覆土浅埋滴灌对春小麦耗水特性及水分利用效率的影响

  目的  探索新疆伊犁河南岸灌区覆土浅埋滴灌条件下春小麦耗水规律和水分利用效率。  方法  通过对覆土（覆土深度5 cm）浅埋滴灌（4个灌溉定额水分处理:W1 = 450 mm、W2 = 360 mm、W3 = 315 mm和W4 = 270 mm）和地表滴灌（灌溉定额CK = 450 mm）的春小麦各生育期耗水量分析,研究覆土浅埋滴灌对春小麦生长阶段各土层水分动态变化、耗水特性、作物系数及水分利用效率的影响。  结果  覆土浅埋（5 cm）滴灌可以显著性提高20 ~ 40 cm土层水分含量,滴灌小麦全生长阶段0 ~ 40 cm土层水分变化率大,该土层是小麦根系吸水主要利用层,40 ~ 60 cm土层为小麦根系稳定吸水层,该土层水分波动不明显。灌水量为360 mm处理下,全生育期内覆土浅埋滴灌小麦耗水量为482.78 mm,日均耗水量为4.88 mm d?1,耗水量呈抛物线变化趋势,在拔节 ~ 抽穗阶段达到抛物线最高点;小麦全生育期各滴灌量处理耗水量存在显著差异。在滴灌小麦整个生长周期内作物系数呈初期小、中期大、后期小的变化规律,在春小麦需水关键期拔节 ~ 抽穗期作物系数达到最大值为1.5。覆土浅埋滴灌小麦W1、W2、W3和W4处理的水分利用效率分别比地表滴灌CK提高了16.47%、38.73%、36.37%和13.20%,且覆土浅埋滴灌处理显著性高于地表滴灌处理。滴灌量为360 mm的W2处理产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均达到最优;CK处理最低,但产量除外。  结论  在本试验条件下覆土浅埋滴灌灌溉定额为360 mm为理想的高产节水滴灌处理。     

水肥耦合对滴灌矮化密植大枣生理变化及产量影响

为探究哈密地区矮化密植大枣在滴灌条件下水肥耦合对其生理变化及产量品质的影响,本研究连续3年利用全自动便携式光合仪对滴灌矮化密植大枣各生育期的气孔导度、光合速率、蒸腾速率等生理指标进行监测。结果表明,滴灌条件下,在相同灌水量下,施肥量对蒸腾速率的促进作用不明显;在相同施肥量下,增加灌水量均可有效促进蒸腾速率。灌水量为900 mm时,增加施肥量可有效提高光合速率,当施肥量增加到1 500 kg·hm~(-2)时,继续增加施肥量会抑制光合速率,产生拮抗效应。灌溉定额为900 mm,施肥量为1 500 kg·hm~(-2)时,光合速率和产量均达到最大值,比低水高肥和低肥高水处理增产31%、24%、27%和1.9%、0.3%、0.7%。在此灌溉制度下,水肥效率和大枣经济效益均达到最大。本研究结果为哈密滴灌矮化密植大枣的水肥管理提供了科学依据。     

新疆干旱区成龄核桃滴灌制度优化

科学合理的灌溉制度是提高灌水利用效率的主要因素。该研究采用HYDRUS-2D模型结合寻优模型相结合的方法,研究新疆核桃滴灌优化制度。利用2018年和2019年定点观测土壤水分数据进行模型率定与验证;利用模型设定128种情景进行模拟研究,分析南疆干旱区滴灌成龄核桃不同灌溉制度下的深层渗漏和水分胁迫。应用模型结合灌溉制度寻优函数探求滴灌条件下成龄核桃各灌溉制度土壤水分通量。结果表明:HYDRUS-2D模型模拟土壤含水率精度较高,R2为83.03%～83.73%,均方根误差在0.016～0.017cm~3/cm~3范围。根据模型模拟结果,推荐新疆干旱区核桃滴灌制度为灌水定额35 mm,灌溉11次,灌水周期9 d,灌溉定额385 mm或者灌水定额50 mm,灌溉7次,灌水周期14 d,灌溉定额350 mm,在以上滴灌制度下,可最大限度减少农田水分损失和提高灌水利用效率。该研究可为制定南疆滴灌条件下成龄核桃适宜灌溉制度提供参考。     

