三七土壤钾、pH值及其产量和品质对水肥制度的响应研究摘要:[目的]探究三七土壤钾素、pH值对不同水肥处理的响应以及提高三七产量和品质的最佳水肥制度.[方法]以试验区云南省红河哈尼族彝族自治州泸西县大栗树村种植区三七为研究对象,试验设置4个施肥水平,施肥总量均为480 kg/hm2,根据苗期、花期、果期和根增重期的施肥占比不同,分别记为:F1(25%∶25%∶25%∶25%)、F2(25%∶30%∶20%∶25%)、F3(30%∶30%∶15%∶25%)、F4(40%∶20%∶10%∶30%);设置3个灌水水平W1(200 m3/hm2)、W2(300 m3/hm2)、W3(400 m3/hm2),设置对照试验(CK),其灌水量为92 m3/hm2,施肥总量为480 kg/hm2,各生育期施肥比例为苗期:花期:果期:根增重期=25%:25%:25%:25%.分析13种水肥制度下土壤钾素和pH值变化规律,以及钾素、pH值、三七产量、品质、水分利用效率和肥料偏生产力的影响,运用优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)对各处理进行综合品质评价,探究三七最优水肥制度.[结果]①相同灌水水平和施肥比例下,土壤pH值随土层增加而降低,随生育期增加变化小;随生育期增加和施肥的不同无明显变化规律;相同灌溉水平下,三七土壤pH值均小于对应CK.三七所有生育期0~60 cm土层13种处理pH值范围为4.80~8.66,结合三七最适土壤pH值,W3F1、W2F4处理和W2F3处理适宜三七生长.②相同处理土壤全钾量和速效钾量随土层增加而减小:0~60 cm 土层全钾量平均值随生育期的增加而增加,速效钾量平均值先减小后增加,全钾量平均值随灌水水平增加而减小,速效钾量平均值先增加后减小,全钾量平均值随施肥比例不同先减小后增加,速效钾量平均值先增加后减小.不同生育期吸钾规律为:果期>花期>根增重期>苗期,W2F3处理为钾素中最优处理,其全钾量和速效钾量为10.40 g/kg和56.69 mg/kg.③三七产量和肥料偏生产力随灌水水平的增加先增加后减小,水分利用效率随灌水水平的增加而减小,产量、水分利用效率和肥料偏生产力随施肥比例的不同而增加;皂苷R1、Rg1、Re、Rb1和a Rd以及总皂苷量在W2处理下较高,综合得分表明三七品质在W2处理下较好,W2F3处理品质最优.其灌水水平为200 m3/hm2,苗期、花期、果期和根增重期施肥量为144、144、72 kg/hm2和120 kg/hm2.[结论]本研究结合最适土壤pH值范围,钾素及三七产量品质分析,W2F3处理为最优水肥制度,有利于三七生长和根系有效成分积累,为实现三七绿色可持续发展具有重要理论及指导意义.
微喷灌水肥制度三七钾pH值皂苷
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微咸水灌溉对农田土壤镉污染植物修复效率的影响摘要:[目的]探究高矿化度水灌溉对植物镉修复效率的影响.[方法]采用盆栽试验方法,探究不同镉污染条件下(外源镉质量分数为0、5、10、15 mg/kg)3种灌溉水(W1:去离子水、W2:天然微咸水、W3:与W2等矿化度的氯化钠盐水)对玉米植株镉吸收及植株镉累积的影响.[结果]①W2、W3处理玉米幼苗株高、根长、地上部干质量、地上部鲜质量、根干质量、根鲜质量均低于W1处理;土壤外源镉质量分数从0增加到15 mg/kg时,W1处理各生长指标呈下降趋势,W2、W3处理各生长指标下降趋势不显著;②当土壤外源镉质量分数为5、10、15 mg/kg时,玉米地上部和根部镉质量分数表现均为W3处理>W2处理>W1处理;③当土壤外源镉质量分数较低(5、10 mg/kg)时,W2、W3处理玉米地上部镉累积量均显著低于W1处理(P<0.05);当土壤外源镉质量分数较高(15 mg/kg)时,W1、W2、W3处理玉米地上部镉累积量均无显著差异(P>0.05),而W1、W2、W3处理玉米根部镉累积量在土壤外源镉质量分数为5、10、15 mg/kg时均无显著差异(P>0.05).[结论]盐分和镉胁迫均会抑制玉米植株生长和镉吸收从而影响单株镉累积量,但当土壤镉质量分数较高时,盐分对玉米植株镉累积量影响可以忽略.因此在淡水缺乏而微咸水丰富地区可以考虑在高镉污染土壤植物修复过程中采用微咸水灌溉以节约淡水资源.
