土壤水基质势膜下滴灌春玉米生长和耗水特性研究

为缓解内蒙古河套灌区水资源短缺并实现农业节水,在河套灌区连续开展2 a(2016年和2017年)的田间试验,采用膜下滴灌种植春玉米,设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平,分别为-10(S1)、-20(S2)、-30(S3)、-40(S4)、-50 kPa(S5),研究不同灌溉处理下的土壤水分分布与春玉米生长及耗水特性。研究结果表明2个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显,基质势越高土壤剖面平均体积含水率越高。不同土壤水基质势下限控制的灌水水平显著影响玉米生长,随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低,玉米株高与叶面积指数显著降低(p0.05),其中基质势下限为-50 kPa的处理玉米发生早衰现象。地上部分干物质积累量、百粒质量、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加。土壤水基质势水平越高,玉米产量越高,其中S1、S2和S3处理玉米产量显著高于S4和S5,但是前三者之间不存在显著差异(p0.05)。随着土壤水基质势的降低水分利用效率先增大后减小,-30 kPa时水分利用效率最高。综合考虑作物产量和水分利用效率,建议将河套灌区玉米膜下滴灌土壤水基质势下限控制在-30 kPa。     

基于土壤水力传导度自动测试系统的瞬时剖面法试验应用

水力传导度表征土壤对水分流动的传导能力,是计算土壤水分运动的一个重要参数,反映非饱和土壤的导水率随含水率或基质势的变化关系。该文采用TS-4型土壤水力传导度测试系统分别对两种土壤进行了3次试验,结果表明:自动测定系统具有方便快捷、精度较高的特性,为实验室模拟非饱和土壤水运动参数测定试验提供了一种有效的方法。      

滴灌条件下不同土壤基质势对圆茄子生长与水分利用的影响

主要研究了华北地区滴灌灌溉方式不同土壤基质势(滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限控制在-10~-50 kPa)对茄子生长和水分利用效率的影响。随着滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势控制的降低,茄子整个生育期的灌溉水量、累计耗水量明显减少,而水分利用效率和灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高;不同基质势处理对不同生育期茄子平均株高无明显影响。连续3年研究表明,不同土壤基质势处理茄子总产量及其产量形成因子均无显著差异。由此可知,在华北地区露地栽培条件下,滴灌种植茄子,在茄子缓苗后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势在-50 kPa以上来指导灌溉。     

沙地喷灌土壤基质势调控对土壤水分分布和马铃薯产量的影响

[目的]制定砂质土壤马铃薯的喷灌灌溉制度。[方法]选择“夏波蒂”(抗旱性弱)和“费乌瑞它”(抗旱性强)2种不同抗旱能力的马铃薯品种,通过2a的田间试验,研究了不同土壤基质势阈值对土壤水分状况、马铃薯产量与灌溉水利用效率等的影响,以确定马铃薯适宜的土壤基质势阈值来指导灌溉。2012年布置了3个处理,在马铃薯定苗后分别控制垄中心20cm深度处土壤基质势阈值为-20、-30和-40kPa,2013年增加了1个-10kPa处理。[结果]大型喷灌机灌溉条件下监控垄中心20cm深度处土壤基质势可较好地调控马铃薯农田的土壤水分状况;①指导灌溉的土壤基质势阈值越高,马铃薯生育期内0~30cm深度平均土壤基质势越高,并且变化幅度越平缓;土壤基质势阈值越低,0~30cm深度平均土壤基质势越低,且变化越剧烈;40cm深度以下土壤水分状况与土壤基质势阈值的关系不明显。②不同抗旱能力马铃薯品种的产量都随着土壤基质势阈值的降低而线性降低,当阈值低于-15.8 kPa时,土壤基质势每降低1kPa,产量降低1.8%,且主要表现在大薯(W≥250g)和中薯(150g≤ W<250g)质量的降低,单株结薯个数基本不受影响。③灌溉水利用效率随着土壤基质势的降低而线性增加,表现为土壤基质势每降低1 kPa,灌溉水利用效率升高1.3%。[结论]砂质土壤大型喷灌机灌溉或类似农业生产条件下,推荐监控垄中心20cm深度处土壤基质势来指导施肥灌溉,并且土壤基质势阈值建议为-15.8 kPa左右,在淀粉积累期之后可考虑适当地降低土壤基质势阈值,以获得高产和较高的灌溉水利用效率。     

