旱区灌区苜蓿草地土壤水盐动态及其生态灌溉调控模式研究

前言

摘要

第一章 文献综述

1.1 作物与盐分关系的研究现状及其应用

1.2 土壤水、热和溶质耦合运移研究

1.3 作物水分关系的研究现状和应用

1.4 苜蓿根系吸水机理研究进展

1.5 非充分灌溉理论的提出及研究进展

1.6 生态需水量的研究进展

1.7 灌区草地生态生产力研究

第二章 立题依据

第三章 研究背景、内容及技术路线

3.1 试验区概况

3.2 蒸渗场试验系统概况

3.3 蒸渗场大型土柱土壤理化性质

3.4 试验布置

3.5 试验材料

3.6 研究内容、方法与试验设计

3.7 研究技术路线

3.8 田间管理

第四章 水分、盐分胁迫条件下苜蓿地土壤水盐动态及盐分对其生物特征影响

4.1 盐分与电导率的关系

4.2 温度与电导率的关系

4.3 土壤水盐动态与苜蓿生物特征的关系

4.4 模拟地下水补给对苜蓿产量的影响

第五章 不同水分处理和盐分胁迫下苜蓿根系的生物特性

5.1 不同水分处理下苜蓿根系特性对生物产量的影响

5.2 盐分浓度对苜蓿干湿比和水分利用效率的影响

5.3 苜蓿根冠比与土壤水分的关系

5.4 苜蓿不同水分处理下的根长根重变化规律

第六章 苜蓿生态生理特征及SPAC系统

6.1 气象因子与苜蓿生长相关度分析

6.2 作物光合蒸腾研究

6.3 筒栽苜蓿光合等生理特征研究

6.4 筒栽苜蓿在分阶段受旱下的光合和蒸腾速率变化研究

6.5 苜蓿水势生理变化规律与SPAC系统水势时空变化

第七章 苜蓿需水规律

7.1 苜蓿的生理生态需水规律

7.2 苜蓿需水量的计算

7.3 苜蓿各生育期内耗水量变化规律

7.4 多年生苜蓿各茬耗水量变化规律

7.5 多年生苜蓿阶段耗水量变化规律

第八章 水分生产函数与经济灌溉模式

8.1 苜蓿的水分生产函数

8.2 地面灌溉条件下苜蓿的经济灌溉模式

第九章 灌区生态灌溉的作物结构与苜蓿经济效益优化

9.1 农田生态灌溉需水分析

9.2 苜蓿生态灌溉面积的最优规划

9.3 苜蓿各水分处理间的种植效益分析

9.4 苜蓿生态适宜性土壤含水量下限

9.5 苜蓿与该灌区重要农作物经济效益分析

第十章 秦王川灌区建设方向——西部生态灌区

10.1 秦王川生态灌区建设思路

10.2 发展旱区生态灌区的初步探索

10.3 灌区苜蓿水土保持生态效益定性评价

第十一章 问题与讨论

参考文献

……2100433B

《旱区灌区苜蓿草地土壤水盐动态及其生态灌溉调控模式研究》可供大专院校、科研院所的水利、草业、农林教学与科学研究人员及学生借鉴和参考。该书在试验研究的基础上首次提出“生态灌溉”概念，围绕这一新思路深入研究以甘肃秦王川灌区为代表的旱区灌区苜蓿草地土壤水盐联合运移规律及其生态灌溉调控模式，苜蓿在水盐等逆境胁迫下生理生态特征，生育阶段水分生产函数及生态经济灌溉模式。应用系统工程方法对秦王川灌区生态灌溉的作物结构与经济效益进行优化，构建了旱区灌区草地生态灌溉创新体系，并提出了旱区生态灌区建设的一些思路。

