砂姜黑土区有无作物生长土壤水与地下水转化关系研究

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系,采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料,分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明:小麦生长条件下,潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅,裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅,且其均随地下水埋深增加而递减;裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量,均随地下水埋深增大而减小,裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势,在2～3 m时小麦地蓄水能力最大;在种植小麦条件下,潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系,土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m,地下水埋深小于1.62 m,潜水消耗起主导作用,地下水向土壤水转化,大于1.62 m,土壤水补给地下水,裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2～0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。     

干旱区不同地下水埋深与棉花膜下滴灌灌溉制度的响应研究

为研究不同地下水埋深对棉花膜下滴灌灌溉制度的影响,以新疆孔雀河流域为研究区,利用HYDRUS-2D软件对不同地下水埋深条件下的土壤含水率动态进行了模拟。结果表明,地下水埋深为1m时,地下水对土壤水的补给作用较强,灌溉定额3 000m~3/hm~2较为适宜;地下水埋深为2m时,灌溉定额4 500m~3/hm~2较为适宜,此时棉花基本不受水分胁迫;地下水埋深为3m时,地下水对土壤水已无补给作用,灌溉定额5 550m~3/hm~2较为合适,此时水分胁迫时间累计14d。     

干旱区不同地下水位对棉花膜下滴灌灌溉制度的响应研究

地下水埋深对作物灌溉制度的制定及土壤次生盐碱化的防治具有重要影响.为研究不同地下水位对棉花膜下滴灌灌溉制度的影响,本文以新疆孔雀河流域为研究区,利用HYDRUS-2D软件对不同地下水位下的土壤含水率动态进行模拟,结果表明:地下水埋深为1m时,地下水对土壤水的补给作用较强,灌溉定额3000m3/hm2较为适宜;地下水埋深为2.0m时,灌溉定额4500m3/hm2较为适宜,此时棉花基本不受水分胁迫;地下水埋深为3m时,地下水对土壤水已无补给作用,灌溉定额5550m3/hm2较为合适,此时水分胁迫时间累计14d.研究结果为指导当地水资源开发利用及棉花种植业提供了重要参考.     

地下水埋深对冬麦田土壤水分及产量的影响

通过6种地下水位控制处理和对照(自然地下水位)冬小麦试验,探讨了不同地下水埋深对冬麦田土壤水分季节变化规律和垂直变化规律、地下水-土壤水界面水分转化量变化过程以及对冬麦田田间土壤水分平衡的影响。结果表明,地下水埋深对冬麦田0～60cm土壤水分动态有着明显的影响。地下水埋深越浅,麦田表层和主要根层土壤储水量季节变化越强烈,地下水对土壤水分的补给量越大,冬小麦全生育期耗水量也随着增加;土壤排水量大小与灌溉量和降雨量大小有关。地下水位埋深越深,灌溉和降水后的土壤开始排水日期越滞后;无论地下水埋深深浅,冬麦田累计地下水补给量变化规律可分为4个阶段,即稳定增长期、缓慢增长期、快速增长期和趋于稳定期;地下水埋深1.5m时冬小麦产量最高,地下水位太深或太浅产量均下降。水分利用率最高值出现在地下水埋深1.0m的处理。地下水位在1.0m以下时,水分利用效率随地下水深度加深和灌水量增加而减少。     

地下水埋深对春玉米需水量及需水系数的影响

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,春玉米需水量和地下水利用量的变化规律,对春玉米需水系数进行了计算。结果表明,在全生育期内,春玉米需水量最大值出现在地下水埋深为0.5 m时,1.0 m时最小;地下水埋深对春玉米需水量的阶段分配没有太大影响,不同地下水埋深处理的规律基本一致,即拔节到抽穗期最小,灌浆到收获期最大;不同地下水埋深的春玉米日需水量变化规律也基本一致,即前期较小,生长盛期达到最大;春玉米需水系数在播种-拔节期最小,在抽穗-灌浆期最大。研究结果可为春玉米节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

