膜下滴灌对风沙土盐分变化和棉花产量的影响

通过大田试验研究了北疆地区膜下滴灌对风沙土盐分变化和棉花产量的影响.结果表明:棉花全生育期膜下滴灌处理0-100 cm土层平均含盐量以滴头处最低.棉花窄行间次之,膜间最高.随着滴灌定额的增加,0-100 cm土层土壤盐分含量下降,且各部位土壤含盐量差异变小.滴灌量2 850 m3/hm2的处理膜内滴头处土壤脱盐明显,但棉花窄行间、膜间明显聚盐,平均积盐率12.90%;滴灌量3 900 m3/hm2的处理膜内滴头下、棉花窄行间脱盐效果好于膜间,平均脱盐率11.88%;滴灌量4 950 m3/hm2的处理不同部位土壤盐分淋洗效果均较好,平均脱盐率34.03%;灌水量4 950 m3/hm2的沟灌处理棉花行间的土壤盐分含量高于沟底,平均积盐率为25.68%.膜下滴灌各处理棉花产量比沟灌分别增加13.63%,37.65%和22.66%,水分利用效率分别增加89.18%,71.63%和23.05%.     

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌（分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌）在3种不同灌水量（3750、4500、5250 m3/hm2）条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况（株高、根长等）以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量（4500 m3/hm2）下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50 cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40 cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

膜下滴灌土壤湿润区对田间棉花根系分布及植株生长的影响

滴灌条件下的土壤湿润区与作物根系分布和植株生长之间的关系是确定滴灌湿润比的理论依据。以大田膜下滴灌试验为基础,在灌水量相同的情况下,通过调控滴水流量得到不同的土壤湿润区,对不同土壤湿润区下的田间棉花根系分布及株高和叶面积生长均匀性进行了试验研究。结果表明,小的滴水流量形成窄深型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较差,使田间棉花根系分布和植株生长均匀性低;而大的滴水流量形成宽浅型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较好,使田间棉花根系的分布和植株生长均匀性较高;膜下滴灌条件下,宜采用宽浅型土壤湿润区。     

不同滴灌施肥水平对北疆棉花水分利用率和产量的影响

为探讨不同滴灌施肥策略对棉花生长、产量、水分利用效率和肥料偏生产力的影响,在新疆石河子,于2012年和2013年棉花生长季,设置5个N-P2O5-K2O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60和350-140-70 kg/hm2(分别记为F0.6、F0.8、F1.0、F1.2和F1.4)和3个灌溉水平(60%ETC:W1、80%ETC:W2、100%ETC:W3,ETC是作物蒸发蒸腾量),研究水肥互作对棉花株高、叶面积指数(leaf area index,LAI)、干物质质量、籽棉产量、水分利用效率和肥料偏生产力的影响。2 a的大田试验表明:2 a的W1灌水水平下各施肥处理株高均低于60 cm且叶面积指数小于3.2,除2013年W2F0.6处理外,W2和W3灌水水平下各施肥处理株高介于60~71 cm且叶面积指数介于3.4~4.2,其中W3F1.0,W3F1.2和W3F1.4处理2 a有效铃数均在6.8个/株以上且籽棉产量差异不显著。棉花有效铃数比百铃质量对水肥更加敏感。水分利用效率最高的处理为W2F1.0,2 a分别为1.65和1.52 kg/m3,比产量最高的W3F1.0处理高12%和6%,但其产量比W3F1.0下降约5%。在北疆棉花膜下滴灌施肥条件下,灌水量在100%ETC,施肥量在250-100-50 kg/hm2时,可以获得最高的籽棉产量。灌水量在80%ETC,施肥量在250-100-50 kg/hm2时,可以获得低于最高籽棉产量约5%的籽棉产量和最高的水分利用效率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水量80%ETC、N-P2O5-K2O 250-100-50 kg/hm2为最佳滴灌施肥策略。该研究可为北疆棉花实施有效的膜下滴灌施肥管理提供理论依据。     

