冬小麦微咸水灌溉制度的研究

通过中科院南皮生态试验站冬小麦微咸水灌溉试验,研究不同灌溉定额对土壤水分利用效率、盐分运移规律以及作物产量的影响,并进一步探讨灌区适宜的灌溉制度。研究结果表明,从水分利用效率大小、年内盐分平衡以及作物需水规律综合考虑,小麦生育期适宜灌溉定额为120 m³/667 m²。该研究结果为灌区地下微咸水的合理开发利用提供了依据。     

微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征

开展田间试验研究微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征。试验采用5个水平的微咸水灌溉处理：电导率分别为1.1 dS/m(K1)，2.2 dS/m(K2)，2.9 dS/m(K3)，3.5 dS/m(K4)和4.2 dS/m(K5)，重复3次，按随机区组布置。试验结果表明：滴灌条件下各种盐分离子的迁移速度与分布特性不同，Ca²⁺、Mg²⁺与SO^2-₄易于被灌溉水分淋洗，主要分布在湿润体外围，而HCO^-₃、Na⁺与Cl^-主要分布在湿润体内部。生育期内土壤剖面上的平均盐分含量没有增加，但对土壤结构与作物有重要影响，Cl^-、Na⁺、HCO^-₃有增加的趋势。     

冬小麦高产咸水灌溉制度的田间试验研究

通过田间咸水灌溉试验,研究在不同咸水灌溉条件下,运城盆地湖区灌区土壤水盐运移规律及其对农作物产量的影响,进一步探讨咸水灌溉冬小麦适宜的灌溉制度。研究结果表明:灌区咸水适宜的灌溉定额为825～975³/hm²,灌区上游矿化度小于3g/L的微咸水适宜的灌水次数为4次;灌区中游矿化度3～5g/L的咸水适宜的灌水次数为2～3次;灌区下游矿化度5～7g/L的咸水灌水次数最多不能超过1次。该研究结果为灌区土壤盐渍化的防治和地下咸水的合理开发利用提供了依据。     

咸水结冰灌溉结合改良剂对滨海盐土的改良作用

冬季咸水结冰灌溉是将冬季自然冷资源与滨海盐碱地区丰富的咸水资源相结合, 通过自然结冰使咸淡分离, 再利用结冰融化时咸水先流出淡水后流出会对土壤起到一定的洗盐作用的原理, 对盐碱地进行改良。本文通过大田试验, 研究了冬季咸水结冰灌溉及改良剂对天津滨海盐碱地水盐运移的影响。结果表明, 通过咸水结冰灌溉能降低根层土壤含盐量, 且灌溉水量与土壤含水量呈正相关。冬季咸水结冰灌溉初期可能会引起土壤碱化, 但随着冰层融化及时间的推移, 各处理的碱化趋势会逐渐消弱。在滨海盐土施用磷石膏能够降低HCO₃^-含量, 增加SO₄^2-、Ca²⁺含量, 有效降低Cl^-、Na⁺在总盐分中的比例, 且磷石膏施用量越大, 根层土壤的pH 越低、保水能力越强(7 500 kg·hm^-2 磷石膏>4 500 kg·hm^-2 磷石膏); 施用磷石膏和大水量的咸水结冰灌溉都能很好地促进柽柳生长,且咸水冬季结冰灌溉和施用磷石膏配合(1 350 m³·hm^-2 结冰灌溉+7 500 kg·hm^-2 磷石膏)效果最好。因此, 咸水结冰灌溉配合改良剂应用可有效改良滨海盐土, 改善因咸水结冰灌溉而带来的土壤碱化问题, 为早期植物萌发生长提供有利条件。     

地下咸水滴灌对内蒙古河套地区蜜瓜用水效率和产量品质影响的试验研究

在内蒙古河套灌区长胜试验站进行了蜜瓜的微咸水滴灌适宜性试验研究。灌溉水源为地下微咸水，水质的电导率从生育初期的3.3 dS/m到收获期的6.3 dS/m。该试验采用4种灌溉处理：按蒸发量的30%、60%、90%灌水(一行作物分别铺1、2、3条滴灌带)及不灌水的对照处理。各处理的灌溉水质和灌溉时间、灌水次数相同。试验结果表明：用微咸水滴灌灌溉的蜜瓜与不灌溉的蜜瓜相比，产量和品质都有较大的提高。60%处理的西瓜产量最高。4种处理(对照，30%，60%和90%)的水分生产效率分别为：25，20.5，18和11.37 kg/m³。在微咸水滴灌情况下，各处理土壤剖面盐分分布基本相似，表层土壤(0～10 cm)盐分积累高于下层土壤。各处理距离滴头50 cm处各剖面的盐渍度要高于距离滴头10 cm处各剖面的盐渍度。3种处理在灌溉结束后，土壤剖面的平均盐渍度和灌溉初期相比，基本没有形成土壤盐分的累积。     