不同地下水埋深对土壤水、盐及作物生长影响的试验研究

对20个地中测坑进行不同地下水埋深下土壤水、盐运移及作物生长的分析,研究了地下水埋深对土壤水分利用效率(WUE)、养分(NO3-N)及作物生物性状指标的影响.结果表明:埋深为1.5～2.5 m时,有利于作物生长,但从盐渍化控制角度看,地下水埋深宜控制在2.0 m左右为宜;当地下水埋深大于2.0 m时,目前的灌溉制度已经不能满足作物的正常生长需要,出现亏缺灌溉,需要增加灌水定额,本研究说明适宜地下水位的控制对于河套灌区节水改造具有重要的意义.     

地下水对作物生长影响研究

浅埋深地下水对作物的生长发育过程有着很大影响。通过对不同地下水埋深条件下冬小麦和移栽棉生长试验 ,探讨浅埋深地下水对作物生长的影响 ,为地下水浅埋区作物生长调控提供基础数据。试验表明 :对于冬小麦和移栽棉存在一个最优的地下水位 ,埋深分别为 1.5m和 1.3m。     

不同地下水埋深对土壤水、盐及作

对20个地中测坑进行不同地下水埋深下土壤水、盐运移及作物生长的分析，研究了地下水埋深对土壤水分利用效率（WUE）、养分(NO3--N)及作物生物性状指标的影响。结果表明：埋深为1.5～2.5m时，有利于作物生长，但从盐渍化控制角度看，地下水埋深宜控制在2.0m左右为宜；当地下水埋深大于2.0m时，目前的灌溉制度已经不能满足作物的正常生长需要，出现亏缺灌溉，需要增加灌水定额，本研究说明适宜地下水位的控制对于河套灌区节水改造具有重要的意义。     

基于SWAP模型的毛乌素沙地地下水埋深与天然植被关系研究

进行了基于SWAP模型模拟的毛乌素沙地不同水文年地下水埋深的预测研究。根据预测出的不同水文年的地下水埋深的动态变化,预测出试验区在该水文年的天然植被生长状况与地下水埋深的关系,即芦苇出现频率峰值所对应的地下水埋深为1.45 m;赖草出现频率峰值所对应的地下水埋深为1.90 m。并用2006年的实测资料进行了检验,得出SWAP模型可以用于推求该地区不同水文年条件下的天然植被生长状况。     

地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究

通过对夏玉米和冬小麦生长季节期间土壤水动态观测试验 ,探讨了地下水浅埋条件下土壤水动态的变化规律。试验结果表明 ,浅埋地下水对土壤水动态具有很大影响 ,农田土壤水分变化主要发生在根区深度 0～ 5 0 cm的土壤。土壤水动态变化规律为实施土壤水分实时调控、控制作物生长提供了理论依据     

不同地下水埋深时甜椒需水量及作物系数试验研究

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,甜椒需水量和地下水利用量的变化规律及与外界环境因子的关系。分析和模拟了甜椒作物系数,并与FAO-56推荐作物系数值进行了比较。结果表明,地下水埋深为0.6~0.9m时,地下水与降雨利用量占需水量的40%~50%,灌溉量较低。地下水埋深较浅时,需水量与地下水利用量与蒸发量、气温和地温具有显著的线性关系。地下水埋深较深时,需水量主要受降雨的影响,与环境因子的相关性较小;地下水利用量与蒸发量、气温、地温及饱和水气压差仍具有显著的线性关系。甜椒全生育期作物系数为1.35,与移栽后旬数、地温和需水系数分别表现出3次、2次和3次多项式的关系。生长中期和后期,作物系数分别为1.25和1.25~1.1,高于FAO-56推荐值。研究结果为蔬菜类作物节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