微咸水土壤镉污染灌溉植物修复
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基于土壤水分下限和作物耗水强度优化玉米阶段灌水量摘要:[目的]基于土壤水分下限和作物耗水强度优化玉米阶段灌水量,为新疆玉米节水增产提供科学指导.[方法]以不同水分梯度下的膜下滴灌玉米为研究对象,研究新疆高产玉米在不同水分处理下的各生育时期适宜计划湿润层深度、耗水规律、产量及水分利用效率,建立以土壤水分下限和作物耗水强度优化灌水量的方法.[结果]玉米拔节期适宜计划湿润层深度为 20 cm,大喇叭口期、抽穗期和灌浆期为 40 cm.660 mm 灌水量下,DH618、XY335 玉米品种的水分利用效率较高且产量显著高于其他灌水处理.基于土壤水分下限和作物耗水强度优化高产玉米阶段灌水量的结果为:DH618单次灌水量为 51~70 mm,灌水总量为 649.5 mm;XY335单次灌水量为 39~67.5 mm,灌水总量为 629.5 mm.[结论]基于土壤水分下限和作物耗水强度计算灌水量的方法从土壤和作物 2个方面共同优化玉米阶段灌水量,更加科学性地分配了各阶段灌水量,提高了水分利用效率.
玉米土壤水分计划湿润层耗水规律耗水强度
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EMD及其扩展方法在水文学中的研究进展及应用综述摘要:受气候变化、生态演替以及人类活动的影响,水文序列蕴含了大量多界面交互叠加信息,使其过程表现出高度非线性与非平稳特征.因此,如何挖掘、分析水文序列中的隐藏信息及局部时变特征一直是水文学领域研究的热点和难点.经验模态分解(EMD)自提出以来便迅速受到各界学者们的广泛关注,近年来在水文领域中的应用更突显了其处理非线性、非平稳数据的优越性.本文梳理了EMD的基本理论、方法特性及现存问题,总结了 5 种发展较为成熟且应用广泛的EMD/类EMD扩展方法,包括希尔伯特-黄变换、集合经验模态分解、多元经验模态分解、极点对称模态分解及变分模态分解.随后通过水文序列的多时空尺度分析、趋势检验和模型预测 3 个方面,综述了EMD及其扩展方法的应用研究现状.最后,对其在水文学中的应用研究进行了展望,并就EMD的理论框架、水文变异性分析及区域多时空尺度研究提出了具体建议.