新疆典型膜下滴灌棉花种植模式的用水效率与效益

膜下滴灌技术因具有显著的节水、保温、抑盐、增产效果,在新疆自治区棉田中已获得大面积推广应用。在目前的大田棉花生产条件下,结合当地的光热、土壤、机械等条件,因地制宜选择合理的膜下滴灌种植模式,对合理调控棉田土壤水盐分布、促进棉花生长与增产、提高劳动生产率和增加棉农收入等具有十分重要的意义。迄今为止,在新疆自治区主要存在3种典型的膜下滴灌棉花种植模式,分别为传统模式、机采模式和超宽膜模式。该文通过开展实地调查取样,基于种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度以及其它影响棉花生产收益的因素,对3种典型膜下滴灌棉花种植模式的水分利用效率与经济效益进行了对比分析。结果表明,由于各种种植模式下不同的种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度等对棉花的耗水与产量产生了较大影响,导致棉花的水分利用效率存在明显差异：超宽膜模式棉花的水分利用效率为1.04 kg/m3,明显高于传统模式的0.98 kg/m3与机采模式的0.89 kg/m3。另外,经济效益受种植模式（影响前期投入与棉花产量）与采棉方式（影响采棉支出与籽棉收购单价）的影响较大：超宽膜模式具有最高的经济效益,其单位面积纯收入达18582元/hm2,稍高于机采模式下的18298元/hm2,传统模式下纯收入最低,仅11725元/hm2。因此,为高效利用农业水资源并增加种棉收益,建议在新疆自治区大力推广超宽膜模式,并对现有采棉机进行适当改进以在超宽膜模式下实现采棉机械化;或适当调整现有机采模式下的滴灌带布置形式（如将其布置在窄行的中央）,但相关的效应仍有待更进一步研究。     

滴灌模式对棉花根系分布和水分利用效率的影响

理解膜下滴灌参数对土壤盐分运移和作物生长的影响是制定科学滴灌制度、合理利用水资源的重要环节。毛管布置方式和滴灌水质是膜下滴灌的重要参数,为研究其对土壤盐分变化、棉花根系分布及水分利用效率的影响,设计了2种毛管布置方式（一管四行（Ms）和一管两行（Md））和3个滴灌水质水平（淡水0.24?dS/m、微咸水4.68?dS/m、咸水7.42?dS/m）。结果表明,滴管布置方式对土壤盐分变化和根系分布有显著影响。在相同滴灌水质条件下,Ms处理有利于降低棉花根区土壤含盐量。所有处理根系主要分布于0～40?cm土层内,矿质水滴灌时Md中根系受抑制程度明显高于Ms,但其主要影响根系密度δR＞0.5?kg/m3区域的分布范围,对δR＞0.2?kg/m3区域范围分布无明显影响。生育期内棉花总耗水量随滴灌水矿化度的上升而降低,与滴管布置无关。相对淡水滴灌而言,矿质水滴灌时Ms处理产量有所降低,但其水分利用效率随灌水矿化度上升而升高;而Md处理产量和水分利用效率均随灌水矿化度上升而下降。     

土壤中不同残膜量对滴灌入渗的影响及不确定性分析

随着农用地膜的大规模使用土壤中残膜量也随之剧增,土壤中农膜残留阻碍了水分迁移,降低了水分入渗性能。本文通过室内滴灌入渗试验设置了3个残膜量处理,分别为0、50、200 kg/hm2,并设高、低2个滴头流量处理,研究了残膜对滴灌水分入渗的湿润锋、湿润体的影响,分析了残膜条件下滴灌入渗速率的不确定性的变化过程。结果显示：随着土壤中残膜量增加,在相同时间内滴灌湿润锋的运移距离明显变小,其中高滴头流量处理在垂直方向更明显;随着残膜量的增加滴灌湿润体明显变小,同时湿润体在10～20 cm残膜区出现明显的不规则分布;通过Kostiakov入渗模型结合贝叶斯概率系统分析显示,土壤中残膜量增加将导致入渗模型的后验参数的标准偏差变大,95%置信后验区间增大,特别是高滴头流量处理影响更明显,可见随着残膜量的增加滴灌入渗速率的不确定性随之增加。     

