出水量为影响因素进行单因素试验,试验结果得出:提高气液混合泵的通气量,通气含氧量以及减少进出水量,均会缩短曝气水箱中的氧浓度达到饱和值的时间。结合可行性分析,选择进出水量为控制输入量,并结合相关优化算法对控制器参数进行优化整定,在Matlab平台的仿真结果和相关验证均表明:PSO-TDF-IMC-PID控制器具有较好的控制能力,较常规PID控制,能缩短系统达到稳态的响应时间,增加系统鲁棒性,减少超调量。

增氧灌溉对水稻生理特性和后期衰老的影响

以常规粳稻秀水09、杂交籼稻国稻6号和两优培九为试材,于2007-2008年采用大田试验,研究了增氧灌溉对水稻生理特性和后期衰老的影响。结果表明,与常规灌溉水相比,超微气泡水的溶氧量明显提高而且下降速率慢。增氧灌溉处理土壤氧化还原电位显著或极显著提高,有效穗数、结实率和产量显著提高。进一步分析表明,增氧灌溉处理下秀水09和两优培九叶片光合速率分别较对照提高了4.13%和3.78%;而且增氧灌溉显著提高叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量,气孔导度也有较大的增加;此外,增氧灌溉处理还增强了水稻生育后期的根系功能,提高了叶片超氧化物歧化酶活性,降低了叶片丙二醛含量,延缓叶片衰老,延长了叶片功能期从而促进籽粒灌浆结实。

增氧灌溉对杂交水稻根系生长及产量的响应研究

为探索不同增氧灌溉对水稻根系生长和产量的响应机制,以杂交水稻深优9586为研究对象,采用盆栽实验,研究了杂交水稻根系生长特征和根系活力特性,并对根系各项指标与产量及其构成要素进行了相关性分析。结果表明,相比CK,增氧灌溉处理促进根系生长,有利于根系深扎,显著提高根系活力,增产5.5%~29.7%;在齐穗期,不管是白天增氧处理组还是夜间增氧处理组,根系活力都体现出随增氧处理的频率降低而降低,并且处理之间存在显著差异;在分蘖期,对相同增氧频率条件下,白天增氧处理有利于促进根系生长,夜间处理更有利于增强根系活力;根系活力与产量及产量构成因素绝大多数都成极显著正相关或显著正相关,因此,增氧灌溉处理能增强根系活力是提高产量的主要原因之一。

增氧灌溉对杂交水稻分蘖期的影响研究

为调控杂交水稻早生快发,促进高成穗率、高结实率,采用增氧灌溉技术进行模拟微区试验,通过检测分蘖动态、成穗率、分蘖期根系活力和光合特征等指标,研究不同增氧灌溉对杂交水稻分蘖期的影响规律。结果表明:不同增氧灌溉处理,在分蘖期的单穴最大分蘖数、单穴有效分蘖数、株高、根系活力、根系发达程度、生物量积累和光合特征指标都明显优于常规灌溉对照处理。白天增氧灌溉处理组相比夜间处理组根系更为发达,但是夜间处理更有利提高株高和根系活力(CK<A1<A2<A3<B1<B2<B3),B3处理TTC还原氧化强度相比CK提高了84.5%。在试验设计范围内单穴最大分蘖数随增氧灌溉频率降低而增加(A3>A2>A1>CK和B3>B2>B1>CK),但是单穴有效穗数和成穗率却大致随着增氧灌溉频率的增加而提高。相比对照处理,各增氧灌溉处理有利于提高光合速率,降低蒸腾速率。

超微气泡增氧灌溉对水稻生育特性及产量的影响

以常规粳稻秀水09和杂交籼稻两优培九、国稻6号为试验材料,在2007和2008年采用大田试验,研究了超微气泡增氧灌溉对水稻生物学特性和产量的影响。结果表明,与常规灌溉相比,增氧灌溉处理具有分蘖发生快,叶面积指数大,干物质积累多等优点,尤其在生育后期表现出较大的干物质积累优势。增氧灌溉显著增加了水稻产量,其中秀水09分别增产8.45%(2007)和6.23%(2008)、国稻6号增产9.13%、两优培九增产7.49%。而且增氧灌溉明显提高了水稻有效穗数及结实率,但对水稻每穗总粒数和千粒重影响不明显。

增氧灌溉对棉花营养特征及土壤肥力的影响

以新陆早41号为材料,通过模拟试验和田间小区试验,研究增氧对灌溉水溶解氧的影响,以及增氧灌溉对棉田土壤养分、土壤微生物数量、棉花养分吸收和产量的影响。增氧灌溉模拟试验设计4个充氧浓度(CK-0%、O_2-21%、O_2-30%、O_2-50%),连续测定主管道和滴灌带不同监测点位灌溉水溶解氧浓度;田间试验设计3种增氧灌溉方式,物理增氧PO、化学增氧CO和常规滴灌CK。结果表明,增氧灌溉能够明显提高灌溉系统内灌溉水的溶解氧浓度,并且随着溶解氧浓度的增加衰变增加,灌溉水溶解氧浓度增加至12~14 mg L^(-1)较为适宜;增氧灌溉显著促进棉花增产,PO、CO棉花产量分别较对照增加11.39%、11.42%;增氧灌溉能促进棉花对土壤养分的吸收,从而降低土壤中养分含量,棉田土壤速效氮、有效磷、速效钾、有机质含量均有所降低,CO处理土壤速效氮、有机质含量与对照之间的差异达到显著水平,分别降低27.23%、9.61%,PO处理速效钾含量与对照之间的差异达到显著水平,较对照降低5.78%;增氧灌溉对棉田土壤细菌、真菌、微生物数量有促进作用,PO、CO处理细菌数分别较对照提高28.38%、21.05%,微生物总量分别提高27.86%、20.63%,处理间差异均达到显著水平。说明棉花根系对氧敏感,增氧灌溉能够进一步挖掘棉花生产潜能,不同增氧措施均能在一定程度上促进棉花生长和促进棉花对土壤养分的吸收,能加速土壤有机质分解和养分释放。

