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Evaluation of irrigation water salinity and leaching fraction on the water productivity for crops

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2020年第1期13卷 170-177页

作者： songrui ning Beibei Zhou Quanjiu Wang Wanghai Tao State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China Xi’an University of TechnologyXi’an 710048China

In arid and semi-arid irrigated croplands,the excessive accumulation of soluble salts in the root zone is an extensive problem that seriously limits crop yield and water productivity(WP).To avoid affects the yield potential of crops,the application of extra irrigation for leaching of excessive salts from the root zone was required.Quantitative knowledge of effects of the irrigation water salinity and leaching fraction(LF)on the relative yield(RY)and the unit water productivity of crop evapotranspiration(UWPET)and the unit water productivity of irrigation water(UWPI)were becoming gradually important.This article provided theoretical models for estimating the UWPs(UWPET and UWPI)and optimizing leaching fraction according to irrigation water salinity.In the present study,eight levels of irrigation water salinity(ECw=0.25,0.50,0.75,1,2,3,4,and 5 dS/m)and 39 levels of LF values ranging from 0.04 to 0.80 were set and tested to assessing their effects on the RY and UWPs for four typical crops(barley,bean,wheat,and maize)with different salt tolerance levels.Almost every curve determined between the UWPs and LFs for the four crops had an inflection point.It was indicated that the UWPET and UWPI could be maximized by optimizing the LF under different irrigation water salinities.Furthermore,the linear regression relationships were established to estimate the maximum values of UWPs and their corresponding optimal LFs for four crops by using the irrigation water salinity.Moreover,the theoretical models for estimating the UWPs were validated by data of wheat from previous literature,and the models could be suitable with acceptable relative errors when LFs ranging from 0.07 to 0.17.

关键词： irrigation water salinity leaching fraction salt-tolerant crop salt stress crop yield water productivity

施肥对热带砖红壤胶林土壤水分特征曲线的影响及模型优选

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水土保持研究 2024年第1期31卷 105-116页

作者：林晓燕王晶晶吴炳孙宁松瑞王紫璇邱偲雨吴耀华海南大学热带农林学院海口570228 海南五指山森林生态系统国家定位观测研究站海南五指山572299 中国热带农业科学院橡胶研究所海口571101 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

[目的]探明热带橡胶林施肥措施对土壤持水能力及孔隙特征的影响,并优选描述砖红壤胶林土壤水分特征曲线的模拟模型。[方法]采用沙箱排水法结合压力膜仪法测定砖红壤橡胶林5种施肥处理(有机肥混施化肥(H)、施化肥(C)、种植绿肥(G)、施专... 详细信息

[目的]探明热带橡胶林施肥措施对土壤持水能力及孔隙特征的影响,并优选描述砖红壤胶林土壤水分特征曲线的模拟模型。[方法]采用沙箱排水法结合压力膜仪法测定砖红壤橡胶林5种施肥处理(有机肥混施化肥(H)、施化肥(C)、种植绿肥(G)、施专用肥(S)及不施肥(CK))的全吸力段土壤水分特征曲线,应用Brooks-Corey(BC)、van Genuchten(VG)、Gardner和Log-Normal Distribution(LND)4种经验模型拟合,分析了不同模型的适用性及拟合精度。[结果]0—5 cm土层,在低吸力段(pF≤3.01)C处理降幅最大(0.44 cm^(3)/cm^(3));在高吸力阶段(3.01

关键词：土壤有效含水率吸湿水沙箱排水法比水容量土壤孔隙分布持水能力

膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的模拟

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灌溉排水学报 2022年第10期41卷 10-18页

作者：宁松瑞颜安柳维扬西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 新疆农业大学资源与环境学院乌鲁木齐830052 塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300

【目的】模拟和分析不同追肥处理对膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的影响。【方法】在南疆盐胁迫棉田设7个氮磷钾追肥处理:CK(0∶0∶0,N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O),A(1∶1∶1),B(1∶0.25∶1.25),C(1∶0.4∶0.27),D(1∶0.23∶0.20),E(... 详细信息

