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土壤水分对小麦籽粒淀粉积累特征及粒度分布的调节效应

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土壤水分对小麦籽粒淀粉积累特征及粒度分布的调节效应

作者：张体彬山东农业大学

学位级别：硕士

在2006–2008连续两个生长季,分别采用盆栽和池栽的方式,研究花后干旱和不同时期灌水对不同直链淀粉含量的小麦淀粉积累特征及粒度分布的影响,主要研究结果如下:1小麦成熟期籽粒中淀粉粒度分布状况在成熟小麦籽粒中,淀粉粒粒径分布均在... 详细信息

在2006–2008连续两个生长季,分别采用盆栽和池栽的方式,研究花后干旱和不同时期灌水对不同直链淀粉含量的小麦淀粉积累特征及粒度分布的影响,主要研究结果如下:1小麦成熟期籽粒中淀粉粒度分布状况在成熟小麦籽粒中,淀粉粒粒径分布均在0.4–50μm之间。体积和表面积分布呈双峰曲线变化,两峰之间峰谷出现位置均为A、B型淀粉粒的分割点10μm左右。数目分布呈单峰趋势,峰值粒径出现在1μm以下。粒度分布图中的峰高,在各品种间表现出显著地不同,表示同一粒径范围内的淀粉粒在不同的品种间占有不同的比例。不同粒径范围淀粉粒的体积分布结果显示,糯麦50206中15μm的淀粉粒体积百分数分别呈极显著负相关和极显著正相关,这说明在小淀粉粒(15μm)中含量较高。花后干旱处理显著降低B型(<10μm)淀粉粒在糯麦50206和藁城8901淀粉中的体积和表面积百分比,提高了在潍麦10中的比例,但对济南17和山农15的影响不显著。花后干旱显著减少小麦籽粒中<2μm淀粉粒的数目百分数。由此,我们可以总结得出,相对于直链淀粉含量较低的糯麦50206和藁城8901,直链淀粉含量较高的济南17、山农15和山农8355中籽粒淀粉粒度分布,受水分胁迫的影响较小。此结论有助于不同用途小麦获得较好的品质。2小麦籽粒淀粉积累及粒度分布的动态变化在灌浆过程中,小麦淀粉含量呈现“S”型逐渐增长的趋势。花后干旱显著影响小麦籽粒中淀粉的积累,最终导致淀粉含量的显著降低。不同时期灌水试验表明,适宜的土壤水分含量有利于形成较高的淀粉含量。在花后7–35天,小麦籽粒中淀粉粒体积分布均呈双峰曲线,2品种峰谷粒径一直保持在10μm左右。在花后7天小麦籽粒中就已经出了A、B两种淀粉粒。花后7–14天,A型淀粉粒大量形成。花后21天以后,<10μm的淀粉粒所占体积逐步增加。花后不同时期小麦籽粒淀粉粒的数目分布均呈单峰曲线变化,峰值出现在0.5–1.1μm处。花后28–35天,山农15峰值高度明显增加,表明这个时期形成大量的极小型淀粉粒。花后7天的小麦淀粉粒表面积分布呈单峰曲线,其它时期均呈双峰曲线。在表面积分布的双峰曲线中,第二个峰值高度显著低于第一个峰值,结合体积分布,可以看出,小淀粉粒(B型淀粉粒)主要决定淀粉的表面积大小,大淀粉粒(A型淀粉粒)主要决定其体积大小。3小麦旗叶和籽粒中的蔗糖代谢小麦旗叶中可溶性总糖大体呈现先升后降的趋势,含量水平存在品种间的差异。糯麦50206中的可溶性总糖含量高于其它非糯品种。在成熟期,糯麦50206中仍保持较高的可溶性总糖含量,山农15旗叶中含量最低。花后干旱显著降低小麦旗叶中可溶性总糖含量。不同时期灌水处理中,只灌一水的处理4在灌浆前期提高可溶性总糖含量,后期则使其迅速降低。旗叶中的蔗糖含量和可溶性蔗糖含量变化趋势基本一致。小麦籽粒中的蔗糖和可溶性总糖含量均呈现逐渐降低的趋势。花后干旱和不同时期灌水处理对其影响显著小于对旗叶中含量的影响。

关键词：小麦淀粉粒度分布土壤水分

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基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

