基于旱作雨养模式的10种作物适水性评价 ——以邢台市为例

依据作物生育期与自然降水对作物需水的规律,系统分析了邢台地区10种作物生长期需水量与自然降水对作物需水满足度,并利用水分生态适应性模型对这10种作物在不同水文年型下进行定量评价,以得到在纯自然降水条件下各种作物的适宜情况,为邢台市旱作雨养种植模式在不同水文年选择不同作物提供指导.结果表明:1)棉花、玉米、大豆、红薯、高粱、谷子这6种作物的生长期需水量与自然降水量耦合度较好;2)大多数作物在不同水文年型下的水分生态适应性呈丰水年偏丰水年平水年偏枯水年枯水年;3)10种作物的水分生态适应指数为0.31～1,在不同水文年型下差异显著,综合排序依次为高粱大豆玉米谷子棉花与花生红薯小麦油菜向日葵;4)同一水文年不同作物的WEAI也有明显差异,总体看来秋熟作物好于夏熟作物.     

小麦玉米套作水分利用研究进展

综述了小麦玉米套作水分利用研究情况,展望了小麦玉米套作研究的重点领域。小麦玉米套作总耗水量与单作耗水量的加权平均差异极小,但水分利用效率可较单作提高18~99%,小麦玉米套作有利于创造适宜作物生长发育的土壤水分环境。今后应重点研究套作,作物根系时空分布与水分间的作用关系,采用新的灌水方式提高作物套作水分利用效率研究。     

水分和盐胁迫对几种禾本科作物幼苗体内脯氨酸含量的影响

本文对不同种类的作物及同一作物的不同品种,在水分和盐胁迫条件下,作物体中脯氨酸含量的变化进行了研究。在水分胁迫下,不同品种的小麦幼苗及谷子幼苗中游离脯氨酸含量明显的增高,随着胁迫时间的延长,游离脯氨酸含量成十倍或几十倍地增加。不同品种的小麦及谷子幼苗,游离脯氨酸的积累速率不同。浇水解除干旱后,小麦及谷子幼苗中脯氨酸的含量却明显降低。用不同浓度的Nacl溶液培养生长六天的小麦、玉米幼苗,脯氨酸的积累量均较双蒸水培养的多,但随着溶液中Nacl浓度的增高,脯氨酸的积累量也增加,这表明小麦、玉米幼苗中脯氨酸的含量与溶液的盐浓度有密切关系。解除盐胁迫后(盐溶液换成重蒸水培养)脯氨酸含量明显下降。在盐胁迫下,地上部分脯氨酸积累最大于地下部分。     

滴灌条件下土壤水分运移模型的辨识与优化

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。基于滴灌条件下土壤水分运移的观测数据,建立滴头流量与水分运移距离的传递函数模型。利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

青海湖南侧江西沟土壤水分分布与土壤干层恢复

通过对青海湖南侧江西沟草地土壤含水量的测定,研究了土壤水分含量、运移和土壤干层水分恢复等问题.2009年该区降水较多,导致2010年7月草地土壤重力水分布深度达到了0.7m左右,但仍有干层存在.经过18个月的水分入渗,在2010年11月土壤干层基本消失,干层恢复的年降水量要大于400mm.该区土壤水分比黄土高原运移缓慢,干层恢复较为缓慢,土壤水分恢复的深度小,水分聚集在土壤的上部,这些特点是该区冻结期较长和蒸发作用较弱造成的.江西沟土壤干层的发育表明该区正常年大气降水一般不能通过土壤入渗补给地下水,属于异常水分循环类型.该区土壤干层的存在指示在降水正常年土壤水分具有负平衡的特点,在年降水量大于400mm的条件下具有正平衡的特点.     

滴灌土壤水分水平运移模型的辨识

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。依据滴灌条件下土壤水分水平运移的观测数据,建立滴头流量与水分水平运移距离的传递函数模型,利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分水平运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与水平运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分水平运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

滨海沙地木麻黄人工林土壤水分动态及有效性

以连续定位测定数据,对福建海岸带木麻黄林地土壤水分动态及有效性进行分析.结果表明,木麻黄防护林土壤水分的季节变化分为5个时期:土壤水分积累期、土壤水分消退期、土壤水分缓冲期、土壤水分平稳期、土壤水分恢复期.土壤水分垂直变化在1m内垂直剖面上,水分变异系数都在0.45以上,土壤水分变异较大.从土壤水分有效性来看,其土壤水分基本上处于难效水状态,在时间和深度上,中龄林土壤难效水出现的机率为90.8%,略低于幼龄林土壤(幼龄林为98.3%),相应中龄林土壤中效水出现的机率为9.2%,略高于幼龄林土壤(幼龄林为1.7%).通过对影响土壤水分含量的气象因子的综合分析,得到土壤含水量与气象因子之间的多元回归方程.降水是限制木麻黄林木生长发育的主要因子.     

