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精准滴灌水肥耦合对土壤理化性状的影响

更新时间:2016-07-05

作物正常生长发育和新陈代谢离不开水分和肥料两大因素,水分和肥料或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用称作水肥耦合,即把有压力流的水肥通过输水管道输送到田间,对作物生长发育和产量产生影响。当前对喷灌、分根交替地下滴灌(PRD)、膜下滴灌等技术逐渐深入研究[1],明确了水肥对植物的耦合效应可产生3种复杂交互作用,协同效应和叠加效应对作物生长产生促进作用,而拮抗效应[2]则是不利作物发育的负耦合现象,且滴灌技术与地膜覆盖结合可降低土壤蒸发、减少病虫害[3]、提高作物耕层土壤水肥利用率[4-5]。滴灌水肥耦合成为干旱缺水地区最为节水的一种灌溉方式,不仅可调节土壤温度、改善土壤微生物数量、酶活性、减少硝态氮淋溶损失,而且可为作物创造出适时适量的水肥生长条件而获得节水高产,目前此技术广泛应用于棉花、马铃薯、园艺[6-10]等作物。因此,研究膜下滴灌条件下农田土壤水、气两相时空变化规律及其对作物生长的影响和相关调控机理具有重要意义。膜下滴灌水肥耦合这种现代的节水灌溉技术具有节水、提髙作物产量和水分利用效率等优势,将是现代节水农业发展的一个重要方向。本研究综述精准滴灌水肥耦合对土壤理化性状等指标的影响,以期为水肥一体化技术更好发展奠定基础。

1 水肥耦合对土壤水、肥、气、热条件影响

膜下滴灌通过改善耕层土壤水、肥状况来调节气、热分布,有效提高水肥耦合利用效率,提高土壤可持续生产能力,达到土壤中水分和肥分时间上同步,空间上耦合[11],为作物生长提供良好发育条件。

1.1 水肥耦合对土壤水影响

水肥耦合影响作物根系对水分、肥分的吸收和运转,通过改善土壤中有效水含量和通气性时空变化作用于植物根系的内部结构和生理活性,进而影响农作物地上冠层、地下根部分的生长,最终影响作物的水分利用效率。

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例 2 考虑文献[18]中例3,运用同样方法,将系统(9)—(10)用于图像恢复问题。图3为像素64×64的原图,图4为图3经图像滤波器滤波后所观测到的图像。滤波器为规模和标准差分别为7×7和3的高斯滤波。此时B为该标准高斯滤波生成的稀疏矩阵,b为图4依照文献[18]中例3中的方法拉成的列向量。取X、Θ如例1所示,设

1.1.1 水肥耦合对土壤水势影响 王国栋[12]、同延安[13]指出滴灌条件下土壤水势受温度影响,温度与土壤水势呈正相关关系;土壤水势的滞后效应可随土壤温度的增加而明显降低。滴灌条件下土壤水势与土壤含水量、土层深度也密切相关。杨金忠[14]、张富仓[15]研究指出滴头垂直正下方不同20,90 cm深度土壤水基质势不同,滴头20 cm处的土壤水基质势能更好地反映马铃薯田间的水分状况,并且指出当土壤水基质势15 kPa时,马铃薯会因土壤水分含量过高使其生长受到抑制;当土层土壤水基质势在-25 kPa时,马铃薯产量和水分利用效率最高。

土壤滴灌条件下的盐分运移近几十年才在我国开始研究,成果落后于其他国家。杨开静[21]、吕殿青[22]、马东豪[23]、王艳娜[24]等人研究了盐碱土的脱盐过程,同时对脱盐过程及微咸水点源入渗水盐运移受滴头流量、灌水量、灌水水质等因素影响进行了分析,指出了按照盐分分布可划分为3个区域,即“积盐区”、“未达标区”和“达标区”;探讨了滴头流量大小对纵向和水平盐分含量影响。滴头流量越小,土壤垂直向下纵向越深处盐分积累越不明显;滴头流量越大,距离滴头水平方向越远方向含盐量累积越小;灌水量不足,进入土壤中的入渗水量少,盐分得不到充分的淋洗;土壤表层的含盐量与灌溉水的矿化度密切相关,矿化度高表层含盐量高。