滴灌条件下土壤基质势对马铃薯光合特性和产量的影响

以郑薯8号为材料,以沟灌为对照(CK),研究了滴灌条件下不同土壤基质势对马铃薯光合特性和产量的影响。结果表明,滴灌条件下-10、-20、-30和-40kPa土壤基质势处理的叶片气孔导度均高于CK沟灌处理,但在淀粉积累期对气孔导度的促进作用要大于块茎形成期和块茎膨大期。-40~-10kPa土壤基质势处理的叶片净光合速率明显高于CK,在块茎形成期和块茎膨大期,净光合速率的提高主要是由于减少了光合的气孔限制,在淀粉积累期,净光合速率的提高主要是由于减少了光合的非气孔限制。滴灌条件下-40~-10kPa土壤基质势处理叶片中的SPAD较CK显著提高,在淀粉积累期,-20kPa土壤基质势处理的SPAD最高。与对照相比,滴灌条件下-40~-10kPa土壤基质势处理的马铃薯产量显著增加,其中以-20kPa土壤基质势处理增产效果最为显著。因此,在华北半湿润区,可以通过控制土壤基质势-20kPa以上来制定马铃薯的滴灌灌溉计划。     

滴灌不同土壤基质势对白菜产量与水分利用的影响

主要研究了华北半湿润地区滴灌灌溉方式在不同土壤基质势(滴头正下方0.2m深度处土壤基质势下限控制在-10～-50 kPa)对不同品种白菜产量和灌溉水利用效率的影响.研究表明在华北平原秋冬季,不同土壤基质势处理对不同白菜品种(早熟、中早熟、中晚熟)的总产量及单株产量均无显著差异;三个品种白菜的灌溉总量随着土壤基质势控制的降低均明显减少;不同土壤基质势处理下,白菜灌溉水利用效率不同,灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高.由此可知,在我国华北半湿润地区露地采用滴灌方式种植白菜,待白菜定苗后,通过控制滴头正下方20 cm处的土壤基质势不低于-50 kPa来指导灌溉.     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对番茄生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限（-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4）,研究在太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对早春茬口普通番茄（Lycopersicon esculentum Mill.var. commune Bailey）生长的影响。试验结果表明：番茄的叶面积和叶绿素随土壤基质势的提高趋于增加;土壤基质势越高,产量越高;土壤基质势-30kPa时,灌溉水利用效率最高;番茄果实的Vc含量随土壤基质势的降级而降低;番茄果实的可溶性糖含量与土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑番茄产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下,早春茬口番茄的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

滴灌条件下土壤基质势对豇豆产量和灌溉水利用效率的影响

研究了华北半湿润区滴灌条件下不同土壤基质势对露地栽培豇豆产量和灌溉水利用效率的影响。试验共有5个处理,分别控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-10、-20、-30、-40和-50 kPa。研究分析发现,土壤基质势对豇豆的产量没有明显的影响,并且随着土壤基质势控制的降低,豇豆整个生育期的灌水量明显降低,灌溉水利用效率显著升高。因此,在华北半湿润区,在保证豇豆安全度过苗期之后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-50 kPa来制定豇豆的滴灌灌溉计划。     

