微咸水灌溉与土壤水盐调控研究进展

随着淡水资源短缺的日益加剧,合理开发利用微咸水已成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。由于微咸水中含有大量盐分,用其灌溉必然增加土壤盐分,影响作物生长和土地质量。因此,采取有效措施调控土壤水盐状况成为微咸水安全利用的基础。本文较详细地回顾了微咸水灌溉条件下土壤水盐运移特征、微咸水入渗模型和水盐运移模型、微咸水灌溉方法、微咸水灌溉对作物生长的影响、土壤水盐调控方法等方面的研究进展,并结合目前研究中关注的核心问题,提出了微咸水安全利用方面需要重点研究的科学和技术问题,为进一步研究微咸水灌溉对土壤和作物生长的影响和其内在机制,以及构建合理利用微咸水灌溉模式提供参考。     

加强土壤水管理 提高灌溉水的利用率

<正> 灌溉的目的在于提高农作物的产量,这种“效应”发生在根系层中。根系层中土壤水、养分、通气和热状况等作物生长的诸要素保持在一个适宜的范围内,才能使作物获得高产。其中土壤水是最活跃最关键的要素,所以农业生产上“有收无收在于水”之说颇为盛传。一切形态的水,只有转变成土壤水,作物才能吸收利用。所幸土壤就象一个水库,能够保持水,以供作物在一定的时     

地表滴灌条件下水热耦合迁移数值模拟与验证

土壤水热分布状况是作物优质高产的关键环境条件之一，基于土壤水、热运动基本方程，结合地表滴灌水分运动特点，建立了地表滴灌水、热运移数学模型，利用HYDRUS-2D软件对构建的数学模型进行了数值求解，并对数值模拟得到的土壤水热值与田间实测数值进行了对比验证。结果表明， 所构建的数学模型对地表滴灌条件下的土壤水分运动和土壤温度变化及分布的动态变化具有较好的模拟效果；当土壤、气象以及灌水资料等可知时，利用该数学模型可以较准确地预测地表滴灌条件下水热耦合迁移与分布规律，模型可用来适时监测和调控地表滴灌条件下作物生长所需的土壤水、热环境条件。此外，数值模拟值和实测结果都显示，地表滴灌条件下上层土壤的水分和温度值较下层土壤易受到土壤蒸发和大气温度剧烈波动的影响。     

华北冬小麦-夏玉米农田水分动态模拟研究

冬小麦-夏玉米连作是华北地区主要的粮食作物种植模式。根据华北季节性冻土区的特点,将全年划分为作物生长期与越冬期,分别建立了作物生长条件下农田水分运移模型、冻融条件下土壤水热运移模型。前一模型主要包括参照腾发量计算、腾发量分配、作物根系吸水、土壤表面蒸发、土壤水分特征参数和土壤水分运动等子模型;后一模型主要包括冻土水热耦舍迁移、地气水热交换等子模型。应用以上模型对冬小麦-夏玉米连作条件下的土壤水分过程进行模拟,根据北京永乐店试验资料对模型进行检验。模拟了不同降水水平年、不同灌溉处理下的农田灌溉制度及土壤水分过程,分析了降水、灌溉对农田蒸散、土壤水利用、深层渗漏等的影响。     

膜下滴灌土壤水盐运移研究进展

在国内外学者研究基础上,从土壤质地、管理措施、水质条件及植被条件等膜下滴灌土壤水盐运移的影响因素和土壤水盐运移研究方法进展二大方面,概括了土壤水盐运移的研究现状.并进一步探讨了膜下滴灌水盐运移研究存在的不足,如水盐调控尺度不够大,土壤中“水-根-盐”耦合问题亟待解决,缺乏长久监测土壤水盐动态变化网络以及对模型的适用性的研究还有待提高.     

基于SWAP模型的春玉米咸水非充分灌溉模拟

为了探究石羊河流域适宜春玉米生长的咸水非充分灌溉模式,应用SWAP模型模拟不同灌溉模式下的土壤水盐平衡、春玉米相对产量和相对水分利用效率,并预测了较长时期土壤水盐动态变化规律.研究结果表明:灌溉水矿化度为0.71 g/L和3.00 g/L的春玉米最优灌溉模式为生育期内灌4次水,灌溉定额均为408 mm,2种灌溉模式均能达到节约灌溉用水、提高作物产量和水分利用效率以及减少土体盐分累积量的目的.较长时期土壤水盐动态变化规律模拟结果表明:在冬灌条件下,春玉米最优灌溉模式下的土壤水分和盐分能够在模拟期内保持相对平稳的状态;在不同年份,相同土层土壤含水率随着土层深度的增加而增大,0.71 g/L的淡水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,3.00 g/L的微咸水灌溉土壤盐分主要累积在10~40 cm土层;5 a的模拟结果表明0.71 g/L和3.00 g/L的水持续灌溉5 a,不会引起土壤次生盐渍化.     