1.2 水肥耦合对土壤养分影响

膜下滴灌水肥一体化少量多灌,每次灌水下渗深度较浅,只湿润土壤耕作层,有效减少土壤硝态氮损失,提高肥料利用率。樱桃树不同水肥处理耦合试验结果指出:短期耕作中土壤全磷和全钾含量在0~40 cm深度中的变化较小;85%滴灌水量土壤全氮、有机质、速效钾含量积累最高并且大于有效磷的含量。0~40 cm土层的全氮积累受土壤含水量影响大,水多、水少均不利并且导致有效磷损失或入渗难。有机质、全氮、有效磷等在低、中、高不同施肥量处理时含量不同。薛道信[17]、贾彩建[18]采取高、中、低肥料滴灌试验中,指出滴灌施肥可节肥17.9%~58.9%。膜下滴灌调亏栽培有利于马铃薯对土壤各种养分的充分吸收和利用,减少土壤速效养分的流失,这是因为调亏土壤水热变化均匀且利用率高。马铃薯播前0~40 cm土层在不同处理时土壤各种速效养分与对照间不存在显著性差异(P>0.05);马铃薯收获时普遍比播种时土壤养分含量低,亏缺灌溉对土壤速效磷和有效钾含量养分含量影响显著,不同亏缺处理土壤铵态氮、有效钾与对照处理间差异均达到显著差异(P<0.05)。梁运江[19]等在暗棕土壤上对保护地硝态氮迁移状况试验结果表明:土层灌水量、施氮量在 0~20,20~40,40~60 cm 是影响硝态氮含量主要因素且灌水量的影响程度大于氮元素。表层对硝态氮影响呈负相关,这与其他两层影响效果有所不同。

1.3 水肥耦合对土壤气体影响

1.3.1 水肥耦合对土壤O2影响 土壤中存在着大小孔隙,进行着空气与大气之间气体流动以及土体内部的气体扩散。通气性较好土壤有利于好气性微生物活动,促进分解养分。灌溉直接改变了土壤气、液两相比例结构,同时灌溉水分在土壤中的迁移也为土壤中空气与大气的交换提供了动力。灌溉水不但影响土壤气体中的O2含量而且使其更新速度受到牵制,这由于水的比热容较大,灌溉水分的分布及蒸发改变了作物根区土壤温度的分布状况,从而影响土壤内外空气压差,改变了土壤空气的密度和内外交换速率,决定了土壤空气质量。

鉴于国外对大型科学仪器设备的使用和管理较国内起步早,其对设备开放共享问题的研究、实践、遇到的问题及解决方法均值得探讨和思考。

1.3.2 水肥耦合对土壤CO2影响 依艳丽 [20]等研究了吉林省保护地不同氮肥和磷肥组合对种植辣椒CO2含量的影响,试验证明了土壤CO2含量随土壤湿度、温度升高极显著增加;低水平施氮量和高水平施磷量均可使土壤CO2含量增加。杨开静[21]研究表明膜下滴灌条件下,湿润比为55%的处理根区土壤温度在生长中期最低,灌水后2 h,土壤CO2含量均有不同程度的增加,O2和水汽含量有不同程度的减小。