农业机械学报 2017年第9期48卷 183-190页

作者：周立峰吴淑芳齐智娟张体彬西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

在2个灌水水平下(I1:高水,I2:低水)以不同滴灌带间距(A1:1 m,A2:0.5 m)与覆膜方式(M1:全膜覆盖,M2:半膜覆盖)进行2 a田间试验,结合作物产量、作物水分利用效率(WUE)以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式,并利用产量水分敏感系数(ky)确定最... 详细信息

在2个灌水水平下(I1:高水,I2:低水)以不同滴灌带间距(A1:1 m,A2:0.5 m)与覆膜方式(M1:全膜覆盖,M2:半膜覆盖)进行2 a田间试验,结合作物产量、作物水分利用效率(WUE)以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式,并利用产量水分敏感系数(ky)确定最优的膜下滴灌模式。结果表明:在低频灌溉模式下,部分覆膜处理的蒸腾(ET)高于全覆膜处理,而产量和WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显,然而在高水处理下,"一管单行"作物的产量与WUE高于"一管双行"。高频灌溉模式下,作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。低频灌溉条件下,ky对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著,而部分覆盖处理WUE低,ky高,对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下,覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky产生影响。高频灌溉条件下,ky能对经WUE筛选出的膜下滴灌处理进行进一步的优选。基于ky的结果,结合产量、水分利用效率与产投比,建议在高频灌溉条件下采取"全膜低水+一管双行"模式或"半膜高水+一管单行"模式,在低频灌溉条件下采取全膜高水模式。

关键词：耗水灌溉频率滴灌带间距水分利用效率作物水分生产函数膜下滴灌

覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热效应及玉米产量的影响

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农业工程学报 2016年第20期32卷 108-113页

作者：齐智娟冯浩张体彬周立峰中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,探究不同覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热及春玉米产量的影响。结果表明:1)2个生长季内垄作全膜处理各阶段土壤含水率和温度均最高,保水保温效果明显。2)耕层土壤温... 详细信息

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,探究不同覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热及春玉米产量的影响。结果表明:1)2个生长季内垄作全膜处理各阶段土壤含水率和温度均最高,保水保温效果明显。2)耕层土壤温度的变化规律和含水率的变化规律相反,随着土壤温度升高,土壤含水率逐渐降低。3)玉米生育期内随着温度升高和作物耗水量增大,全膜覆盖和垄作耕作方式的蓄水保墒效果愈加明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响。田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,可以获得较高的穗行数和穗粒数,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率,为河套灌区农业节水和玉米高产提供了技术依据。

关键词：灌溉土壤水分滴灌耕作方式覆膜土温玉米

浅层填沙滴灌种植枸杞改良龟裂碱土重度盐碱荒地研究

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农业机械学报 2016年第10期47卷 139-149页

作者：张体彬展小云康跃虎万书勤冯浩西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心陕西杨凌712100 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室北京100101

龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5 k Pa(S1)、-10 k Pa(S2)... 详细信息

龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5 k Pa(S1)、-10 k Pa(S2)、-15 k Pa(S3)、-20 k Pa(S4)和-25 k Pa(S5)5个不同土壤基质势控制灌水下限处理,寻求最优的滴灌灌溉制度。结果表明,种植后土壤水分入渗性能得到显著改善,滴头下湿润区域面积不断增大,逐渐形成一个脱盐区(ECe<4 d S/m)。控制较高的土壤基质势下限,有利于土壤盐分的淋洗。滴灌种植后土壤的ECe/SARe显著增加,说明土壤盐分组成特征发生变化,土壤物理性质得到改善;土壤速效养分含量显著增加,其中硝态氮表现出较强的随水迁移性,存在淋失风险,而速效磷随水迁移性弱,主要积累在0~20 cm深度内。种植3 a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4产量显著高于其他处理(p<0.05),三者之间差异不显著,均为900 kg/hm^2左右,达到当地良田水平。结合土壤水盐特征、养分分布及枸杞生长等各方面因素,可以通过在滴头下设置沙穴滴灌种植枸杞的方式改良龟裂碱土重度盐碱荒地,并在种植前2 a控制土壤基质势下限为-10 k Pa,从第3年改为-20 k Pa。