温室滴灌土壤基质势调控对番茄生长、品质和耗水的影响

【目的】获得华北地区日光温室冬春茬番茄优质高产滴灌灌溉制度。【方法】采用田间试验的方法,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值在-15kPa和-15 kPa(S1)、-15 kPa和-30 kPa(S2)、-15 kPa和-45 kPa(S3)、-25 kPa和-25 kPa(S4)、-30 kPa和-15 kPa(S5)、-30 kPa和-30 kPa(S6)以及-30 kPa和-45 kPa(S7),研究了番茄生育期内土壤基质势动态调控对番茄生长、果实品质、耗水量和水分利用效率等的影响。【结果】在试验控制的土壤基质势范围内,①在番茄开花坐果期,番茄株高和茎粗均随土壤基质势阈值的升高而增加,进入结果期后不同土壤基质势处理下的番茄株高差异不明显,但茎粗仍随着土壤基质势阈值的升高而增加;②开花坐果期不同土壤基质势处理下的叶片SPAD值(相对叶绿素量)无显著差异,但结果期不同处理叶片SPAD值差异明显,表现为开花坐果期土壤基质势阈值高于低处理(S5、S6和S7)的叶片SPAD值;③对于开花坐果期土壤基质势阈值较低的处理,其畸形果率低、果实可溶性固形物量高,并且随着结果期土壤基质势的降低,畸形果率呈降低趋势,果实可溶性固形物量呈升高趋势;④番茄产量随着结果期土壤基质势阈值的降低而升高,-45 kPa处理番茄的产量最高;⑤随着整个生育期土壤基质势阈值的升高,番茄灌水量和耗水量显著增加,灌溉水利用效率和水分利用效率显著降低。【结论】综合考虑番茄产量、果实品质、灌溉水利用效率和水分利用效率等,华北地区日光温室秋冬茬番茄高产优质高水分利用效率的土壤基质势阈值为开花坐果期-30 kPa、结果期-45 kPa。     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对彩椒生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限(-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4),研究太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对秋冬茬彩椒(紫星二号)(Capsicum frutescens L.)生长的影响。试验结果表明,彩椒的株高和叶面积随土壤基质势的提高而增加;但过高的土壤基质势导致彩椒产量下降,土壤基质势在-30 kPa时,彩椒产量和灌溉水利用效率最高;彩椒果实的可溶性糖和可溶性固形物含量随土壤基质势的提高而降低;彩椒果实的Vc含量和土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑彩椒产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下彩椒的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

西藏林芝地区土壤水分特征曲线适用性研究

西藏地区自然气候特征、成土母质和成土条件有着显著的地区特性,了解西藏高原地区土壤水动力学特性对于研究高原地区水文和水循环过程具有重要的意义。2015年分别在林芝地区米林县(海拔2 905 m),八一镇(海拔3 240 m)和林芝县(海拔3 879 m)3个青稞种植区田间取样,在原状土土壤水分特征曲线测试的基础上,研究了西藏林芝地区土壤基质势和土壤含水率之间的关系,并建立了参数的微分求解方程,发展了土壤水分特征曲线非线性函数的参数估计方法;基于实测值构建Jacobi矩阵,采用全局性最优方法确定了van Genuchten模型和Gardner-Russo模型的参数。结果表明,-11.0~-4.0、-42.0~-11.0 k Pa以及-54.0~-42.0 k Pa基质势区段的单位基质势平均含水率变化量分别为5.4×10-3、11.2×10-3和6.7×10-3cm~3/(cm~3·k Pa),最大差异性发生在-54.0~-42.0 k Pa之间,西藏地区的土壤水分特征曲线形状主要决定于黏粒质量分数,而砂粒质量分数则主要影响土壤水分特征曲线的变异性。van Genuchten模型和模拟6组试验数据的相对误差平均值和最大值分别为0.04和0.09。采用Gardner-Russo模型模拟6组试验数据的相对误差的平均值和最大值分别为0.06和0.14。van Genuchten模型模拟西藏林芝地区的土壤水分特征曲线的精度及有效性显著超过Gardner-Russo模型。     

不同土壤基质势对滴灌枸杞生长的影响研究

采用滴头正下方0．2m深处埋设负压计控制土壤基质势下限进行水盐调控,通过田间试验研究了不同土壤基质势对宁夏枸杞生长和产量的影响。试验结果表明,2010年枸杞生长周期内,随着土壤基质势的降低,不同处理的累计灌水量显著减少,不同土壤基质势处理对枸杞生长和产量都没有显著影响。当滴头正下方0．2m处土壤基质势为-20kPa时,...     

沙地大型喷灌机施肥灌溉配套鱼鳞坑对马铃薯生长和水肥利用的影响研究

为了实现沙地上大型喷灌机施肥灌溉下马铃薯的水肥高效利用,通过田间试验研究了大型喷灌机施肥灌溉条件下配套水土保持措施——鱼鳞坑对马铃薯生长、水肥利用效率等的影响。结果表明,在大型喷灌机条件下,通过负压计指导施肥灌溉,当垄中心20cm深度处的土壤水基质势低于-15kPa时进行施肥灌溉时,在马铃薯垄间挖鱼鳞坑,能有效地改善根区土壤水分状况,促进马铃薯的生长,不仅马铃薯增产22.1%~33.3%,还使肥料偏生产力提高了33.3%~36.8%。     