地下水埋深对玉米生长发育及水分利用的影响

为研究地下水埋深对作物的生长发育及水分利用的影响,选择具有代表性的夏玉米为研究对象,借助地中渗透仪,通过人工控制设置不同地下水埋深（分别设置0.2,0.4,0.6,0.8,1.0和1.2 m）,探讨地下水埋深对不同生育期夏玉米的形态指标、产量、耗水量及地下水补给量的影响,分析不同地下水埋深条件下水分利用率差异.结果表明：地下水埋深对玉米株高的影响不具有统计学意义,而地下水埋深过浅或过深均会明显抑制植株叶面积指数和茎粗的增长（P〈0.05）,地下水埋深0.4 m时叶面积指数和茎粗最大.随作物生育进程,根系数量和根系干质量随地下水埋深增大,先减小后增大.玉米灌浆前,单株根系伤流量随地下水埋深增大而增大,而灌浆前后则无显著影响.地下水位埋深过深或过浅均影响穗长、秃尖长、穗粒数、百粒质量及经济产量.分析表明,0.53 m为当地玉米产量最优地下水位埋深.玉米生长期内0~80 cm土层土壤含水量随着地下水埋深增大而降低,同一地下水埋深处理玉米生育期内土壤含水量变化幅度较小.夏玉米全生育期耗水量、阶段耗水量及耗水强度随地下水位埋深增大而直线减少,回归方程在P〈0.01水平下具有统计学意义;同样夏玉米全生育期地下水补给量、阶段地下水补给量及地下水补给强度随地下水位埋深增大而直线减少,回归方程在P〈0.01水平下也具有统计学意义.玉米水分利用率随地下水埋深增大而增大,地下水埋深1.2 m处理水分利用率最高.研究成果对江淮丘陵区地下水资源利用及评价、玉米高产高效灌溉制度的制订具有实际意义.     

冬小麦对地下水利用的研究

本文分析了气象因素与作物对地下水利用量相关性,不同地下水位对小麦生态、生理和产量的影响。并应用土壤水动力学原理分析小麦各生育期根系吸水规律。提出不同土壤类型地下水适宜埋深,为黄淮平原节水灌溉和排水标准提供依据。     

东北寒区水稻需水对地下水埋深的响应及灌溉模拟

【目的】揭示不同降水年型下东北寒区水稻需水对地下水埋深变动与灌溉的响应规律,进一步优化寒区水稻灌溉制度。【方法】以黑龙江庆安和平灌区灌溉试验站多年水稻灌溉试验及2017年地下水动态观测数据为依据,分析不同灌水模式下水稻耗水及地下水变化动态,验证AquaCrop模型在东北寒区水稻生长模拟中的适用性,并用于模拟分析25%、50%、75%降水年型下水稻需水与不同地下水埋深的相互关系及灌水量的响应规律,提出适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及其生育期净灌水量。【结果】①水稻生育期内,地下水埋深先浅后深,其中,分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期耗水量大,灌溉和降雨较多,地下水埋深较浅;②构建了3种降水年型下ET与GD、I的多元回归方程,综合考虑了水稻需水量与地下水埋深、生育期灌水量之间的相关关系,可用于稻田高效耗用水管理和地下水资源持续利用;③为实现东北寒区水稻高产和地下水埋深基本稳定的双重目标,地下水埋深应控制在2.0～2.5 m之间,水稻生育期净灌水量为:枯水年不宜低于现状灌水量,即300 mm;丰水年和平水年净灌水量可适当减少至现状灌水量的0.8倍,即240 mm。【结论】提出了适宜该地区水稻高产的地下水埋深范围及生育期净灌水量,为促进我国东北地区节水增粮,保护湿地生态环境,提高农业用水效率提供了理论依据。     

Crop coefficients for irrigating cotton in the presence of groundwater

A cotton crop coefficient was modified to account for the contribution of shallow groundwater to crop water use. The data used in the modification were developed using weighing column lysimeters. The percentage groundwater contribution to crop water use, expressed as a function of growing degree days for several salinities and two water table depths, was used in the regression analysis. Use of the modified coefficient was demonstrated by scheduling a subsurface drip irrigation system installed in an area with shallow saline groundwater. Use of the modified crop coefficient resulted in 25% of the cotton water requirement being extracted from shallow groundwater with a salinity of 5 dS m^-1 without any adverse effects on vegetative plant growth and yield. Groundwater depth dropped from 1.2 to 2.2 m during the growing season.     