关键词：龟裂碱土滴灌水分调控土壤基质势盐分淋洗枸杞

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河套灌区膜下滴灌研究进展及应用前景分析

灌溉排水学报 2015年第S1期 250-253页

作者：张体彬张义强冯浩西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院巴彦淖尔市水利科学研究所中国科学院水利部水土保持研究所国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心

膜下滴灌,作为一项先进的节水灌溉技术,在我国西北旱区的农业节水和盐碱地治理中发挥着重要的作用,然而该技术在河套灌区的研究和利用相对较少。在分析河套灌区农业节水现状的基础上,综述了膜下滴灌技术在该区的研究进展,重点探讨了膜... 详细信息

膜下滴灌,作为一项先进的节水灌溉技术,在我国西北旱区的农业节水和盐碱地治理中发挥着重要的作用,然而该技术在河套灌区的研究和利用相对较少。在分析河套灌区农业节水现状的基础上,综述了膜下滴灌技术在该区的研究进展,重点探讨了膜下滴灌在河套灌区应用前景和下一步研究的重点。

关键词：河套灌区膜下滴灌地下水井渠双灌

河套灌区不同灌溉方式春玉米耗水特性与经济效益分析

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农业机械学报 2020年第9期51卷 237-248页

作者：邹宇锋蔡焕杰张体彬王云霏徐家屯西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100

地处干旱半干旱区的内蒙古河套灌区地表水资源短缺和土壤盐渍化并存。为寻求更加节水高效的灌溉方式,通过连续3年的田间试验,设置畦灌、沟灌和滴灌3种不同灌溉方式,并在沟灌和滴灌下设置高、中、低3个灌水水平,以传统畦灌为对照,分析了... 详细信息

地处干旱半干旱区的内蒙古河套灌区地表水资源短缺和土壤盐渍化并存。为寻求更加节水高效的灌溉方式,通过连续3年的田间试验,设置畦灌、沟灌和滴灌3种不同灌溉方式,并在沟灌和滴灌下设置高、中、低3个灌水水平,以传统畦灌为对照,分析了春玉米耗水特性、产量响应和经济效益。结果表明,畦灌下平均有10%的灌水通过深层渗漏而损失,而滴灌低水处理每个生长季有10.5~29.0 mm的地下水通过毛管上升进入根区而被作物吸收;滴灌条件下玉米籽粒产量水分响应系数Ky(0.684)小于沟灌(0.8215),说明因作物耗水量的减少所引起的减产幅度更小,这更易于在潜在干旱胁迫下维持较高的作物产量;相对于传统畦灌,沟灌高水处理可以增加玉米籽粒产量和净收益,中水处理可以在保持产量和净收益持平的情况下,节约灌溉水31%;滴灌条件下,维持土壤水势-10 kPa和-30 kPa以上的高水和中水处理相对节水分别为19%和57%,且提高春玉米籽粒产量分别为21%和15%,提高净收益分别为28%和22%,水分利用效率较高。因此,综合考虑黄河引水情况、地下水状况和农民接受程度等因素,建议将沟灌中水处理或滴灌中水处理作为替代传统畦灌的最佳方案。

关键词：春玉米河套灌区灌溉方式作物耗水经济效益水分生产函数

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有机磷农药降解方法及应用研究新进展

环境工程 2011年第S1期29卷 273-277,174页

作者：裴亮张体彬赵楠刘慧明中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 环境保护部卫星环境应用中心北京100094

现代农业的发展和有机磷农药的使用密切相关,所造成的严重的农产品和环境污染是农业发展有待解决的关键问题之一。介绍了超声波技术、吸附、洗涤和辐照等物理方法,微生物、降解酶和工程菌等生物方法,水解、氧化分解和光化学降解等化学... 详细信息

现代农业的发展和有机磷农药的使用密切相关,所造成的严重的农产品和环境污染是农业发展有待解决的关键问题之一。介绍了超声波技术、吸附、洗涤和辐照等物理方法,微生物、降解酶和工程菌等生物方法,水解、氧化分解和光化学降解等化学方法对有机磷农药的降解作用及其相关的应用研究。

关键词：有机磷农药降解方法应用

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再生水滴灌土壤中氮素的动态变化规律

河海大学学报（自然科学版） 2013年第1期41卷 70-74页

作者：裴亮张体彬梁晶刘慧明中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室水利部综合事业局新华公司环境保护部卫星环境应用中心