增氧灌溉条件下不同施磷量对水稻分蘖期根系的影响研究

针对增氧灌溉条件下水稻不同施磷量对水稻分蘖期根系的影响,采用增氧灌溉技术进行盆栽试验,通过检测分蘖数、株高和根系生长特征指标,研究不同处理下水稻分蘖期根系变化规律。结果表明;OP处理盆栽平均分蘖数、株高与CKP处理区别不明显,高磷肥处理(135kg/hm2)有利于水稻分蘖数、株高的增长,相对于CKP处理,增氧灌溉条件下OP处理水稻分蘖期根系总长、根总体积、根系平均直径变化显著,CKP处理组根系总长、根总体积、根系平均直径CKP3最大,而增氧灌溉条件下OP2处理的根系总长、根总体积最大,相比CKP2,分别提高1.07和3.08倍,OP4处理的根系平均直径最大,相比CKP4提高66%。因此,增氧灌溉条件下施加磷肥处理有利于促进根系生长,提高根系活力,影响营养物质的吸收。

增氧灌溉对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用盆栽实验方法,研究增氧灌溉对马铃薯产量以及水分利用效率的影响,通过与对照实验相比表明:不同量的增氧灌溉使马铃薯的产量分别增加了16.05%和11.23%;水分利用效率分别提高了16.07%和11.22%;株高平均增长了6.83%;茎粗平均增长了12.78%。所以对马铃薯来说,增氧灌溉是一种切实可行的灌溉方法。

增氧灌溉对秋黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

以大棚秋黄瓜为研究对象,采用大棚盆栽试验,设3个处理,处理1(T1)为早中晚三次增氧灌溉,处理2(T2)早上一次增氧灌溉,处理3(CK)为对照组(不增氧),研究探明增氧灌溉处理对大棚秋黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响。各处理均采用调亏灌溉,常规施肥与管理,主要研究结果为:第3d高峰发芽速率T1、T2分别高出CK27.50%和26.25%,发芽势T1、T2分别高出CK 10.18%和9.72%,第7d发芽率T1、T2分别高出CK 9.72%和4.16%、发芽指数T1、T2分别高出CK 18.15%和14.18%,活力指数T1、T2分别高出CK 27.73%和22.06%,发芽整齐度T1、T2分别高出CK 36.04%和3.55%。因此,增氧对大棚秋黄瓜种子的种子发芽力指标、种子活力指标以及发芽整齐度均有显著影响。

增氧灌溉对秋黄瓜根系生长的影响

为了探明增氧灌溉对作物根系生长的影响,以大棚秋黄瓜为研究对象,采用增氧灌溉技术进行大棚盆栽试验研究。结果表明:从幼苗期到结瓜期,秋黄瓜的主根长、须根数、鲜根质量、干根质量对比结果均为T1>T2>CK,且T1与CK相比,3个阶段的主根长分别高出35.37%、50.13%、46.23%,须根数分别增加142.25%、14.66%、65.89%,鲜根质量分别提高80.93%、45.75%、22.30%,干根质量分别增长125.81%、19.67%、64.12%。可见,幼苗期后,加大对秋黄瓜耕作层土壤氧气补给力度,更有利于秋黄瓜根系生长。

微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性及产量的影响

为探究微纳米气泡增氧灌溉技术对水稻节水增产的综合影响,以陆两优996和天优华占为双季早、晚稻试验材料,研究了不同施氮水平下微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性、产量及产量构成因素的影响。结果表明,微纳米气泡增氧灌溉处理的灌水量、排水量和耗水量均低于常规水灌溉处理,早、晚稻水分利用效率(耗水量)分别提高7.78%和8.37%,降雨利用效率分别提高6.03%和24.58%,产量分别提高4.05%和3.35%。同时,微纳米气泡增氧灌溉具有良好的节肥效果。

增氧灌溉对大棚甜瓜生长、品质和产量的影响

以"黄梦脆"厚皮甜瓜为试材,采用不增氧灌溉(CK,溶解氧浓度为3.4 mg·L-1)和4个增氧灌溉处理(T1:微纳米气泡发生器增氧灌溉,溶解氧浓度6.8 mg·L-1;T2、T3处理:过氧化尿素增氧灌溉,溶解氧浓度分别为6.8、10.2 mg·L-1;T4处理:坐果前过氧化尿素增氧灌溉,溶解氧浓度为10.2 mg·L-1;坐果后微纳米气泡发生器增氧灌溉,溶解氧浓度为6.8 mg·L-1),通过对甜瓜各时期植株的生长性状和品质、产量指标进行测量,研究不同增氧灌溉方式对甜瓜植株生长和果实的品质、产量的影响,为甜瓜增氧灌溉提供参考依据。结果表明:2种增氧方式效果明显;采用过氧化尿素增氧灌溉时(T2、T3、T4处理),对甜瓜的产量和品质都造成不利影响;当全生育期采用微纳米气泡发生器增氧灌溉(T1处理)时,植株各生长时期的株高、主蔓粗、平均叶长、平均叶宽等性状均大于其它处理和对照,果实的平均单果质量和果肉厚度、可溶性固形物含量、产量、品质等性状表现为最优。大棚甜瓜种植采用微纳米气泡发生器加氧灌溉,促进植株生长,增加甜瓜的产量,安装简单、使用成本低,是一项值得推广的农用装备。