宁南山区不同灌溉方式下土壤湿润范围研究

宁夏南部山区的半干旱及同类地区作物灌溉主要采取补充灌溉,试验掌握在不同灌溉方式、不同灌溉量下的土壤湿润情况,可以为实施作物精量控制灌溉提供设计、灌溉依据.本研究选择滴灌和点灌2种灌溉方式,设计5个水平的灌溉量,在宁夏彭阳县王洼镇姬阳洼小流域进行实地试验,摸清了不同灌溉方式、灌溉量下的土壤湿润范围、深度、土壤湿润比及灌溉量与湿润土体体积的关系.     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

节水灌溉中土壤水运动模拟研究

定量研究水分在农田-植物系统中的循环和利用过程,是提出合理化农田水分管理措施的基础。基于HYDRUS-1D模型,对三种典型土壤(砂性壤土,壤土,黏性壤土)的灌溉方式进行数值实验,模拟灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面含水量变化和土壤表面的径流情况。结果表明,砂壤土在不产生径流的情况下,可以接受更大的灌溉速率进行灌溉,可以有更灵活的灌溉方式可供选择,灌溉入水量也比较多;壤土和黏壤土的灌溉方式选择单一;砂壤土中,最大灌溉深度为61cm,壤土、黏壤土的最大灌溉深度分别为34cm和18cm。灌溉后及灌溉24h之后的土壤剖面的湿润锋面变化明显,这就要求在对作物进行灌溉时应该考虑灌溉水在土壤中自身运动。本研究推算的不同类型土壤在不同条件下的需水量,可为不同根深的作物选择合理灌溉方式提供参考。     

不同灌溉方式下施用生物炭对土壤水盐运移规律及玉米水分利用效率的影响

【目的】研究不同灌溉方式下生物炭对土壤水盐运移特征、作物生长及水分利用效率的中长期综合影响效应,推荐适宜的灌溉方式和生物炭用量,为内蒙古河套灌区农田水资源高效利用及盐碱化耕地治理提供理论依据和技术支撑。【方法】以灌溉方式、玉米秸秆生物炭用量为二因素,设计完全随机区组田间小区试验,共设置6个处理,其中灌溉方式为地下水滴灌、地下水畦灌、黄河水畦灌,生物炭用量为0、30 t/hm~2。生物炭在2016年玉米播种前施入土壤表面并通过旋耕机混入土壤耕层,2017年和2018年不再施用生物炭。2018年玉米生长季考察并分析不同灌溉条件-生物炭耦合处理下的土壤水分动态、降盐效果、玉米产量、蒸散量和水分利用效率。【结果】地下水滴灌条件下,与未施加生物炭的处理相比,施加生物炭的脱盐量增加13.3%,作物蒸散量提高10.5%,水分利用效率6.0%,产量提高3.5%。而畦灌条件下,施用生物炭的处理的脱盐量增加5.0%,蒸散量提高1.3%,产量提高4.8%,水分利用效率增加3.1%。【结论】生物炭施用后的第3年仍能抑制不同灌溉方式下玉米农田0～100 cm土壤的盐分积累,提高作物水分利用效率,增加作物产量,相比而言,膜下滴灌下施用30 t/hm~2的生物炭的节水降盐增产效果更优。     

垄沟灌溉施氮土壤水氮分布特征试验研究

为了指导垄沟间(套)作种植田间灌水技术和灌溉系统合理设计,通过长方体土槽模拟垄沟灌溉施氮二维土壤入渗试验,探究4种土壤质地的入渗量随时间变化规律,分析肥液入渗湿润体特征,研究土壤水分、硝态氮和铵态氮空间分布特征.结果表明,随着土壤黏粒含量的增多,土壤比表面积增大,在相同灌水时间内入渗量则小;入渗量累积曲线上升趋势因土壤质地不同存在显著差异.含3参数的Horton入渗模型计算的肥液入渗量精度高,其稳定入渗率参数实用性强,对灌水流量设计有重要的参考价值.随着土壤砂粒含量的增多,同等入渗条件下,湿润锋运移距离越远,且垂向运移距离均大于水平侧渗距离.水平侧渗距离与入渗时间呈指数函数关系,垂向湿润锋运移距离与入渗时间的1/2次方呈线性函数关系.垄沟灌溉施氮方式下,硝态氮在湿润锋边缘累积,铵态氮峰值出现在灌水沟附近.在质地重的土壤下应用垄沟灌溉施肥技术好.     

