南疆无膜滴灌棉田灌溉模式及耗水规律研究

基于长远的土壤环境问题考虑,棉花无膜滴灌栽培模式将成为解决南疆棉田地膜残留污染的有效途径。为了探讨南疆地区棉花无膜滴灌栽培模式的可行性,设置27（I1）、36（I2）、45（I3）、54（I4）和63 mm（I5） 5个无膜滴灌灌水定额处理,并以膜下滴灌灌水定额36 mm（I6）作为对照处理,研究土壤水分分布、棉花耗水及产量等对不同灌水处理的响应。结果表明,相同灌水定额时,无膜滴灌棉田的土壤含水率低于膜下滴灌;无膜滴灌条件下,随着灌水定额的增加土壤含水率呈增加的趋势;其中I5处理的土壤含水率随土壤深度的增加而上升,而I1、I2、I3及I4处理的土壤含水率在60 cm深处达到峰值,之后随深度增加土壤含水量逐渐减少。相同灌水定额时,无膜滴灌I2处理的籽棉产量显著低于膜下滴灌I6处理,减产14.25%。无膜滴灌条件下,籽棉产量随灌水定额的增加呈先增加后减小的趋势,水分利用效率则随着灌水定额的增加逐渐降低。其中,I4处理的籽棉产量最高,与膜下滴灌I6处理间无显著差异。因此,结合产量水平,棉花无膜滴灌的适宜灌水定额为54 mm,灌水次数以10次为宜,为棉花无膜滴灌制定科学的灌溉制度提供了理论依据。     

膜下滴灌不同灌溉定额对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

【目的】研究膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐时空分布特征、春玉米产量和水分利用效率的影响。【方法】在石羊河流域中游,通过2014-2015两年的灌溉试验,对春玉米生育期设置不同灌溉定额（4 800、4 200和3 600 m³·hm^-2）,测定0-100 cm土层内,土壤水盐时空分布特征,春玉米播种前和收获后土壤全盐量在年内和年际间的变化,春玉米产量及其构成要素。【结果】随灌水定额的增加,0-60 cm土层土壤含水率增加明显,当灌水定额从420 m³·hm^-2增加到480 m³·hm^-2时,春玉米吐丝扬花期0-60 cm土层平均含水率可保持在24.52%以上。在作物需水关键期,当灌水定额为480 m³·hm^-2时,能明显增加深层土壤的蓄水量。当灌溉定额低于360 m³·hm^-2时,灌水量严重不足,土壤水分亏缺明显。在非灌溉期,土壤盐分随水分蒸发在表层耕作土壤中积聚。垂直方向上,在0-40 cm土层发生积盐现象,80-100 cm土层发生脱盐现象。在灌溉期,在垂直方向上,随着灌溉定额的增加,土壤淋洗深度呈增加的趋势。不同灌溉定额条件下,0-20 cm土层土壤发生脱盐现象,40-100 cm土层发生积盐现象。但0-100 cm土层内,土壤全盐量盈亏量总体基本平衡。在水平方向上,土壤盐分以滴头为中心向滴灌带两侧运移,滴头间土壤水分的交汇作用将原耕层的部分盐分迁移到滴灌带的湿润锋边缘处。各处理土壤含盐量均表现为滴灌带间较滴头间增加明显。不同灌溉定额对春玉米穗长、穗行数、行粒数影响不显著,对穗粗、秃尖长、百粒重影响显著。降低灌溉定额可增加春玉米的穗粗和百粒重,但对作物增产无显著作用。【结论】膜下滴灌条件下,春玉米耗水量受灌水量影响,适度水分亏缺能提高水分利用效率（WUE）,但使春玉米产量降低4.45%-20.99%。春玉米全生育期灌水10次,灌水定额为420 m³·hm^-2,灌溉定额为4 200 m³·hm^-2的灌溉制度节水、压盐、增产效益最优。     

