不同灌溉制度对机采棉水分运移、产量及品质的影响

通过2012年南疆地区机采棉膜下滴灌大田试验,以蒸发量为灌水控制指标,研究了灌水频率和灌水量对土壤水分及棉花产量和品质的影响,进而分析了不同灌溉制度的节水、增产和调质效果。结果表明：相同灌溉频率下,土壤剖面上含水率随着灌水量的增加而增加;相同灌溉量下,灌水频率为5 d时在膜下0～60 cm土层的平均土壤含水率较高;不同灌溉制度对棉花水分利用效率和灌溉水利用效率的影响具有显著差异,当灌水频率为5 d和作物-蒸发皿系数为0.6时,棉花的水分利用效率和灌溉水利用效率分别达到1.96 kg·m^-3和3.08 kg·m^-3,可实现棉花生产的节水、高产和优质。     

微咸水简易渗灌对温室番茄生长及生理特性的影响

通过温室栽培试验,研究了两种灌溉方式(地面沟灌、简易渗灌)和两个灌溉水盐分浓度(淡水、5 g/L微咸水)共4个处理(1.沟灌+淡水,简称沟淡处理;2.沟灌+微咸水,简称沟咸处理;3.简易渗灌+淡水,简称渗淡处理;4.简易渗灌+微咸水,简称渗咸处理)下的番茄生长、产量、品质、叶水势、光合特性及土壤盐分积累的变化。结果表明:(1)两种灌溉方式比较,淡水灌溉时,简易渗灌的植株干物质量显著低于沟灌,但微咸水灌溉时的这种差异不明显;沟灌条件下,微咸水灌溉比淡水灌溉植株干物质量降低7.06%,而简易渗灌下的这种下降不明显;(2)两种灌溉方式下,微咸水灌溉均使番茄产量降低,但未达到显著水平;简易渗灌与沟灌相比,果实产量提高约3.3%,且渗咸处理的果实品质优于沟咸处理;(3)淡水灌溉时,两种灌溉方式间的叶片水势、叶绿素含量没有显著差异,但微咸水灌溉时,叶片水势降低0.07~0.15MPa、叶绿素含量降低1.65%~21.8%,简易渗灌下下降幅度显著低于沟灌;(4)沟灌条件下,微咸水灌溉与淡水灌溉相比,叶片光合速率、蒸腾速率与气孔导度分别降低14.29%、19.74%和33.46%,均达显著水平,但简易渗灌下的这种变化不明显,且蒸腾效率显著升高;(5)渗咸处理的0~40cm土层土壤积盐程度轻于沟咸处理。初步结论:温室番茄实行微咸水简易渗灌,使根层土壤积盐较轻、植株叶片水分状态较好、叶片光合等生理活动维持在较高的水平、蒸腾效率提高,从而使果实产量提高、品质较优。     

根据气象信息指导南疆棉花膜下滴灌的试验研究

为了探索利用气象信息指导膜下滴灌棉花科学灌溉的可行性，在南疆阿拉尔布设田间试验，根据自动气象站采集的气象信息计算作物蒸发蒸腾量（ET_c），当蒸发蒸腾量与降水量的差值累计达到30 mm时即进行灌溉。试验设置3个灌水定额处理，T1：24 mm，T2：30 mm，T3：36 mm，分别为水分亏缺量的0.8，1.0和1.2倍，同时设置1个当地生产中的常规灌溉处理作为对照（T4），重复3次。试验过程中，对不同处理棉田的土壤水分动态变化、植株生理指标、籽棉及皮棉产量、灌溉水利用效率和田间水利用效率进行了监测与分析。结果表明：根据气象信息指导灌溉的处理生育期耗水量在361.8~435.2 mm，且灌水定额越大，全生育耗水量越多，但均显著低于常规灌溉处理522.1 mm的总耗水量。根据气象信息确定灌溉时间的处理，籽棉产量与灌水定额呈显著的正相关关系，T3处理籽棉产量7 072.05 kg·hm^-2与T4对照处理7 245.28 kg·hm^-2的籽棉产量无显著差异，但灌水量却减少了164 mm；灌溉水利用效率随着灌水定额的增加而减小，但均显著高于对照处理。综合灌水量、产量及水分利用效率等因素考虑，认为当棉田作物蒸发蒸腾量与降水量的差值累计达到30 mm灌溉+灌水定额36 mm的组合，可以在保证棉花不减产的条件下，显著提高灌溉水利用效率和田间水利用效率，适用于南疆地区根据气象信息指导膜下滴灌棉花的灌溉管理。     

长期咸水滴灌对灰漠土理化性质及棉花生长的影响

为揭示长期咸水滴灌对灰漠土物理化学特性及棉花生长的影响,研究了咸水灌溉11 a后土壤盐分、容重、水力特性、棉花耐盐生理特征及产量。试验设置3个灌溉水盐度水平:0.35 dS·m~(-1)(淡水)、4.61 dS·m~(-1)(微咸水)和8.04 dS·m~(-1)(咸水)。研究表明:与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著增加土壤容重、盐分、pH值和土壤含水量,显著降低土壤孔隙度、全氮和有机质含量;土壤饱和导水率在微咸水和咸水灌溉处理下分别较淡水处理降低45%和60%,体积含水率随着灌溉水盐度的增加而增大;与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著降低棉花叶面积、叶水势、气孔导度、叶绿素含量和干鲜质量比,其中叶水势分别较淡水处理下降43.34%和63.46%;微咸水和咸水灌溉显著增加棉花叶片相对电导率和丙二醛含量,同时SOD、POD和CAT活性也显著增加,脯氨酸含量分别较淡水灌溉增加69.52%和212%;棉花总生物量在微咸水和咸水灌溉处理下分别较淡水灌溉处理降低14.15%和32.88%;籽棉产量分别较淡水灌溉降低12.6%和25.7%。综上所述,长期的微咸水和咸水灌溉显著增加土壤盐分含量、降低土壤养分含量,土壤水分的可利用性也显著下降,导致棉花生物量和产量降低。     

