基于HYDRUS-2D模型的膜下滴灌暗管排水棉田土壤盐分变化

为研究膜下滴灌暗管排水条件下棉田土壤盐分变化规律,该研究基于新疆122团盐碱地暗管排水试验,通过膜下滴灌淋洗,监测0～200 cm土层土壤盐分变化,并应用HYDRUS-2D数值模型,模拟分析了暗管排水条件下,盐渍化棉田在2013和2014年生育周期内和秋季返盐阶段土壤盐分变化情况。结果表明:模拟值与实测值之间吻合度较高,模型可用于预测盐碱地土壤层剖面盐分含量变化。模拟结果显示,棉花生育期内滴灌条件下,盐分持续下降;棉花收获后土壤表层开始返盐;2013和2014年棉花吐絮期土壤含盐量与初始含盐量相比,在膜下,0～80cm土层平均脱盐率分别达到了41.11%和55.56%;膜下及膜间,0～80 cm土层平均脱盐率分别达到了14.05%和17.88%;棉花收获后,土壤表层返盐明显,但与初始含盐量相比仍较低,0～80 cm土体盐分分别平均下降了5.55%和10.15%,0～200 cm土体盐分分别平均下降了2.58%和4.96%,说明暗管控制条件下,使用滴灌淋洗和暗管排盐的模式,土体内的盐分总量呈现降低趋势。研究可为西北内陆干旱区暗管排盐技术和膜下滴灌的推广和应用提供理论支撑和科学指导。     

北疆棉区长期膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化与次生盐渍化趋势分析

选择棉花覆膜滴灌条件下长期连作棉田这一本区域典型的耕作栽培模式为研究对象,在石河子灌区设置膜下滴灌棉田土壤次生盐渍化定位监测试验,采用定位定时分层取样技术研究北疆滴灌棉田土壤盐分时空动态变化。结果表明,棉花整个生育期土壤盐分在水平方向上呈现明显的分区(脱盐区和积盐区)分布特征,膜内0~40 cm土壤盐分能维持在较低水平,脱盐效果显著,而膜外0~40 cm土壤盐分呈持续积盐趋势,40 cm以下各土层盐分变化幅度不大;土体垂直方向40~60 cm土层形成一个积盐区;各土层盐分随着地下水埋深的加大,土壤积盐率迅速降低;监测表明0~40 cm耕层土壤存在碱化倾向,土壤pH值年均递增0.09,年均积盐0.36 g/kg,照此积盐速度,轻度盐渍化耕地达到强度次生盐渍化水平(总盐含量20~30 g/kg)需要40~70年,达到中度次生盐渍化水平(总盐含量10~20 g/kg)需要15~40年。     

干旱区咸水滴灌土壤盐分的分布与积累特征

通过三年咸水灌溉田间试验,探讨了新疆干旱区膜下滴灌条件下,咸水灌溉后土壤中盐分的分布及积累特征。研究结果表明:膜下滴灌棉田持续利用咸水进行灌溉,土壤中盐分逐年增加,积盐程度随灌溉水盐度的增加而加重。地表滴灌土壤盐分的表聚明显;而地下滴灌在滴灌管上部土层盐分含量较高。与地表滴灌相比,地下滴灌的盐分会被淋洗到更深的土层。两种滴灌方式下,0￣100cm土壤平均盐度均逐年增加,且积累程度随灌溉水盐度增加而加重。在干旱区连续进行咸水灌溉,盐分的累积效应非常明显,如果不采取必要的洗盐措施,土壤中盐分最终会累积到危害作物生长的程度。     

灌溉模式对北疆棉田土壤浸出液电导率的影响

采用棉田土壤土体的双向切片法,研究了膜下滴灌、淹灌两种不同灌溉模式下不同土层之间以及膜灌带的不同区域之间盐分分布,得出盐分在不同的灌溉方式下的运移规律。结果表明:由于灌水方式不同导致土壤耕层不同空间部位土壤盐分变化趋势不同。同时,由于北疆棉田采用宽窄行的种植模式,宽行和窄行以及膜灌带两侧钾素和盐分的在各土层之间含量也呈现出显著差异。滴灌处理盐分在土壤表层有轻微表积现象,随深度增加盐分含量下降;常规淹灌处理,土壤表层含盐量低于滴灌处理,而随深度增加在0～60cm深度范围内盐分含量逐渐增加。     