滴灌方式及定额对北疆冬灌棉田土壤水盐分布及次年棉花生长的影响

为探寻解决干旱区棉田冬季灌水问题,明晰北疆棉田不同冬灌方式及灌水定额对土壤水分、盐分分布以及翌年棉花生长及产量的影响,采用大田试验方法,以未冬灌大田作为对照(CK),设置滴灌和漫灌2种灌水方式下4个梯度的灌水定额(1 800、2 400、3 000、3 600、3600 m3/hm2)共9个处理进行冬灌试验,分析了冬灌灌水后到播种前0~300 cm土层的水分、盐分的动态变化以及翌年各处理棉花的出苗率、群体生理指标(群体光合势、群体净同化率、叶面积指数)和产量数据。结果表明,冬灌对次年播前土壤水盐分布及含量的大小均具有一定的影响,无论漫灌还是滴灌方式进行冬灌,随灌水定额增加土壤水分和盐分的影响深度也随之加深,灌水定额达到3 000和3 600 m3/hm2时,冬灌对土壤水盐影响深度可达300 cm。冬灌可显著改变次年播前土壤盐分的自然分布状态,有效淋洗并降低上层土壤盐分含量;相对漫灌方式而言,滴灌冬灌方式土壤水分入渗更加均匀且规律明显。冬灌对次年滴灌棉花的生长发育及产量均具有重要影响,冬灌后次年棉花群体指标与未冬灌处理的差异随冬灌灌水定额的增加愈加显著,灌水定额3 000 m3/hm2滴灌冬灌处理的次年棉花群体光合势与叶面积指数较未冬灌处理分别提升34.30%和42.60%;冬灌有利于次年棉花产量的提高,滴灌冬灌灌水定额3 000、3 600 m3/hm2处理时的棉花产量相对未冬灌处理分别增产10.66%和12.36%。综合考虑冬灌方式及灌水定额对次年土壤水盐分布及棉花生长和产量的影响,研究认为滴灌条件下灌水定额3 000 m3/hm2的冬灌在试验条件下比较适宜,既可淋洗盐分至耕层以下300 cm处,亦可获得6 107.75 kg/hm2的较高产量。     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响

针对南疆地区水资源短缺、土壤盐渍化严重等问题,研究生育期土壤水分调控对膜下滴灌棉花土壤水盐分布、盐分积累及棉花产量的影响,确定适宜于南疆地区的灌溉制度。以田间持水量(FC)为土壤水分上限,设置5个土壤水分下限处理,分别为85%FC(T_1),75%FC(T_2),65%FC(T_3),55%FC(T_4)和45%FC(T_5)。结果表明:灌水后,水平方向随着距滴灌带距离的增加,土壤含水率逐渐变小,表现为带下窄行宽行裸地,土壤含盐率呈相反的规律分布。土壤水分下限定越高,灌水越频繁,土壤剖面有较高的水分含量和较低的盐分积累,棉花产量较高;土壤水分下限较低时,由于较高的次灌水量,可将较多的盐分淋洗出作物根区,但灌水频率低,灌溉定额小,棉花产量较低。在生育期末各处理在膜内膜外均积盐,膜内积盐少于膜外,主根区积盐量大于次根区积盐量,盐分积累总量呈现T_3T_5,T_1T_2,T_4。建议南疆棉花膜下滴灌的适宜土壤水分下限为75%FC,非生育期冬灌定额为300 mm,生育期灌溉定额为334 mm,整个生育期灌水12次。     

