作物水鹽聯(lián)合脅迫效應(yīng)與水分高效利用研究

前言

　　內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)史海濱等撰寫的《作物水鹽聯(lián)合脅迫效應(yīng)與水分高效利用研究》專著，是他們研究團(tuán)隊(duì)多年從事鹽漬化地區(qū)節(jié)水灌溉理論與應(yīng)用研究成果的系統(tǒng)歸納與總結(jié)?！　←}漬化地區(qū)水鹽聯(lián)合脅迫效應(yīng)研究目前在國際上尚屬難點(diǎn)，屬于農(nóng)業(yè)水土工程學(xué)科的前沿領(lǐng)域。該書以干旱寒冷并存在土壤鹽漬化威脅的內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為背景，針對水鹽聯(lián)合脅迫對作物生長性態(tài)和產(chǎn)量的影響，對鹽漬化地區(qū)SPAC水分通量的計(jì)算方法、鹽漬化對作物根系吸水的影響、土壤鹽漬化對作物生育過程及最終產(chǎn)量的影響及其相互關(guān)系進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析研究。在此基礎(chǔ)上，探索了土壤水鹽與作物信息空間關(guān)系，建立了作物水鹽響應(yīng)模型，制定了鹽漬化地區(qū)節(jié)水灌溉最優(yōu)灌溉制度，取得了許多創(chuàng)新性研究成果?！　≡摃奶厣牵涸陂L期大量野外試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用植物生理、作物栽培、土壤改良、灌溉和灌溉管理以及人工智能等多種學(xué)科交叉的理論與方法開展分析研究。其中，研究了鹽漬化地區(qū)SPAC水分傳輸規(guī)律、作物水鹽響應(yīng)關(guān)系以及作物根系的動態(tài)發(fā)展機(jī)理，開展了含鹽土壤節(jié)水灌溉原理與應(yīng)用研究，探討了水分虧缺時(shí)水分與鹽分對作物不同生育期的脅迫影響、不同生育階段的土壤適宜水分下限、作物缺水性信號與缺水狀況的定量診斷方法、生育期間作物耐鹽缺水滯后關(guān)聯(lián)度，揭示了鹽漬化地區(qū)作物水鹽響應(yīng)的規(guī)律，建立了作物水鹽脅迫響應(yīng)模型和鹽漬化地區(qū)根系吸水模型，確定了節(jié)水防鹽雙重目標(biāo)管理模式。綜上所述，該研究為鹽漬化地區(qū)節(jié)水灌溉提供了理論依據(jù)及實(shí)踐技術(shù)?！　≡摃淖髡呔鶠閮?nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)中青年教學(xué)、科研骨干，他們具有科學(xué)的思維方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、扎實(shí)的科研基本知識和刻苦鉆研、開拓創(chuàng)新的精神。多年來，他們?nèi)〉昧舜罅肯鑼?shí)可靠的第一手資料，并進(jìn)行了深入的理論分析，從而完成這本高水平專著。

內(nèi)容概要

本專著系作者在多年野外試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用多學(xué)科交叉的方法對鹽漬化地區(qū)SPAC、作物水鹽響應(yīng)關(guān)系以及作物根系的動態(tài)發(fā)展規(guī)律等進(jìn)行的系統(tǒng)研究。主要內(nèi)容包括：鹽漬化地區(qū)節(jié)水灌溉的研究現(xiàn)狀及研究的試驗(yàn)方案、作物對水鹽聯(lián)合脅迫響應(yīng)關(guān)系的試驗(yàn)研究、鹽漬化地區(qū)SPAC能態(tài)的試驗(yàn)研究、SPAC動態(tài)模擬、作物－水－鹽響應(yīng)模型、鹽漬化地區(qū)作物根系吸水模型、鹽漬化土壤節(jié)水灌溉原理的應(yīng)用、土壤水鹽與作物信息空間結(jié)構(gòu)性及其協(xié)同關(guān)系及鹽漬化地區(qū)節(jié)水灌溉原理的研究方向與展望等。    本書內(nèi)容以鹽漬化土壤節(jié)水灌溉為主線，探討了水分虧缺時(shí)水分與鹽分對作物的脅迫影響、不同生育階段的土壤適宜水分下限、作物缺水性信號與缺水狀況的定量診斷方法，研究了生育期間作物耐鹽缺水滯后關(guān)聯(lián)度，揭示了鹽漬化地區(qū)作物水鹽響應(yīng)的規(guī)律，建立了作物水鹽脅迫響應(yīng)模型和鹽漬化地區(qū)根系吸水模型，確定了節(jié)水防鹽雙重目標(biāo)管理模式。    本書可供水利、農(nóng)學(xué)、土壤專業(yè)的研究生、本科生及從事相應(yīng)專業(yè)的科研、教學(xué)和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

