膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

暗管排水控盐对盐渍化灌区土壤盐分淋洗有效性评价

【目的】解决盐渍化灌区土壤盐渍化较严重问题,明确暗管排水控盐对土壤盐分淋洗效果的影响。【方法】以灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测和室内试验分析结合,采用经典统计学与地质统计原理,分析收获后、春灌前后暗管排水土壤盐分统计特征和空间异质性,及其土壤盐分和盐分离子脱盐效率和暗管排水对地下水埋深的影响。【结果】暗管排水0～20、20～40、40～100 cm土壤平均脱盐率分别为61.14%、52.78%、40.37%,随着土壤深度的增加,脱盐率减小。春灌后土壤盐分变异系数降低、空间自相关性增强,说明春灌后土壤盐分空间异质性均有所下降。土壤中除CO_3~(2-)表现为上升趋势外,其余各离子均表现为下降趋势,且HCO_3~-脱盐率最小,几乎不变,土壤各盐分离子脱盐率大小表现为:Cl~-K~++Na~+SO_4~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)HCO_3~-。暗管排水地下水埋深在灌后7 d开始下降,且下降速率较快,排水明沟深1.5 m,对地下水埋深的控制效果较好。【结论】利用暗管排水均能降低土壤含盐量,弱化土壤含盐量的空间异质性,土壤盐分由"高盐异质性"向"低盐均质性"转变,有效降低土壤盐分离子量,避免盐渍化过程中离子平衡失调,防止盐类向单一化方向发展。利用暗管排水技术降低河套灌区土壤盐分,控制地下水埋深,保证作物正常生长,防止土壤次生盐渍化具有重要意义;暗管排水技术可在河套灌区农业生产中推广应用。     

不同排水措施对青海高寒区盐碱地改良效果的研究

【目的】解决青海高寒区盐碱地治理的问题。【方法】采取在青海柴达木盆地德令哈(中度盐渍化)与诺木洪(重度盐渍化)2处试验区建设排盐工程与田间试验的方法,在中度和重度盐渍化土地安装毛细透排水带与暗管进行排水,分析了毛细透排水带降盐技术对中度和重度盐渍化土壤盐分变化规律的影响。【结果】(1)中度和重度盐渍化土壤表层(0～10 cm)盐分下降最快,其他土层盐分量呈现显著下降,中度和重度土壤最高脱盐率分别为81.19%和96.62%,重度盐渍化土壤盐分可降低至中度水平;(2)2处试验区0～10 cm土壤盐分中Cl-、SO42-、Na+和K+量较原始土样明显下降,毛细透排水带对Cl-、SO42-、Na+和K+有显著的淋洗作用;(3)毛细透排水带降盐技术在青海高寒区中度盐渍化地区土壤脱盐率可达98.61%,重度盐渍化地区淋盐定额土壤脱盐率可达94.41%。在1 500 m3/hm2灌水量、灌水次数4次的淋盐定额下,中度盐渍化土壤的改良效果最好;在1 650 m3/hm2灌水量,灌水次数4次的淋盐定额下,重度盐渍化土壤的改良效果最好。【结论】毛细透排水带可以有效治理盐碱土壤,中度盐渍化地区改善土壤性质,恢复耕地,提高土地生产力。     

SWAP模型模拟暗管排水条件下土壤水盐运移

【目的】研究内蒙古河套灌区暗管排水条件下作物根系层水分通量和盐分通量变化,寻求适宜当地的农田排水暗管规格。【方法】基于2018年和2019年田间试验观测数据,对SWAP模型进行率定和验证,并利用该模型对不同暗管埋深(1.5、2.0 m)和间距(30、45 m)下的40 cm土壤剖面处水分通量和盐分通量进行数值模拟。【结果】①存在灌水和降雨时,40 cm土壤剖面的水分通量向下,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下的水分通量累积量增加5.2%,暗管埋深增加0.5 m时,向下的水分通量累积量增加83.9%;没有灌水和降雨时,40 cm剖面处的土壤水分通量以向上为主,暗管埋深和间距的变化对向上的水分通量影响不大,向上的水分通量在0～0.14 cm/d之间变动。②土壤盐分通量变化趋势和水分通量一致,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下盐分通量累积量增加5.1%,暗管埋深增加0.5 m时,向下盐分通量累积量增加82.6%,增幅与向下水分通量累积量基本一致,且暗管埋深的变化对向下的盐分通量影响较明显。【结论】合适的暗管布设埋深和间距有助于土壤根系层的排水脱盐,其中暗管埋深对排除土壤盐分的影响更为明显,综合考虑不同暗管布局的排水排盐效果以及对产量的影响,认为当地暗管埋深取2.0 m,暗管间距取45 m较为适宜。     