1.4 水肥耦合对土壤温度影响

土壤温度不但影响作物初期的种子萌发、幼苗生长以及生长中期的开花结实,而且影响着水分在植物体内的运转,促进了植物对养分的吸收、运转和积累。薛道信研究表明:膜下滴灌调亏灌溉为马铃薯生长创造了有利的水热条件,从4月初播种到8月中旬,随温度升高各层次土壤温度均呈上升趋势,但在8月中旬之后土壤温度趋于稳定或略有下降趋势。土壤温度升高提高了作物对水热利用效率,对马铃薯节水增产、稳产具有一定促进作用。在马铃薯全生育期内各剖面变化趋势相同,表层5 cm深度土壤温度受外界温度影响在一天之中变化幅度最大,一般情况下此层土壤温度高于25 cm处。一天中25 cm深度土壤温度变化与5 cm相反且迟于5 cm处,这是因为25 cm深度土壤受湿度较大。依艳丽对保护地不同水肥组合影响土壤温度的结果表明,各个土层土壤温度随灌水量、土壤湿度增加而显著线性降低;以灌水定额为118.33 m3/hm2的处理的土温最高;灌水定额最大221.67 m3/hm2时土温最低[20]

2 水肥耦合对土壤水盐运移影响

1.1.2 水肥耦合对土壤水含量影响 滴灌可使土体干湿相间,降低渗漏,改善土壤本身的团粒结构,以实现土壤的水、气协调,但水肥耦合条件下的土壤水分时空变异性分布存在明显差异。李憑峰对田间樱桃不同水肥耦合处理[16]研究结果表明:在整个生育期内,0~40 cm土壤含水率整体呈下降趋势,不同深度土壤含水率变化不同。0~20 cm比20~40 cm土层的土壤含水率变化幅度大,且含水率曲线斜率较大,变化速度较快;土壤含水率在不同处理下含量在田间持水量21%~29%时,灌溉后含水率表现为低水量处理<中等水量处理<高水量处理,土壤含水率与施肥量间无相关性。滴灌不同灌水量处理对40~60 cm土层土壤含水率影响较小,此层土壤含水率维持在较高的含量。而不同灌水量与施肥量对60~80 cm土层含水率几乎没有影响,处理之间无明显的规律且差异很小。

分根交替滴灌(PRD)可对土壤环境产生影响,一般在垄坡位置聚集盐分较多。随着土层从上至下深度加大,PRD滴灌的土壤EC值和变幅减小。而在相同深度,PRD处理盐分累积则高于充分灌溉,这是因为盐分得不到充分淋洗,所以进行PRD灌溉要防范脊垄上滴头位置下方水盐累积同时注意垄坡上水盐存留,达到有效节水、高效控盐目的。

3 水肥耦合对土壤酸碱性影响

土壤酸碱性可通过对土壤微生物的活动以及土壤的理化性质产生影响而间接对植物的生长发育产生影响。耕作土壤酸碱性易受耕作方式不同、施肥水平高低、灌排措施改进等系列因素的影响[25]。张玉龙[26]指出水肥一体化技术达到了节水节肥,水分、养分同时进行,影响土壤pH、EC和全盐含量。有研究指出辣椒保护地大量施用氮肥可使土壤产生酸化问题,通过灌水配施大量磷肥可减轻酸化效应,合理的施肥和灌水,如灌水定额为170.71 m3/hm2,施氮量为235.98 kg/hm2,施 P2O5为 239.38 kg/hm2对辣椒生长效果较好,可控制保护地土壤pH的降低、改善土壤的酸碱环境[27-29]

4 水肥耦合对土壤微生物影响

[15]张富仓,张一平,张君常.温度对土壤水分保持影响的研究[J].土壤学报,1997,34(2):160-169.

