沟播和垄作条件下冬小麦田的土壤水分动态变化研究

通过冬小麦沟播和垄作试验,结果表明,沟播小麦不同灌水处理在0 12 0cm土壤层次中水分均呈下降趋势,0 90cm层次土壤水分下降幅度较大,而10 0 12 0cm层次下降幅度较小。从沟播和垄作麦田土壤贮水量差值的分析可以看出,沟播麦田土壤贮水量要明显高于垄作麦田,沟播的同一时期沟垄间的土壤水分差异在0 90cm土层要低于垄作的,而10 0 12 0cm土层就极其相近。从沟播和垄作的土壤水分纵深分布上比较,在各处理均没有灌水的情况下,沟播和垄作同一层次不同灌水处理的土壤水分极差均出现在0 10cm ,但随灌水处理灌溉次数的增加,沟播出现较大水分差异的土层下移,出现在10 2 0cm。     

不同灌溉方法对保护地土壤有机质及氮素影响的研究

分层采集连续7年分别用渗灌、滴灌和沟灌灌溉的保护地0～80cm土层土壤样品,测定有机质、全氮及无机态氮和有机态氮含量,研究灌溉方法对土壤氮素形态及其数量剖面分布的影响。结果表明,三种灌溉处理0～80cm剖面土壤有机质含量变化范围为8.47～36.48 g kg-1,渗灌与滴灌有机质剖面分布相似,二者与沟灌差异较大;沟灌除30～40cm层次有机质含量低于渗灌和滴灌外,其它层次有机质含量均高于渗灌和滴灌处理。土壤全氮含量变化范围为0.72～3.97 g kg-1,在0～20cm土层不同灌溉方法之间差异显著,渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。无机硝态氮、铵态氮含量的变化范围分别为19.16～1442.06 mg kg-1和0～15.28 mg kg-1,在0～20cm土层各处理之间差异较为明显,以渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。有机态氮含量的变化范围为683.79～2512.87 mg kg-1,各处理之间的差异主要表现在0～30cm土层,其中0～10cm土层以渗灌处理有机态氮含量最高、沟灌次之,滴灌最低,10～30cm沟灌处理有机态氮含量却高于渗灌和滴灌处理。     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明，不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上，120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态，且维持在相对较高水平；供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大，而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照；相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照；而充足供水有利于旱稻根系在0～20cm表层发育，但不利于其根系在下层生长，而W2可促使根系下扎，更充分利用下层水分。     

沟垄二元覆盖对旱作马铃薯耗水特征、产量及水分利用效率的影响

为探讨旱作区沟垄二元覆盖模式下土壤水分、阶段耗水特性及对马铃薯产量和水分利用效率的影响效果,于2016年在宁夏南部山区通过设置垄覆地膜,沟内分别覆盖普通地膜(DD)、秸秆(DJ)、生物降解膜(DS)、液态地膜(DY)、麻纤维地膜(DM)和沟不覆盖(DB)等6种沟垄二元覆盖模式,以传统平作为对照(CK)。结果表明,DJ处理的马铃薯整个生育期土壤蓄水量最高,明显改善了马铃薯生育期土壤水分状况。在马铃薯整个生育期0~200 cm土层土壤含水量以DJ处理最高,尤其耕层(0~40 cm)土壤含水量最为显著。各处理阶段耗水量、耗水强度、耗水模系数在马铃薯各生育阶段表现不同,总体呈生育前期较低、中期增加、后期降低的趋势。在播种-苗期阶段、块茎形成-块茎膨大期阶段以DS处理的马铃薯耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理最低;苗期-现蕾期阶段以DD处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,其次为DM处理,DS处理最小;现蕾期-块茎形成期阶段以DY处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理次之,DM处理最小。沟垄二元覆盖模式能够提高马铃薯产量和水分利用效率,以DJ和DD处理的增产效果最显著,分别较CK增产47.77%、44.84%;DJ处理的水分利用效率最高(68.2 kg·hm^-2·mm^-1),较CK显著提高58.97%。综上可知,垄覆地膜沟覆秸秆种植模式可显著改善马铃薯中后期0~200 cm土层土壤水分状况,使前期耗水少,中后期耗水增多,且能显著提高产量和水分利用效率。本研究结果为宁南旱作马铃薯覆盖种植高产技术提供了科学依据。     