浅埋滴灌土壤水分变化特征及作物耗水规律

为探明玉米节水增粮的浅埋滴灌灌溉模式，于2021年在内蒙古通辽市开展田间种植试验。按作物各生育期设置低水(W1=125.4 mm)、中水(W2=153.6 mm)、高水(W3=166.8 mm)不同定额灌水水平，以滴灌100%水量为对照(CK=179.8 mm),分析不同处理下土壤水分变化特征及对作物耗水量、水分利用率及植株生长的影响。结果表明：0—60 cm耕作土层土壤含水率随灌水量增加而变化明显；随着生育期的推进，在拔节期至灌浆期，土壤含水量均呈下降趋势。玉米作物耗水量整体存在差异，表现为CK>W3>W2>W1。玉米生长特征变化趋势差异较大，W2处理的株高、茎粗和叶面积指数最高；各生育期玉米耗水量总体变化呈波动变化趋势，在拔节期—抽雄期达到峰值。玉米产量不随灌水量增大而增加，处理W2玉米产量最高，较CK处理增产5.65%,且水分利用率最大，为3.48 kg/m³。在进一步优化节水技术之前，浅埋滴灌W2处理为灌水最佳方案。研究结果可为我国半干旱地区玉米节水灌溉提供参考。     

生育期水分调控对甘肃河西地区滴灌春小麦氮素吸收和利用的影响

【目的】针对河西地区水资源短缺、作物水肥利用效率低等问题,研究滴灌施肥条件下生育期土壤水分调控对河西地区春小麦氮素吸收和利用的影响,以期探索提高氮肥利用效率的土壤水分调控模式。【方法】以春小麦‘永良 4 号’为试验材料进行田间小区试验,根据前期的滴灌施肥试验,施氮量为 N 180 kg/hm2,在春小麦生育期设置 5 个土壤水分下限 (W1、W2、W3、W4 和 CK) 控制水平,研究生育期土壤水分调控对河西地区滴灌春小麦氮素吸收、分配和转运及根区土壤硝态氮含量的影响。【结果】1) 一定的施肥水平下,土壤水分下限的增长会增加各处理小麦的生育期总灌水量,以充分灌溉 (CK) 处理最大,分别比 W1、W2、W3、W4 处理高 26.6%、15.0%、9.3% 和 4.8%。2) 灌水量的增加会促进小麦植株对土壤养分的吸收同化,与 W4 处理相比,W1、W2、W3 处理的氮素吸收量分别显著减少 29.3%、23.0% 和 15.5%,CK 与 W4 处理差异不显著 (P>0.05)。3) 成熟期各处理小麦营养器官中氮素吸收量以 CK 处理最大,分别比 W1、W2、W3、W4 处理高 28.2%、28.6%、19.2% 和 12.7%,但其子粒中的氮素吸收量比 W4 处理显著低 10.4%。开花期后营养器官中的氮素向子粒的转移量和转移率均以 W4 处理最大,分别比 W1、W2、W3、CK 处理显著增加 40.4%、28.0%、10.6%、10.0% 和 6.8%、3.5%、1.3%、6.9%,但 W4 处理小麦氮素转移量对子粒的贡献率最小 (76.2%)。随着土壤水分下限的增加,各处理氮素吸收效率、氮素生产效率及氮素收获指数呈先增加后减小的变化趋势,均在W4处理下获得最大值。4) 在一定施肥水平下,灌水量的增加会加大硝态氮向土壤深处运移,不利于小麦植株对土壤硝态氮的吸收利用。5) 生育期土壤水分调控对小麦根区土壤硝态氮含量有显著性影响,成熟期 0—100 cm 土层内土壤硝态氮累积量以 W4 处理最小,分别比 W1、W2、W3 和对照 (CK) 处理减少 9.6%、7.2%、6.6% 和 1.4%。【结论】适宜的土壤水分调控更有利于小麦植株对土壤养分的吸收,综合考虑氮素吸收、分配及土壤硝态氮等因素,W4 是基于本试验条件下河西地区滴灌春小麦最佳土壤水分下限处理。     

塔克拉玛干沙漠南缘不同植被区土壤水分状况研究

在新疆干旱气候条件下,2009年通过对棉花膜下滴灌进行试验研究,分析了不同灌溉定额和灌水周期对土壤水盐分布及棉花生长的影响。结果表明,灌水周期5d的处理能够达到棉花最适宜的土壤水分范围。在相同的灌水周期下,土壤剖面平均含水量随着灌溉定额的增加而增大。较高灌水频率对根区土壤盐分具有较好的淋洗作用,灌水周期10d的处理,土壤盐分波动变化较大,在生育期内土壤盐分出现累积现象。从节水增产和抑盐方面考虑,灌溉定额3 900m3/hm2,灌水周期为5～7d的灌溉制度适合北疆农业生产。     