不同残膜量和灌溉定额对棉花养分和水分利用的影响

【目的】 水资源短缺背景下,残膜污染制约棉花生长和水肥利用问题日益突出,探究不同残膜量及灌溉定额对棉花养分及水分利用的影响,可为残膜污染风险阈值评价及棉田可持续发展提供理论支撑。 【方法】 本研究以新疆典型覆膜滴灌棉田种植体系为研究对象,设置残膜量和灌溉定额2个调节因子,3个残膜量梯度为0、225和450 kg/hm2,分别用T1、T2和T3表示;3个灌溉定额为3450 m3/hm2、4650 m3/hm2和5850 m3/hm2,分别用W1、W2和W3表示。分析了不同残膜量和灌溉定额对棉花生物量、养分吸收利用及水分利用效率的影响。 【结果】 1) 棉田蒸散量受残膜量、灌溉定额及二者交互作用的影响显著,而生物量、水分利用效率和养分吸收量仅受残膜和灌溉定额单因子的影响显著。2) 增加残膜量降低了籽棉产量和水分利用效率,不利于生物量及养分吸收量的提高,器官及单株养分吸收量明显减少,氮、磷利用效率均呈逐渐增大趋势。3) W1～W2范围内,随着灌溉定额的增加,棉田蒸散量显著增加,生物量、籽棉产量、养分吸收量呈增加趋势,当灌溉定额增至W3时,上述指标又逐渐降低。4) 不同灌溉定额下,残膜量在0～450 kg/hm2范围内,减产9.6%～13.1%,增加灌溉定额产量增加10.1%～13.4%,但耗水量增幅却高达6.8%～29.2%。表明残膜污染情况下,在一定范围内增加灌溉定额,可以减轻残膜对棉花生物量、产量及水肥利用效率的降幅,但显著增大了棉田耗水量。 【结论】 适当增加灌溉定额会减轻残膜带来的负面效应,但灌水对残膜的响应是建立在增加棉田耗水量的基础上。因此,残膜量增加会增大棉田耗水量,采取措施减轻地膜残留量,有助于促进棉花产量的提高和水肥的高效利用。      

地膜覆盖对滴灌土壤湿润区及棉花耗水与生长的影响

土壤湿润范围是滴灌技术设计中必须考虑的指标。以田间试验为基础，通过测定、分析和对比膜下滴灌和无膜滴灌条件下土壤含水率田间分布、土壤耗水量田间分布、棉花生长状态(株高、叶面积指数、产量等)以及产量的差异等指标，对膜下滴灌土壤湿润区的特征进行了研究。研究结果表明：地膜覆盖条件下，整个土壤覆盖面积均被湿润，其土壤湿润比高于无膜滴灌下的土壤湿润比。地膜阻碍了地表积水区向膜外土壤扩展，导致膜外土壤含水率低，单根滴灌毛管控制面积内的土壤耗水量比无膜滴灌条件的耗水量低，土壤水利用率明显高于无膜滴灌条件。但是，这却造成生     

膜下滴灌棉花土壤水分动态变化研究

通过系统观察不同土壤类型棉花土壤水分动态变化规律，研究膜下滴灌棉花土壤水分的变化，以有效地提高棉花产量和水分利用效率。结果表明：膜下滴灌棉花土壤含水量呈现规律性的变化：在黏土地上，土壤含水量的变化趋势近似于抛物线，0～20cm土壤含水量最低，随土层深度增加，土壤含水量逐渐增加，至60-80cm达最大，随后又降低。而在沙土地，土壤含水量的变化趋势与黏土地相反。这种变化与土壤的理化、生物学特性以及棉花根系的生长发育有关。不同土壤类型膜下滴灌棉花产量、总耗水量及水分利用效率存在明显差异。     

灌水量对宁夏中部干旱带沙地土壤水分的影响研究

通过对宁夏中部干旱带沙地种植甘草的不同灌水定额及次数的研究,结果表明,适当的增加灌水次数和灌水定额对于保持和增加干旱带沙壤土持水率具有积极的作用,有利于植物的生长发育。     