棉田膜下滴灌年限对土壤盐分累积的影响研究

针对新疆土壤盐碱化开发利用和防治土壤次生盐渍化的问题,以新疆121团不同滴灌年限棉田作为研究对象,通过试验得出棉田在膜下滴灌条件下土壤盐分累积规律.结果表明:滴灌条件下,土壤垂直方向上60～80 cm土壤表现积盐.灌后地表0-5 cm土壤容易返盐;水平方向上土壤盐分随着距滴头距离的增加而增加.土壤盐分在生育期的变化遵循"盐随水动"的规律,膜内土壤与膜间土壤的盐分变化具有明显差别,生育期结束时,膜间0-20 cm土层盐分累积显著.随着膜下滴灌年限的延长,土壤盐分在灌前累积的层次逐渐向地表迁移,吐絮期时土壤垂直剖面各个层次之间盐分差异极显著,呈现表层和底端盐分含量大,中间盐分小的分布特征,滴灌年限相差6～7 a的棉田0-100 cm深度内盐分总量差异达到显著水平,并且土壤盐分随膜下滴灌年限延长呈逐渐累积的趋势.     

长期膜下滴灌农田土壤盐分时空变化

为了探讨长期膜下滴灌对农田土壤盐分演变的影响,该文以一块采用膜下滴灌技术13a的农田为例,对其土壤盐分的时空变化进行比较,分析了该农田土壤盐分演变特征。膜下滴灌技术使用初期,田间土壤盐分含量明显下降,随后其下降幅度减小;随着膜下滴灌年限的延长,田间土壤盐分含量稳定在某一水平范围内。观测结果表明,经过13a的膜下滴灌,田间0～100cm土层盐分质量分数由原来的20～30g/kg降到了5g/kg以下;地头裸地20cm深度以下的土壤盐分质量分数稳定在5～10g/kg,大于田间的相应值;但是地头裸表层土壤盐分质量分数大于20g/kg,存在盐分表聚现象。研究表明,土壤湿润锋处的盐分积累现象不会造成整个土层的盐分含量增高。该文研究结果可为膜下滴灌技术的科学利用提供参考。     

磁化水膜下滴灌对新疆棉田土壤脱盐效果的影响

通过3a试验研究了磁化水膜下滴灌对土壤脱盐效果及对棉花生长发育和产量的影响。结果表明：磁化水能有效的降低土壤含盐量,促进棉花生长发育,提高棉花产量和品质。在0-60cm土层,磁化水的纯脱盐率在20%～30%,同时对土壤中的SO42-、Cl-含量也有明显的降低。磁化水滴灌棉花较对照增产皮棉144.7kg/hm2,可增收2025.8元/hm2,磁化水滴灌促进了棉花的增产增收。     

新疆典型绿洲棉秆还田对覆膜滴灌棉田残膜分布的影响

为探寻长期膜下滴灌棉田在采取棉秆还田后残膜的分布状况,于2016年棉花采摘后在应用膜下滴灌开始年份分别为2006年、2002年和1998年的3块棉田中采集土壤样品,然后进行棉秆粉碎还田,2017年对3块试验棉田再次进行取样,分析秸秆还田前后0～40 cm土层中残膜面积、质量及棉杆残留量。结果表明：1）秸秆还田前,3块试验田的地膜残留密度随覆膜年限增加逐年增加,棉田土壤处于严重污染状态;2）采取棉秆粉碎还田后,3个取样地块0～40 cm土壤中棉秆分布总体上呈现由上至下先增加后减少并在15～25 cm深度土壤中聚集分布的特点;3）秸秆还田后,3块取样棉田0～15 cm耕作层土壤中残膜面积占比58%以上、残膜质量占比60%以上,该层中面积>5～30 cm2和质量>50～100 mg残膜均增加显著,相对秸秆还田前的土壤残膜分别平均增加20%和10%左右。     