杜社妮[31]等研究日光温室中不同水分对黄瓜土壤微生物影响结果表明,土壤水分为田间持水量的80%~90%时,初花期黄瓜土壤细菌数量最多,水分恒定或从田间持水量70%~80%和90%~100%变为80%~90%水平时细菌数量减少且二者之间差异不大;真菌数量在土壤水分含量70%~80%时和土壤水分相对恒定的情况下增多,黄瓜从初瓜期到生育后期多数处理土壤放线菌数量先增加后下降。

5 水肥耦合对土壤酶活性影响

土壤酶可用来表征土壤性质的生物活性,可促进土壤养分的固定与释放、改变土壤养分形态。在评价土壤肥力、环境监测、土壤健康管理等方面有广泛的作用。它是由微生物、动植物活体分泌,也可由动植物残骸产生,因其能够提高土壤代谢作用,参与土壤中多种生化反应,所以能够促进土壤养分循环、提高养分有效态转化以及提供植物生长发育所需养分 [32],对土壤肥力产生直接影响。

[13]同延安.土壤-植物-大气连续体中水运移理论与方法[M].西安:陕西科技出版社,1989:82-83.

米国全[33]等研究了越冬栽培番茄土壤酶活性对不同水氮供应条件响应,土壤酶包括磷酸酶、蔗糖酶、脲酶等。土壤蔗糖酶活性在水、氮协调供应时提高作用明显,而土壤脲酶和磷酸酶活性与试验中高水平灌水量(4 541.0 m3/hm2)或高水平施氮量(747.4 kg/hm2)显著负相关。氮肥施用量为373.9 kg/hm2、灌水量为4 541.0 m3/hm2最适宜。何倩[34]对滴灌的滴头和穴施鸡粪对土壤酶活性影响进行了田间模拟试验,研究结果表明滴头位置对不同土层各水平方向土壤活性空间立体分布有影响。

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从多次“放炮”的经验教训中,员工们慢慢地悟出了一个规律:在设备正常运行的条件下,减少放炮次数,关键在严格遵守操作规程、精确控制工艺指标。董松江默默地把这个规律记在心里。

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选取我院2013级护理专业四年制同一年级两个双证书班,共118名学生为研究对象,分为实验组和对照组,两组均在第二至第三学期开设护理学基础课程。两组护生在性别、年龄、入学水平方面比较,差异无显著性(P>0.05),具体见表 1。

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1.中药治疗。对患有球虫病的兔的饲料中,应添加切碎的大蒜,每日喂2次,3 g/次~5 g/次;或用5%~10%的大蒜汁灌肠,每日一次,连用2~3 d;若没有患有球虫病的家兔,也可在饲料中经常添加大蒜、洋蒜、韭菜。

[14]杨金忠,蔡树英.土壤中水、汽、热运动的耦合模型和蒸发模拟[J].武汉水利电力学院学报,1989,22(4):35-44.

土壤微生物分解进入土壤中各种有机物质,可提高土壤肥力,维持生物圈生态平衡。张国红[30]等对京郊日光温室不同层次蔬菜土壤水肥耦合研究结果表明:人为干扰0~20 cm土层发现随着气温回升表层土壤微生物的数量增加,5月份高于1月份且种植年限越多微生物数量增加也明显,但在3~4年时增势变慢。土壤细菌、放线菌、真菌之间互相促进作用显著,土壤中酸性、中性、碱性磷酸酶和脲酶活性高可明显促进真菌数量。20~40 cm亚表层土因干扰较轻,土壤微生物数量明显低于0~20 cm表层土壤。

[16]李憑峰,谭煌,王嘉航,等.滴灌水肥条件对樱桃产量、品质和土壤理化性质的影响[J].农业机械学报,2017,48(7):236-246.

大力开展校企合作,通过联合共建实验室、共建实践创新基地、开展基于项目的合作、建立战略联盟等形式,建立基于产学研结合的教育平台,把课堂教学与课外活动,校内教学与校外实践,国内教学资源与国外教学资源有机结合起来,将课堂教学的“小课堂”延伸到课外、校外和国外,变成课内课外、校内校外、国内国外“三结合”的“大课堂”。

[17]薛道信,张恒嘉,巴玉春,等.绿洲膜下滴灌调亏对马铃薯土壤环境及产量的影响[J].华北农学报,2017,32(3):229-238.