数据挖掘多时空尺度分析水文变异性分析趋势检验水文预报
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基于波段优化光谱指数的马铃薯叶水势估测摘要:[目的]通过优化光谱指数与叶水势(Leaf Water Potential,LWP)之间的关系,寻找不同生育时期的最佳敏感波段,提高作物水分状况的估测精度.[方法]利用布置在内蒙古武川县和察哈尔右翼前旗的多品种不同水分梯度的田间试验,基于不同生育时期采集的叶片光谱反射率和LWP,分析水分敏感波段与生育时期的关系,并探究350~2 500 nm波段范围内差值、比值和归一化差异光谱指数的最佳波段组合.[结果]生育时期对光谱指数最佳敏感波段的选择对研究结果具有显著影响.单一生育时期的最佳敏感波段主要分布在红边和近红外波段,而不同生育时期合并后的最佳敏感波段则主要位于近红外波段.优化光谱指数与LWP之间呈高度线性相关性,其中优化归一化差异光谱指数(NDSI)是估测单一生育时期马铃薯 LWP 的最佳优化光谱指数.随着生育时期的推进,光谱指数与LWP之间的线性关系逐渐增强,在淀粉积累期估测效果最佳且具有更强的鲁棒性,训练数据的决定系数(R2)达到0.90,RMSE为 0.07 MPa,MRE为 6.70%,而验证数据的R2为 0.87,RMSE为 0.08 MPa,MRE为 7.41%.生育时期合并后,优化光谱指数对块茎形成期和块茎膨大期的合并生育时期的马铃薯LWP估测表现出更好的效果.训练数据和验证数据的R2分别为 0.64和 0.53,RMSE分别为 0.14 MPa和 0.16 MPa,MRE分别为 10.39%和 12.40%.相比于现有的水分敏感光谱指数,优化光谱指数明显提高了合并生育时期估测LWP的准确性和稳定性.[结论]马铃薯生育时期对现有水分敏感光谱指数估测LWP有显著影响,基于波段优化构建的新光谱指数能够改善现有光谱指数在估测时指数敏感性低和数据离散问题,显著提高了马铃薯LWP模型估测稳定性,为优化光谱指数在马铃薯水分状况监测和精准灌溉管理提供科学指导.
马铃薯叶水势水分指数波段优化高光谱生育时期
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秸秆还田方式对红壤理化性质及养分淋失的影响摘要:[目的]为改善红壤土结构性质和水肥保持能力,保障和提高区域农业生产.[方法]采用室内土柱淋溶试验,以不进行秸秆还田的空白试验为对照,研究碎秸秆、秸秆粉末和秸秆灰 3 种秸秆还田方式对南方红壤理化性质及养分淋失的影响.[结果]碎秸秆、秸秆粉末和秸秆灰 3种不同秸秆还田方式均能有效降低土壤体积质量、增大土壤总孔隙率和毛管孔隙率、提升土壤有机质和绝大部分土壤养分量、降低土壤养分的淋失风险.其中,碎秸秆还田土壤毛管孔隙率最高,NO3--N淋失总量最小,NH4+-N和TN淋失总量最大;秸秆粉末还田处理土壤氨态氮量和速效钾量最高,TN和TP淋失总量最小,对土壤团聚体稳定性提升明显;秸秆灰还田处理土壤体积质量最小,土壤总孔隙率最大,土壤有机质量和速效磷量最高,NO3--N和TP的淋失总量最大,NH4+-N的淋失总量最小,但秸秆灰的产生过程会破坏土壤结构和生态环境.[结论]综合而言,秸秆粉末还田对红壤结构性质的综合改良效果最佳,可作为秸秆还田改良红壤的推荐还田方式.
红壤秸秆还田团聚体稳定性养分淋溶
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基于Mann-Kendall检验的盐渍化灌区排水变化规律研究摘要:[目的]从非常规水资源化利用角度出发,探究盐渍化灌区农田排水变化规律,为灌区排水资源化利用提供基础支撑.[方法]基于河套灌区 2006-2020年排水量和排水矿化度,应用Mann-Kendall趋势检验法分析了研究区解放闸、永济及义长灌域排水量和排水矿化度时空分布特征和变化趋势,采用Spearman相关分析研究了 3 个灌域年排水量和排水矿化度关系.[结果]时间分布上,研究区3个灌域 2006-2020年排水量均呈上升趋势;解放闸灌域排水矿化度呈平稳态势,永济和义长灌域排水矿化度呈下降趋势;3个灌域的年排水量和排水矿化度的相关系数ρ分别为-0.02、-0.81、-0.81,解放闸灌域的月排水量和排水矿化度弱负相关,永济和义长灌域的月排水量和排水矿化度高度负相关;各灌域月排水量和排水矿化度变化显著.空间分布上,义长灌域年排水量大,解放闸灌域次之,永济灌域相对较小,其值分别为 2.492亿、1.897亿、1.305亿m3;永济和义长灌域年排水矿化度在 2014年之前高于解放闸灌域,之后均低于解放闸灌域.[结论]盐渍化灌区排水资源化利用应在综合考虑排水量与排水矿化度基础上,结合不同地区种植作物耐盐性、土壤特性等采取适宜的分级利用方式,以便达到排水资源的最优利用.