准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田膜下滴灌盐分运移规律研究

为详细分析准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田膜下滴灌盐分的运移规律,主要从不同生育阶段、滴灌年限、水平方向、垂直方向不同土层、总盐含量与产量的线性关系等5个方面对膜下滴灌盐分的运移进行了分析比对,初步得出:随着生育期的推后,各土层含盐量都有不同程度的加大;垂直方向盐分的积累在0-60 cm土层逐渐增加,60-100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;水平方向背行(露地部分)中央土层处盐分积累最多,滴头处盐分积累最少;不同滴灌年限中滴灌年限越长,棉田中的盐分积累就越多,壤土和砂土中的盐分分布较粘土中的呈更规律的变化;分析认为定期大水漫灌洗盐、做好舂复水工作,以及恢复排碱渠功能是土壤脱盐的必要手段.该研究可以为准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田土壤次生盐渍化防治提供理论依据.     

滴灌棉田根系与土壤氮磷钾养分的分布特征

为了解滴灌棉田根系与土壤养分的分布特征,选择壤土和砂壤土两种质地土壤,定期调查滴灌棉田不同生育时期的棉花根系与土壤氮磷钾养分在水平和垂直方向的分布规律。结果表明:第一次滴灌水前棉花根系体系构建完成,棉花根系水平分布均匀,在3~20 cm土层垂直分布较多,疏松土壤中可深入到40 cm土层;根系分布与基肥分布吻合,基肥能被有效利用。各生育期棉田养分垂直方向分布总体规律是0~30 cm土层中有效氮磷钾养分分布一致且较高;30~40 cm土层中养分略低,是过渡层;40 cm以下土层中养分较低。0~30 cm土层与40~60 cm土层养分间差异显著。棉田在垂直滴灌带的水平方向土壤养分含量差异不显著;滴肥后0~30 cm土层氮磷钾养分增加明显,及时提供了棉花生长的养分,维持了土层中养分水平。     

小麦不同滴灌年限小尺度土壤剖面盐分空间分布特征

以1、5年的滴灌不覆膜密植作物冬小麦农田土壤为研究对象,通过采集小尺度土壤剖面(0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm)样品,结合连续性定位监测、描述性统计和地统计分析,探索新疆奇台县不同滴灌年限小尺度土壤盐分积累时空变异规律。研究结果表明,各土层土壤盐分符合对数正态分布。滴灌1年土壤盐分含量平均值随土层深度的增加呈底聚特征,滴灌5年呈抛物线特征。滴灌1年变异系数大部分为弱变异,滴灌5年部分为中等程度变异。半方差函数表明,滴灌1年土壤盐分含量符合球状模型和高斯模型,R~2≥0.76;滴灌5年土壤盐分含量符合高斯模型、球状模型和指数模型,R~2≥0.75。土壤盐分块金系数C_0/(C_0+C)为中等和强烈的空间自相关性,表明土壤盐分受结构性因素和随机性因素共同作用。研究结果可为科学管理和合理利用改良盐渍化土壤提供理论依据和数据参考。     

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。     

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。     

西辽河平原覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响

为对比研究覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响,以西辽河平原为研究区,设置膜下滴灌与浅埋滴灌2种灌溉方式和高、中、低3种灌溉水平,对滴灌玉米生长指标、根系分布、耗水量及产量等进行分析,寻求适宜试验区玉米高效节水灌溉模式。结果表明:(1)平均叶面积指数膜下滴灌较浅埋滴灌处理高13%～20%。膜下滴灌根系在30 cm土层内分布均匀,浅埋滴灌根系分布较膜下滴灌深10 cm。(2)膜下滴灌总耗水量较浅埋滴灌低9%,节水效果明显。(3)平水偏枯年膜下滴灌处理产量高于浅埋滴灌7%～15%,平水偏丰年膜下滴灌处理的产量低于浅埋滴灌处理6%～19%(p0.05)。(4)中水处理产量高,水分生产率最大,为最佳灌水处理。(5)对不同研究区通过多年平均降雨量和当年降雨预报推算生育期降雨量,对于268.32 mm的地方推荐使用膜下滴灌更佳,灌溉定额为186.1 mm,灌水7次。降雨量268.32 mm的地方推荐使用浅埋滴灌更佳,灌溉定额为228.0 mm,灌水8次。研究结果可为试验区及类似地区玉米高效灌溉生产提供理论依据。     