免冬春灌不同灌水定额条件下棉花膜下滴灌对土壤盐分变化规律的影响

以田间实测数据为基础,研究免冬春灌棉田膜下滴灌土壤盐分变化规律。通过对284 mm、339 mm、369 mm和399 mm4个灌溉定额下棉田土壤盐分变化进行分析得到：免冬春灌使棉田土壤盐分主要积累在0～30cm之间;随着灌溉定额的增加,滴头下土壤盐分淡化区深度逐渐增加,积盐区深度下移;各处理土壤盐分积累深度分别为20cm、30cm、60cm和70 cm,滴头下竖向随灌溉定额的增加淋洗效果越明显;滴头、行间、膜间土壤盐分含量依次增加;在棉花生育期内284 mm灌溉定额土壤处于积盐状态,339 mm、369 mm和399 mm灌溉定额土壤处于脱盐状态;结合洗盐深度和棉花根系主要活动范围,初步确定一年免冬春灌棉花灌溉定额为369 mm以上。该结果可为干旱区棉田少、免冬春灌棉花膜下滴灌水盐调控技术提供参考。     

北疆滴灌复种大豆田土壤温度分布特征

针对复种作物生长季节的特殊性,研究复种大豆田土壤温度在0~100cm深度土壤剖面的分布、日变化,生育阶段的动态及灌水对土壤温度的影响。结果表明,土壤温度受大气温度昼夜变化影响的土层临界深度为40cm,0~40cm土壤温度以24h为周期呈准正弦曲线波动,其振动变化幅度随土壤深度增加趋于平缓;土壤温度日变化呈上升和下降2个变化阶段,升温速率明显大于降温速率;适宜的灌水定额具有提高土壤温度的效果,360mm灌溉定额处理土壤温度最高,小灌溉定额和大灌溉定额均不利于提高土壤温度;土壤温度在大豆生殖生长阶段内宽行温度始终高于窄行但温差随生育期推移趋于一致,且土壤温度随时间推移呈逐渐下降趋势。     

不同灌溉定额下核桃根区土壤水分动态变化

为探究滴灌模式下不同灌溉定额核桃根区土壤水分动态变化,在新疆阿克苏市红旗坡新疆农业大学实验站进行大田实验。利用剖面土壤水分传感器TRIME-IPH对核桃根区0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120cm土层的土壤含水率监测并进行分析。结果表明,随着灌溉定额的增大,土壤水分活跃层向上移,土壤储水层向下移。灌溉定额为375m~3/hm~2处理灌水量较小,不能满足60cm以下的土壤水分补给。灌溉定额为450m~3/hm~2处理灌水量较适宜,能够满足0～100cm的土壤水分补给。灌溉定额为525m~3/hm~2处理灌水量较大,有深层渗漏,造成灌溉水的浪费。     

残膜和灌溉水平对绿洲棉田水分时空分布的影响

[目的]探讨不同残膜和灌溉水平下土壤水分的时空分布,揭示残膜量对棉田土壤中水分分布影响,调控灌水.[方法]在连续15 a覆膜种植棉花的棉田设置0、225、450 kg/hm2三个残膜梯度,全生育期设置3 450、4 650、5 850 m3/hm2三个灌溉水平.分别在蕾期、花铃期、盛铃期灌水后第1、3、5d取土测定其土壤含水率,分析不同处理对土壤水分变化趋势、横向、纵向的影响.[结果]土壤水分分布明显受到残膜含量与灌溉量的影响,灌溉量较小时,450 kg/hm2的残膜处理土壤含水率最低且灌水后第1d到第5d土壤含水率下降最多,随着灌溉量增加残膜处理土壤含水率相比对照也有所增加,当灌溉量达到5 850 m3/hm2时,无残膜处理土壤含水率最低.垂直方向上在3 450 m3/hm2灌溉量下,450 kg/hm2残膜处理在各土层土壤含水率均最少,当灌溉量为5 850 m3/hm2时225、450 kg/hm2残膜处理的各土层土壤含水率均大于0 kg/hm2残膜处理,各处理土壤含水率随着土层加深而增加.[结论]不同灌溉水平下不同残膜处理土壤含水率不同,含残膜棉田相比无残膜棉田土壤含水率会随着灌溉量的增加增大,5 850 m3/hm2灌量促进高残膜量棉田水分的均匀分布.     

