交替隔沟灌溉土壤水分时空分布与灌水均匀性研究

 以春玉米为试验材料 ,在甘肃河西民勤沙漠绿洲区进行大田试验 ,研究控制性交替隔沟灌溉水分的时空分布特性和灌水均匀性。试验结果表明 ,在玉米生长期内 ,对灌水沟进行交替干燥和湿润 ,可以使作物根系经受一定程度的干旱锻炼 ,提高根系的吸收补偿效应 ;交替隔沟灌溉中 ,由于在灌水沟和非灌水沟之间没有形成零通量面 ,其水分的侧向入渗明显增强 ,从而可减少土壤水分发生深层渗漏的机率 ;同常规灌溉相比 ,虽然交替灌溉的用水量有所减少 ,但其灌水均匀性与常规灌溉没有显著差异     

隔沟交替灌溉对玉米根系分布和产量的影响及其节水效益

 于 1 997～ 1 998年在甘肃民勤干旱沙漠绿州区采用隔沟交替灌溉方式 ,研究了 CRAI在大田条件下玉米生长、根系分布和对产量的影响及其节水效应。结果表明 ,隔沟交替灌溉后灌溉用水效率明显增加 ,可由常规灌水的 2 .6～ 2 .7kg/ m3提高到 4kg/ m3以上 ,总用水效率可达2 .98kg/ m3以上 ,两年试验籽粒产量保持 80 0 0 kg/ ha以上高产水平的同时 ,灌溉用水量可由32 50 m3/ ha降至 1 575m3/ ha,节水 33.3%以上而不引起产量下降 ;隔行交替灌水每次干湿交替可刺激根系生长 ,明显提高根密度 ,并在土壤中均匀分布 ;部分根区干燥形成根源信号控制气孔开度使蒸腾效率大为提高 ,减少棵间蒸发 ,节水效果明显     

灌水方式对玉米根系生长及产量和水分利用的影响

研究不同灌水方式对春玉米根系生长分布、产量及水分利用效率的影响。以"金穗四号"春玉米为供试材料,在大田条件下研究抽雄期、灌浆期和成熟期不同土层在交替隔沟灌溉、固定隔沟灌溉和常规沟灌3种灌水方式下玉米根系生长的状况。结果表明,不同位置根长占该土层根长的百分比:40~100cm土层,植株北侧成熟期固定隔沟灌溉处理较大;0~100cm土层,植株南侧固定隔沟灌溉处理较大,植株上交替隔沟灌溉处理较大,根系总量以交替隔沟灌溉处理较大。各层根长占整个土层根长百分比为灌浆期和成熟期60~100cm土层固定隔沟灌溉处理较大。监测时期内根系总量、产量和水分利用效率以交替隔沟灌溉处理较大,较固定隔沟灌溉,产量提高了17.38%,水分利用效率提高了16.16%。可见,交替隔沟灌溉更有利于玉米根系的生长,能显著提高作物产量和水分利用效率。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33．0％～34．5％,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。     

垄作覆盖条件下灌溉方式与灌溉量对夏玉米田土壤呼吸的影响

在垄作覆盖条件下,研究了夏玉米生长季中常规灌溉(沟沟灌溉)和隔沟交替灌溉2种灌溉方式对土壤呼吸作用昼夜变化、阶段变化规律及不同水分胁迫下土壤含水量与土壤呼吸速率的相关关系.结果表明,夏玉米拔节期土壤呼吸速率最小,抽雄期最大,之后缓慢回落;昼夜动态变化呈单峰变化趋势,高峰、低谷分别在14:00和6:00左右;在同一水分条件下,交替灌溉方式土壤呼吸速率高于常规灌溉,处理间最大差异平均可达3.46 μmol·m-2·s-1,交替灌溉方式下土壤呼吸速率昼夜变化幅度小于常规灌溉方式下土壤呼吸速率;不同水分胁迫条件下,土壤呼吸速率呈现出轻度亏缺处理>中度亏缺处理>重度亏缺处理;玉米生长期较高土壤含水量促使土壤呼吸增强,尤其在玉米生长中期土壤呼吸速率与耕层土壤含水量呈极显著的正相关关系.     

秸杆和地膜覆盖下春玉米农田蒸散特征研究

采用微型蒸发器测定了秸杆和地膜覆盖方式下不同的灌水处理下春玉米的棵间蒸发量,进而分析了棵间蒸发量与降雨灌水的关系、棵间蒸发占蒸发蒸腾总量的比例.试验结果表明,棵间蒸发强度与土壤含水率以及蒸发腾总量与叶面积指数均呈现较好的线性函数关系.根据实测数据求得了作物系数和水分利用效率.     