【目的】模拟和分析不同追肥处理对膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的影响。【方法】在南疆盐胁迫棉田设7个氮磷钾追肥处理:CK(0∶0∶0,N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O),A(1∶1∶1),B(1∶0.25∶1.25),C(1∶0.4∶0.27),D(1∶0.23∶0.20),E(1∶0.34∶0.23)和F(1∶0.17∶0),分析棉花地上干物质积累及各器官(叶、茎、蕾铃)分配动态,建立棉花地上干物质积累及各器官分配模型并分析其特征,明确最佳追肥处理。【结果】随生长时间延长,棉花地上干物质积累呈先增后降、叶分配指数呈先增后降、茎分配指数呈下降趋势、蕾铃分配指数呈增加趋势;筛选、建立了基于相对生长时间的棉花地上干物质积累模型和各器官分配模型并确定了参数值。文献数据检验表明2个模型及其参数的普适性及模拟精度(R^(2)为0.7755~0.9928)均较高。利用棉花地上干物质积累模型计算生长特征参数,以地上干物质积累最大速率(V_(m))和快增期持续时长(T_(2))为指标分析棉花干物质积累速率和时间;与CK相比,A、B、C、D、E、F处理的V_(m)增加11.21%、11.32%、13.22%、4.22%、14.30%和10.05%,T_(2)减少4.98%、3.09%、3.66%、2.07%、4.97%和3.85%。棉花产量、肥料农学利用效率分别与V_(m)正相关、与T_(2)负相关。【结论】追肥比例为1∶0.34∶0.23(E处理)促进了快增期的提前、减小了T_(2)并增大了V_(m),利于膜下滴灌棉花地上干物质积累与各器官干物质的合理分配,是南疆棉田最佳的追肥处理。

关键词：棉花归一化方法干物质积累生长模拟肥料效率

盐胁迫膜下滴灌棉花生长及产量对氮磷钾追施配比的响应分析

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水资源与水工程学报 2022年第5期33卷 208-215页

作者：宁松瑞颜安柳维扬西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 新疆农业大学资源与环境学院新疆乌鲁木齐830052 塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300

为探讨氮、磷、钾追施配比对盐胁迫膜下滴灌棉花生长、地上生物量累积与分配特征及产量的影响并优化追肥配比,在南疆棉田设7个追施配比(N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O)处理:CK(0∶0∶0)、A(1∶1∶1)、B(1∶0.25∶1.25)、C(1∶0.4∶0.27)、D(1∶... 详细信息

为探讨氮、磷、钾追施配比对盐胁迫膜下滴灌棉花生长、地上生物量累积与分配特征及产量的影响并优化追肥配比,在南疆棉田设7个追施配比(N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O)处理:CK(0∶0∶0)、A(1∶1∶1)、B(1∶0.25∶1.25)、C(1∶0.4∶0.27)、D(1∶0.23∶0.20)、E(1∶0.34∶0.23)和F(1∶0.17∶0),测定棉花地上部干物质积累及分配、产量和收获指数。结果表明:与CK的棉花生长期群体生长率均值相比,C、E、A、B、D、F处理分别增加了19.56%、18.17%、15.65%、13.50%、10.55%和8.68%;与CK的棉花生长期平均相对生长率均值相比,B、C、A、E、D处理分别增加了6.46%、4.51%、3.36%、2.53%、2.47%,而F处理下降了0.67%;与CK的棉花不同生育期地上部生物量增长率均值相比,B、C、A、D、E处理分别增加了29.69%、19.20%、17.94%、12.38%、11.67%,而F处理下降了2.28%。不同处理对棉花茎重的影响最大,对铃重的影响最小;对棉花生殖分配的影响最大,对蕾重比的影响最小。通径分析表明单铃重和总铃数对棉花产量具有重要作用;主成分分析表明A处理得分最高,E处理次之,CK处理最低。研究成果可为盐胁迫棉田合理追肥提供参考依据。

关键词：水肥一体化养分配比膜下滴灌产量通径分析主成分分析棉花

西北现代生态灌区建设理论与技术保障体系构建

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农业机械学报 2022年第8期53卷 1-13页

作者：邓铭江陶汪海王全九苏李君马昌坤宁松瑞西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 寒旱区水资源与生态水利工程研究中心乌鲁木齐830000

灌区是我国粮食安全和现代农业发展的基础保障,同时也是区域经济发展和生态环境保护的重要基石。然而西北地区独特的气候、地貌及社会经济状况导致了灌区生产能力和生态服务功能难以满足现代生态农业发展的需求。通过系统分析西北灌溉... 详细信息