北京地区冬小麦田渗灌高产节水技术研究初报

研究了不同灌溉方式下冬小麦田间土壤水分变化特点及对小麦产量形成的影响。结果表明,渗灌浇根不浇地,冬小麦全生育期渗灌田0～20cm土壤表层含水量较低,比喷灌0～20cm土层土壤水分消耗小,比20～120cm土层土壤水分消耗多;2种灌溉方式120cm以下土层土壤含水量为冬小麦利用较少。渗灌比喷灌增产11.6%,比少灌增产17.6%,比喷灌节水57.1%,其水分利用效率为喷灌的1.35倍。     

底墒差异对夏玉米耗水特性及产量的影响

该试验在中国科学院地理所禹城综合试验站进行，研究了底墒差异对夏玉米耗水特性及产量的影响。得出土壤体积含水率随深度的增加而逐渐趋向稳定，但底墒影响各层的水分含量和夏玉米的耗水深度。若夏玉米生育期间不进行补充灌溉且含水率小于27%时，夏玉米的主要供水层在60～90 cm范围内，冬小麦生育期间不灌水的夏玉米开始利用深层水，底墒相对充足的夏玉米利用的深度可达1.1 m土深。在冬小麦生育期间灌两水(120 mm)条件下，对夏玉米进行补充灌溉可显著提高产量，但在冬小麦生育期间灌一水(60 mm)条件下再进行补充灌溉，其增产作用不及充足的底墒水。冬小麦在抽穗和灌浆期灌溉120 mm，夏玉米生育期间灌水150 mm的处理夏玉米产量达7466.58 kg/hm²。冬小麦在拔节—抽穗—灌浆期灌溉，夏玉米整个生育期都不灌溉的处理水分利用效率(WUE)为33.34 kg/(hm²·mm)。     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明,不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上,120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态,且维持在相对较高水平;供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大,而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照;相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照;而充足供水有利于旱稻根系在0~20cm表层发育,但不利于其根系在下层生长,而W2可促使根系下扎,更充分利用下层水分。     

蒸渗仪控制下烤烟土壤水分的时空动态研究

采用蒸渗仪试验,研究了不同水分处理下烤烟土壤水分时空动态变化。结果表明,全生育期0～20cm土层水分含量变化最为活跃,20～40cm土层次之,40～60cm土层较为稳定;建立了不同土层土壤含水量随时间变化的数学模型,以此来推测烤烟土壤水分随时间的变化动态;烤烟伸根、旺长、成熟期的计划湿润层深度分别以20～30cm,50～60cm,30～40cm较佳;各时期适宜土壤相对含水量水分处理组合以60%-80%-70%或60%-80%-60%优于其它组合。     

地下滴灌量与滴灌带间距对夏玉米生长发育的影响

为探究地下滴灌条件下不同灌溉量与滴灌带间距对夏玉米生长发育与耗水特征的影响,查明地下滴灌对田间尺度水平衡的影响特征,基于2种灌溉定额(62 mm和35 mm)与3种滴灌带间距(60 cm、80 cm和100 cm)的田间试验,并以华北典型农田地面灌溉方式为对照,分析不同处理对夏玉米生长发育、土壤剖面水分分布、蒸散量及土壤蒸发的影响。结果表明:地下滴灌处理灌溉水主要停留于20～60 cm土层,灌溉量越高,湿润范围越大;相对地面灌溉处理,地下滴灌处理地表0～20 cm与60～100 cm土壤含水量相对较低。玉米株高、叶面积指数与干物质积累量随地下滴灌灌溉量的增加而增加,地面灌溉处理可促进株高与干物质积累,地下滴灌低灌溉量导致玉米生育进程延迟。与地面灌溉处理相比,地下滴灌处理可在减少22%的灌溉量的条件下保证作物产量无显著下降,土壤蒸发相对降低30%,蒸散量相对降低8%, E/ET值由0.34降低至0.27,灌溉水利用效率提高20%,收获指数增加10%。不同滴灌带间距处理对玉米生长发育及耗水特征无显著影响。综合夏玉米生长、产量、灌溉水利用效率和滴灌设备投资成本,本试验条件下最优设计方案为灌溉量为62 mm,滴灌带间距为100 cm。     

冬小麦调亏灌溉制度田间试验研究初报

大田试验结果表明,拔节期为冬小麦水分最敏感的生育时期,其次为孕穗期和抽穗～开花期,而返青～起身期充分供水则造成冬小麦明显减产。拔节期最大调亏程度为0～50cm土层土壤含水量≥田间持水量的65%,过小则导致明显减产;孕穗～抽穗期、抽穗～灌浆前期最大调亏程度为0～80cm和0～100cm土层土壤含水量≥田间持水量的60%;灌浆后期最大调亏程度为0～100cm土层土壤含水量≥田间持水量的50%,由此建立了冬小麦调亏灌溉制度。     

旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米产量的影响

通过大田试验,考察了旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米生物性状及产量的影响。试验设计了垄沟覆膜、平作不覆膜、平作覆膜和裸地对照4个处理,并对其土壤水分、硝酸盐的时空分布和玉米产量进行研究。结果表明:在整个玉米生长季,垄沟覆膜栽培模式下土壤0~40 cm土层含水量显著高于平作不覆膜;NO_3~--N主要集中在0~40 cm土层,且垄沟覆膜-垄上NO_3~--N表聚现象比其它处理更明显,10 cm处垄上NO_3~--N含量是沟内的1.6倍、平作不覆膜的2倍;垄沟覆膜和平作覆膜比平作不覆膜处理单株干物质量分别增加了36.15%、16.11%;单株含氮量分别增加了13.97%、3.59%;垄沟覆膜产量高于其他处理。垄沟覆膜栽培能够在保持作物生长状况良好,获得较高产量的同时,增加作物对氮素的吸收利用,同时增加NO_3~--N的表层累积,将其保持在根区,从而降低了NO_3~--N淋洗的发生,降低环境风险,是旱区获得经济和环境双重效益的玉米栽培模式。     

不同灌溉方式对保护地土壤酸化特征的影响

自连续13a在同一地块以不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地,分层采集沟灌、滴灌、渗灌3个处理0～60cm土层土壤样品,研究灌溉方式对土壤酸化特征的影响。结果表明,3种灌溉处理土壤活性酸度和交换性酸含量均随着土层加深而降低,各处理间土壤活性酸度在0～40cm土层差异明显,总体为沟灌>渗灌>滴灌;土壤交换性酸差异出现在0～30cm土层,为渗灌>沟灌>滴灌;土壤交换性Al3+随土层加深呈先增加后降低的变化趋势,且以滴灌含量最低。各处理土壤盐基饱和度(BS)随土层加深而增加,在0～30cm土层为滴灌>渗灌>沟灌。土壤pH与交换性酸、硝态氮含量呈极显著负相关,与盐基饱和度、特别是Ca2+饱和度呈极显著正相关;Al3+占交换性酸比例与有机质含量呈极显著负相关。总之,保护地土壤酸化与硝态氮含量、盐基饱和度、有机质含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更利于抑制土壤酸化。     

种植方式和灌溉定额对碱化盐土及紫穗槐生长的影响

针对甘肃白银碱化盐土表层土壤盐分高、植物生长困难的生产问题,在统一施用脱硫石膏18t/hm^2的基础上,通过2 a田间试验,在起垄沟植和未起垄种植2种种植方式下设置3个灌溉定额:8 250、9 750和11 250 m^3/hm^2,研究不同种植方式及灌溉定额对土壤pH值、碱化度、含盐量及紫穗槐生长的影响。试验结果表明:1)各处理均显著降低了土壤pH值、碱化度和含盐量;起垄沟植方式下垄沟内可汇集灌溉水和降水,提高土壤含水率;在0~40 cm土层起垄处理的土壤盐分比未起垄处理低15.7%,起垄沟植处理可以形成"高水低盐"的水盐环境,从而使紫穗槐的成活率、株高、冠幅均高于未起垄处理;2)2种种植方式下,随灌水量增加脱盐效果越显著,紫穗槐的成活率、株高、冠幅指标随灌水量增加而增加;灌溉定额为9 750和11 250 m^3/hm^2时,紫穗槐生长指标无显著差异。考虑到研究区地处干旱区,水资源有限,灌水量过多不仅浪费水资源还会增加发生次生盐渍化的风险,因此,施用脱硫石膏并起垄沟植适宜于甘肃白银碱化盐土紫穗槐种植,且适宜灌溉定额为9 750 m^3/hm^2。     