膜下滴灌灌溉制度对棉田土壤水分变化及产量的影响研究

[目的]以田间实测数据为基础,研究膜下滴灌灌溉制度对土壤水分变化及棉花产量的影响.[方法]试验根据不同灌溉定额和不同灌水次数设计了12个处理,在灌水前1 d利用中子土壤水分仪测定宽、窄行的10、20、40、60、80和100 cm深度处中子数,灌水间隔1 d后重复此过程,然后将中子数转换为土壤含水率,同时将不同处理条件下棉花产量和灌溉水分生产率进行对比.[结果]灌水次数为16次,不同灌溉定额处理下,10 cm深度处灌水前后宽窄行土壤含水率变化不明显.灌水次数为10次,灌溉定额为4 500、5 100 m3/hm2时,棉花生长区域土壤水分出现了深层渗漏,而其它处理条件下,均未出现深层渗漏.灌溉定额为3 900 m3/hm2,灌水次数为16次的处理产量最高,灌溉定额为4 500 m3/hm2的处理节水效率达到11.8;,在灌水次数为16、13次时,减产幅度仅为5.5;和3.1;.灌溉定额为3 900 m3/hm2的2、10处理水分生产率较高,均在1.6 kg/m3以上.[结论]灌溉定额越大,灌水次数越少,灌水后宽窄行含水率增大趋势越明显,越容易出现深层渗漏.灌溉定额越大,产量并不是越高,其灌溉水分生产率也不是很好,而中等灌溉定额的产量较高,灌溉水分生产率也是最好的.因此,设计灌溉制度时,应尽量选择中等灌溉定额和灌水次数,同时达到提高产量和节水的效果.     

TSZ-1型土壤水分速测仪在设施辣椒节水灌溉上的应用初探

开展土壤水分速测仪在设施辣椒节水灌溉上的应用试验,比较不同灌水量对土壤含水量的影响,探析辣椒需水量与不同生育阶段、温度、天气之间的关系。结果表明:TSZ-1土壤水分速测仪可用于土壤田间持水量的测定,方法简单、直观、数据可靠。土壤水分速测仪用于设施辣椒土壤水分监测和管理时,应将土壤水分传感器埋设在离滴头横向距离0~10 cm、畦面下垂直距离15 cm处的土壤中。在试验条件下,16%~19%和27%~29%的土壤含水量可分别作为灌溉起点和灌溉上限,用于指导设施辣椒土壤水分的精准管理。667 m²辣椒适宜灌水定额为1.0~1.3 t·d^-1。辣椒生长前期,定植25 d左右开始浇水,生长中后期,晴热天气一日一灌,按灌水定额浇水即可满足植株生长需要。     

冬春灌条件下棉田水盐对产量的影响研究

南疆灌区是以棉花为主栽作物的灌溉农业区,土壤普遍含盐量高,且棉花收获至来年春播棉田休闲期长,蒸发返盐明显,采取冬春灌可压盐提墒促进棉花生长发育。然而大定额的冬春灌又使灌区地下水位普遍抬升,土壤次生盐渍化问题日益凸显。为此,本文开展了冬春灌不同灌水定额下棉田水盐变化及其对棉花产量的影响研究。结果表明：各处理生育期灌溉制度相同时,冬春灌总灌溉定额较高的处理,全生育期土壤含水率相对较高;在冬春灌条件下棉田盐分含量呈现以下变化趋势：苗期到蕾期下降,蕾期到花铃期上升,花铃期到吐絮期下降;冬灌2000m。／hm。与春灌1000m’／hm。的组合灌溉定额下增产效果明显,能够确保棉田实现较高产量。     

不同灌水定额条件下土壤含水率变化试验研究

[目的]研究不同灌水定额条件下土壤含水率变化。[方法]利用时域反射仪,对不同灌水定额入渗的土壤含水率进行测定;结合土壤质地特性,分析不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。[结果]不同土层深度土壤水分变化因灌溉水量不同而不同。不灌水时,0-70 cm土层土壤含水率为9.88%;70-100 cm土层土壤含水率逐渐增大,达17.00%;100-120 cm土层含水率达25.00%;120-180 cm土层土壤含水率为24.45%。灌水量为0.029 99 m^3/m^2时,0-30 cm土层土壤含水率逐渐增大,达30.00%;30-60 cm土层土壤含水率逐渐下降,降至25.00%,60-180 cm土层土壤含水率为25.00%;灌水量为0.059 97 m^3/m^2时,0-30 cm土层土壤含水率逐渐增大,达26.00%,30-100 cm土层土壤含水率为32.50%,120-180 cm土层土壤含水率恢复到未灌溉前状态;灌水量为0.089 96 m^3/m^2时,0-180 cm土层土壤含水率为25.86%。[结论]该研究结果对经济合理地利用水资源具有重要意义。     

