不同滴灌水量对河套灌区覆膜玉米田土壤盐分的影响研究

【目的】研究河套灌区农田膜下滴灌土壤盐分变化规律。【方法】以春玉米“金田8号”为供试作物,采用膜下滴灌灌水方式,设置灌溉定额为150 mm(F1)和120 mm(F2)2个田间试验处理,测定各处理春玉米生育期和秋浇前0~100 cm土层膜内和膜外的土壤含水率和土壤盐分,基于田间试验率定并验证了HYDRUS-2D模型,设置4个不同灌水情景:灌溉定额81 mm(W1)、灌溉定额135 mm(W2)、灌溉定额171 mm(W3)和灌溉定额204 mm(W4),模拟分析了不同灌水量下膜下滴灌农田土壤盐分变化。【结果】生育期内,F1处理0~100cm土层盐分总量(膜内+膜外)和膜外盐分波动均小于F2处理,而F1和F2处理膜内盐分时空变化趋势基本相同;生育期结束后,F1处理和F2处理0~100cm土层盐分总量降幅分别为50.1%和10.8%,其中膜内盐分减少量占总量减少量的百分比分别为44.7%和148.5%;秋浇前,F1处理和F2处理0~100cm和0~60cm土层盐分总量及膜内盐分均增大,F1处理0~100cm土层盐分总量、膜内和膜外盐分增加量均显著小于F2处理。土壤含水率与盐分模拟值和实测值之间吻合度较好,模型可用于预测膜下滴灌条件下土壤盐分变化规律。不同灌水情景下,灌溉定额为204mm时,灌水后0~20cm土层土壤盐分较小且盐分开始回升时间间隔较大,灌溉定额为135 mm时,灌水后0~40 cm土层土壤盐分较大,但20~40 cm土层盐分开始回升时间间隔较大。【结论】171 mm和204 mm的滴灌水量有利于减少0~40 cm土层土壤盐分,促进膜内盐分向膜外迁移。本研究可为河套灌区农田膜下滴灌技术的推广与应用提供理论支撑和科学指导。

不同灌水处理下滨海盐碱地土壤-玉米阳离子变化规律及相关关系研究

【目的】探讨不同灌水处理下滨海盐碱地土壤-玉米系统阳离子变化规律及相关关系。【方法】采用田间试验研究了滨海盐碱地不同滴灌方式对根系层土壤K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)和作物体内K^(+)/Na^(+)的影响,共设计4个处理,每个处理3次重复,分别为灌水定额10 mm常规滴灌处理(LI10)、灌水定额20 mm常规滴灌处理(LI20)、灌水定额10 mm膜下滴灌处理(FI10)、灌水定额20 mm膜下滴灌处理(FI20)。分别建立作物K^(+)/Na^(+)、Ca^(2+)和根系层土壤K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)的回归模型。【结果】灌水后膜下滴灌处理土壤Na^(+)相对量降幅远大于常规滴灌处理;膜下滴灌较大灌水量处理全生育期茎中K^(+)/Na^(+)均较大,生育前期膜下滴灌处理叶片K^(+)/Na^(+)均较大;常规滴灌处理相对膜下滴灌处理根系层土壤K^(+)/Na^(+)和Ca^(2+)质量分数均对根系K^(+)/Na^(+)的影响较大;常规滴灌和膜下滴灌处理根系层土壤Ca^(2+)的增大通过抑制根系层土壤K^(+)/Na^(+)的增大从而抑制根系K^(+)/Na^(+)的增大。【结论】在滨海盐碱地使用滴灌技术可以有效改善土壤和玉米体内阳离子分布,其中膜下滴灌相比常规滴灌技术更有利于提高玉米抗盐碱性。