序前言第1章  引言　1.1  問題的提出　1.2  研究內(nèi)容與意義　1.3  國內(nèi)外研究進(jìn)展第2章  鹽漬化土壤節(jié)水灌溉試驗(yàn)設(shè)計(jì)　2.1  研究區(qū)域與設(shè)備　2.2  試驗(yàn)方案與試驗(yàn)設(shè)計(jì)第3章  作物對水鹽聯(lián)合脅迫響應(yīng)關(guān)系研究　3.1  作物對鹽分脅迫的響應(yīng)關(guān)系　3.2  作物對水鹽聯(lián)合脅迫的響應(yīng)關(guān)系　3.3  作物根系生理生態(tài)的研究第4章  鹽漬化地區(qū)SPAC能態(tài)研究　4.1  含鹽土壤作物葉水勢分析　4.2  大氣水勢　4.3  土壤基質(zhì)勢　4.4  SPAC中各能態(tài)的關(guān)系第5章  SPAC動態(tài)模擬研究　5.1  參考作物騰發(fā)量（ET）的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型　5.2  基于SWAP模型作物需水量的推求　5.3  葉水勢的動態(tài)模擬　5.4  小結(jié)第6章  作物—水—鹽響應(yīng)模型研究　6.1  以土壤溶液相對濃度為變量的作物水鹽響應(yīng)模型　6.2  考慮鹽分脅迫的相對騰發(fā)量的作物水鹽響應(yīng)模型　6.3  作物水鹽響應(yīng)的BP—ANN模型研究第7章  鹽漬化地區(qū)作物根系吸水模型研究　7.1  土壤水分運(yùn)動參數(shù)測定及標(biāo)定　7.2  作物根系吸水速率的推求　7.3  作物根系吸水速率的驗(yàn)證　7.4  鹽漬化地區(qū)作物根系吸水模型建?！?.5  小結(jié)第8章  鹽漬化土壤節(jié)水灌溉原理的應(yīng)用　8.1  土壤適宜含水量的確定　8.2  鹽漬化土壤最優(yōu)灌溉制度第9章  土壤水鹽與作物信息空間結(jié)構(gòu)性及其協(xié)同關(guān)系研究　9.1  概述　9.2  采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)　9.3  試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與特異值處理　9.4  土壤水鹽空間結(jié)構(gòu)性分析　9.5  向日葵莖粗、株高東西方向空間結(jié)構(gòu)性分析　9.6  土壤水鹽與作物信息協(xié)同關(guān)系研究第10章  展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　5．2基于SWAP模型作物需水量的推求　　在含鹽土壤中進(jìn)行節(jié)水灌溉時(shí)，需要確定不同水鹽脅迫處理的作物產(chǎn)量和全生育期或生育階段的需水量。作物產(chǎn)量可由各試驗(yàn)處理小區(qū)在收割時(shí)進(jìn)行實(shí)際測產(chǎn)確定。而作物需水量則要考慮一定土層內(nèi)的天然降水、灌溉水量、地下水補(bǔ)給等各項(xiàng)水分收入量，騰發(fā)量、深層滲漏、地面排水、側(cè)向排水等各項(xiàng)水分支出量和土層儲水量的變化（時(shí)段初始含水量與最終含水量的差值），采用水量平衡法計(jì)算。其中天然降水量和灌溉水量可分別由雨量計(jì)和量水設(shè)備在作物生長期內(nèi)直接量測得到，土層儲水量可通過量測所需時(shí)段的土壤含水量由計(jì)算間接得到。由于試驗(yàn)中各小區(qū)之間埋設(shè)塑料薄膜隔絕了側(cè)向排水，在整個(gè)生育期內(nèi)無地面排水，因此地面排水和側(cè)向排水可以避免。由于地下水補(bǔ)給量和深層滲漏量沒有簡單易行的準(zhǔn)確計(jì)算方法，如直接觀測需要專門的設(shè)備，費(fèi)用高，在一般水平的試驗(yàn)站難以做到，給作物需水量的計(jì)算帶來一定困難，實(shí)際計(jì)算中往往根據(jù)田間實(shí)際情況進(jìn)行逆問題求解或參考已有的成果?！　?．2．1SWAP模型理論與技術(shù)　　5．2．1．1SWAP模型簡介　　SWAP系統(tǒng)模擬功能為計(jì)算節(jié)水灌溉試驗(yàn)騰發(fā)量提供了有利的計(jì)算工具。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)環(huán)境科學(xué)系開發(fā)研制的SWAP2．0模型能夠在田間尺度不同灌溉水平下模擬農(nóng)田土壤水分運(yùn)動，以日為單位輸出各未知水分平衡分量（地下水補(bǔ)給深層滲漏量、側(cè)向排水、土壤蒸發(fā)、作物蒸騰和土層儲水變化量）和土壤剖面水分分布和壓力水頭分布等，可容易地得到作物不同生育階段和全生育期的騰發(fā)量。本研究針對河套灌區(qū)解放閘灌域管理局沙壕渠試驗(yàn)站2000年開展的含鹽土壤節(jié)水灌溉試驗(yàn)，引進(jìn)SWAP模型探討其在不同水分、鹽分處理?xiàng)l件下作物需水量計(jì)算的應(yīng)用問題。通過模擬計(jì)算，得到了各試驗(yàn)小區(qū)的作物需水量，并進(jìn)行了作物需水量和產(chǎn)量的定量關(guān)系分析。

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