3种灌水方式对茄子生长、产量及品质的影响

研究了设施塑料棚中固定灌溉、常规灌溉、交替隔沟灌溉3种灌水方式对茄子生长量等相关指标的影响.结果表明:茄子生长前期,常规灌溉处理株高最低,固定灌溉处理株高最高;常规灌溉处理茄子的叶片数最少、叶面积最小、叶绿素含量最低,而交替隔沟灌溉处理的叶片数最多、叶面积最大、叶绿素含量最高.生长后期,交替隔沟灌溉处理的株高最低,常规灌溉处理的最高;光合速率是固定灌溉最低,交替隔沟灌溉的最高;叶片数及叶绿素含量的变化规律与前期基本相似.交替隔沟灌溉处理的产量最高,为33 044.25 kg/hm2,比固定灌溉和常规灌溉分别增产19.74％和15.72％.交替隔沟灌溉处理的水分利用效率为23.18％,分别比固定灌溉和常规灌溉提高24.89％和148.71％.经检测,交替隔沟灌溉处理茄子的品质最优,各项品质指标大都比固定灌溉和常规灌溉偏高.     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系.结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.0%～34.5%,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显.     

喷灌冬小麦耗水与棵间蒸发试验

 【目的】研究喷灌条件下冬小麦的耗水规律,指导田间灌溉实践。【方法】在北京地区2005－2008年3个冬小麦生长季节,开展不同喷灌水量条件下土壤水分分布、冬小麦耗水和棵间蒸发特性的试验研究,并分析影响棵间蒸发的主要因素。【结果】喷灌条件下,0～40 cm土层土壤的含水量受灌溉水量影响较明显,耗水量随着灌水量增加而增加。返青至收获期,冬小麦棵间蒸发为耗水量的25%左右,棵间蒸发随着灌水量的增大而增大,但棵间累积蒸发与作物耗水量之比随之而下降。【结论】适当加大灌水定额,减少灌溉次数,可在一定程度上抑制土壤的无效蒸发,提高灌溉水的利用率。     

局部灌水条件下玉米根系的时空分布研究

【目的】研究局部灌溉方式对玉米根系时空分布的影响。【方法】以"金穗四号"春玉米为供试材料,在大田条件下对玉米进行垄植沟灌,采用交替隔沟灌溉(灌水在沟南北两侧交替进行)、固定隔沟灌溉(灌水始终在沟南侧进行)和常规灌溉(沟两侧同时灌水且各占1/2)3种灌水方式,灌水量均为2 250m3/hm2,于抽雄期、灌浆期、成熟期对0～100cm土层分层(每20cm为1层)监测根部及根部南北两侧根系的生长状况,分析根系的空间分布规律。【结果】灌水方式对根系空间分布的影响在玉米生长的不同生育期表现不同。总体而言,0～100cm土层中各生育期玉米的根长密度平均值均以交替隔沟灌溉较大。玉米生育中后期,60～100cm土层中固定隔沟灌溉非灌水侧根长密度较常规灌溉增大。【结论】交替隔沟灌溉有利于根系的生长,交替隔沟灌溉和固定隔沟灌溉均可促进根系的下扎及延伸。     

不同灌溉方式节水控盐效果及对枸杞产量的影响

[目的]为节约水资源,提高灌溉水的利用效率以及预防灌溉引起的土壤盐碱化问题提供参考。[方法]采用滴灌、沟灌、漫灌3种灌溉方式对宁夏银北盐碱地区枸杞进行灌水处理,探索各处理土壤含水量、全盐、产量变化以及水分生产效率高低。[结果]枸杞萌芽前,漫灌0～100 cm平均土壤含水量最大,沟灌次之,滴灌略低;土壤pH沟灌>滴灌>漫灌;土壤全盐漫灌>滴灌>沟灌。随着枸杞的生长发育以及灌水的实施,秋果采摘后,滴灌0～100 cm平均土壤含水量最大,沟灌次之,漫灌最低;土壤pH仍表现为沟灌>滴灌>漫灌;滴灌表层0～20 cm出现盐分表聚现象,20 cm以下漫灌土壤全盐含量最大,滴灌次之,沟灌最低。沟灌产量最高,其次为滴灌,漫灌虽灌水量大,但水分利用率最低,枸杞产量最低。[结论]在盐碱地栽植枸杞实行沟灌、滴灌灌溉方式在节水控盐的同时,还可以提高枸杞产量,是经济、高效、可行的灌溉方式。     

全膜双垄沟播玉米秸秆膜下带状还田模式对土壤水分和玉米产量的影响

[目的]研究全膜双垄沟播玉米秸秆膜下带状还田模式对土壤水分和玉米产量的影响。[方法]在陇东旱塬区,设计6个处理,研究全膜双垄沟播玉米秸秆膜下还田对玉米农艺性状、产量和土壤水分利用效率的影响。[结果]地表覆盖2 cm还田后玉米农艺性状、生物产量和水分利用效率较全膜双垄沟播不还田显著降低。玉米秸秆膜下带状还田较不还田玉米农艺性状尤其是株高、茎粗有一定的降低,籽粒产量降低0.40%~7.42%,但差异不显著,生物产量显著降低,但经济系数差异不显著。全膜双垄沟播玉米秸秆膜下还田各处理对玉米生长期耗水量和土壤水分利用效率无显著影响。[结论]该研究为采用全膜双垄沟播技术进行秸秆还田提供理论依据。     