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生产中可以通过以下3种方式进行通气:气泵将压缩空气注入滴灌管道进行有压通气、也可进行曝气增氧滴灌、灌溉水中加入过氧化氨、过氧化脲等过氧化物。3种增氧措施能显著提高作物产量,但是,添加过氧化物的方法则增加了灌溉成本;直接将空气通过滴灌管路注入土壤的方法比较昂贵;曝气增氧滴灌虽然可解决滴灌时及滴灌后短期的土壤氧气缺乏问题但其增氧时间受限于滴灌灌水周期。

[19]梁运江,依艳丽,许光波,等.水肥处理对辣椒保护地土壤速效氮、磷的影响[J].土壤通报,2009,40(5):1111-1114.

超过一半的学生能运用联系的策略,把新单词和有关的旧单词联系起来帮助记忆和学习;多数学生能把搭配在一起使用的词放在一起记忆,这说明了学生已经能接受并运用词组和搭配的方法来更有效地学习词汇;遇到生词主动查并做笔记记录下来的学生比例不到一半,说明学生的学习主动性并不强;超过一半的学生没有很好地运用分类策略来学习词汇。

[21]杨开静.滴灌条件下马铃薯田间土壤水、气交互效应与调控机理研究[J].土壤通报,2010,40(5):1101-1104.

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目的论认为在翻译活动中,翻译的目的都是重中之重的原则。在本节中,笔者将从时空限制、文化限制以及语篇限制三个方面进行展开,并试着分别提出相应的翻译策略。

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关于这本《牧师也爱茶》的小书,李路军认为,从牧师的角度看,引入茶道,对基督教显然很有好处。“因为牧师不喝酒不抽烟,我们生活里面没有这些东西;但我们可以喝茶,喝茶也比较养生。所以,我们把中国的茶道引入基督教。”

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《甄嬛传》中的女人们主动放弃了作为独立个体的尊严,在至高无上的皇权面前降格为奴为婢。她们和皇帝之间没有所谓的纯真爱情,她们不惜牺牲亲情、爱情、友情,绞尽脑汁“以色侍君”来换取荣华富贵。可以说,一进宫门她们就注定了两种殊途同归的命运结局:一种是成功的不幸者,如华妃、宜修皇后、甄嬛等,虽然身处高位但是内心凄苦、代价惨重;另一种就是失败的不幸者,如余氏、祺贵人、安陵容等,最后是“机关算尽太聪明,反误了卿卿性命”。

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根据生产现场实际情况,经过分析论证,入厂原煤经破碎后,大于60 mm级物料灰分在69.00%左右,其中小于1.8 kg/L含量仅占3%左右,占全级的0.5%。因此,技改考虑在入洗原煤运输环节对物料进行二次筛分,筛上物通过反手选后矸石废弃,筛下物则与手选块煤共同进入重介质旋流器分选。实际运行表明,系统改造后,控制了重介质旋流器入料粒度上限,减少了旋流器堵塞事故的发生,实现了连续、稳定生产。

水稻移栽之后,要重点做好大田稻瘟病、白叶枯病的防治工作。水稻稻瘟病,在苗期到抽穗期都可发生,其中水稻分蘖期到拔节期、孕穗期到始穗期是该种疾病防治的关键时期。一般每亩使用75%的三环唑可湿性粉剂40 g,或40%的遛环唑悬浮剂250 mL兑水60 kg,田间喷雾。白叶枯病在发病初期,每亩选择使用70%的叶枯唑悬浮剂150 g或25%的叶枯宁可湿性粉剂100 g或50%的氯溴异氢尿酸水溶性粉剂30 g,兑水60 kg,田间喷雾。

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狄彩霞,莎娜,栗艳芳,杨永青,任超,李秀萍,骆洪,李宝贺,邢学峰
《北方农业学报》 2018年第2期
《北方农业学报》2018年第2期文献

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