灌区是我国粮食安全和现代农业发展的基础保障,同时也是区域经济发展和生态环境保护的重要基石。然而西北地区独特的气候、地貌及社会经济状况导致了灌区生产能力和生态服务功能难以满足现代生态农业发展的需求。通过系统分析西北灌溉农业发展中面临的水资源过度开发、土壤盐碱化严重、生态环境功能低下等方面的问题,阐述了西北现代生态灌区的内涵与特征,并基于农业生产“功能水分”来源,将西北灌区划分成了灌溉依赖型灌区、灌溉主导型灌区、灌溉补充型灌区和灌溉提质型灌区4类。以灌区农业生产系统、物能输配系统、生态环境系统为建设对象,提出了灌区生态服务功能优化配置、灌区农田物能调控和灌区生态系统安全评估三大核心理论,构建了灌区系统控污与景观价值提升技术、灌排系统管控技术、作物生境要素综合调控技术三大关键技术,从而形成了西北现代生态灌区理论与技术保障体系,为我国西北灌溉农业高质量可持续发展提供理论与技术指导。

关键词：现代生态灌区生态景观生态功能灌排系统物能调控生境要素

1960―2019年山西右玉降水、气温及蒸发量变化特征分析

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灌溉排水学报 2022年第S1期41卷 124-128页

作者：解建强蔡霞宁松瑞蔡琳孙喜旺山西省朔州市气象局山西朔州036002 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 山东省菏泽学院山东菏泽274000 新疆水绿方项目管理有限公司乌鲁木齐830000

【目的】研究气候变化背景下右玉县降水、气温和蒸发量的变化规律,以合理利用气候资源。【方法】采用右玉县1960—2019年逐月降水量、气温、蒸发量数据,利用距平分析法、线性倾向估计法以及Mann-Kendall检验法,对该地区的降水量、气温... 详细信息

【目的】研究气候变化背景下右玉县降水、气温和蒸发量的变化规律,以合理利用气候资源。【方法】采用右玉县1960—2019年逐月降水量、气温、蒸发量数据,利用距平分析法、线性倾向估计法以及Mann-Kendall检验法,对该地区的降水量、气温和蒸发量进行了系统分析。【结果】右玉县降水量呈增多趋势,气温呈增高趋势,蒸发量呈减小趋势;通过Mann-Kendall突变检验法和滑动t检验确定1994年为气温序列上升突变点,降水序列未发生突变,2002年为蒸发量序列的减少突变点。【结论】研究结果可为农业灌溉、生态环境质量改善等提供科学的参考。

关键词：右玉县降水量气温蒸发量突变小波

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盐碱麦田生物有机肥促生增产培肥效果

新疆农业科学 2023年第10期60卷 2532-2540页

作者：左筱筱颜安宁松瑞杨利孙萌卢前成新疆农业大学资源与环境学院乌鲁木齐830052 西安理工大学/省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

【目的】研究不同生物有机肥对盐碱胁迫春小麦生长和土壤改良培肥的效果,为盐碱地的生物有机肥施用提供理论基础。【方法】采用盆栽试验,设置9个处理:不施肥处理(CK),4种不同菌种及配比的生物有机肥(A、B、C、D),每种生物有机肥设2个施... 详细信息

【目的】研究不同生物有机肥对盐碱胁迫春小麦生长和土壤改良培肥的效果,为盐碱地的生物有机肥施用提供理论基础。【方法】采用盆栽试验,设置9个处理:不施肥处理(CK),4种不同菌种及配比的生物有机肥(A、B、C、D),每种生物有机肥设2个施量水平(1125,2250 kg/hm^(2))。【结果】与CK相比,施用生物有机肥后春小麦LAI、SPAD、理论产量、土壤有机质和速效养分含量等均显著增加(P<0.05),其中春小麦理论产量比CK处理增加了41.85%~74.93%,0~10 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别比CK提高了19.57%~66.24%、20.73%~40.12%、37.70%~75.72%和11.98%~31.12%,10~20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别比CK提高了19.13%~74.63%、17.38%~29.93%、21.76%~59.52%和11.98%~31.12%,且随着生物有机肥施量的增加呈上升趋势;各施肥处理与不施肥CK相比显著降低了土壤pH和电导率(P<0.05),0~10 cm土层土壤pH、电导率分别比CK降低了2.55%~5.02%、10.33%~40.51%,10~20 cm土层土壤pH、电导率分别比CK降低了1.69%~4.20%、21.3%~43.60%。各施肥处理春小麦根际土壤细菌和放线菌数量显著高于CK(P<0.05),真菌数量显著低于CK(P<0.05),根际土壤细菌和放线菌数量随生物有机肥施量的增加呈上升趋势,真菌数量呈现下降趋势。【结论】D生物有机肥(沼泽红假单胞菌∶肉桂褐链霉菌∶胶冻样芽孢杆菌∶枯草芽孢杆菌=1∶2∶2∶2)施用量为2250 kg/hm^(2)时,对盐碱土壤改良培肥和调节微生物数量结构作用效果较好,且促进了小麦生产量的提高。