交替沟灌玉米灌浆期茎流影响因子敏感性分析与模型适用性研究

【目的】应用人工神经网络对不同处理玉米茎流进行精准预测,为推算玉米蒸腾耗水量以及制定合理的灌水方案提供新思路。【方法】试验研究对象为夏玉米,品种为西农985。试验设置3个处理,分别为交替沟灌高水处理（alternate furrow irrigation,AFI1）、交替沟灌低水处理（alternate furrow irrigation,AFI2）和常规沟灌处理（conventional furrow irrigation,CFI）。AFI1、AFI2每次灌水量为CFI灌水量的2/3和1/2。利用通径系数与互信息分析不同处理的影响因素与玉米茎流相关关系,基于人工神经网络理论建立了玉米茎流速率估算模型,以主成分回归模型为对比,对两个模型预测精度和稳定性进行评价。【结果】（1）不同处理对环境因子的响应有所差异,影响CFI、AFI1玉米茎流的主要因素是气象因子,影响AFI2处理玉米茎流的主要因素是土壤水分;（2）不同土层含水量对各处理茎流的影响也有所不同,研究发现10-20 cm和20-30 cm土层含水量与玉米茎流相关程度最高。利用不确定性分析法进一步分析得出,常规处理与高水处理水平下,与茎液流变化关系最密切的土壤含水层为20-30 cm,其次是10-20 cm,低水处理水平下,最敏感的土层为10-20 cm,其次是20-30 cm;（3）根据模型误差分析与模型不确定性分析,神经网络模型RMSE、d-factor值较小,R²值达到了0.9以上,说明神经网络模型预测精度更高,模型更稳定。【结论】与传统方法相比,人工神经网络模型可以快速准确地对茎流进行预测,对指导玉米灌溉具有重要的指导意义。     

Soil Water Distribution and Irrigation Uniformity Under Alternative Furrow Irrigation

Field experiments were conducted to investigate the spatial-temporal distribution and the uni-formity of soil water under alternative furrow irrigation in spring maize field in Gansu Province. Resultsshowed that during the crop growing season, alternative drying and wetting furrows could incur crops to en-dure a water stress, thus the adsorptive ability of root system could be enhanced. As there was no zero fluxplane between irrigated furrows and non-irrigated furrows under alternative furrow irrigation, lateral infiltra-tion of water was obviously increased, thus decreasing the deep percolation. Compared with the conventionalirrigation, although the water consumption in alternative furrow irrigation was reduced, the uniformity of soilwater was not obviously affected.     

南疆绿洲灌区调控沟灌条件下棉花生育期土壤盐分变化研究

[目的]研究调控沟灌条件下棉田沟、垄0～60cm深度土壤盐分变化。[方法]以南疆绿洲灌区棉花为研究对象,采用常规沟灌、调控沟灌和固定隔沟灌3种灌水方式,设3900、3600和3300 m3/hm23个灌水量。[结果]在相同水量（3900 m3/hm2）控制条件下,灌水前后各处理在0～60cm深度的盐分降低都较明显,其中常规沟灌比调控沟灌和固定隔沟灌的脱盐率低;在相同灌水方式下,在不同水量控制下,0～60cm深度上调控沟灌3600 m3/hm2的沟、垄灌后较灌前盐分都明显降低,且整个深度上的脱盐率均大于其他处理。[结论]从棉花生长综合效果来看,调控沟灌优于常规沟灌和固定隔沟灌。调控沟灌3600 m3/hm2的盐分变化更有利于棉花的生长,适合在当地推广。     

保墒灌溉条件下土壤中硝态氮分布和累积研究

[目的]研究不同保墒灌溉措施对夏玉米地土壤中硝态氮的分布和累积影响。[方法]以玉米作物为试材,在灌溉量为0、600、1200m3／hm2条件下,通过田间试验研究地膜覆盖、秸秆覆盖、PAM处理和非覆盖处理（CK）对夏玉米收获时土壤中．硝态氮的分布和累积状况的影响。[结果]夏玉米收获后,在非灌溉条件下,各处理的硝态氮含量基本随着土壤深度的增加而递减,在灌溉条件下,则在50—70cm土壤中出现硝态氮累积凸峰。无论灌溉与否,0～100cm土壤中各处理硝态氮含量的大小顺序为：PAM处理〉CK〉地膜覆盖〉秸秆覆盖。同一保墒处理,在O～40cm土层,硝态氮累积量均随着灌溉量的增加而降低,在60～70cm土层以下则恰好相反。[结论]该研究为下茬作物的施肥提供理论指导和技术支撑。     

