棉花根系分布对微咸水膜下滴灌田间水盐运移影响机制及定量刻画

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41902255
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0213.水文地质学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Mulched drip irrigation with brackish water has been widely used for the cotton production in arid areas, which strongly attributes to the great utilization potential of bracksih water in China. The influence of cotton root distribution on field soil water-salt movement must be considered in order to give full play to the advantage of mulched drip irrigation with brackish water, avoid soil salinization and its relevant series problems. However, it is hard to finely description of the temporal-spatial distribution of cotton root morphology under mulched drip irrigation with brackish water, the influence of the temporal-spatial distribution of root distribution on field soil water-salt movement in the numerical simulation study is inadequate consideration, the mechanism of the influence of cotton root distribution on field soil water-salt movement is not clear at present. This project will carry out mulched drip irrigated cotton field and pot experiments with brackish water in a typical arid area. In situ monitoring, sampling test and other methods are applied to finely measure the cotton root morphology distribution, soil water potential, soil salt, evaporation, transpiration, etc. for some prospects as follows: (i) to reveal the regulation of cotton root morphology distribution, soil water-salt distribution in the root zone and root water uptake during process growth of cotton root, (ii) to build cotton root growth model, and then embed into a program of soil water-salt movement numerical simulation to simulate the process growth of cotton root, root morphology distribution and its influence on field soil water-salt movement during cotton growth period, and (iii) to propose measures for optimize regulation of drip irrigated cotton field soil water-salt with brackish water. The research achievements could provide theoretical basis for using brackish water efficiently, prevention soil salinization and the sustainable development of agricultural in arid area.
我国微咸水利用潜力巨大,微咸水膜下滴灌已被广泛用于干旱区棉花生产。为充分发挥微咸水膜下滴灌优势,避免盐渍化及其衍生的系列问题,必须考虑棉花根系分布对田间水盐运移影响。但目前研究较难精细刻画微咸水膜下滴灌棉花根系形态时空分布,现有数值模拟对根系时空分布对田间水盐运移影响考虑不多,棉花根系分布对田间水盐运移影响机制尚不清楚。本项目拟在典型干旱区开展棉花微咸水膜下滴灌田间和盆栽试验,通过原位监测与采样测试等手段,精细监测棉花根系形态分布、土壤水势、含水量、盐分、蒸发、蒸腾等要素,揭示棉花根系生长过程中的形态分布、根区水盐分布及根系吸水规律。构建棉花根系生长模型,将其嵌入土壤水盐运移数值模拟程序仿真棉花生长期内的根系生长过程、形态分布及其对田间水盐运移影响,提出棉花微咸水滴灌田间水盐优化调控措施。其成果可为干旱区微咸水有效利用,防治土壤盐渍化,实现农业可持续发展提供理论依据。

结项摘要

我国微咸水利用潜力巨大,微咸水膜下滴灌已被广泛用于干旱区棉花生产。为充分发挥微咸水膜下滴灌优势,避免盐渍化及其衍生的系列问题,必须考虑棉花根系分布对田间水盐运移影响。但微咸水膜下滴灌棉花根系形态分布和土壤水盐相互作用关系复杂,现有数值模拟对根系时空分布对田间水盐运移影响考虑不多。本项目在系统剖析膜下滴灌棉田土-作物系统和水盐运移特征基础上,开展棉花微咸水膜下滴灌田间和盆栽试验,精细观测棉花根系形态分布、水盐均衡项要素,以及气象、农学等配套指标。获得了基于微根管原位动态监测膜下滴灌棉花三维根系空间分布,发现细根主要生长在0-45cm土层中,从苗期到花铃前期根长密度增加,花铃后期下降,平均根长密度在蕾期最高,扎根深度达107cm,平均根长增长率为1.55mm/d,平均存活天数为56天。揭示了不同覆膜滴灌模式下棉花根系生长过程中根系形态和土壤水盐热相互作用及其对地上部生长的影响规律,发现水分受根系吸水作用影响聚集于根系密集区附近,灌水后根区根系密度大的区域(深度15-32.5cm)水分下降而盐分聚集明显,微咸水灌溉处理根区过量盐分累积将抑制根系生长,进而导致棉花减产。利用溴示踪法、茎流计监测结合数值模拟评估了膜下滴灌棉田灌溉水入渗补给量及蒸腾量变化规律,膜下滴灌棉田地下水补给量仅占总降雨和灌溉量的0.8-5.6%,宽行处平均入渗补给系强度大于膜间,花期相较蕾期平均蒸腾量增长最快且晴天日蒸腾量大于阴天。建立了考虑棉花根系生长动态变化的膜下滴灌田间水盐运移数值模型,验证结果表明模型的误差在可接受范围,且该模型的误差指标优于传统的根系静态分布模型,分析揭示了根系分布动态变化影响下的田间水盐运移规律,表明考虑根系分布动态变化可提高根系生长在不同生育期差异较大土层水盐运移模拟精度。研究成果可为干旱区微咸水有效利用,防治土壤盐渍化,实现农业可持续发展提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Soil conditions affect cotton root distribution and cotton yield under mulched drip irrigation
土壤条件影响覆膜滴灌棉花根系分布和棉花产量
  • DOI:
    10.1016/j.fcr.2020.107743
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    FIELD CROPS RESEARCH
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Chen, Wenling;Jin, Menggui;Xian, Yang
  • 通讯作者:
    Xian, Yang
Using bromide data tracer and HYDRUS-1D to estimate groundwater recharge and evapotranspiration under film-mulched drip irrigation in an arid Inland Basin, Northwest China
利用溴化物示踪剂和HYDRUS-1D估算西北干旱内陆盆地覆膜滴灌地下水补给和蒸散量
  • DOI:
    10.1002/hyp.14290
  • 发表时间:
    2021-07-01
  • 期刊:
    HYDROLOGICAL PROCESSES
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Chen, Wenling;Wang, Jianjun;Ferre, Ty P. A.
  • 通讯作者:
    Ferre, Ty P. A.
Spatial distribution and dynamics of cotton fine root under film-mulched drip irrigation
膜下滴灌棉花细根空间分布及动态
  • DOI:
    10.1016/j.indcrop.2022.114693
  • 发表时间:
    2022-02-23
  • 期刊:
    INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Chen, Wenling;Chen, Feifei;Ferre, Ty P. A.
  • 通讯作者:
    Ferre, Ty P. A.
干旱区微咸水覆膜灌溉棉花根系生长分布与土壤水盐运移规律及其相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    安全与环境工程
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赖善星;张耀珑;盛统民;张茗惠;陈文岭
  • 通讯作者:
    陈文岭

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NaCl和Zn对棉花生长及营养元素吸收的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈文岭;靳孟贵;朱永惠;王在敏
  • 通讯作者:
    王在敏

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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