不同类型禾谷类作物幼芽中甜菜碱醛脱氢酶蛋白含量差异

用Western blot方法分析了甜菜碱生物合成酶之一甜菜碱醛脱氢酶（BADH）在同基因型禾谷类作物——小麦、玉米、水稻、高粱和大麦幼芽中蛋白含量的变化，结果表明BADH在禾谷类作物种子萌发早期（幼芽）中普遍存在，并有较高的含量．不同类型的作物BADH蛋白含量不同，在同一类型作物的不同品种间也表现出明显的差异．     

河南省主要小麦品种的营养品质研究

本文采用河南省的59个小麦品种,228个样本,分别测定了粗蛋白质、脂肪、淀粉、灰分、氨基酸的百分含量。结果表明同一品种在不同地区种植其粗蛋白质含量有显著差异,不同品种在同一地区种植其粗蛋白质含量也有显著差异。同时对脂肪淀粉、灰分、十七种氨基酸也作了概要分析。     

抗旱节水作物新品种：引领节水农业发展

作物抗旱性是极为复杂的生物适应现象。越来越多专家认为抗旱性是复杂的系统,但经过专家大量艰辛细致工作,培育出了抗旱节水作物新品种,增强了节水农业技术集成创新能力,使我国节水农业技术应用面积达世界之最。目前,我国已获得一系列抗旱节水作物技术和节水作物新品种,如抗旱节水小麦、棉花、牧草、陆稻等。通过对作物种植结构和作物水肥高效利用联合调控技术,建立了抗旱节水型种植结构评价指标体系和区域节水型种植结构模式,在豫、晋、冀、陕、甘、蒙等地推广20余万亩,新增产值近亿元,农田作物水分利用效率提高18%～20%;筛选出抗旱节水小麦新品种15个,并已辐射推广5306万亩,累计增产增收9.95亿元;基于生命需水信号与环境信息作物高效用水调控理论,研究人员建立了作物调亏与非充分灌溉技术指标体系,与传统灌溉技术相比,在冬小麦与夏玉米连作模式下,亩均节水30～50立方米,作物水分利用率提高25%～28%。值得一提的是,在作物水分信息快速监测诊断、土壤水分动态快速测定、区域作物水分分布监测等方面,科学家开发了植物蒸腾速率热脉冲探头和可实现定位自动连续监测的土壤水分传感器,使测量精度提高10%～15%,造价降低20%,而性能达到国外同类产品水平;监测结果被农业部作为主要信息源实时发布,用于指导生产实践。这些新产品、新技术的形成,大幅度提升了我国节水农业技术的原创新能力,使相关领域研究水平与国外差距缩小了5～10年。     

干旱对冬小麦叶片气孔、活性氧和光合作用的影响

通过盆栽控水方式,以冬小麦小偃22叶片为实验对象,利用生理指标测定、光合测定和H2DCFDA荧光标记等相结合的方法,研究了4个水分处理下(正常供水CK;轻度亏水LS;中度亏水MS;重度亏水SS),冬小麦叶片中活性氧含量、丙二醛(MDA)含量、活性氧清除系统的相关保护酶活性及水分胁迫情况下过氧化氢(H2O2)在小麦叶片内的分布情况,同时,还探讨了不同水分胁迫处理对小麦气孔的密度及光合性能指标的影响,结果表明,随着水分胁迫程度的加剧,小麦叶片内H2O2和MDA含量逐渐增加;叶片的气孔密度增加,其中重度胁迫较正常灌溉情况气孔密度增加了44.12％;而光合性能指标(蒸腾速率、光合速率、气孔导度和叶肉细胞间CO2浓度)随水分胁迫的加剧呈下降的趋势.H2O2在叶表皮中的含量随水分胁迫加剧呈增加趋势,且在重度胁迫情况下分布较其他情况更广.本实验为小麦抗旱机理的研究提供了实验依据,为解决旱区农业作物种植问题提供了一定的理论指导.     