不同灌溉制度对棉田盐分分布与脱盐效果的影响

以直径20 cm蒸发皿蒸发量为基础,采用双因素组合随机区组设计,研究了不同灌溉制度对膜下滴灌棉田土壤盐分分布与脱盐效果的影响。结果表明：增大灌水频率与灌水定额,有利于对棉花根区盐分在水平方向的淋洗,5 d和8 d灌水频率对水平方向含盐量有影响的土层深度分别为0~20 cm和0~30 cm;5 d灌水频率的土壤盐分随深度的增加呈现先降后升趋势,8 d灌水频率0~100 cm深度内各土层含盐量相差不明显,中等灌水定额（T60）0~60 cm土层含盐量小于高水（T80）和低水（T40）处理;与播前相比,棉花收获时0~20 cm含盐量降低,但30~60 cm土层含盐量增加,0~60 cm土层含盐量总体表现增加,中等灌水定额（T60）处理含盐量变化幅度最小,脱盐率为0.44%。灌水处理对0~100 cm深度土壤总含盐量无明显影响。此外,灌水量过高与过低均不利于提高棉花产量,与其他处理相比,高频（5 d）中定额灌溉（T60）处理不但可以获得合理的盐分分布与脱盐效果,且籽棉产量最高,为9.18t/hm2,是实现抑盐、控水、高产、高效的适宜棉花灌溉制度。     

土槽模拟开沟覆膜滴灌技术下盐分调控规律

新疆气候干旱与土壤盐碱化并存,是制约新疆农业发展的主要因素,开沟覆膜滴灌技术综合了膜下滴灌技术与开沟技术的优点,理论上可有效治理盐碱地。在开沟覆膜滴灌技术下,设置不同灌水定额与灌水次数,利用试验土槽模拟盐分调控规律,结果表明:1第1次合适灌水定额对盐分的淋洗起主要作用,可使土体盐分达到较稳定的状态,盐分也随水分侧向运移,并在土埂表层聚集;2灌水定额的增加促进盐分随水分向远离滴头和向深层方向运移,使得覆膜间、覆膜边盐分淋洗的深度增加,脱盐区增加;3在灌水定额为300m3/hm2时,可以在滴灌带横向0~23cm,下部58cm处迅速形成一个含盐量小于1.5%的达标脱盐区,满足当地作物正常出苗,故建议当地可选择300m3/hm2作为第1次灌水洗盐定额。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

秸秆排水体的排水脱盐效果研究

通过田间试验,对比研究了秸秆排水体和PVC波纹管对滨海盐渍土的排水脱盐效果。结果表明,秸秆排水体和PVC波纹管排水的单位面积排水总量分别为0.012 8、0.014 7m3/m2,单位面积排盐总量分别为76.06、55.77g/m2,排水矿化度比埋管前分别下降46.26%、32.66%;0~100cm土壤剖面,各土层土壤脱盐率差异较大,秸秆排水体为34.32%~48.75%,PVC波纹管为30.33%~53.24%。1m土体中,秸秆排水体的土壤脱盐率比PVC波纹管低1.48%,但60~100cm土层秸秆排水体脱盐效果明显高于PVC管。秸秆排水体作为暗管排水材料,可加速土壤脱盐,排水脱盐效果显著,能够有效改良盐碱土。     

膜下滴灌结合暗管技术土壤水盐特性研究

膜下滴灌结合暗管排水技术,是一种将膜下滴灌和暗管排水技术结为一体的复合型节水灌排技术。为探究该技术条件下的玉米大田作物土壤水盐和有机质运移规律,在吉林省前郭县前诸尔钦村选取试验地,通过膜下滴灌结合暗管排水(T1)、膜下滴灌(T2)和传统种植(T3)三个不同小区进行田间试验。试验结果表明:在玉米生长期,同一土层深度土壤含水率T1、T2、T3变化幅度分别为9.46%、15.35%、23.49%,说明膜下滴管结合暗管排水有助于改善土壤保水性;T1各层土壤均出现不同程度的脱盐,20、40、60 cm土层脱盐率分别为40.5%、38.8%、27.9%,T2玉米生长后期出现深层土壤积盐现象,积盐率为95.2%,T3降雨条件下出现深层土壤积盐,干旱条件下出现表层土壤返盐现象;T1在玉米生长后期,20、40、60 cm土壤有机质含量显著增加,T2、T3呈下降的趋势,说明膜下滴灌结合暗管排水有助于提高土壤有机质含量,利于作物生长。本研究还利用Hydrus-1D建立土壤水分运移模型,模拟效果较好,模型可靠。     

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m²土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m²土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.     