盐渍化灌区Mann-Kendall趋势分析排水量矿化度资源化利用
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不同改良措施对西辽河流域盐碱土土壤性质及作物产量的影响摘要:[目的]合理减少化学肥料施用量、增施有机肥料以及以有机肥替代部分化肥,达成化肥减量增效的目标.[方法]以内蒙古西辽河流域的盐碱土为研究对象,设置对照(CK)、常规施肥(CF)、氮肥减量30%的优化施肥1(OF1)、氮肥减量30%+有机肥替代50%氮肥的优化施肥2(OF2)、氮肥减量30%+有机肥替代50%氮肥+脱硫石膏的优化施肥3(OF3)5个处理,对西辽河流域盐碱土 0~60 cm 土层的养分状况、盐碱特征及作物产量进行了深入研究.[结果]OF3处理对耕层(0~20 cm)土壤pH值、碱化度降低效果显著,与CK和CF处理相比,OF3处理土壤pH值降低0.64和0.63,碱化度降低31.26%和32.36%;OF2处理对耕层土壤含盐量降低效果显著,较CK和CF处理分别降低6.98%和9.09%,耕层盐碱土的脱盐率平均达17%以上.OF2处理和OF3处理对提升耕层有机质量、以及全氮、速效磷、速效钾量均有积极贡献,各指标分别较CK提高13.71%、18.55%、23.67%、19.76%和14.68%、16.49%、34.61%、37.65%.OF2处理和OF3处理显著增加向日葵产量,分别较CK提高68.21%和84.85%.主成分分析表明,不同改良措施处理对改良盐碱土盐碱特征、养分状况及作物产量的综合得分排序为OF3处理>OF2处理>CF处理>OF1处理>CK.[结论]在氮肥减量的基础上,采用有机肥替代部分化肥并配施脱硫石膏以及有机肥替代部分化肥的施肥模式能够显著提升土壤肥力,消减盐碱障碍,增加作物产量.
优化施肥减量增效有机肥盐碱土养分状况盐碱特征
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党河上游水沙变化特征及归因分析研究摘要:[目的]水沙特征及归因分析研究是水土资源管理和流域治理的重要内容.党河作为疏勒河流域的主要水系之一,准确掌握其水沙变化机制对河西内陆河流域水资源管理具有重要意义.[方法]基于党河上游1972-2022年的降水量、气温、径流量和输沙量等数据,采用Mann-Kendall检验法、累积距平法及双累积曲线法等方法分析流域水沙变化特征,定量确定气候及人类活动对流域水沙变化的贡献率.[结果]①党河上游径流量和输沙量年内分配趋于不均匀发展,平均径流量和输沙量月度主要集中在6-8月,季节分配主要集中在春夏两季.②1972-2022年径流呈显著增加趋势,且Hurst指数高于0.5,未来仍保持上升趋势,输沙量呈不显著减少趋势;径流量突变点为1986年,输沙量突变点为2007年;径流量的主周期为12、5、8 a和22 a,输沙量的主周期为30、14、8 a和5 a;③归因分析发现与基准期相比,降水在变化期Ⅰ的影响大于变化期Ⅱ.在变化期Ⅱ,降水对径流量及输沙量变化的贡献率分别为196.34%和65.96%,人类活动的贡献率分别为96.34%和34.04%.[结论]气温是导致径流量增加的主要因素,降水是输沙量变化的主要气候因素,人类活动对水沙关系起到正向影响作用.