微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的影响

为探究微润灌溉条件下水分在不同质地土壤中的入渗情况,分别选取黏壤土和黏土2种质地土壤,土壤体积质量均为1.35 g/cm3,压力水头为2 m,测定累计入渗量、湿润锋及土壤含水率3个指标。结果表明,水分累计入渗量与土壤含黏粒量为负相关关系;湿润锋是以微润管为中心的近似圆形,水平运移距离与垂直向下运移距离均大于垂直向上运移距离;湿润锋运移距离与时间的关系近似为幂函数关系;土壤含黏粒量越高,水分在土壤中的入渗速率越慢,湿润体的范围越小;同一取样点的土壤含水率随含黏粒量的增加而降低,经计算,微润灌溉的灌水均匀性符合要求。试验结论为微润灌溉系统的参数设计提供了理论参考。     

多点源滴灌条件下红壤水分溶质运移试验与数值模拟

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质分布特征和湿润锋推移和交汇过程。模拟结果与试验对比表明:模拟的湿润锋运移交汇过程、湿润体内土壤含水率以及NO_3~--N含量与实测值之间的偏差均在9.5%以内;模拟值和实测值具有很好的一致性,并显示在湿润锋交汇处土壤含水率和NO_3~--N含量低于同一深度滴头下方的土壤,另外高容重红壤阻碍湿润锋的推进速度。总体而言,Hydrus-3D可以用于红壤滴灌施肥灌溉条件下湿润体范围以及水分和氮素运移和分布的模拟。     

地下滴灌条件下湿润体特性的试验研究

滴头流量与灌水量影响土壤湿润体的大小形状等特性,从而影响作物的生长生产.通过室内试验,研究了地下滴灌条件下不同滴头流量不同灌水量对湿润体特性的影响.结果表明:湿润锋运移与滴头流量的时间变化呈正相关;灌水量为5L时湿润体的横向和纵向尺寸达到50 cm;湿润体含水率与滴头的距离具有良好的二次幂函数关系.这对于开展地下滴灌试验与设计具有一定的参考价值.     

基于不同供水压力不同土壤添加物的暗管灌溉特性研究——以吉林西部苏打盐碱土为例

为改善吉林西部苏打盐碱土土壤特性,提高暗管系统在苏打盐碱地区的灌溉效果,在不同供水压力下进行暗管灌溉特性研究.依据土壤水动力学理论,以暗管系统为研究对象,基于室内暗管系统灌溉试验,根据前期试验结论选择3％稻壳与5％玉米秸秆作为添加物与土壤混掺,从不同供水压力下湿润锋水平向右、竖直向上、竖直向下运移距离,累计入渗量以及土壤水盐分布状况三方面研究暗管系统灌溉时土壤水盐运移特性.结果表明:供水压力越大,各方向上湿润锋运移距离越远,灌溉历时越短,累计入渗量越大,平均入渗速率越快.同一供水压力下各方向上湿润锋运移距离大小关系为:竖直向上>水平向右>竖直向下.玉米秸秆作用效果强于稻壳.湿润体内部竖直向上、水平向右两个方向的土壤剖面含水率均随着与暗管滤层顶端的距离增大而减小.土壤盐分随着水分向湿润锋附近运移,土壤表面以及水平向右方向上湿润锋附近含盐量皆大于0.45％.选择供水压力为100 cm,5％玉米秸秆与土壤混掺方案,可以为农作物提供足够的根系吸水量,加快水分到达农作物根系的速度,增加农作物产量,对治理土壤盐碱化和农业可持续发展具有一定意义.     

无压地下灌溉条件下土壤水分入渗特性研究

通过室内土箱试验,研究了不同供水压力(-3、0、3cm)和灌水器孔径(4、6、8mm)对无压灌溉下累积入渗量、湿润峰动态变化以及土壤含水率分布的影响。结果表明,不同供水压力和灌水器孔径下累积入渗量、土壤湿润体水平向和垂直向最大湿润距离均随入渗时间的增加以幂函数形式增大,湿润体内土壤含水率沿湿润球体半径方向以二次抛物线形式逐渐减小。随着供水压力的增大,相同时段内的土壤入渗量增大,湿润锋的迁移速度也随之变快;在供水压力相同的条件下,大孔径灌水器在相同时段内的土壤入渗量、水平向和垂直向最大湿润距离均比小孔径灌水器情况下的数值要大。在中大灌水器孔径条件下,土壤含水率随供水压力增大而增大,而小孔径情况下差异显著。     

先进灌水技术在红旗人民公社开了花

稻田灌溉方法1.迂回灌溉:在田的三方做沟,引来的水从三方迂回进入田中,这样可加长水受阳光照射的时间,提高水温,增强作物生活能力。经试验证明:这样可以提高水温1—3度。温度增高,肥料易于分解,使作物提前吸收养分正常生长发育。2.湿润灌溉:经常保持土壤湿润,达到土壤含水率的饱和。土壤紧皮时灌水一次保持田面无积水,土壤不开裂。在田中每隔6米做畦沟一条,便于及时排除积水,每3—4天灌水一次,使作物能得到正常生长。3.间歇灌溉:是根据土质情况而定,根据作物生长情况(各生长阶段的不同),灌水有一定的间断时     