微咸水非充分灌溉对冬小麦生长发育及夏玉米产量的影响

为实现微咸水替代淡水, 缓解环渤海地区淡水资源紧缺的目的, 采用桶栽和大田试验相结合的方法,研究了不同矿化度咸水非充分灌溉对冬小麦产量、产量构成、生理指标及其后茬玉米产量的影响。桶栽试验表明, 小麦产量灌2 水>灌1 水>旱作, 产量差异主要由千粒重变化引起;两种灌水处理中灌水的矿化度对产量无明显影响。大田冬小麦试验设越冬后不灌水(A0), 越冬后拔节期灌淡水(A1)、2 g·L^-1 微咸水(A2)和4 g·L^-1 微咸水(A3)4 个处理。结果表明, 微咸水灌溉降低了小麦离体叶片的失水速率, 提高了小麦的比叶重;微咸水灌溉引起了小麦千粒重降低, 但对穗粒数和穗数无显著影响;不同处理小麦产量为A2>A3>A1>A0。微咸水灌溉增加了0~40 cm 土壤含盐量; 随着灌溉水矿化度的增加, 土壤含盐量呈增加趋势, 且主要增加了0~40 cm 土层的K⁺+Na⁺含量。虽然后茬玉米季未进行微咸水灌溉, 但土壤积累的盐分对玉米形成了减产效应, A2 和A3 处理的玉米产量比A1 分别降低11.8%和18.8%, A3 比A2 处理的玉米减产8.0%;全年产量为A2>A1>A3>A0。因此, 在冬小麦-夏玉米一年两熟种植区, 利用2 g·L^-1 及以下的微咸水灌溉小麦, 对全年产量无显著影响。     

不同钠吸附比的咸水结冰融水入渗后滨海盐土的水盐分布

在室内利用相同矿化度(10 g·L^-1)、不同钠吸附比(5、10 和30)的咸水进行咸水结冰融水模拟试验、结冰融水入渗和咸水直接入渗的土柱试验, 以淡水处理为对照, 分析不同钠吸附比咸水结冰融水入渗下滨海盐土水盐分布特征。结果表明: 咸水冰融化过程中, 融出水的矿化度和钠吸附比均呈由高到低的变化趋势。咸水结冰融水入渗速度和入渗深度均快于和深于淡水。咸水钠吸附比越小, 结冰融水入渗速率越快、深度越深。水盐分布也表现为低钠吸附比咸水结冰处理的表层土壤含水量较低, 水分向深层迁移, 这种水分分布也使盐分向深层运移, 表现为表层土壤含盐量低, 深层土壤含盐量大。土层含水量低钠吸附比咸水处理高于高钠吸附比处理, 10~45 cm 土层则表现出相反的趋势; 表层土含盐量低钠吸附比处理高于高钠吸附比处理, 且咸水处理下土壤脱盐的深度大于淡水处理。钠吸附比5 的咸水结冰处理, 0~10 cm 土壤平均含水量和含盐量分别为30.3%和1.1 g·kg^-1, 显著低于其他处理。为比较咸水结冰灌溉和咸水直接灌溉的效果, 室内利用含盐量为10 g·L^-1、钠吸附比10 的咸水进行直接入渗的土柱(土壤含盐量为21.3 g·kg^-1)模拟试验, 结果表明: 与咸水直接入渗处理相比, 咸水结冰融水处理盐分淋洗效果更好, 该处理0~25 cm土层平均土壤含盐量为2.9 g·kg^-1, 显著低于咸水直接入渗的10.6 g·kg^-1。     