党河上游水沙关系年际变化降水归因分析
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养殖肥水喷灌条件下摇臂式喷头水力性能研究摘要:[目的]研究不同喷灌介质对喷头水力性能的影响.[方法]以20PY2H摇臂式喷头为研究对象,在不同工作压力下测定了清水和养殖肥水2种喷灌介质对喷头压力-流量、喷头水量分布的影响.通过模拟计算和田间喷灌试验分析相结合的方法,探查喷灌介质、工作压力、组合间距、田间气象条件与喷灌均匀性之间的关系.[结果]①与清水灌溉相比,养殖肥水运行下喷头流量降低了 2.06%~5.38%,射程前中段径向水量分布差异较大:②工作压力为200~300 kPa、组合间距为1.0R~1.4R条件下,MATLAB拟合出的CU模拟值为0.74~0.88,CU试验值为0.66~0.79.复杂的大田气象条件导致喷灌均匀系数下降了 6.28%~12.78%.工作压力、喷头组合间距对清水运行喷灌均匀性的影响大于养殖肥水运行.[结论]养殖肥水喷灌更利于喷灌系统降低工作压力和增加喷头布置间距以降低设计成本.
养殖肥水摇臂式喷头水力性能试验水量分布组合均匀性
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分水器和流量对微压过滤器内部流场影响的数值模拟摘要:[目的]揭示微滴灌系统中不同流量和分水器对微压过滤器的流场变化规律的影响.[方法]采用Fluent软件对不同流量(5、8、11、14、17m3/h)和有、无分水器条件下的微压过滤器开展全试验数值模拟,分析其矢量场、速度场和压强场的变化规律.[结果]标准k-e湍流模型与VOF模型可作为模拟过滤器内部流场的数学模型.不加入分水器时,过滤器内部易形成死水区,死水区集中于滤网前端两侧,且随流量增大而增大,最大流速位于连接管进口中心处,在滤网内部形成"烛火"型速度梯度,高压区域主要位于过滤池底部0~0.1 m处,其面积随流量增大而减小.加入分水器后,水头损失增加,过滤器内部存在涡旋,死水区面积减小,最大流速和高压区域的分布规律与无分水器工况一致.加入分水器减少了流量对流速、压强分布的影响.[结论]在不同流量和分水器条件下,各平面的矢量场、速度场和压强场的分布规律大致相似,加入分水器使流场分布得到改善,滤网利用效率提高,进水和出水效率提高.
微滴数值模拟流量分水器流场
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负压渗管对土壤盐分淋洗效果影响的模拟研究摘要:[目的]探究土壤淋洗过程中负压多孔渗管的出流机制及其对土壤水盐运移的影响特征.[方法]采用HYDRUS模型对埋设真空负压渗管的土壤剖面进行数值建模,模拟淋洗过程中不同土壤质地(粉质 土、土、壤土、砂质 壤土、砂壤土)、土表入渗水头(2、4、6、8、10 cm)和渗管内负压水头(200、500、1 000、1 500、2 000 cm)组合情景下土壤水盐动态形式,并分析淋洗前后土壤脱盐率以及单位灌水对应的渗管排盐量.[结果]①负压渗管的排水主要源于下渗水在土壤剖面内形成的悬着水带,当悬着水带含水率达到饱和时排水通量达到最大.②负压渗管下土壤质地对负压渗管的排水排盐效果起决定作用,砂粒占比越高对应的脱盐效率和淋洗效率越高.③各处理的脱盐率与入渗水头和管内负压均呈微弱的正相关,但在砂质 壤土和砂壤土中,增大入渗水头将降低淋洗效率.④负压渗管相对无渗管的脱盐率最大提升程度为7.91%,但提升程度从渗管上方向两侧递减,并在渗管下方存在随管内负压减小而范围扩大的积盐区.[结论]淋洗过程中负压渗管在偏砂性的土壤中模拟所得水盐的调控能力较强,能够在淋洗水量不变的条件下提升土壤的局部脱盐收益.