覆膜对滴灌棉田土壤水分时空运移的影响

【目的】对比分析覆膜与无膜滴灌棉田土壤水分在时间维度上以及空间维度上的运移规律,为棉花精准灌溉、无膜棉栽培技术提供理论依据与技术支撑。【方法】以膜下滴灌和无膜滴灌作为试验处理,采用5TE土壤水分温度传感器实时采集棉花全生育期土壤水分数据,采用Voxler和Surfer等软件对土壤水分网格数据进行时空插值、3D可视化以及切片。【结果】膜下滴灌土壤水分含量整体高于无膜滴灌处理;垂直方向上,膜下滴灌各不同深度土层间的运移加快,土壤水分含量随着深度增加而增加,在底层土壤(80~100 cm)水分含量最多,而无膜滴灌各土层间的土壤水分交流不活跃,水分主要集中表层土壤(0~20 cm);水平方向上,2种处理的近根系和远根系土层的土壤水分含量无显著差异;时间维度上,随着棉花生育进程的推进,膜下滴灌处理的土壤水分含量总体呈现上升的趋势,土壤水分消退速率在滴灌前(6月20日)为3×10^-4 m³/(m³·d),6月20日至8月11日(滴灌后)维持在30×10^-4 m³/(m³·d),8月11日至8月26日增至30×10^-4 m³/(m³·d),8月26日(最后1次滴灌)后降低至30×10^-4 m³/(m³·d),而无膜滴灌处理的土壤水分变化较为平稳,滴灌前水分消退速率在0.7×10^-4 m³/(m³·d),滴灌后为10×10^-4 m³/(m³·d)。【结论】覆膜处理能使土壤水分从表层向下运移,底层(80~100 cm)水分最多;而水平方向上,2种处理的近根系和远根系土壤水分无明显差异;时间维度上,覆膜处理提高了滴灌棉田的土壤水分的变化波动,使其水分消退速率增加,无膜处理的水分消退速率却保持稳定。     

干旱区滴灌棉田冻融季土壤水热盐分布规律研究

[目的]研究滴灌棉田冻融期及其前后水热盐分布规律.[方法]实验以野外实测和室内试验数据为基础,分析水热盐在干旱区滴灌棉田冻融季土壤各层中分布特征.[结果]表层土壤11月下旬开始冻结,到翌年2月上旬达到最大冻结深度,4月上旬土壤完全融通,冻融期5 cm深处土壤温度变幅为19.95℃,170 cm深处变幅为10.25℃;0～60 cm土层2009年11月29日～2010年2月11日含水量和含盐量冻结过程中都呈上升趋势,2010年2月11日～4月21日为融化期,土壤垂直含水量和含盐量分布表现出复杂的变化方式,60～200 cm土壤水盐垂直分布变化不大;土壤水分与盐分时间变异特征表现为:冻融期土壤表层变异性大于底层,0～80cm水分变异程度大于盐分,80～200 cm水盐变异系数差异不大,变异性低.[结论]为冻融季土壤水热盐分布进一步研究提供参考,对盐渍土的改良、农业灌溉等相关问题的研究有一定参考价值.     

密度和灌溉定额互作对76 cm等行距机采棉田水分分布及利用的影响

【目的】研究一种利于化学脱叶催熟、提高采摘效率和品质的新型机采棉种植模式,分析该种植模式的耗水规律与产量效益,优化和完善配套的高产技术措施,为完善现行76 cm等行距机采棉配套技术提供理论依据。【方法】 采用大田试验,设置3个种植密度(低密度M₁,13.5×10⁴株/hm²;中密度M₂,18×10⁴株/hm²;高密度M₃,22.5×10⁴株/hm²)和灌溉定额[重度亏缺W₁(50% ET_C),3 150 m³/hm²;轻度亏缺W₂(75% ET_C),4 050 m³/hm²;充分灌溉W₃(100% ET_C),4 980 m³/hm²],研究其对76 cm等行距机采棉土壤水分分布、耗水特征、产量及水分利用效率的影响。【结果】不同种植密度与灌溉定额均对土壤水分分布有显著影响。水分在土壤剖面中分布整体呈现,随土层加深土壤含水率越高;在相同灌溉定额下,密度增加显著增加了上层土壤含水率,致使水分整体分布均匀性升高。在相同种植密度下,相较于重度亏缺灌溉,充分灌溉显著增加了棉田耗水量,并在土壤整体含水率上升的基础上,显著增加了下层土壤含水率,水分整体分布均匀性呈先升高后降低趋势。不同密度和灌溉定额处理下产量和水分利用效率具有显著差异,以高密与重度亏缺灌溉组合水分利用率最高,达到14.08 kg/(hm²·mm),并且超过模拟值10.18%;以低密与充分灌溉组合棉田产量最高,但是与高密和重度亏缺灌溉组合之间差异不显著。【结论】密度22.5×10⁴株/hm²和灌溉定额3 150 m³/hm²组合是最适合76 cm等行距机采棉的种植模式,有利于棉田产量和水分利用率的提高。     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26.8%～29.0%之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6 g·L^-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8 g·L^-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6 g·L^-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度研究