关键词：生物有机肥盐碱地土壤养分春小麦

西北旱区农业高质量发展体系的生态农业内涵与路径

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农业工程学报 2023年第20期39卷 221-232页

作者：陶汪海邓铭江王全九苏李君马昌坤宁松瑞西安理工大学西安710048 西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 寒旱区水资源与生态水利工程研究中心乌鲁木齐830099

西北旱区自然条件恶劣,水土资源不匹配,农业发展受到诸多障碍。为探索一条突破环境制约,且资源集约高效利用的现代农业发展道路,该文系统分析了国内外农业发展沿革与趋势,明晰了西北旱区农业发展面临的问题与挑战,构建了针对西北旱区的... 详细信息

西北旱区自然条件恶劣,水土资源不匹配,农业发展受到诸多障碍。为探索一条突破环境制约,且资源集约高效利用的现代农业发展道路,该文系统分析了国内外农业发展沿革与趋势,明晰了西北旱区农业发展面临的问题与挑战,构建了针对西北旱区的生态农业发展理论框架,提出了西北旱区多业态生态农业结构与提质增效途径。研究发现,生态农业是通过现代科学技术与生态工程原理,形成产供销全链条绿色循环且生态功能持续提升的一种农业体系。生态农业应具备农业资源集约化、生产过程生态化、农业经营产业化、农业管理智能化、农业功能多元化五大基本特征。该文构建了以高效益、高效率、高品质、高素质为目标的生态农业高质量发展体系,提出了集优质棉业、精品果业、优质粮草、生态养殖、特色小镇、地理产品为一体的西北旱区多业态生态农业结构,阐明了以节水控盐协同模式、生境智能管控模式、“园机”一体化模式、循环经济发展模式、城乡统筹发展模式、“三产”一体化模式为核心的西北旱区生态农业提质增效技术体系,明确了以农业高效用水和生态功能提升为核心的关键途径。同时实践经验显示,绿色可持续的生态农业发展理念对促进区域经济水平与生态环境建设效果显著,如陕西眉县绿色林果业品牌入选中欧地理标志产品名单、综合产值达58.5亿元,甘肃广河县和宁夏青铜峡市畜禽粪污资源化率超90%,新疆生产建设兵团七十七团通过秸秆资源化技术单产增加8%、土壤有机质达21.2%,内蒙古科尔沁旗通过优质牧草种植、良种培育的生态畜牧业实现了规模生产与草场保护的双赢。

关键词：生态农业理论体系西北旱区高质量发展

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农田水盐调控现实与面临问题

水科学进展 2021年第1期32卷 139-147页

作者：王全九邓铭江宁松瑞孙燕西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

农田土壤盐碱化是农业可持续发展的主要威胁之一,为创建适应现代生态农业发展的农田水盐调控方法,在总结农田盐分来源及其累积动力特征的基础上,从土壤盐分影响土壤供养能力和作物生产能力两大方面,分析土壤盐分对土壤-作物系统功能的... 详细信息

农田土壤盐碱化是农业可持续发展的主要威胁之一,为创建适应现代生态农业发展的农田水盐调控方法,在总结农田盐分来源及其累积动力特征的基础上,从土壤盐分影响土壤供养能力和作物生产能力两大方面,分析土壤盐分对土壤-作物系统功能的影响途径,明确农田水盐高效调控方向。根据不同时代的治盐理念,将水盐调控发展历程分成4个阶段,以抑制盐碱胁迫对土壤和作物的危害为切入点,解析水利措施、化学措施、生物措施和农艺措施的作用特点和调控目标及适用范围。根据现代农业绿色发展与提质增效需求,凝练盐碱胁迫农田控害增效水盐调控理念,提出水盐调控策略,即调控根际水盐传输动力特征,重构农田水盐分布空间格局,提升农业改土促生措施功效;指出农田控害增效水盐调控急需解决的关键技术,总结了创新水盐调控理论有待深入研究的基础科学问题,以期为盐碱胁迫农田绿色、高效和可持续利用提供指导。

关键词：土壤盐碱化治盐理念水盐调控智能管理