基于水肥耦合的滴灌西兰花光合-产量-品质试验及综合评价

研究膜下滴灌条件下，不同水肥组合对西兰花光合、产量、水肥利用效率及品质的影响，并建立西兰花产量—品质与水肥因素的回归模型及主成分综合评价体系，寻求西兰花最优的灌水量和施肥量组合，为西兰花高效节水灌溉提质增效提供技术依据。以西兰花为试验作物，采取膜下滴灌的灌溉方式，采用二因素三水平随机区组试验设计。灌水量设置3个水平，分别为1 740，2 175，2 610 m³/hm²，施肥量设置3个水平，分别为1 200，1 500，1 800 kg/hm²，共9个处理。结果表明：在生育期降水量为20.8 mm，灌水量为2 610 m³/hm²，施肥量为1 800 kg/hm²，西兰花的产量及品质最好，综合评价得分也最高，说明高水高肥处理下最有利于西兰花的生长，是适宜本地滴灌西兰花的灌溉施肥制度。     

不同矿化度咸水造墒灌溉对棉花生长发育和产量的影响

采用裂区设计, 灌溉量作为主处理, 灌溉水的矿化度作为副处理, 研究了播前不同灌溉量下不同矿化度咸水对棉花生长发育及产量的影响。研究结果表明, 不同矿化度咸水灌溉对棉花出苗时间和出苗率的影响差异较大, 随灌溉水矿化度的增大, 棉花出苗速度变缓, 出苗率降低, 其中4 g·L^-1 以下的咸水灌溉处理棉花出苗率在90%以上, 6 g·L^-1 矿化度处理平均出苗率仍可达85%左右, 但出苗时间推迟。播种前咸水灌溉量以22.5~34.0 mm 为宜。灌溉水矿化度对棉花生长发育的影响程度前期大于后期, 前期大于4 g·L^-1 矿化度处理表现出明显的抑制生长作用, 后期大于6 g·L^-1 矿化度处理才表现出明显的抑制生长作用。从产量上看, 棉花的咸水矿化度计算阈值为3.38 g·L^-1, 即在矿化度小于3.38 g·L^-1 时, 咸水灌溉的棉花产量与淡水灌溉产量差异不明显, 高于此矿化度阈值时, 棉花产量呈直线下降趋势; 但低于8 g·L^-1 咸水灌溉的棉花产量均显著高于纯旱地的棉花产量。     

微咸水喷灌对作物影响的研究进展

微咸水喷灌条件下, 作物同时受到土壤盐分和喷灌水盐分的双重影响。大部分作物通过叶片吸收盐分的速率与盐分浓度和喷水历时基本上呈线性函数关系; 同时, 喷灌过程中不仅要监测灌溉水的电导率, 而且与其他水源混合时也要监测离子组成, 尽量降低Mg²⁺、Cl^-和Na⁺的含量。喷灌频率的增加比喷水历时的增加更能增加作物盐分的吸收, 并加重对作物的损伤。微咸水喷灌后短时间的淡水冲洗可以减少作物叶片对盐分的吸收。微咸水喷灌显著降低成熟植被的生物量和作物累积耗水量, 造成作物一定程度的减产, 而且具有累积效应; 但作物产量和叶片汁液离子浓度没有明显的相关关系。今后, 应重点研究以下5个方面的问题: (1)微咸水喷灌下作物的耐盐性评价指标, 建立相应的评价体系; (2)选育耐微咸水喷灌的品种, 尤其是用于草场恢复重建、城市绿化、盐渍土改良等耐盐牧草、草坪草的选育; (3)制定与微咸水喷灌相适应的灌溉制度, 研究微咸水喷灌条件下作物叶片上和土壤中盐分的淋洗对微咸水喷灌具有重要的作用; (4)微咸水喷灌对作物影响的区域性和时效性, 应建立微咸水喷灌对作物产量影响的区域性评价和研究长期微咸水喷灌对作物的影响; (5)微咸水喷灌对土壤盐分积累及分布的影响。     

Growth,yield and fruit quality of cherry tomato irrigated with saline water at different developmental stages