基于高光谱的夏玉米叶片SPAD值估测模型研究

快速、准确估测夏玉米叶片SPAD值,为大区域监控夏玉米长势提供数据支撑,通过PROSPECT模型模拟拔节期、抽雄期、灌浆期和乳熟期等不同生育阶段叶片光谱反射率,探讨基于高光谱技术估算SPAD值的建模方法。结果表明:(1)针对每个生育期,提出利用最优高光谱指数估测SPAD值的模型(简称最优模型),对应的最优高光谱指数分别为:REIP、mND705、mND705、G-M,模型的决定系数(R2)分别为:0.6259、0.6912、0.5919和0.5799,均方根误差(RMSE)分别为:14.4、12.3、6.3和9.4,相对误差(RE)分别为:29.1%、22.1%、9.3%和16.9%。(2)针对整个生育期提出利用通用高光谱指数mND705估测SPAD值的模型(简称通用模型),在这四个生育期模型的R2分别为:0.5973、0.6912、0.5919和0.4024,RMSE分别为:12.5、12.0、6.4和7.3,RE分别为:24.2%、21.5%、10.4%和11.8%。对比分析得到,通用模型R2高,RE低,因此,本文提出的通用模型具有较好的估测能力,对夏玉米叶片SPAD值的反演具有较高精度。

滨海盐碱地滴灌玉米生长指标及产量研究

以玉米为试材,采用覆膜、无覆膜对比处理及不同灌水定额(40、70 mm)处理,于2017年4—8月在天津市滨海盐碱地进行试验,分析了滴灌玉米的生长及产量变化规律。结果表明:随着生育期的推进,玉米的株高、茎粗、叶面积指数呈现平稳的变化趋势。不同灌水量不同覆膜条件下,玉米生长指标变化不同。拔节期,4种处理差异显著,具有统计学意义,覆膜玉米较不覆膜玉米的株高、茎粗和叶面积生长迅速;抽雄期,株高、茎粗和叶面积指数覆膜比不覆膜小,覆膜能够抑制玉米的营养生长,提高植株抗倒伏能力,并延长了植株生殖生长的时间,提高了玉米产量。采用Logistic曲线建立盐碱地玉米株高、茎粗和叶面积指数生长模拟曲线,各处理F检验结果在78~477之间,拟合方程显著,拟合曲线与实测值都较接近,呈现较好的拉长S形曲线,比较符合Logistic曲线的变化规律。玉米产量构成因素包括有效穗数、穗粒数和百粒重。在产量因素方面,覆膜处理均高于不覆膜处理,覆膜与不覆膜的玉米产量构成因素差异具有统计学意义。以玉米为试材,采用覆膜、无覆膜对比处理及不同灌水定额(40、70mm)处理,于2017年48月在天津市滨海盐碱地进行试验,分析了滴灌玉米的生长及产量变化规律。结果表明:随着生育期的推进,玉米的株高、茎粗、叶面积指数呈现平稳的变化趋势。不同灌水量不同覆膜条件下,玉米生长指标变化不同。拔节期,4种处理差异显著,具有统计学意义,覆膜玉米较不覆膜玉米的株高、茎粗和叶面积生长迅速;抽雄期,株高、茎粗和叶面积指数覆膜比不覆膜小,覆膜能够抑制玉米的营养生长,提高植株抗倒伏能力,并延长了植株生殖生长的时间,提高了玉米产量。采用Logistic曲线建立盐碱地玉米株高、茎粗和叶面积指数生长模拟曲线,各处理F检验结果在78477之间,拟合方程显著,拟合曲线与实测值都较接近,呈现较好的拉长S形曲线,比较符合Logistic曲线的变化规律。玉米产量构成因素包括有效穗数、穗粒数和百粒重。在产量因素方面,覆膜处理均高于不覆膜处理.覆膜与不覆膜的玉米产量构成因素差异具有统计学意义。

安徽省季节干旱时空特征及对大气环流的响应

【目的】在全球变暖的背景下,干旱事件发生更为频繁、剧烈,研究安徽省季节干旱特征及大气环流遥相关关系,可为安徽省旱灾防治工作提供指导。【方法】以标准化降水指数(SPI)为干旱指标,采用Sen斜率估计Mann—Kendall趋势检验等方法分析安徽省各季节降水趋势和干旱时空特征,并通过交叉小波变换(XWT)和小波相干变换(WTC)探究各地区季节干旱与大气环流的相关关系。【结果】结果显示:在1960—2021年间,春季和秋季降水量减少,干旱站次比增大。夏季和冬季降水量增大,干旱站次比减少;春季和夏季干旱频率在淮北平原最高,干旱强度在大别山区最大。秋季干旱频率在皖南山区最高,干旱强度在江淮丘陵最大。冬季干旱频率在大别山区最高,干旱强度在皖南山区最大;南方涛动指数(SOI)与皖中和皖南地区春季SPI、北大西洋振荡(NAO)与皖中和皖南地区夏季SPI以及皖南地区冬季SPI、太平洋北美振荡(PNA)与皖中和皖南地区秋季SPI、北极涛动指数(AO)与皖北和皖中地区冬季SPI在不同时间尺度的共振周期上具有较好的相关关系。【结论】春季和秋季有变干趋势,夏季和冬季有变湿趋势。安徽省平原和丘陵地区干旱频率较大,山地和丘陵地区干旱强度较大;SOI、NAO、PNA、AO是安徽省各地区季节干旱的重要驱动因素。