土壤水资源量分析在确定作物灌溉定额中的具体应用

土壤水为土壤层内的非饱和水体,广泛分布于陆地表层,是地表水与地下水相互转化的纽带,又是植物生长的必要水源,在我国北方地区,降水量较少,水资源贫乏,土壤水资源的多少对农作物种植、生长起着关键作用,特别是在没有灌溉条件的地区尤为重要.对土壤水资源做出正确的评价,是农作物合理布局及制定适宜的灌溉制度,以科学利用水资源的前提.土壤水资源量数量的多少和时空分布特点,决定了农业结构及作物种类,也决定了种植制度和栽培措施.充分合理的利用土壤水资源,是农业生产活动中的重要一环.通过调整种植制度、采用作物品种与土壤水资源分配相吻合等措施,充分利用土壤水资源进行农业生产,尤其是对于水资源短缺的区域,通过调整农业结构,精确确定灌溉定额,可以减少地下水的抽取,提高节水效益,促进水资源的可持续利用.     

旱作物关键灌水期的确定

为了节约灌溉水量,提高水的利用率,必须科学地确定作物全生长期中的各个关键灌水期。为此,根据作物在不同地区、不同生长阶段的缺水状况和作物因缺水造成的可能欠收幅度调查分析,并考虑缺水敏感期,提出了确定作物关键灌水期的原则和方法。     

基于LabVIEW的水肥一体机控制系统设计

以水肥一体灌溉控制系统为研究对象,针对目前水肥灌溉系统出现的自动化程度低的现象,基于LabVIEW虚拟仪器技术设计出一种水肥耦合一体灌溉控制系统。系统对作物生长过程中的土壤湿度、肥液浓度及无机物含量等相关作物生长因素进行监测,并采用模糊系统控制的方法,对作物生长过程中所需水量和肥量进行自动控制;采用水肥耦合一体灌溉控制系统通过对作物生长过程中所需的土壤湿度和肥量需求量进行控制,实现作物水肥耦合灌溉。研究结果对现代农业自动灌溉和施肥或水肥耦合灌溉具有一定的参考意义。     

作物干旱胁迫补偿效应研究进展

干旱是作物生长环境中普遍存在的逆境胁迫之一,在一定范围的干旱胁迫后复水短期内,作物在生理生化代谢和生长发育等方面产生补偿或超补偿效应的正面效应,以弥补干旱胁迫期间对作物造成的伤害和损失.补偿效应是作物抵御逆境胁迫的重要调节机制,也是对作物进行有效水分调控,实现节水高效农业的主要生理依据.文中从生长、生理生化、代谢及产量补偿效应及其影响因素等进行了综述.在此基础上,提出今后可从胁迫-复水条件下作物农艺及生理指标的补偿机制,光合作用的补偿规律及反馈机制,水分胁迫后补偿效应的效益评价3个方面进行研究.对于完善和丰富生物性节水理论和指导农业高效用水管理,发展节水灌溉和提供作物水分生产力具有重要的理论意义和实用价值.     

基于风光互补的藏北干旱地区节水灌溉系统

藏北草原的退化源于干旱，藏北草原地下水资源丰富，但不能被有效的利用，通过多次实验设计，我们研究出了一套适用于藏北干旱地区牧区灌溉的节能系统装置：混合式风光互补系统发电装置，本装置基于创新型的清洁发电，具有节能，占用面积小，覆盖面积大，利于藏北地区人民灌溉牧区等特点，真正体现了小身板、大力量。     

基于风光互补的藏北干旱地区节水灌溉系统设计

藏北草原退化源于干旱，藏北草原地下水资源丰富，但不能被有效利用，通过多次尝试，设计了一套适用于藏北干旱牧区灌溉的节能系统，采用混合式风光互补系统发电，是创新型清洁发电，具有节能、占用面积小、覆盖面积大及利于藏北地区灌溉牧区等优势，真正体现了小身板、大力量的特点。      

Water balance of centre pivot irrigated pasture in northern Victoria, Australia

The irrigated dairy industry in Australia depends on pasture as a low-cost source of fodder for milk production. The industry is under increasing pressure to use limited water resources more efficiently. Pasture is commonly irrigated using border-check but there is growing interest amongst dairy irrigators to explore the potential for overhead sprinklers to save water and/or increase productivity. This paper reports on a detailed water balance study that evaluated the effectiveness of centre pivot irrigation for pasture production. The study was conducted between 2004/2005 and 2005/2006 on a commercial dairy farm in the Shepparton Irrigation Region in northern Victoria. More than 90% of supplied water (irrigation plus rainfall) was utilized for pasture growth. Deep drainage of respectively 90 and 93 mm was recorded for the two observation seasons. During the 2004/2005 season, deep drainage resulted from large unseasonal summer rainfall events. Over the 2005/2006 season, deep drainage resulted from excess irrigation. The cumulative pasture dry matter (DM) production was 15.5 and 11.3 tonnes DM ha⁻¹ for the two irrigation seasons, with an agronomic water use efficiency (WUE) of 16 and 12 kg DM ha⁻¹ mm⁻¹ respectively. The farmer's intuitive irrigation scheduling was found to be very effective; the pattern of irrigation application closely matched measured pasture water use, prevented water stress and resulted in high irrigation efficiency.     