宁夏扬黄限额灌溉区降水资源就地高效利用技术集成研究

结合宁夏中部干旱补灌区水资源与限额供水的特点,集成覆盖保墒技术、大田微集水技术、限额补充灌溉技术、抑制蒸腾技术,提出多因素组合的玉米、马铃薯降水资源高效利用集成模式,开展多因素正交组合模式试验研究。在试验监测的基础上,综合分析作物玉米、马铃薯的需水关键期,将多年平均降水量与各作物需水过程进行比较,分析作物的缺水期和缺水程度;在充分利用降水资源的前提下,采用限额灌溉技术在作物需水关键期进行补充灌溉,分析土壤含水率、作物产量、水分利用效率,提出适宜宁夏中部干旱区限额补充灌溉的降水资源高效利用模式。     

宁夏南部雨养农业区玉米生育期土壤含水率控制阈值研究

在宁夏南部雨养农业区,设置玉米不同生育期土壤含水率控制下限指标,开展以土壤含水率为灌溉控制指标的精量灌溉技术试验研究。在分析玉米各生育期灌水量、土壤含水率、作物产量、水分利用效率的基础上,推荐在丰水条件下,玉米生育期土壤含水率控制阈值为:种植期80%θf、苗期—拔节期55%θf、拔节期—抽雄期85%θf、抽雄期—灌浆期80%θf,水分生产效率可达3.35kg/m3。宁夏南部雨养农业区推荐土壤含水率控制阈值为:种植期60%θf、苗期45%θf、拔节期50%θf、抽雄前期60%θf,水分生产效率可达3.7kg/m3。     

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.     

不同滴灌条件下土壤水分分布与运移规律

通过对相同规格的滴灌带在不同土壤含水量、不同滴灌方式和不同灌水量条件下灌水,研究水分在土壤中的下渗分布规律。结果表明,单管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体均呈坛状;双管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体依灌水量大小而异,灌水量较小时呈并放双碗状,随灌水量增大,湿润体逐渐呈坛状。不同滴灌方式下灌水,满足植物根系需要的灌水量不同,单双管滴灌灌水量分别为300 m3/hm2和450 m3/hm2时即可满足植物根系对水分的需求。单双滴在相同灌水量条件下,土壤表层湿润半径大小变化因土壤含水量不同而不同,土壤垂直湿润深度随灌水量增大而增加;在相同灌水量条件下,滴灌方式和初始土壤含水量对土壤水分湿润圈大小有很大影响。     

无压地下灌溉新技术试验

对局部控水灌溉(无压地下灌溉)技术从理论上进行了分析，并给出了其土壤水分运动方程。在大田试验的基础上，研究分析了无压灌溉不同孔径孔口出水规律和根区局部湿润状况。试验结果表明：无压孔口出水规律与孔口孔径、地温和土壤含水量等因素有关；出水孔口孔径和初时土壤含水量对湿润锋推进速度影响较大，孔径和初时土壤含水量越大，湿润锋推进速越快；适宜的出水孔径沿管道长度方向出水均匀，5～35cm深度的土壤含水量变化无明显差异，能够满足作物需水和生理需水要求。     

原状土滴灌条件下水分再分布过程研究

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,水分再分布过程湿润体特征值的变化规律及水分分布规律。试验结果表明,灌溉结束48 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水率变化很小,湿润峰几乎不再扩展;再分布后湿润体体积与灌水量间也存在良好的线性关系;土壤含水率的最大值不在地表而在地表以下10 cm左右深度处;建立了预测湿润体特征值和湿润体体积的经验模型。     

基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动模拟

为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程,以土箱试验实测含水率为依据,构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型,并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征,土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明,负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外,基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。     

基于网络监测平台的农林间作耗水特征和灌溉制度

针对特定生态区的种植方式和作物对水分的需求差异,在大田生产条件下对农林复合系统的土壤水分动态、作物日耗水量和灌溉制度进行了试验研究。以新疆枣、棉间作为主要研究对象,利用频域反射法(FDR)土壤水分传感器实时监测农林复合系统下,不同间作带位置的根层土壤水分动态和耗水量。以农作物根层土壤的含水量变化为主要指标,分析间作作物的日耗水量,结合农林复合系统中根层土壤的水分饱灌点和补灌点,确定农林复合系统的最佳灌溉时间和灌溉量。通过实验分析,提出了基于网络平台的农田灌溉警报系统,对农田进行实时监控和管理,预测灌溉时间。结果表明提出的这种基于网络平台土壤墒情监测的灌溉制度方法,可以实时监测农田土壤的水分状况,为农田作物灌溉提供技术支持,对提高农田水分利用效率有着重要的理论意义和应用价值。     

不同灌水量对南疆棉花墒情及长势的影响研究

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了不同灌水量情况下作物长势与产量影响及土壤墒情变化与分布规律的影响。试验共设了3 300、3 000、2 700、2 400m3/hm2等不同灌溉定额的处理,在各处理试验小区内装土壤墒情传感,并其传感器探头埋在地下10、20、40cm处实时监测不同层面土壤含水量和温度变化,以及同时在相应处取土样采用烘干法测土壤含水率和田间持水量。结果表明:3 300、3 000m3/hm2灌溉定额下,作物长势、土壤含水率和温度变化规律比较好,并与产量的相关性显著最佳状态,灌溉定额对土壤水分与温度灌水前后和灌水周期内变化的影响有明显显著。