土壤水盐运移数值模拟负压渗管地表入渗盐分淋洗
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基于SWAT模型的黄河流域作物水足迹及虚拟水流动研究摘要:[目的]量化黄河流域作物水足迹及虚拟水流动模式.[方法]构建SWAT模型,以子流域为研究尺度,量化黄河流域作物水足迹,基于社会公平原则和引力法对虚拟水流动格局进行研究.[结果]2020 年黄河流域作物水足迹高达 769.09亿m3,绿水足迹占 69.7%,中游地区作物水足迹显著大于上、下游地区,蓝水足迹和绿水足迹集中在 5-8月;作物生产水足迹为 0.72 m3/kg,呈北高南低的空间分布格局,作物生产蓝水足迹高值区主要分布在上中游地区;作物虚拟水流动总量为 191.49亿m3,绿水流动总量大于蓝水流动总量,作物虚拟水输出区主要集中在流域北部,输入区主要分布于流域南部.[结论]未来需优化绿水调控与重点区域监管,合理分配灌溉用水、调整种植结构、采用节水技术实施虚拟水流动补偿机制.
水足迹虚拟水流动SWAT模型黄河流域作物
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施用生物炭与滴灌施肥对菜地氮磷渗漏损失的影响摘要:[目的]探究施用生物炭与滴灌减量施肥对甘蓝菜地渗漏液氮素和磷素损失及土壤理化性质的影响.[方法]本文利用田间小区试验,设置CK(常规施用化肥)、B1(7 500 kg/hm2生物炭一次性施入+施用化肥)、D1/2(滴灌施肥,减量化肥 50%)、BD1/2(7 500 kg/hm2生物炭一次性施入+滴灌施肥,减量化肥 50%),比较分析施用生物炭与滴灌减量施肥对甘蓝产量、氮磷渗漏损失特征及土壤理化性质的影响.[结果]相较于 CK,施用生物炭与滴灌减量施肥条件下甘蓝产量稳定.与 CK相比,施用生物炭使甘蓝植株全氮量和全磷量显著提高 12.29%和 10.21%,土壤速效养分量提高,渗漏液中总氮、硝态氮、总磷和水溶性磷质量浓度分别降低 27.75%、45.09%、69.99%和39.45%.与 CK 相比,滴灌施肥使渗漏液中总氮、铵态氮、硝态氮、总磷和水溶性磷质量浓度分别降低 45.16%、34.87%、63.46%、57.90%和 55.04%.与 CK 相比,施用生物炭后总氮和总磷的渗漏损失量分别降低了 24.14%和37.67%,滴灌减量施肥总氮和总磷的渗漏损失量分别降低了 46.66%和 48.57%.主成分分析表明,源头减量化肥降低氮磷损失的效果要优于施用生物炭,二者结合具有协同效应.[结论]在滴灌减量施肥的基础上施入生物炭对阻控菜地氮磷流失效果最佳.
生物炭滴灌施肥氮磷渗漏损失
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基于ICEEMDAN分解的多维时间序列干旱预测模型性能评估摘要:[目的]评估基于 ICEEMDAN 分解的多维时间序列干旱模型预测性能,为干旱预测提供新思路.[方法]以新疆三屯河灌区为研究区域,基于碾盘庄站1980-2023年逐月降水数据,计算 1、3、6、9、12、24 个月时间尺度的标准化降水指数(SPI),构建自回归差分移动平均模型(ARIMA)、门控循环单元网络(GRU)、长短期记忆网络(LSTM)、改进的完全自适应噪声集合经验模态分解ICEEMDAN-ARIMA、ICEEMDAN-GRU和ICEEMDAN-LSTM组合模型,利用6种预测模型对多时间尺度SPI进行预测,借助均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、决定系数(R2)对所有模型预测精度进行评价.[结果]6种模型的预测精度均随时间尺度的增加而逐步提高,在24个月时间尺度下达到最高;ICEEMDAN 能有效平稳时间数据,提升模型预测精度;6 种模型的预测性能排序为:ICEEMDAN-ARIMA>ICEEMDAN-GRU>ICEEMDAN-LSTM>ARIMA>GRU>LSTM.[结论]基于 ICEEMDAN算法的组合模型在干旱预测中表现出色,其中ICEEMDAN-ARIMA模型优于其他单一及组合模型,最有利于干旱预测.