河套灌区不同覆膜方式膜下滴灌土壤盐分运移研究

随着灌溉面积的增加和引黄水量的减少,河套灌区土壤盐渍化和水资源紧缺的问题日益突出,为保持农田水土环境的良性发展,以内蒙古河套灌区曙光试验站为研究对象,开展不同覆膜方式膜下滴灌土壤水盐运移规律研究。试验设置全膜覆盖(PQ)和半膜覆盖(PB)2个处理,采用5TE土壤水盐监测探头测定剖面土壤含水率和电导率。结果表明:膜下滴灌过程中剖面土壤盐分发生再分布,滴头下方30cm附近形成主要脱盐区,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理土壤盐分在膜间表层聚集,全膜覆盖处理保水抑蒸效果明显,起到了较好的压盐效果。表层土壤电导率值具有距滴头水平位移50cm20cm0cm的特点,膜间电导率值波动较大。不同水平位置处土壤电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。全生育期内0—70cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,半膜覆盖2个生长季内盐分变化(SA)分别为4.71mg/hm~2和9.24mg/hm~2,全膜覆盖处理SA分别为12.22mg/hm~2和21.55mg/hm~2。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发,减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。可为河套灌区膜下滴灌种植模式下田间水盐管理提供理论依据。     

覆膜滴灌对地下水浅埋区重度盐碱地土壤酶活性的影响

为了解地下水浅埋区重度盐碱地覆膜滴灌对土壤酶活性的影响,测定了重度盐碱地在滴灌利用过程中距离滴头不同水平位置（0～30 cm）和垂直深度（0～40 cm）的土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,并对土壤酶活性的变化、空间分布特征及与土壤环境因子之间的相关关系进行分析。结果表明,覆膜滴灌促进了土壤酶活性的提高;水平与垂直方向滴头附近3种酶均易受覆膜滴灌作用影响,灌溉期间酶活性的增长与停灌期间酶活性降低均高于其他位置;土壤酶活性自滴头向四周径向减小,等值线呈椭圆形分布;相关分析表明盐碱土壤在覆膜滴灌种植2 a后,土壤酶活性与环境因子、土壤酶活性之间的相关性均得到提高。因此,将覆膜滴灌技术应用于盐碱地开发利用可以提高土壤酶活性,改善土壤环境,为作物根系提供良好的生长条件。     

不同灌溉方式对猕猴桃园土壤团聚体结构和养分的影响

为探究不同灌溉方式对猕猴桃园土壤结构和养分的影响,2017—2019年在陕西杨凌猕猴桃种植园布设地面灌溉、微喷灌2种处理,测定0—50 cm土层的土壤团聚体结构和有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,分析不同灌溉方式下土壤团聚体结构和养分的差异。结果表明:在0—50 cm土层,地面灌溉处理土壤中粒径分别为5.0,2.0～5.0,1.0～2.0,0.5～1.0,0.25～0.5,0.25 mm的颗粒在不同土层中的分布均匀程度高于微喷灌处理,2种灌溉方式下均以0.25 mm的土壤颗粒分布最为均匀;微喷灌处理土壤中粒径0.25 mm的水稳性大团聚体含量显著高于地面灌溉处理,土壤团聚体的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于地面灌溉,而分形维数(D)低于地面灌溉,土壤氮磷钾总含量高于地面灌溉。微喷灌有利于保持猕猴桃园土壤结构的稳定性和土壤肥力,能促进土壤的可持续发展,是成龄猕猴桃园适宜的灌溉方式。     

漫灌和喷灌条件下土壤养分运移特征的初步研究

用非饱和土壤溶质运移的对流扩散方程及其解析解,联系大田漫灌、喷灌的入渗实际,在室内试验的基础上,研究了漫灌、喷灌入渗条件下,土壤养分运移的特征。研究结果表明,阳离子Ｋ^＋,由于土壤颗粒的吸附作用,流动性差,入渗结束后,Ｋ^＋浓度集中分布在土表０～２０ｃｍ土层内。阴离子ＮＯ₃^-,流动性强,入渗方式对ＮＯ₃^-离子运移影响大。漫灌入渗条件下,孔隙水流速度大（是喷灌的３．５倍）,ＮＯ₃^-运移快,机械弥散作用是喷灌的１１．６倍,入渗结束后,ＮＯ₃^-浓度集中分布在土壤深层的作物主根区之外,不利于作物吸收利用,并容易造成地下水污染。而在喷灌入渗条件下,供水强度低,孔隙水流速度小,ＮＯ₃^-运移慢,弥散作用弱,入渗结束后,ＮＯ₃^-浓度的峰值迁移浅,ＮＯ₃^-浓度集中分布在土壤表层作物主根区内,有利于作物吸收利用。这正是喷灌节水、保肥的内在机理。     