毛乌素沙地南缘4种灌木生长季水分利用来源分析

为提升毛乌素沙地防风固沙植被体系的稳定性,利用氢氧稳定同位素法,对不同类型(油蒿、羊柴、紫穗槐、沙地柏)固沙灌木生长季潜在水分来源及水分利用特征进行研究。结果表明:(1)不同类型固沙植被恢复区土壤水分含量具有较大差异,生长旺季显著高于其他两时期。在生长季初期和生长旺季,土壤水分含量随土层深度的增加表现出先增加后减少的趋势,而生长季末期土壤含水量随着土层的增加变化不明显或有所减少;(2)不同类型固沙植被恢复区土壤水和植物样中δD值差异明显,表层土壤水中δD值较集中,而深层土壤水中其含量之间差异比较大;(3)植物水分利用来源和比例的分析表明,油蒿生长季水分利用来源比较均匀,在生长旺盛期偏重于利用浅表层土壤水;紫穗槐和沙地柏主要利用深层土壤水;羊柴对深层和浅层土壤水分均有利用。为避免固沙植物水分利用之间发生竞争,紫穗槐和沙地柏不宜混合搭配,而油蒿和上述两个植物之间可以考虑进行混合搭配。     

水分胁迫对小麦幼苗生长及抗氧化能力影响

盆栽试验研究了水分胁迫条件下小麦幼苗叶绿素含量及小麦抗氧化能力的影响.结果表明:随土壤水分的减少,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均呈降低趋势;叶片脯氨酸含量、MDA含量以及叶片SOD、POD活性均呈增加趋势.说明,在干旱胁迫下,小麦幼苗叶片通过改变内部的生理特性以提高自身的抗旱性.     

三峡山地不同坡位土壤水分的时序变化研究

土壤水分是维持森林生态系统可持续的重要因子,降水作为土壤水分最主要的补给来源,定量认识两者的关系对深入了解土壤水分入渗及产流汇流等生态水文效应和区域水平衡至关重要.该文采用时间序列法分析了2018年—2019 年三峡山地大老岭林区典型小流域土壤含水量和降水之间的相关关系,结果表明：1) 研究区降水过程无显著自相关性,而土壤含水量呈现高度自相关性,且随时间尺度缩小不断增强;2) 降水量与土壤水分含量同消同涨,两者之间存在协相关关系,月尺度上土壤含水量与降水相关性较弱,日尺度上二者相关性呈明显的“单锋型”,小时尺度上降水序列和土壤水分序列相关性在降雨事件发生后2～4 h最显著;降雨72 h后,各深度土层相关系数差异明显减小.3) 在不同时间尺度下,不同深度土层土壤含水量与降水的协相关性变化趋势表现出较强的一致性,随土壤深度增加,土壤含水量与降水的相关性降低,且水分变化对降雨滞后性增加.4) 不同坡位土壤水分与降水的协相关性差异显著.坡下土壤含水量对降水的响应强烈,而坡上两者相关系数偏低.5) 土壤水分序列与降水序列协相关性在不同时间尺度有所差异,小时尺度和天尺度两者协相关性较为显著且均随着时间推移呈先增大后减小的特征,而月尺度两者相关性则表现为随滞后时间距增加而单调递减趋势.     

松嫩平原盐碱地土壤颗粒分形维数研究及其应用

通过应用自相似理论分析了松嫩平原3个典型盐碱湖滩土壤不同深度的颗粒的分维数差异,并应用土壤颗粒分形维数寻找松嫩平原盐碱地的水分特征参数,分析了研究区土壤水分日迁移特征.     