The effect of salinity on water productivity of wheat under deficit irrigation above shallow groundwater

Saline groundwater is often found at shallow depth in irrigated areas of arid and semi-arid regions and is associated with problems of soil salinisation and land degradation. The conventional solution is to maintain a deeper water-table through provision of engineered drainage disposal systems, but the sustainability of such systems is disputed. This shallow groundwater should, however, be seen as a valuable resource, which can be utilised via capillary rise (i.e. sub-irrigation). In this way, it is possible to meet part of the crop water requirement, even where the groundwater is saline, thus decreasing the need for irrigation water and simultaneously alleviating the problem of disposing of saline drainage effluent. Management of conditions within the root zone can be achieved by means of a controlled drainage system.A series of lysimeter experiments have permitted a detailed investigation of capillary upward flow from a water-table controlled at shallow depth (1.0 m) under conditions of moderately high (5 mm/day) evaporative demand and with different levels of salinity. Experiments were conducted on a wheat crop grown in a sandy loam soil. Groundwater salinity was held at values from 2 to 8 dS/m while supplementary (deficit) irrigation was applied at the surface with salinity in the range 1-4 dS/m.Our experiments show that increased salinity decreased total water uptake by the crop, but in most treatments wheat still extracted 40% of its requirement from the groundwater, similar to the proportion reported for non-saline conditions. Yield depression was limited to 30% of maximum when the irrigation water was of relatively good quality (1 and 2 dS/m) even with saline groundwater (up to 6 dS/m). Crop water productivity (grain yield basis) was around 0.35 kg/m³ over a wide range of salinity conditions when calculated conventionally on the basis of total water use, but was generally above 1.0 kg/m³ if calculated on the basis of irrigation input only.     

井渠结合灌区地下水开采方案设计研究——以泾慧渠灌区试验区为例

首先根据泾惠渠灌区试验区近60a的气象、土壤资料,利用CROPWAT模型计算区域冬小麦、玉米、棉花的灌溉需水量。根据研究区需水、供水之间的关系以及渠井适宜比理论提出3种地下水开采方案。在试验区水文地质条件的基础上,运用Visual Modflow软件建立了地下水流数值模型,并从地下水合理埋深、丰枯季地下水量构成等角度,对不同开采方案下的地下水动态变化进行了分析和验证。结果表明:通过对未来年地下水位的预测可知,3种开采方案下的地下水埋深都在合理的埋深范围内;对比分析发现第2种方案的地下水开采所引起的降深适中,开采量有可靠的补给保证,并在丰枯两季形成动态调整,为最优方案。该研究为今后试验区地下水的合理开采提供了科学依据。     

Managing irrigation and drainage systems in arid areas in the presence of shallow groundwater: case studies

Two field studies were conducted on the west side of the San Joaquin Valley of California to demonstrate the potential for integrated management of irrigation and drainage systems. The first study used a modified cotton crop coefficient to calculate the irrigation schedule controlling the operation of a subsurface drip system irrigating cotton in an area with saline groundwater at a depth of 1.5 m. Use of the coefficient resulted in 40% of the crop water requirement coming from the groundwater without a loss in lint yield. The second study evaluated the impact of the installation of controls on a subsurface drainage system installed on a 65 hectare field. As a result of the drainage controls, 140 mm less water was applied to the tomato crop without a yield loss. A smaller relative weight of tomatoes classified as limited use, was found in the areas with the water table closest to the soil surface.