不同灌水水平对日光温室萝卜产量及水分利用效率的影响

采用温室小区作物栽培的试验方法寻求温室萝卜适宜的灌水控制指标,通过对全生育期土壤水分下限的控制,研究了不同灌水条件下日光温室萝卜产量、产量分配及水分利用效率.研究发现,水分过高或过低都不利于萝卜增产,同时也不利于水分利用效率的提高,水分适宜(RT70处理)不仅可以提高萝卜的产量,而且可以提高水分利用效率和灌溉水利用效率.本研究对温室萝卜节水灌溉的进一步研究具有重要的科学指导意义.     

牧区水利发展战略探讨

就目前草地畜牧业生产状况而言 ,由于干旱缺水导致生态系统脆弱 ,生产力低而不稳。当前在草地资源的开发利用中 ,应确立可持续发展思想 ,树立自然资源系统优化开发观念 ,强化区域水土资源的协调开发利用 ;加强水资源开发力度 ,提高降水生产率 ,大力发展节水高效草业生产 ,改善草原供水状况 ;同时应加强有关法律法规的贯彻执行和牧区水利科研 ,为牧区国民经济的大发展夯实基础。     

咸水非充分灌溉对春小麦产量及水分利用效率的影响

通过在西北旱区石羊河流域开展的田间灌溉试验,研究了咸水非充分灌溉对春小麦产量、耗水及水分利用效率的影响。结果表明,水分胁迫和盐分胁迫都可造成春小麦不同程度的减产,但轻度盐分胁迫仅减产1%,轻度水分胁迫减产6%;水分胁迫和盐分胁迫均可造成春小麦耗水量的减少,非充分灌溉条件下,春小麦耗水中土壤水贡献的比例增大,有利于节约灌溉水;水分利用效率最高的处理矿化度为3g/L,灌水量为80%ETc,说明适度的水分亏缺和适当浓度的咸水灌溉能够在当地达到节水的效果。     

Management model for decision support when applying low quality water in irrigation

Use of low quality water for irrigation of food crops is an important option to secure crop productivity in dry regions, alleviate water scarcity and recycle nutrients, but it requires assessment of adverse effects on health and environment. In the EU-project “SAFIR¹” a model system was developed that combines irrigation management with risk evaluation, building on research findings from the different research groups in the SAFIR project. The system applies to field scale irrigation management and aims at assisting users in identifying safe modes of irrigation when applying low quality water. The cornerstone in the model system is the deterministic “Plant-Soil-Atmosphere” model DAISY, which simulates crop growth, water and nitrogen dynamics and if required heavy metals and pathogen fate in the soil. The irrigation and fertigation module calculates irrigation and fertigation requirements based on DAISY's water and nitrogen demands. A Water Source Administration module keeps track of water sources available and their water quality, as well as water treatments, storage, and criteria for selection between different sources. At harvest, the soil concentrations of heavy metals and pathogens are evaluated and the risk to consumers and farmers assessed. Crop profits are calculated, considering fixed and variable costs of input and output. The user can run multiple “what-if” scenarios that include access to different water sources (including wastewater), water treatments, irrigation methods and irrigation and fertilization strategies and evaluate model results in terms of crop yield, water use, fertilizer use, heavy metal accumulation, pathogen exposure and expected profit. The management model system can be used for analysis prior to investments or when preparing a strategy for the season.     

Soil water regime under pasture in the humid zone of spain: Validation of an empirical model and prediction of irrigation requirements

In the spanish humid zone, the irregular within-year distribution of rainfall often leads to a need for supplementary irrigation during the summer. In the Terra Chd region of Galicia (northwest Spain), this is the case despite the hydromorphic characteristics of the soil. During 1990, we used a neutron probe to monitor variation in soil water content under rainfed grassland. Soil water balance over the study period was also simulated with an empirical model, ISAREG. In general, there was good agreement between measured and predicted soil water storage; cumulative water use was also satisfactorily predicted. The model was then used to predict the probability distribution of annual net irrigation requirements for pasture in this area, on the basis of 24 years' climatic data. Interannual variation was very high, with modelled requirement ranging from 0 to 232 mm. In view of this variability it is not possible to reliably predict the optimum irrigation schedule at the start of each growing season. Finally, we discuss various aspects of irrigation management in this area, taking into account soil available water and climate.     

小麦节水高产的土壤水分调控标准研究

简明阐述了小麦节水高产的土壤水分调控理论依据,系统研究了影响土壤水分调控标准的主要因素的相互作用与特点,总结提出了调控标准与范围以及农水措施相结合的栽培技术,小麦的水分利用效率达到１．６１ｋｇ／ｍ３,对指导当前节水农业实践具有现实意义     

冻土灌区节水增效技术的应用

黑龙江省悦来灌区地处寒带，是省内大型灌区之一。分析了该灌区原有的水利工程条件和存在的问题，针对冻土地区冻害直接影响冬季节水防渗的特点，针对性地提出并实施了节水灌溉技术，取得良好效果。为冻土地区的节水灌溉工作提供了成功经验。