不同滴灌方式对滨海盐碱地土壤剖面盐分变化的影响

为了探讨不同滴灌方式对滨海盐碱地土壤剖面盐分变化的影响,采用大田试验,以天津滨海盐碱地土壤为研究对象,设计了常规滴灌(CI)和膜下滴灌(FI)2个处理,研究了不同滴灌方式下土壤剖面Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)、K+、SAR和K+/Na^(+)的变化规律。结果表明:灌水后CI和FI处理0-60cm土层土壤Ca^(2+)、Mg^(2+)和Na^(+)浓度显著降低;降雨后CI处理0~20 cm土层土壤Na^(+)浓度、SAR和20-60cm土层土壤Mg^(2+)浓度显著降低;水分重分布过程中,0~20 cm土层土壤Ca^(2+)、Mg^(2+)和Na^(+)浓度表现出CI>FI处理,而K+/Na^(+)则表现出CI<FI处理。灌水后CI和FI处理0~20cm土层土壤总盐降幅分别为25.2%和32.6%,而0~20 cm土层土壤Na^(+)浓度降幅分别为37.3%和57.7%;降雨后CI处理0~60 cm土层土壤总盐降幅为30%左右,而土壤Na^(+)浓度降幅达到50%以上;滨海盐碱地CI和FI处理土壤总盐均与土壤Na^(+)浓度呈显著正相关性,与土壤K+浓度呈显著负相关性,以土壤Na^(+)作为指标评估灌水和降雨对改善作物根际盐分的作用更准确。

滨海盐碱地覆膜和灌溉对玉米盐分离子分布及生物量的影响

以玉米为试材,于2017—2018年在天津市滨海盐碱土进行了膜下滴灌试验,分析了覆膜和灌溉对玉米盐分离子质量分布特征、玉米干物质的变化规律和产量的影响。结果表明:(1)覆膜和灌溉对玉米离子分布的影响显著,显著减小了根部Na^+吸收质量,成熟期FI20处理比LI10小56%,从而减少了盐分对叶片的伤害;显著增大了茎部K^+的积累质量,成熟期FI20处理比LI10高24%,提高了植物的耐盐性;显著增加了叶部Ca^2+质量,苗期FI20处理比LI10高96%,促进作物幼根的生长和根毛的形成,改善了玉米体内的离子平衡,减轻了盐胁迫作用;显著增加了叶部Mg^2+质量,拔节期FI20处理比LI10高136%,增强了植株叶片的光合作用,提高了植株的耐盐性。(2)玉米地上部和根系干物质重均随着生育期进程而增加,覆膜和灌溉改变了植物体内盐分离子质量,对玉米生物量的积累影响较大,成熟期FI20处理比LI10高1%~46%;对玉米根冠比(R/S)有显著影响,使生物量分配比例显著改变,成熟期根冠比(R/S)FI20处理比LI10小48%~52%。(3)利用2017年玉米试验数据采用Logistic曲线建立了干物质生长模拟方程,引入了盐分离子修正系数,拟合方程显著。利用2018年玉米试验数据对建立的玉米干物质盐离子模型进行了验证,各个处理的拟合曲线与其实测值都较接近;建立的干物质生长模型能够较好地模拟盐碱地玉米干物质的累积过程。综上,覆膜和灌水定额为20 mm的FI20处理对植株的盐离子调节作用最显著,提高了玉米的耐盐性,改变了生物量的分配比例,获得了适当的干物质累积量,产量最高。