Water shortage is a serious environmental and agricultural problem and saline underground water has been widely used to make up the fresh water shortage in northwestern China. An open-field experiment was conducted to establish a proper irrigation scheme with saline water for cherry tomato in the Minqin oasis, where very severe salinization occurs. The experiment had four treatments including fresh or saline irrigation over the crop season (control, C, T3), fresh/saline-water irrigation change on days after thinning 50 (DAT 50, T1) and saline/fresh irrigation change on DAT 50 (T2). Leaf area index (LAI), photosynthesis rate (P_n), transpiration rate (T_r), leaf dry matter (LDM), stem dry matter (StDM), yield, marketable fruit and total soluble solids (TSS) of tomato were measured. Saline irrigation, irrespective of the timing, significantly decreased maximum LAI, LDM and StDM, P_n, T_r and stomatal conductance but significantly stimulated water use efficiency. The reduction in maximum LAI, LDM and StDM was lower in T2 than in T1 and T3. Harvest index (HI) and TSS were higher in T2 and T3 than in T1 and C. Marketable fruit had no significant change in T2 but significantly declined in T1 and T3. Maximum saturated soil conductivity without yield reduction (the salt tolerance threshold) was 3.69?dS m^?1. Total yield of tomato would decrease by 9.85% with one unit increase of soil salinityhigher than the threshold. Final yield significantly reduced by 24.6% and 23.1% in T1 and T3 treatments, respectively. Our results suggest that irrigation with saline water before DAT 50 and fresh water after DAT 50 should be advocated for cherry tomato plantation in water-scarce areas like the Minqin oasis.     

咸淡水分配比例对盐碱土壤水分入渗特征与脱盐效果的影响

以黄河三角洲重度盐碱化土壤为研究土样,在室内对其进行垂直一维积水入渗试验,研究5种咸淡水分配比例下累积入渗量、湿润锋深度和入渗率随时间的变化规律及灌溉后土壤脱盐深度、脱盐率。结果表明:(1)首轮微咸水入渗结束后,第二轮淡水灌溉的过程中,在同一时间,与全部微咸水灌溉相比,累积入渗量、湿润峰深度和入渗率均产生了明显的下降,并且淡水灌水量越多,下降的幅度越大,但其仍显著大于全部淡水灌溉;(2)累积入渗量与湿润锋深度呈良好的线性关系,回归方程的决定系数R2均大于0.99;与Green-Ampt模型和Philip模型相比,Kostiakov公式更适于描述入渗率与时间的关系;(3)咸淡水分配比例对土壤脱盐深度影响较小,但对脱盐深度内的脱盐率影响显著,在一定深度范围内,咸、淡水先后灌溉下土壤脱盐率远远大于全部微咸水灌溉,与全部淡水灌溉差异较小,但随着土层深度的继续增加,其土壤脱盐率明显小于全部淡水灌溉,与全部微咸水灌溉基本一致。     

Simulating the impact of irrigation management on the water and salt balance in drained marsh soils (Marismas, Spain)

Abstract. Using the simulation model MACRO, this paper investigates the likely consequences of reduced irrigation inputs on the water and salt balance and crop growth in a drained, saline clay in a Mediterranean climate (Marismas, SW Spain). The model was first successfully validated against field measurements of the soil water and chloride balance, water table depths and drain outflows in the 1989 growing season. Three-year simulations were then performed assuming two different irrigation applications (60 and 75% reductions from the 1989 amount) and two different frequencies (12 or 6 irrigations per growing season). The model predictions suggested that reduced irrigation may lead to up to a 15%) increase in the chloride content of the soil profile after 3 years. Also, despite overall reductions in water discharge, slight increases in chloride leaching via field drains ( c. 4 to 8%) were predicted. The model demonstrated that encroachment of salt into the soil profile may he exacerbated by the non-equilibrium nature of water flow and solute transport ('by-passing flow') in structured clays. With reduced water supply for irrigation, more frequent applications may give marginally better crop yields for the same quantity of irrigation but at the expense of slightly increasing salt concentration in the root zone.     

咸水非充分灌溉条件下土壤水盐运动SWAP模型模拟

为了研究咸水非充分灌溉条件下土壤水盐动态变化规律,该文在2013年田间试验的基础上,利用试验观测数据,对SWAP模型进行了率定和验证,并对咸水非充分灌溉条件下土壤剖面水分和盐分通量变化过程进行了模拟和分析。研究结果表明:SWAP模型模拟值较好地反映了实测值的变化趋势,经过率定和验证后的SWAP模型能够较好地模拟土壤水盐的动态变化规律以及制种玉米的产量情况。在制种玉米苗期阶段,3种灌水处理40 cm以上土壤剖面的水分通量主要以向上为主;在灌水和降雨阶段,各处理土壤剖面的水分通量主要向下,且灌水量越大的处理,向下的水分通量越大;在土壤蒸发阶段,各处理60 cm以下土壤剖面的水分通量向下,且向下的水分通量逐渐减小。土壤盐分通量模拟结果与土壤水分通量具有类似的规律,60 cm以下土壤剖面的盐分通量主要向下,表明土壤盐分主要向深层土壤运移。研究结果可为该研究区域咸水非充分灌溉制度的制定提供理论依据。     