采用大田试验方法,以地下水滴灌为对照,分析研究再生水滴灌后土壤中氮素的动态变化规律。结果表明:相对于地下水滴灌,再生水滴灌后初期土壤表层的NH4+-N质量比大幅度增加,但从灌后第5天开始显著降低,于灌后第9天降到灌前水平,且在各土... 详细信息

采用大田试验方法,以地下水滴灌为对照,分析研究再生水滴灌后土壤中氮素的动态变化规律。结果表明:相对于地下水滴灌,再生水滴灌后初期土壤表层的NH4+-N质量比大幅度增加,但从灌后第5天开始显著降低,于灌后第9天降到灌前水平,且在各土层分布均一,无明显的向下淋洗趋势。再生水滴灌处理下各土层土壤中NO3--N的质量比普遍高于对照。各处理土壤中NO3--N的质量比沿剖面变化趋势一致,即从表层到底层NO3--N质量比逐渐增加,说明NO3--N有明显向下淋洗的趋势。但在100～150 cm深度处,NO3--N质量比开始降低。采用再生水滴灌种植黄瓜,生长季末停止灌水后不同深度处(0～50 cm,50～100 cm,100～150 cm,150～200 cm)土壤中NO3--N的质量比较生长季初分别增加38.20%,44.67%,34.94%和30.88%。

关键词：再生水滴灌土壤含氮量硝态氮铵态氮

基于GLUE和PEST的CERES-Maize模型调参与验证研究

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农业机械学报 2015年第11期46卷 95-111页

作者：宋利兵陈上姚宁冯浩张体彬何建强西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

作物模型已逐渐成为干旱和半干旱地区优化农田水肥管理和实施节水灌溉的有力决策支持工具。为了探讨CERES—Maize模型模拟不同生育期受旱情况下夏玉米的生长发育、产量形成和土壤水分状况的模拟精度，进行了2013和2014年连续两季夏玉米... 详细信息

作物模型已逐渐成为干旱和半干旱地区优化农田水肥管理和实施节水灌溉的有力决策支持工具。为了探讨CERES—Maize模型模拟不同生育期受旱情况下夏玉米的生长发育、产量形成和土壤水分状况的模拟精度，进行了2013和2014年连续两季夏玉米田间分段受旱试验。试验将夏玉米整个生育期划分为苗期、拔节、抽雄和灌浆4个主要生长阶段，采用单个生育期受旱其他生育期灌水的方式，形成4个不同的受旱时段水平（Dl～D4），又根据夏玉米多年生育期降雨量，设置了70和110mm两个灌水水平（11和12），共形成8个处理，每个处理3次重复，在遮雨棚内按照裂区试验布设，此外设置1个各生育期均灌水110mm的对照处理（CK）。利用两年试验数据，采用DSSAT—GLUE和PEST两种不同的模型参数估计工具，对CERES—Maize模型的遗传参数进行估计，并对该模型的模拟精度和可靠性进行验证，此外还使用交叉验证法对CERES—Maize模型的整体模拟精度进行评估。结果表明，GLUE和PEST两种调参工具所得的模型参数均有较好的稳定性和收敛性，但PEST调参工具耗时较少，效率较高；CERES-Maize模型能较好地模拟充分灌水条件下夏玉米的生长发育、产量和土壤水分变化，绝对相对误差（ARE）和相对均方根误差（RRMSE）均在6％一8％之间；但是现有CERES—Maize模型无法模拟由于不同生育期受旱造成的夏玉米物候期的差异。此外，交叉验证结果发现夏玉米生长前期（特别是拔节期）受旱处理的数据参与模型校正时，模型的总体平均模拟误差较大，精度较低。CERES-Maize模型模拟前期受旱对玉米籽粒产量的影响时结果不够准确，这可能是由于该模型低估了早期水分胁迫条件下的LAI值，进而使得ET模拟不准确所造成的。总之，CERES-Maize模型对生育期前期（特别是拔节期）受早条件下夏玉米生长发育、产量形成和土壤水分变化的模拟还存在一定的不足，若将CERES-Maize模型应用于我国干旱和半干旱地区水分胁迫条件下玉米的生产管理和科学研究，应对模型进行相应的修正。

关键词：夏玉米 GLUE PEST CERES—Maize模型 DSSAT 参数验证