不同膜下滴灌模式对土壤水分及棉花产量的影响

采用负压计法和烘干法,监测不同的灌溉定额、灌溉频率下膜下滴灌棉田在水平和垂直方向的水分含量,并调查棉花生长状况。结果表明,当灌溉水质为淡水且滴孔流量为1.6L·h^-1时,过量灌溉（450mm）和适量灌溉（375mm）膜内0～60cm土层的含水量适宜,过量灌溉的含水量最高,少量灌溉（300mm）使土层在蕾期以后处于轻度干旱状态;低频（10d）和适频（7d）灌溉膜内0～60cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频（3d）灌溉使土层在花铃期处于轻度干旱状态;灌溉定额和灌溉频率对棉花产量均有显著影响,过量和高频灌溉的棉花产量分别为区组内最高。     

膜下滴灌系统不同应用年限棉田根区盐分变化及适耕性

盐碱地长期膜下滴灌作物根区土壤盐分是否累积及适宜耕作问题引起很多学者关注和思考,并成为制约干旱区农业生产、影响绿洲生态稳定和膜下滴灌可持续应用的重要因素。该文通过对新疆典型灌区5块不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4a的定点监测,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,新疆干旱区绿洲膜下滴灌棉田0～60 cm膜内根区盐分随滴灌年限呈降低趋势,在滴灌1～4年根区总盐变化幅度及降低幅度均较大,滴灌5～7a盐分继续小幅降低,根区平均含盐量均低于5 g/kg,棉花根系生境合适,基本满足耕种条件,棉苗存活率在60%以上,产量在5 250 kg/hm2以上;滴灌8～15 a盐分趋于稳定,根区平均含盐量均低于3 g/kg,且Cl-含量低于0.12 g/kg时,棉花成活率及产量较高且稳定,棉苗存活率在90%以上,产量在6000 kg/hm2以上,根区土壤盐分中Na+与Cl-随滴灌年限降低趋势明显。当地的灌溉制度是造成根区盐分降低的主要原因,坚持现行的灌水制度有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。     

膜下滴灌棉田土壤水盐运移简化模型

滴灌农田土壤盐分积累是关系到这一方式是否可持续的重要问题,数值模拟是研究这一问题的重要手段,然而目前缺乏针对这一问题的可用模型。该文构建了一个滴灌土壤水盐运移简化模型,通过将膜下滴灌土体划分为若干单元格,通过滴灌入渗饱和湿润体形成、毛管扩散运移2个过程实现滴灌土壤水盐运移模拟,该模型包含有降水再分配、根系吸水、土壤蒸发等水文过程。于2010年在新疆石河子大学灌溉试验站微咸水滴灌试验,对构建的模型进行校正和验证,结果显示,该模型较好地模拟了膜下滴灌土壤水分与盐分运移过程以及土壤盐分积累特征,研究结果可为膜下滴灌条件下棉田土壤盐分积累及其影响因子研究提供基础。     

渗灌与漫灌条件下果园土壤物理性质异质性及其分形特征

探讨干旱缺水地区灌溉方式对果园土壤物理性质的影响,为采取合理的果园节水灌溉措施、有效利用灌溉水资源提供科学依据。以鲁中南山地果园为研究区域,利用分形理论,对渗灌和漫灌条件下果园土壤物理性质及其分形特征进行了研究。结果表明:(1)渗灌和漫灌土壤物理性质存在着明显的异质性,二者差异显著,土壤容重渗灌比漫灌降低6.71%;土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度渗灌比漫灌分别高11.62%,43.84%和8.72%。(2)渗灌和漫灌土壤粒径分布存在明显差异,土壤的粘粒和粉粒含量渗灌高于漫灌,而砂粒和细粗砾含量却是漫灌高于渗灌。(3)渗灌和漫灌土壤颗粒的分形维数差异明显,分形维数分别为2.318 3和2.731 9,渗灌土壤的分形维数变化比较小,比漫灌的分形维数小15.14%;特别是漫灌在0~10 cm土层内土壤颗粒分形维数达到2.811 5。说明渗灌比漫灌具有较好的维持土壤物理性质的功能,漫灌对土壤结构尤其是表层土壤结构的破坏较为严重。