[目的]研究基于Globe-Logging TDR系统的棉花土壤水分与温度的变化规律.[方法]在棉花土壤中分10、20、30以及40 cm土层深度水平埋装一根Globe-Logging TDR测量探针,通过无线网络在线监测7月棉花土壤水分和土壤温度的变化规律.[结论]在不降雨或不灌水的情况下,深层土土壤水分要高于浅层土,深层土的土壤含水率与土壤温度呈反比例关系;当土壤温度高于最低气温时,土壤温度随着土层深度的增加而升高.[结果]该研究可为Globe-Logging TDR系统的推广应用提供参考.     

Effects of Irrigation Water Quality and Drip Tape Arrangement on Soil Salinity,Soil Moisture Distribution,and Cotton Yield (Gossypium hirsutum L.) Under Mulched Drip Irrigation in Xinjiang,China

More and more attention is being focused on saline water utilization in irrigation due to the shortage of fresh water to agriculture in many regions. For purpose of reducing the risks of using of saline water for irrigation, the mechanism of soil moisture and salinity distribution and transport should be well understood for developing optimum management strategies. In this paper, field experiments were carried out at Junggar Basin, China, to study the effects of drip irrigation water quality and drip tape arrangement on distribution of soil salinity and soil moisture. Six treatments were designed, including two drip tape arrangement modes and three irrigation water concentration levels (0.24, 4.68, and 7.42 dS m-1). Results showed that, soil moisture content (SMC) directly beneath the drip tape in all treatments kept a relatively high value about 18% before boll opening stage; the SMC in the narrow strip in single tape arrangement (Ms) plot was obviously lower than that in the double tapes arrangement (Md) plot, indicating that less sufficient water was supplied under the same condition of irrigation depth, but there was no significant reduction in yield. Mulching had not significant influence on salt accumulation but the drip tape arrangement, under the same condition of irrigation water depth and quality, compared with Md, Ms reduced salt accumulation in root zone and brought about relatively high cotton yield.     

深松耕作下灌溉定额对棉田水分利用效率及产量的影响

【目的】研究深松耕作下灌溉定额对新疆南疆滴灌棉田棉花生长发育及水分利用效率和产量的影响,优化新疆滴灌棉田灌水制度,为新疆南疆地区棉花生产实现高效用水,节水保产提供理论依据。【方法】2019年,深松40 cm条件下,设置2 400 m³/hm²(W₁)、3 000 m³/hm²(W₂)、3 600 m³/hm²(W₃)和4 200 m³/hm²(W₄)4个滴灌定额的田间试验,测定并分析不同滴灌定额对棉花生长发育、水分利用效率及产量的调节效应。【结果】深松40 cm条件下,棉花株高和叶面积指数均随灌溉定额的增加呈线性增大趋势,W₃和W₄处理株高与叶面积指数显著高于W₁处理;灌溉定额的增加,促进生育后期生物量的形成,有利于产量提高,但灌溉定额过大,反而不利于生物量积累与产量形成,不同处理生物量累积表现为W₃>W₂>W₄>W₁的变化规律,且W₃处理显著高于W₁处理(P<0.05),分别较W₁、W₂和W₄处理高出18.8%、9.6%和13.9%;增加灌溉定额,各生育期0~80 cm土层内土壤含水量均呈递增变化趋势,但灌溉量过大,容易造成水分下渗;对于产量性状而言,W₃处理单株结铃数显著较W₁处理增加10.9%,W₂和W₃处理籽棉产量显著高于W₁和W₄处理(P<0.05),W₂处理分别较其他处理高出10.9%、0.6%和11.8%;水分利用效率随灌溉定额的增加显著降低(P<0.05),处理间均达到显著性差异。【结论】深松40 cm条件下,当灌溉定额在3 000~3 600 m³/hm²,更有利于促进棉花生长发育和干物质积累,能更好的平衡水分利用与产量的关系,利于产量形成。