分根区交替滴灌施肥频率对土壤水氮运移及番茄产量的影响

针对目前我国设施蔬菜实际生产过程中水肥调控不合理及水肥利用效率低的问题，本文通过温室试验研究了分根区交替滴灌施肥(ADF)条件下，不同施肥频率对土壤水分养分运移及番茄产量的影响，为番茄高效水肥调控提供理论依据。试验在ADF下设3个滴灌施肥频率处理F3(3 d)、F6(6 d)、F12(12 d)和1个常规滴灌施肥处理作为对照(CK，频率为6 d)。结果表明，在0～40 cm土层，高频滴灌施肥处理(F3)相比于低频处理(F12)生育期内两年平均土壤含水量和无机氮含量分别增加了7.9%和28.3%；在40～60cm土层，F3和F6相比于F12处理，两年平均无机氮累积量分别降低了37.8%和23.0%。与F12处理相比，F6处理两年平均番茄生物量、吸氮量和产量分别显著增加16.9%、15.2%和22.6%，而F3和F6处理之间均无显著差异。在相同施肥量和滴灌施肥频率条件下，F6处理在减少40%灌水量的同时能够保持与CK相当产量。因此，适当提高滴灌施肥频率能够促进番茄生长及产量的形成，ADF较常规滴灌施肥具有较大的节水稳产效果。本研究推荐ADF条件下6d一次的滴灌施肥频率可作为温室番茄生产中较...     

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     

塑料大棚条件下灌溉方法对土壤磷分布的影响

Water-saving irrigation methods have been increasingly used for vegetable cultivation in greenhouse or plastic film house.However,there is limited information concerning the effect of water-saving irrigation methods on soil phosphorus (P)behavior.In this experiment,drip and subsurface irrigation methods were applied,with furrow irrigation method as control,in Mollic Gleysols.Soil P distribution throughout the depth was significantly affected by irrigation methods.Total, Olsen,organic and inorganic P contents were greater in the topsoil(0–10 and 10–20 cm)than in the subsoil(20–30,30–40, 40–50 and 50–60 cm).The Olsen P content throughout 0–60 cm layer under drip and subsurface irrigation treatments was lower than that under the furrow irrigation treatment.However,the total,organic and inorganic P contents from 20 to 60 cm under drip irrigation treatment were higher than or close to those under furrow irrigation treatment,but were lower under subsurface irrigation treatment than under furrow irrigation treatment.Under subsurface irrigation treatment,the contents of total,organic and inorganic P at the 0–10 cm layer were 78.0%,1.3% and 3.7% greater than those at the 10–20 cm layer,respectively.But Olsen P content at the 10–20 cm layer was 5.7% larger than that at the 0–10 cm layer.These suggested that soil P behavior could be manipulated by soil water management to some extent.     

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。     

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。     

滴灌调控土壤水分对马铃薯生长的影响

研究了滴灌灌溉频率和土壤水势对马铃薯生长和水分利用效率的影响。研究结果表明，滴灌灌溉频率和土壤水势对土壤水分的分布有很大影响，灌水频率越低，灌水前的表层土壤干燥的范围越大，灌水后的土壤湿润范围越大；控制滴头下面20 cm处土壤水势明显影响到50 cm深度以上的土壤水势，20 cm深度处土壤水势越高，50 cm深度范围内的平均土壤水势越高；土壤表面土壤水势越低，以滴头为中心形成的干燥范围越大。当土壤基质势低于-45 kPa时，马铃薯的块茎膨大率会迅速下降，总产量、商品薯产量和水分利用效率高低顺序为：-25 kPa>-35 kPa>-15 kPa>-45 kPa>-55 kPa。不同灌溉频率下马铃薯的总产量、商品薯产量和水分利用效率的高低顺序为：1天1次>2天1次>3天1次>4天1次>6天1次>8天1次。就华北地区而言，采用滴灌对马铃薯进行灌溉，土壤基质势以-25 kPa左右为好，灌水频率以每天1次最优。