ICEEMDAN长短期记忆网络差分自回归移动平均模型门控循环单元网络标准化降水指数
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断根对水稻幼苗根系形态及水分利用效率的影响摘要:[目的]研究断根对水稻幼苗根系形态及提高水稻幼苗水分利用效率影响效果.[方法]以"绿旱639"水稻品种为研究对象,开展不同断根时间和不同断根强度的水稻幼苗培育试验.在水稻种子萌发不同时间(第5、7、9、11天)进行相同强度(1/2断根)的断根处理;在种子萌发至第9天,对萌发的水稻幼苗进行A1.5(断根尖1.5 cm)、A1/2(断1/2根长)、A2.0(留剩余根长2.0 cm)3种不同强度的断根处理,分别设置对照组(CK),检测水稻幼苗根系形态、株高、茎粗、根冠比、光合特性和水分利用效率等指标,并采用隶属函数法对水稻幼苗根系形态评价,确定最优处理.[结果]种子萌发第7天,1/2断根处理后的根系形态最佳;A2.0处理下的根系形态最佳.2种断根方式下,水稻幼苗的根冠比均不同程度的降低,但和CK相比,并无显著性差异.种子萌发第9天断根处理根冠比最低,为0.228 5.试验还发现,断根处理可降低叶片的气孔导度,进而提高水稻自身的水分利用效率.种子萌发第9天断根处理水分利用效率最高,比CK增加14.93%.A2.0处理水分利用效率最高,比CK增加38.99%.[结论]通过开展对比试验探索断根对水稻幼苗根系形态及水分利用效率影响,旨为我国节水农业的发展提供切实可行的科学依据和数据支撑.
水稻幼苗断根根系形态水分利用效率
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基于AquaCrop模型和水足迹理论的冬小麦水氮方案优化摘要:[目的]在不同水文年背景下,利用AquaCrop模型筛选不同施氮水平下的冬小麦最佳灌水方案,结合水足迹理论进行方案分析,评价AquaCrop模型对水肥耦合的模拟性能,为位山灌区农业水资源利用效率提升提供参考.[方法]基于位山灌区田间试验数据对AquaCrop模型参数进行校准,使AquaCrop模型能较好地模拟灌区冬小麦产量、地上生物量.通过评估典型水文年 3 个施氮水平下共76种灌水方案下的产量和灌溉水利用效率,筛选最优灌水方案,并结合土壤水分动态平衡模型进行水足迹分析.[结果]施氮量为 218 kg/hm2 时,湿润年 2008-2009 年最佳灌水方案为P10(灌溉时间为拔节期、灌浆期,总灌溉定额 108 mm);平水年 2019-2020 年最佳灌溉方案为P41(灌溉时间为抽穗期、灌浆期,总灌溉定额 162 mm);干旱年 2012-2013 年最佳灌溉方案为P26(灌溉时间为抽穗期、灌浆期,总灌溉定额 136 mm).198、178 kg/hm2 施氮量对应的各典型水文年最佳灌水方案与 218 kg/hm2 施氮量大致相同.[结论]灌溉水短缺条件下,在冬小麦抽穗期和灌浆期优先灌溉可带来较大收益.3 种方案的水足迹作用过程均以绿水足迹为主,蓝水足迹在拔节期、抽穗期、灌浆期起到辅助作用,湿润年的蓝水足迹占比相较于平水年和干旱年较小.