夏玉米后期灌溉对玉米产量及冬小麦播前底墒的影响

[目的]研究冀中南地区小麦-玉米周年种植节水生产新途径。[方法]试验设玉米灌浆后期不浇水,在小麦播前10、20 d浇水3个处理,不浇水处理为对照,研究"一水两用"技术对玉米产量及小麦播前耕层墒情及0~200 cm土层储水效果的影响。[结果]与对照相比,小麦播前10、20 d浇水对玉米穗粒数影响不大,但能明显提高千粒重和产量,增产率分别达5.9%和8.4%;耕层含水量分别平均增加11.0%、6.4%;0~200 cm土壤储水量分别增加771.0、663.5 m~3/hm~2。小麦播前20 d浇水对夏玉米增产效果较好,而小麦播前10 d浇水对提高土壤墒情及增加0~200 cm土壤储水量效果较好,从节约水资源,促进农业可持续发展角度考虑,采用小麦播前10 d浇水技术意义更大。[结论]该研究可为夏玉米灌溉提供参考。     

膜上灌对河西绿洲灌区玉米全生育期土壤贮水量的影响

[目的]研究干旱条件下膜上灌对玉米地土壤贮水量的影响。[方法]以当地主栽玉米品种为试材,以露地畦灌为对照,采用不同宽度地膜覆盖进行膜上灌,通过对比分析研究了不同土层及不同生育期土壤贮水量的变化。[结果]0～120cm土层,处理Ⅰ（膜上灌处理覆膜宽度为0．75m）的土壤贮水量比播前降低了24．6％,处理Ⅱ（膜上灌处理覆膜宽度为1．25m）的土壤贮水量比播前降低了25．1％,对照的土壤贮水量比播前降低了33％。各生育期膜上灌处理和对照0～40cm土层的土壤贮水量低于40～80和80—120cm土层。40～80cm土层的土壤贮水量介于0～40和80～120cm．抽雄开花期,处理Ⅰ和Ⅱ的0～40cm土层的土壤贮水量分别比对照增加了7％和10．5％。在玉米成熟期,膜上灌处理的土壤贮水量高于对照。[结论]该研究为中国西部地区的灌溉农业的发展提供了理论支持.     

膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长及产量的影响

【目的】明确等灌溉量膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以郑单958为研究对象,于2015—2021年进行田间试验,通过管式水分仪测定窄行、根区和宽行下0—50 cm土层水分含量,研究膜下滴灌与细流沟灌对土壤水分分布状况及其对玉米株高、叶面积指数、叶绿素含量、生物量、产量、水分利用效率等的影响。【结果】膜下滴灌优先补充窄行和根区的土壤水分,而细流沟灌优先补充宽行表层的土壤水分。而玉米耗水主要集中在0—30 cm土层范围内,膜下滴灌的窄行和根区0—30 cm土层水分含量均高于细流沟灌;随着土层深度增加灌溉对土壤含水量的影响减小,40—50 cm土层水分动态受灌溉方式影响较小。膜下滴灌较细流沟灌可显著促进玉米在开花期和成熟期的生长,提高叶面积指数。开花期膜下滴灌玉米的株高和叶面积指数较细流沟灌平均增加4.3%和8.3%,成熟期平均增加4.9%和15.1%。开花期和成熟期玉米总生物量均为膜下滴灌>细流沟灌处理,开花期增加12.2%,成熟期增加11.5%。膜下滴灌处理的玉米干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率均显著高于细流沟灌处理,分别增加17...     

不同埋深地下微咸水用于夏玉米灌溉研究

[目的]探讨不同地下水埋深下适合夏玉米灌溉的微咸水浓度。[方法]以浚单20号为供试材料,利用地中蒸渗仪控制不同地下水埋深（2、3、4m）,在灌水定额为900m^3／hm^2条件下利用不同浓度微咸水（1．5、2．5、3．5、4．5g／L）对夏玉米进行灌溉试验,测量夏玉米的叶面积指数、株高、产量等生育指标,研究不同地下水埋深下适合夏玉米灌溉的微咸水浓度。[结果]地下水埋深与夏玉米叶面积指数、株高和产量呈负相关,其中地下水埋深4m对夏玉米的影响最大;微咸水浓度与夏玉米叶面积指数、株高和产量呈负相关,其中4．5g/L微盐水灌溉对夏玉米影响显著。[结论]地下水埋深为2m时,适合灌溉的微咸水浓度不宜超过3．5g/L;地下水埋深分别为3、4m时,适合灌溉的微咸水浓度不宜超过2．5g／L。