灌溉方式对土壤水分运动参数的影响

通过实测和拟合的方法研究了不同灌溉方式对土壤饱和导水率及非饱和土壤水分运动参数的影响。结果表明:膜下滴灌明显改善了土壤导水性能,0-10 cm各土层土壤饱和导水率明显高于地面漫灌,并且两种灌溉方式下土壤饱和导水率都高于裸盐地;不同灌溉方式下,相同含水率所对应的非饱和导水率及非饱和扩散率均不同,0-100 cm各土层都表现为膜下滴灌>地面漫灌>裸盐地。膜下滴灌对土壤水分运动参数的影响,并不是由土壤质地、容重、温度、盐分等因素作用而引起,可能是由于膜下滴灌改变了土壤的团粒结构或土壤中盐分的离子组成而造成的。     

地下滴灌夏玉米的初步试验研究

通过观测地下滴灌夏玉米全生育期不同生长阶段的土壤水分、根系的生长发育状况及其生物量、产量等，研究分析了地下滴灌不同的土壤水分处理条件下的土壤水分运移与分布规律，以及其对夏玉米的根系、产量和生物量的影响关系，建立了根系吸水模型，并研究其节水机理。阶段试验结果表明：地下滴灌可以高效地控制灌溉用水量，对作物的根系、产量及生物量产生直接影响；有可能通过土壤水分调控来影响作物能量的协调、平衡关系，达到最优根冠比，合理提高水的利用率和利用效率。     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

灌溉水温对冻融土入渗规律的影响

在冬春灌溉期间,由于灌溉水源、灌溉方式、灌溉时间不同,当水流入农田时,将具有不同的水温。灌溉水温不同,在相同的灌溉水量条件下,其热容量不同,导致土壤温度分布不同,必将影响到冻土的入渗规律。该文通过土壤冻结期间积水入渗试验,获得了不同入渗水温条件下冻土的入渗规律。试验结果表明,入渗水温对冻土入渗规律的影响十分明显,冻土的入渗能力随入渗水温的升高而增强。研究结果对于季节性冻土壤区冬春灌溉合理灌水技术参数的确定提供依据     

IMAGE: a physically-based one dimensional irrigation management model for soil salinity control

Abstract. This paper describes a study of 37 farms in the Batinah region of Oman where fodder crops and date palms are grown using saline irrigation water. Soil water salinities (ε_s) range from 2 to 50 dS m^–1. Soil water salinity depends on irrigation water quality and management factors such as the amount and frequency of irrigation and the area of the irrigation basin relative to the vegetation canopy. An irrigation management model for soil salinity control IMAGE has been developed, based on the salt balance of the profile assuming that the ε_s is in equilibrium with the irrigation water. The input parameters required to run the model include the annual water application, irrigation interval, soil textural class, potential evaporation, the ratio of crop canopy to irrigation basin area and the salinity of irrigation water. Verification of the model using rather uncertain data from a survey of the farms showed that this simple approach predicted ε_s to within 2.5 dS m^–1 in 82% of cases. The model showed that ε_s was highly sensitive to the size of irrigation basin and the amount and scheduling of irrigation, and so provides a tool for optimizing salinity management.     

草炭对砂质土壤保水特性的影响

通过比较草炭、砂土、草炭－砂土混合基质水物理特性和3种灌溉频率条件下基质蒸发量和水势的变化,分析了草炭对砂质土壤保水特性的影响。研究结果表明：用腐质化程度低的高位草炭改良砂土,改良基质的孔隙度、田间持水量、饱和含水率显著增加,基质保水能力提高;干旱处理过程中体积收缩程度也随基质中草炭含量的增加而增大。灌溉频率对基质蒸发量和水势也有显著影响,随着灌溉频率的增加,基质中草炭含量越高,表面蒸发越快。用较低的灌溉频率,纯草炭仍能保持更多的水分,为植物提供更多的有效水。