AquaCrop模型灌溉方案水足迹水肥耦合冬小麦
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采用节水技术对农户灌溉用水效率的影响摘要:[目的]检验采用节水技术对农户灌溉用水效率的影响,促进节水技术采用.[方法]基于河北、山东和河南 983 份农户调研数据,使用基于随机前沿方法的单一投入技术效率测度模型,估计小麦生产的灌溉用水效率,并实证检验采用节水技术对农户灌溉用水效率的影响.[结果]样本地区农户的灌溉用水效率远低于小麦生产技术效率,平均灌溉用水效率为 78.23%且两极分化特点突出;采用节水技术对农户灌溉用水效率的提高具有十分显著的促进作用;采用节水技术对农户灌溉用水效率的促进作用表现出"马太效应",对于具有比较优势的高灌溉效率农户采用节水技术后灌溉用水效率提升高于低灌溉效率的农户.[结论]样本地区农户灌溉用水效率仍有提升空间,可通过健全节水技术推广体系、合理制定农业用水价格和减少采用节水技术障碍等促进采用节水技术和提升灌溉用水效率.
节水技术灌溉用水效率生产技术效率农户马太效应
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复垦植被类型对排土场土壤质量的影响与评价摘要:[目的]探究复垦植被类型对露天煤矿排土场土壤质量的影响,为矿区生态修复提供数据支撑和理论参考.[方法]通过现场采样和室内实验,研究露天煤矿排土场复垦区人工林地、人工草地、撂荒地的土壤理化性质及其差异性,采用主成分分析法评价排土场土壤质量.[结果]①排土场不同植被恢复类型下0~50 cm 土层土壤含水率平均值表现为人工林地(14.23%)>人工草地(13.56%)>撂荒地(11.07%),土壤体积质量的变化趋势则相反;随着土层深度的增加,排土场3个植被恢复类型土壤含水率均减小,土壤体积质量增大;排土场土壤质地为砂土.②排土场人工林地、人工草地、撂荒地0~50 cm土层土壤有机质量为28.29、24.99、23.52 g/kg,其等级为中等水平;人工林地土壤全氮量和全磷量很丰富,人工草地和撂荒地较缺乏;3个植被恢复类型土壤全钾量丰富;3个植被恢复类型土壤碱解氮量和速效磷量缺乏,而土壤速效钾量相对较为丰富;③随着土层深度的增加,排土场3个植被恢复类型土壤化学性质呈减小趋势.排土场土壤体积质量与土壤含水率、有机质量、全氮量、全钾量、碱解氮量、速效磷量、速效钾量显著负相关,土壤有机质量与土壤含水率、全氮量、全磷量、全钾量、碱解氮量、速效磷量、速效钾量呈显著正相关;主成分分析表明,人工林地、人工草地和撂荒地土壤质量综合评价指数依次为1.819、-0.433、-1.386,说明该排土场人工林恢复类型效果最佳,其土壤质量恢复的最好.[结论]植被恢复可以有效改善排土场土壤理化性质,提高土壤质量,且人工林地的改良效果最佳.
排土场土壤质量植被类型生态修复
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节水灌溉下有机物料还田对土壤改良的协同效应研究进展摘要:本综述旨在探讨节水灌溉条件与外源有机质添加在土壤改良中的协同作用,解析其对土壤健康的提升机制及应用潜力. 对秸秆、生物炭和人工腐殖质3种热点有机物料在节水灌溉条件下提升土壤有机质 和物理化学性质方 的作用进行了归纳和评述,总结了其对土壤有机质提升、结构改善、水资源利用效率提 及温室气体排放减缓等方 的关 作用.秸秆还田易因厌氧环境加剧CH4排放,结合节水灌溉可改善土壤氧化还原状态,低CH4净排放强度并提 氮素矿化速率;生物炭对氮素的吸 固定可能导致作物早期氮素有效性下,而节水灌溉通过优化土壤水分运移,使生物炭的缓 效应与作物 氮动态匹配,提升水稻氮素利用效率;人工腐殖质在淹水灌溉下对光合作用的增益有,但在节水灌溉调控的适度水分胁迫下,显著提升了最大光化学效率、碳同化能力与土壤碳稳定性.在未来研究中应优化节水灌溉下有机物料施用策略、发展精准农业技术并研究不同气候和土壤类型下的土壤改良技术,以维护和提升土壤健康,应对全球农业 临的水资源短缺、土壤退化等挑战.
有机物料节水灌溉土壤健康土壤改良
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