内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望

内蒙古河套灌区是我国重要的农业规模化生产和商品粮、油基地,灌区引水量逐年减少,种植结构、土壤水盐分布规律和生态环境逐年发生较大变化,在现代灌区建设中,存在许多机理不清的新的问题,需要理论支撑。兹从区域土壤水盐时空分布特征、土壤水盐运移规律、微咸水灌溉农田-作物效应研究、盐碱地改良与土壤结构改善、冻融条件下土壤水盐运移与秋浇制度等方面总结了2000年以来河套灌区的研究成果,总结发现在未来的研究中,应加强基于灌区生态安全的土壤水盐运移研究和基于多种方法对盐碱地改良的研究。     

冬小麦叶片水势、气孔阻力、蒸腾速率与环境因素的关系

本文依据田间试验资料,分析了冬小麦叶片水势、气孔阻力和蒸腾速率在不同土壤基质势条件下的日变化规律,探讨了其与土壤基质势和天气条件(光照强度、净辐射、饱和差、气温)之间的关系,建立了叶片水势、气孔阻力、蒸腾速率与环境因素间的定量关系式。     

机具作用时间对农田黑土压实效应的影响

通过农田土壤压实模拟装置,以基质势作为土壤压实程度指标,对东北黑土区典型农田黑土在0.1～2.5 s作用时间下的压实效应进行了研究。结果表明,农田黑土在100、200、400和800 kPa接地压强下,0.1～2.5 s作用时间下存在过度压实的阈值时间。阈值时间可以通过土壤基质势与作用时间关系确定,阈值时间随土壤有机质含量提高而提高。因此,在保证作业质量的前提下,合理选择机具作用时间、降低接地压强和提高有机质含量是避免农田土壤过度压实的重要措施。      

浅层填沙滴灌种植枸杞改良龟裂碱土重度盐碱荒地研究

龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5 k Pa(S1)、-10 k Pa(S2)、-15 k Pa(S3)、-20 k Pa(S4)和-25 k Pa(S5)5个不同土壤基质势控制灌水下限处理,寻求最优的滴灌灌溉制度。结果表明,种植后土壤水分入渗性能得到显著改善,滴头下湿润区域面积不断增大,逐渐形成一个脱盐区(ECe4 d S/m)。控制较高的土壤基质势下限,有利于土壤盐分的淋洗。滴灌种植后土壤的ECe/SARe显著增加,说明土壤盐分组成特征发生变化,土壤物理性质得到改善;土壤速效养分含量显著增加,其中硝态氮表现出较强的随水迁移性,存在淋失风险,而速效磷随水迁移性弱,主要积累在0~20 cm深度内。种植3 a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4产量显著高于其他处理(p0.05),三者之间差异不显著,均为900 kg/hm~2左右,达到当地良田水平。结合土壤水盐特征、养分分布及枸杞生长等各方面因素,可以通过在滴头下设置沙穴滴灌种植枸杞的方式改良龟裂碱土重度盐碱荒地,并在种植前2 a控制土壤基质势下限为-10 k Pa,从第3年改为-20 k Pa。     

节水农业中土壤水研究有关问题的探讨

水资源紧缺,发展节水农业势在必行。土壤水是“四水”转化和SPAC的中心环节和联系纽带,因此,土壤水是节水农业研究的重要组成部分。探讨高效利用土壤水及以调控根际、计划湿润层土壤水分指标的节水新技术,对节水农业研究和农业可持续发展有重要的现实意义。     

淮北农灌区"四水"转化模型的建立与应用

"四水"是指大气水、地表水、土壤水和地下水,农灌区"四水"转化的定量关系是制定农业灌溉计划和调控田间土壤水及地下水的基础.根据淮北平原各项实验参数指标建立了农灌区"四水"转化模型,提出该模型在农田径流预报、土壤水消退及地下水位模拟等方面的应用,并提出该模型的作用和推广前景.     

基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统设计

为了使灌溉预报及自动控制系统简单、投资成本低且便于推广应用,设计了一套基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统.通过利用电接点压力表测量负压计中的压力,设定不同作物、不同生育期、不同灌水方式的灌水下限和上限.当土壤基质势达到灌水上下限时,通过电接点压力表和自动控制电路,实现灌溉预报和自动控制.灌水过程中,通过单片机、远传水表和液晶显示屏,可以实现灌水时间、灌水量和灌水次数的记录与存储.经室内试验验证表明基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统合理可行,对于粉砂壤土可以将灌水上限的土壤基质势设置为-8 kPa左右.