限量灌溉对旱地小麦旗叶光合特性日变化和产量的影响

在大田条件下, 以“青麦6 号”小麦为试验材料, 研究了5 个灌水处理下旱地冬小麦灌浆期旗叶光合特性日变化和产量的变化。结果表明, 5 个灌水处理净光合速率日变化曲线均为双峰曲线, 但随着灌水次数的增加, “午休”明显减弱。在灌溉低于3 水的情况下, 旗叶的净光合速率、气孔导度都随灌溉量的增加呈上升趋势,均以灌3 水(W3, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理最高, 而胞间CO₂ 浓度和气孔限制值随着灌溉量的增加呈下降趋势; 而灌溉4 水(W4, 起身水60 mm+拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理的净光合速率明显小于W3 处理, 表明过量灌溉对旱地小麦灌浆期旗叶的光合作用有消极作用。小麦产量以灌2 水(W2, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm)处理为最高, 且在灌溉2 水以下随着灌溉次数增加而增加, 但灌1 水(W1, 拔节水60 mm)和W2 处理间产量差异不显著, 同时灌溉3 水(W3)和4 水(W4)会使产量下降, 反而低于旱地处理, 因此过多灌水不利于旱地小麦的高产。试验结果还表明, 拔节期、孕穗期和灌浆期灌溉对旱地小麦旗叶灌浆中期达到较高光合作用至关重要, 而起身水对旱地小麦光合作用无显著影响。拔节期是旱地小麦达到高产最重要的灌溉时期, 拔节~孕穗期为冬小麦需水关键期, 拔节~孕穗水对冬小麦产量和水分利用效率有重要影响。水分生产效率也随着灌水量的增加呈下降趋势。综合产量和水分利用效率因素, 以灌溉拔节水60 mm(W1)处理为达到旱地冬小麦高产的最佳灌溉模式。     

滴灌对北疆复播油葵耗水和生长的影响效应

节水和增产是干旱区北疆农业发展的双重目标,采用滴灌与复播油葵种植相结合的方式是提高水分利用效率,实现粮油增产的有效途径。该文以北疆复播油葵为研究对象,在石河子大学节水灌溉试验站标准农田进行大田试验,研究了不同滴灌灌溉定额对油葵耗水、生长发育及产量的影响效应,定量分析了灌溉定额、蒸发蒸腾量与产量之间的关系,并探讨了滴灌油葵的节水灌溉制度。结果表明,复播油葵现蕾期和开花期两个生育期的耗水量占全生育期耗水量比例超过57%,是油葵生长过程中的两个需水关键期,不同灌水定额对油葵株数、株高、叶面积指数和产量均产生显著性影响(P0.05),而采用中等灌溉量可以满足节水和增产的双重目标。滴灌复播油葵节水灌溉制度为:灌溉定额286mm,灌水6次,其中苗期和灌浆期灌水量均为47.67mm,现蕾期和开花期灌水量均为95.33mm。     

地面灌田面行水流动的数值模拟及应用

根据我国地面灌现状提出极限灌水状态和最佳灌水状态及其灌水技术参数的概念。用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法和Ｐｒｅｉｓｍａｎ法对畦灌田面行水流动的零惯性模型进行求解，实现畦灌田面行水流动模拟。在此基础上探讨了畦灌的行水、入渗机理。用计算机模拟试验方法建立极限灌水定额ｑ_０、Ｌ关系的数学模型，并研究灌水技术参数ｑ_０、Ｌ对极限灌水定额的影响，进而探讨了ｑ_０、Ｌ对灌溉系统性能的影响。给出了适宜的畦长Ｌ和单宽流量ｑ_０的确定方法。结合通县宋庄地区实际，给出了该地区冬小麦适宜畦幅规格与灌水技术参数。利用上述畦幅规格与灌水技术参数对冬小麦灌水，收到节水增产的效果。     

水稻灌溉制度的计算机模拟

自动化灌溉或称智能灌溉是当前农业灌水技术发展的方向,该文研究了自动化灌溉中的关键,即灌水量预报中的有关问题,提出了解决的方案。所建立的广西青狮潭灌区水稻灌溉制度的计算机模拟系统,能比较准确地进行灌水量的预报,并能根据高产节水的“薄、浅、湿、晒”的灌水经验,制定出符合当地实际的灌溉制度。     

棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度的研究

为寻求微咸水膜下滴灌的最优灌溉制度,利用2008和2009年田间试验结果,从棉花生长和产量的角度出发,分析11种灌溉处理各生育期的变化情况。测定了叶面积、干物质质量、棉花产量、土壤盐分等指标。结果表明：灌溉水量越大,棉花营养生长部分生长越快,生长时间越长;灌水盐分越高,盐分胁迫使生殖生长部分所占比例越大,越易衰老;试验区内灌溉定额3 750 m3/hm2（微咸水80%,淡水20%）的轮灌处理,2008年棉花产量达到5 190 kg/hm2,接近仅灌淡水5 250 m3/hm2处理（5 205 kg/hm2）,该轮灌处理2008年总盐为负增长（-0.95 g/kg）,2009年试验结果有力验证了该灌溉制度的节水增产、保护土壤环境的优越性。     

节水灌溉预报、管理与决策专家系统研究

从节水灌溉的基本原理入手,分析了灌溉预报中的各个参量,提出了节水灌溉管理、决策的依据与方法,并介绍了灌溉预报、管理与决策专家系统的理论基础,系统结构,即以框架库、规则组库和黑板3部分组成的综合知识体结构的知识表示技术。节水灌溉预报、管理与决策专家系统的研制、开发与推广、应用,将会促进我国传统农业向现代化农业的转变,为把高新农业技术送到亿万农民手中开辟了一条崭新的途径。     

北京市农田灌溉发展的现状与展望

系统分析了北京市水资源现状及农田灌溉的发展历史、现状、特点、发展趋势、存在的问题及对策与措施。介绍了北京郊区县几种典型节水灌溉方式。提出发展节水灌溉必须坚持水资源的用养结合,粮田要将田间节水作为重点,大力发展蔬菜和果树的节水灌溉,把水管理作为节水灌溉的重要内容,综合节水。     

不同灌溉目标下玉米滴灌制度研究

以夏玉米为研究对象,就不同灌溉目标下合理滴灌定额和滴灌周期进行了研究,旨在为不同类型区玉米生产因地制宜的采用不同滴灌制度提供参考.     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0～50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮〉氨态氮〉氨基酸态氮〉氨基糖态氮。在0～80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%～60%之间,只有渗灌处理0～10 cm,10～20 cm及沟灌处理0～10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%～36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0~50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮。在0~80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%~60%之间,只有渗灌处理0~10 cm,10~20 cm及沟灌处理0~10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%~36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

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。     

广西赤红壤甘蔗田间滴灌带合理布设参数确定

赤红壤是广西蔗区主要土壤类型之一,为探讨赤红壤蔗区滴灌条件下土壤水分运动规律,该文在试验基础上,利用HYDRUS-3D建立了双点源土壤水分运动数学模型,通过对照试验和模拟情况表明,HYDRUS-3D能较好地模拟试验土样的湿润锋运移规律和土壤含水率变化规律。在此基础上,利用HYDRUS-3D建模分析滴头间距、滴头流量对滴灌灌水均匀性的影响,结果表明:滴头间距对滴灌灌水均匀性影响较大,当滴头流量为1.38 L/h时,30、40、50 cm 3种滴头间距的滴灌带中,仅滴头间距30 cm的滴灌带满足试验土样灌水均匀性的要求;滴头流量对滴灌灌水均匀性也有一定影响,采用较大滴头能提高滴灌的灌水均匀性,但会增加单位灌溉面积设计供水能力,进而增加工程造价。综合考虑灌水均匀度、工程造价、工程运行管理模式以及糖料蔗不同生育期的用水需求,确定广西赤红壤蔗区滴灌带合理的滴头流量为1.38 L/h、滴头间距为30 cm、糖料蔗生育初期的适宜灌水时间为3.5 h,糖料蔗生育旺盛期适宜灌水时间为6.5 h。该结果可为广西赤红壤蔗区滴灌系统田间滴灌带合理设计提供参考。