灌溉方式对设施土壤总有机碳及其腐殖质组分的影响

通过13年连续的番茄栽培灌溉试验,分析了沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉处理0—80cm土层土壤有机碳及其腐殖质组分(胡敏酸、富里酸、胡敏素等)含量,探讨了不同灌溉方法对温室土壤有机质变化的影响。结果表明:3种灌溉处理土壤总有机碳、腐殖质各组分含量剖面变化特征一致,均随土层加深而降低,且这一变化主要集中在0—50cm土层,50—80cm土层变化较小。土壤总有机碳及其组分各灌溉处理间差异明显,将土壤剖面分为0—20,20—80cm上、下2个层次,总体上总有机碳含量上层为渗灌沟灌滴灌,下层滴灌沟灌渗灌;腐殖酸含量上层滴灌沟灌渗灌,下层为渗灌滴灌沟灌;胡敏素上层为沟灌滴灌渗灌,下层为渗灌滴灌沟灌。滴灌处理既能使0—40cm土层土壤有机碳含量保持较高水平,土壤腐殖质含量又高于沟灌、渗灌处理,这对于提升设施土壤肥力水平、保证番茄养分供应是有利的。     

不同灌溉方法对不同氮肥在温室土壤-植株中的氮素分配影响

以番茄为供试作物,采用田间微区试验的方法研究了不同灌溉方法和不同氮肥种类对氮素在土壤不同层次间的残留以及在番茄植株不同部位之间的分配。结果表明,在番茄整个生育期内,土壤中无机氮主要以NO3--N的形式存在,NH4+-N所占比例很小。0～100cm土层中,滴灌和沟灌各处理土壤中NH4+-N的含量在整个生育期内含量均比较低(低于6mgkg-1),且变化幅度不大,各土层NH4+-N的含量受灌溉方式和施肥的影响较小。无论是滴灌还是沟灌,番茄全生育期内0～20cm土层土壤NO3--N含量始终较高。沟灌易引起土壤中NO3--N向下层迁移,而滴灌对40～60cm土层及其以下各层次土壤的NO3--N分布影响作用不明显。硝态氮肥较铵态氮肥和酰胺态氮肥更易随水向深层土壤迁移。灌溉方式对肥料15N在果实、茎、叶中的分配比例没有明显影响,肥料15N在番茄地上部分各器官所含的量以果实为最高,其次为叶,茎中的含量最少;两种灌溉方法间肥料15N在果实、茎、叶的分配比例差异不大,平均为2.9∶1∶1.6。     

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。     

垄沟耕作条件下液膜覆盖对土壤水热状况及玉米生长的影响

[目的]研究垄沟耕作和液膜覆盖集成技术在旱地作物中的应用效果,为旱田高产高效种植方式的选用提供理论支撑。[方法]应用田间小区试验的方式,进行不同耕作方式下的液态地膜、塑料地膜覆盖及不覆膜种植玉米对比试验。[结果]和不覆膜种植相比,垄沟耕作条件下,覆盖种植显著增加了0—40cm土层含水量,提高了5cm,10cm深土壤温度;覆盖种植较好地促进了玉米前期生长,显著增加了玉米产量,提高了水分利用效率(WUE)(p0.05)。随着覆膜时间的延长,液膜、塑膜覆盖的集水保温效果逐渐减弱。液膜覆盖种植的蓄水保温及增产效果低于塑膜覆盖,但显著优于不覆膜种植。试验前期,降水较少,垄沟耕作的集雨效果不明显,但有明显的增温效应。[结论]与塑膜覆盖种植可能会造成"白色污染"问题相比较,垄沟耕作条件下液膜覆盖是一种较为理想的旱作覆盖栽培技术。     

灌溉方法对温室番茄栽培尿素氮利用影响的研究

用15N示踪技术研究了沟灌和滴灌对温室番茄栽培尿素氮的利用及其在土壤中残留的影响。结果表明,滴灌处理番茄对15N肥料利用率是11.5%(地上部分),沟灌处理15N肥料利用率是7.4%。滴灌处理番茄所吸收的15N肥料量比沟灌处理提高了56.3%,灌溉方式对肥料15N在果实、茎、叶中的分配比例没有明显影响。0~100cm土层中15N肥料残留量滴灌处理为143.1kg/hm2,占氮肥投入量的63.6%,沟灌处理残留量为133.0kg/hm2,占氮肥投入量的59.1%;其中在0~20cm表土层中残留的肥料氮最多,沟灌和滴灌分别达到了79.9kg/hm2和97.3kg/hm2,占0~100cm土层肥料氮残留总量60.1%和68.0%。沟灌处理肥料氮的损失量为75.5kg/hm2,占氮肥投入量的33.5%;滴灌处理肥料氮的损失量为56.0kg/hm2,占氮肥投入量的24.9%。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。