课题围绕铝胁迫紫花苜蓿有机酸、激素及其主要合成酶的动态变化开展研究，主要研究结果如下： 1）发现了有机酸以系统方式，而非有机酸个体方式作用于紫花苜蓿的耐铝毒功能，其中，琥珀酸是苜蓿耐铝毒有机酸系统形成的关键底物，琥珀酸硫激酶（SCS）是关键限速酶，并且，首次发现Al离子结合在核仁上。喷施柠檬酸、苹果酸或草酸分别只提高铝胁迫苜蓿根系的苹果酸或草酸含量，与此相比，喷施琥珀酸大幅提高了铝胁迫苜蓿根系中柠檬酸、苹果酸、草酸和琥珀酸的含量及总量，大幅提高苜蓿耐铝胁迫能力；喷施琥珀酸明显上调了铝胁迫苜蓿根系参与TCA循环的苹果酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、SCS和琥珀酸脱氢酶四个基因的表达，以及PEPC, 柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶和ALFA-酮戊二酸脱氢酶的活性，反映出琥珀酸对苜蓿耐铝毒的作用机理。 2）发现了铝胁迫引起紫花苜蓿根尖IAA积累量下降是因苜蓿顶芽IAA合成及向根尖转运量双双下降，以及IAA从根尖向上运输能力增加共同造成，结果导致根系生长受到抑制。铝胁迫下紫花苜蓿顶芽和根尖的IAA含量明显降低，而根颈下部IAA积累量明显上升，这个结果与IAA极性运输调控基因PIN2表达上调的结果相吻合，解释了文献报道的铝胁迫引起根系IAA积累增加，但根系生长却受抑制的相互矛盾的结果，以及铝胁迫植物根长抑制，但根粗增加的现象。 3）不同铝浓度处理的紫花苜蓿基因芯片研究发现，苯丙烷素与黄酮代谢，以及淀粉蔗糖代谢二大代谢通路的基因显著受到铝胁迫的影响，已筛选出24个耐铝毒候选基因。 本课题预期研究成果：1）弄清紫花苜蓿耐铝毒的有机酸作用系统，揭示铝毒制约紫花苜蓿有机酸合成的关键环节和关键限速酶；2）弄清铝胁迫下，紫花苜蓿主要有机酸合成酶活性变化的分子调控机理；3）发表SCI收录论文1－2篇、国内核心期刊论文2－3篇；4）培养博士1名、硕士2名。对照预期研究成果，课题从有机酸、激素、基因芯片等方面揭示了有机酸调控紫花苜蓿耐铝毒的功能和作用机制；2篇SCI论文接收，1篇已投稿，1篇收录在22nd International Grasslands Congress论文集，1篇英文文章初稿完成；3篇论文发表在国内核心期刊;申请和受权国家发明专利各2个；课题培养博士生2名，硕士生3名（毕业2名），达到预期研究成果。

序

前言

第1章 研究背景

第2章 试验方案设计与研究结果分析

第3章 毛乌素沙地沙漠化概况与防治对策

第4章 毛乌素沙地紫花苜蓿SPAC水分运移消耗规律及其模拟

第5章 紫花苜蓿亏水灌溉补偿效应与精准调亏灌溉技术

第6章 紫花苜蓿水肥耦合效应及水分生理调控技术

第7章 毛乌素沙地土壤、植被空间变异性及草地生产力响应

第8章 研究结论与展望

彩图 2100433B

干旱缺水、用水效率低下与水土环境退化，是制约粮食生产与农业可持续发展的主要因素。灌区水转化机理及其产量环境效应，是国际农业水利领域共同关注的前沿焦点问题。本项目以南方丘陵平原灌区为背景，通过灌区不同地理位置对象的农田水势监测及灌排水位水量调控试验，研究农田、灌排沟渠、水库塘堰之间水势转化关系及其系统模拟模型、临界特性；通过自然水流场动态监测与农业生产经济场调查，探讨灌区广义水势定量描述方法，构建基于广义水势的灌区水资源高效利用调控模型，模拟分析沟渠塘库系统优化调控规则及效率响应规律，提出灌区水资源高效利用的灌排经济模式及其调控机制、条件与技术标准。对解决我国南方灌区复杂条件下的水转化及水资源高效利用调控机制等难点问题，提高灌溉水利用效率，创新发展农业水资源高效利用理论与方法，建立最严格的水资源管理制度，防治水旱灾害与非点源污染，维持生态平衡，实现灌区现代化，具有重要理论意义与广泛应用前景。