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。     

戈壁葡萄膜下滴灌土壤水分动态规律的研究

以酿酒葡萄为实验材料,设计2 400、3 000、3 600、4 200m3/hm2四个不同滴灌量的膜下滴灌处理和3 600m3/hm2的不覆膜处理,在每次滴灌后每隔2d取20、40、60、80cm四个不同土层的土样进行烘干处理。结果表明,在不同滴灌量下20～60cm土层的土壤质量含水率受自然蒸发和葡萄的蒸腾失水影响明显。在3 600m3/hm2的灌溉量下,覆膜处理下20～40cm和40～60cm的土壤质量含水率分别比不覆膜的处理高出15.60%和18.83%,说明覆膜处理比不覆膜处理能更好的保持土壤质量含水率,可以节约大量灌水。     

滴灌条件下山区典型土壤水分运移规律分析

在广西山区选择沙土、壤土和黏土等3种典型土壤,并开展滴灌在这3种土壤条件下的土壤水分运移规律研究。试验结果表明:1在地埋黏土、壤土和沙土以及0.10 MPa工作压力条件下,滴灌管的单米流量为4.17、5.92和6.10 L/h,为地表自由出流的67.58%、95.05%和98.87%;2滴灌在黏土的水分运移形状基本为圆形,在沙土和壤土的湿润形状为上小下大的椭圆形;3同等条件下,水分在沙土的水平和垂直向下运移速率最大,壤土次之,黏土最小;4在土箱相同位置,黏土的土壤含水率最大,壤土次之,沙土最小;5根据滴灌的土壤水分运移规律,提出滴灌管在广西山区沙土、壤土和黏土的适宜埋深分别为10、15和20 cm;6滴灌应用在山区条播作物时,在黏土、壤土、沙土的适宜滴孔间距应为35、30和25 cm。     

柴达木地区滴灌水-盐-肥综合调控对枸杞生长和水肥利用的影响

针对柴达木盆地枸杞生产对水-肥-盐综合管理的需求,布置了5个滴灌施肥灌溉比例(施肥量分别为当地枸杞施肥量的10%、30%、50%,70%、90%)的田间试验,试验通过控制滴头正下方20cm处的土壤基质势下限为-20kPa进行滴灌水盐调控和施肥灌溉。结果表明:在柴达木地区,当滴头正下方20cm深度土壤基质势控制在-20kPa以上时,滴灌施肥灌溉阶段土壤盐分会增加,但是土壤仍属于非盐渍土,低耐盐植物可以生长;冬灌盐分淋洗效果显著,冬灌后土壤盐分基本可以维持平衡;随着施肥比例的增加,枸杞的株高、茎粗、冠幅增长率及干鲜果产量先增加再降低,当施肥比例为70%时达到最大;滴灌高频施肥灌溉有利于提高枸杞的产量、灌溉水利用效率和肥料利用率,并且当施肥比例为当地枸杞施肥量的70%左右时,枸杞产量高、灌溉水利用效率高、肥料偏生产力高。     

不同滴灌年限土壤盐分分布及对棉花的影响初步研究

随着膜下滴灌应用年限增加,农田土壤盐碱变化及对作物影响引起关注.通过在新疆石河子121团,选择地块相近连续应用膜下滴灌2～14 a棉田8块进行盐分变化监测.结果初步表明,膜内0～20 cm土壤脱盐;40～80 cm积盐;膜间裸地盐分表聚,60 cm以上积盐,100 cm以下与膜内土壤盐分接近.滴灌4 a以内盐分含量较高,滴灌6 a以上较低.生育期末0～40 cm土壤盐分随滴灌年限增加而降低;60～100 cm以滴灌4 a积盐最高.滴灌8 a以上棉花成活率较高、株高和单株铃数相差不大.棉花产量以滴灌8 a地块最高,滴灌8 a以内随滴灌年限增加产量增加,滴灌8 a以上随滴灌年限增加产量降低.建议滴灌6 a以内农田加大盐分调控力度,滴灌8 a以上要对土壤盐分进行综合调控.     

滴灌控制土壤基质势对土壤水分分布和苜蓿生长的影响

采用在滴头正下20 cm深度处埋设负压计,分别设置-15、-25和-35 k Pa的土壤基质势控制滴灌,通过田间试验,研究了不同土壤基质势下土壤水分变化特点和紫花苜蓿的生长特性,分析了蒸发、降雨和灌水与土壤基质势之间的关系。从土壤剖面水分分布来看,整个生育期内-15 k Pa处理下的土壤剖面含水率整体集中在14%~15%,较-25和-35 k Pa处理的更为均匀,水分密集区域距离滴头最近;-15 k Pa处理下苜蓿株高达到41.7 cm,盖度为15.3%,生物量值达到了281.29 g/m~2,在所有处理中均为最高。     

滨海盐碱地暗管工程设计参数研究

为了探索滨海滩涂盐碱地区暗管洗盐工程设计参数,运用溶质运移理论分析了脱盐标准与冲洗时间及冲洗定额之间的关系,研究了暗管工程设计参数（埋深、间距、管径）的影响因素及其理论模型,提出了牛顿迭代法计算方法。通过实例分析验证,得出暗管参数设计理论及方法是合理的,排水区的盐渍化土壤处于脱盐状态,满足作物生长发育的要求,为我国盐碱...