典型草原4种植物根际水分和土壤养分特征研究

为了解北方农牧交错带典型草原恢复过程中主要植物根际土壤水分和养分的动态特征，本研究选择4种典型草原植物羊草（Leymus chinensis）、克氏针茅（Stipa krylovii）、冷蒿（Artemisia frigida）和星毛委陵菜（Potentilla acaulis）作为研究对象，采用实验室栽培模拟干旱胁迫的方法，研究4种植物在干旱胁迫处理过程中土壤水分含量的变化趋势以及植物根际土与非根际土的养分差异。结果表明：（1）干旱处理初期土壤水分含量均迅速下降，后期逐渐趋于平缓；羊草、冷蒿和星毛委陵菜等3种植物在干旱胁迫期间更容易在水分缺乏的不同时期出现根系水分提升现象，而且不同植物根际土壤水分提升现象在不同土层深度和不同干旱胁迫时间存在较大差异（P<0.01），羊草在干旱胁迫前期，而冷蒿和星毛委陵菜在干旱胁迫中期。（2）干旱胁迫的持续时间是影响土壤根际水分的最大影响因素，其次是植物物种和土层深度，而且三个因素的互作效应显著。（3）羊草、克氏针茅和星毛委陵菜根际土壤具有明显养分“集聚”现象。     

黄土高原半干旱区春小麦冠层光谱对不同程度水分胁迫的响应

于2011年在定西地区开展了观测试验,主要测定了不同水分控制条件下春小麦冠层高光谱反射特征,同步测定了各项生理参数响应.在分析不同水分胁迫下春小麦冠层光谱特征基础上,研究了该地区春小麦冠层光谱对不同水分胁迫的响应特征.结果表明:在水分胁迫下春小麦冠层光谱在可见光区(VIS)和近红外区(NIR)均呈现明显的趋势性变化,随水分减少,VIS光区与短波红外光区(SWIR)反射率都呈增加趋势,而NIR光区反射率呈下降趋势;小麦水分指标冠层等效水厚度(EWTcanopy)比叶片相对含水量(F MC)能够更敏感地体现水分胁迫变化;光谱指数对不同水分胁迫的响应分析表明,WI指数的监测效果较差;反演半干旱区冠层尺度作物水分,红边植被指数与EWTcanopy相关性最高,PRI指数可反映作物水分胁迫后的光合效率变化,间接反映水分状况,但不适合监测重旱;OSAV I对土壤调节系数的修订比SAVI提高了相关性;短波红外波段对水分胁迫的变化响应比较稳定,进一步结合红边波段构建新的水分指数有望提高研究区冠层水分的监测精度.     

雾灵山不同土地利用类型对土壤水分的影响

以雾灵山低山区为研究区域,研究了板栗、玉米、玉米和板栗间种等不同土地利用类型下土壤含水量的差异.结果表明,同一海拔高度玉米和板栗间作方式下0～20 cm、20 cm～40 cm以及40 cm～60 cm三个层次的土壤水分含量均高于单种板栗和单种玉米的土地利用类型,山地坡底土壤不同剖面层次水分含量均高于坡顶和坡腰.不同土地利用方式下土壤含水量的变化受地形、植物郁闭度等因素的影响.     

基于不同土地利用类型的土壤水分研究

结合野外取样和室内分析的方法,以晋中市榆次区境内的林地、草地和荒地三种不同土地利用类型为研究对象,研究榆次区不同土地利用类型在垂直方向上的水分状况及其土壤干层的状况,旨在为该区生态恢复工作提供理论依据.研究表明,首先,在0~600cm土层中,三种土地利用类型中土壤水分含量均随着土层深度的加深呈现出先降低后趋于稳定的趋势,并且不同土地利用类型土壤水分含量也有显著差异;其次,三种土地利用类型的土壤剖面均出现不同程度的干燥化现象并有干层发育.因此,该地区三种土地利用类型均不能适应研究区半干旱的自然环境,建议该区在植被恢复工作中应以草、灌为主.     

鼎湖山不同演替阶段的森林土壤水分动态

运用中子水分仪监测了鼎湖山土壤水分数据，分析了鼎湖山不同演替阶段林地的土壤水分动态及其特征，探讨了温室效应对自然群落演替下土壤水分的影响.研究表明，鼎湖山不同林型林地土壤水分变化具有明显的差异，但它们的总体变化规律基本一致，即季风林、混交林、针叶林同一土层土壤储水量具有相似的变化趋势，从地表往下，土壤各层储水量呈下降趋势.随着森林的演替，林地土壤持水能力增强，且逐渐集中分布在根系比较密集的土壤上层.从各土层间的相关性来看，季风林最强，其次为针叶林，混交林最小.根据各季节土壤储水量变化的特点，鼎湖山土壤水分变化的季节动态大致分为3个阶段：土壤水分亏损期（1-3月）、补偿期（4-9月）和相对稳定期（10-12月）.