基于蒸发皿蒸发量的日光温室番茄滴灌灌水量研究

在太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下,采用(φ)20cm标准蒸发皿的水面蒸发量为控制灌溉参量,研究了不同蒸发皿系数(Kcp=0.4,0.6,0.8和1.0)的灌水量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:番茄的株高、...     

加气灌溉对根区土壤肥力质量与作物生长的影响

水、肥、气、热、光是保障作物生长发育的五大要素,传统的灌溉方式不但用水量大,还会导致土壤通气性不足、团粒结构破坏,五要素之间的平衡被打破,造成土壤板结、盐碱化等土壤退化现象,从而土壤肥力质量下降,对作物生长发育造成不利影响。综述了加气灌溉研究背景、加气灌溉条件下土壤肥力质量评价指标、加气灌溉对土壤和土壤肥力质量的影响、加气灌溉对作物生长的影响,总结了加气灌溉对土壤微环境、酶环境、营养环境和作物根系的影响规律以及加气灌溉对土壤微环境和作物根系的调节机理。大量研究表明,加气灌溉能够有效改善根区土壤结构和水力学特性,增强作物根区土壤通透性,明显增加作物根区土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,提高土壤中过氧化氢酶与脲酶活性,改善作物根区土壤微环境;加气灌溉可以增加土壤中速效氮和速效磷的含量,提高土壤肥力质量,促进根系对营养物质的吸收和作物的生长发育,提高灌溉水利用效率,作物增产高达10%以上。最后总结了现阶段加气灌溉还存在加气设备研发、加气时间与频次问题以及加气灌溉对土壤、微生物、作物根系、生态环境等的影响机制问题,提出了目前加气灌溉处于定量研究的探索阶段,还需要对加气灌溉中水-土-气-作物的耦合机制进一步开展研究。     

不同灌溉制度对覆膜春玉米的耗水规律及产量的影响

研究了不同灌水定额和灌水次数处理下覆膜玉米的耗水规律和产量,试验结果表明:灌溉定额相同时,灌水次数的变化对产量有较大影响;灌溉次数较多的处理土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围.相同的灌水次数下,适当增加灌溉定额在一定程度上可增加作物产量,但超过一定值之后,产量并无显著提高.玉米的耗水量随着灌溉水量的增加而增加,玉米在拔节～抽雄、抽雄～乳熟期的耗水量最大,对水分亏缺最敏感,是需水关键期.水分利用效率随着灌溉量的增加而减少.     

生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量及品质的影响

探究生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量和品质的影响，确定番茄产量和综合品质最优的灌水量及生物炭添加量，为重壤土地区温室番茄栽培提供灌水及生物炭施加依据。采用桶栽试验，设置3个生物炭添加量（0，3%，6%，按干土重的百分比计）和3个灌水水平（充分灌溉W1：75%~85%θ_f；中度亏缺W2：55%~65%θ_f；重度亏缺W3：40%~50%θ_f。θ_f为田间持水量），共9个处理。结果表明：无生物炭添加时，亏缺灌溉下番茄产量降低了13.8%~54.0%（P＜0.05），果实硬度、果色指数、VC、可溶性固形物、有机酸含量等营养品质指标均显著降低，果型指数、番茄红素则呈现增加的趋势，灌溉水利用效率在重度亏缺下降低了10.9%（P＜0.05）；在充分灌溉条件下添加生物炭，番茄产量和灌溉水利用效率分别提高了12.3%~22.0%和23.3%~28.6%，可溶性固形物含量降低了6.4%~17.7%（P＜0.05），对VC、番茄红素、有机酸含量及外观品质无显著影响；在亏缺灌溉条件下添加生物炭不利于增产，C1W3、C2W3处理产量较C0W3处理分别降低了37.6%（P<0.05）、17.1%（P>0.05），但外观品质指标、VC、可溶性固形物均有一定幅度的提升，对灌溉水利用效率的影响表现为低添加量时降低而高添加量时提高。综合分析表明，各灌水水平下添加生物炭均能提高番茄品质的综合排名，充分灌溉下生物炭低添加量效果较好，而亏缺灌溉下高添加量较优，尤其是C2W2处理，番茄品质综合排名可达到充分灌溉的效果。综合考虑番茄品质、产量及灌溉水利用效率，C1W1处理（灌水水平为75%~85%θ_f，施炭量为3%）为最优处理。     

温室甜瓜膜下滴灌初花期适宜蒸发皿系数研究

在日光温室膜下滴灌条件下,采用E20蒸发皿的水面蒸发量控制灌溉,研究了不同蒸发皿系数(Kcp=0.45,0.6,0.75,0.9)对初花期甜瓜生长、生理特性的影响. 结果表明:(1)水分处理对温室膜下滴灌甜瓜15 cm处地温产生了显著影响,其中T2(0.6) 与T3(0.75)处理的地温对甜瓜生长较为有利;(2)水分处理对甜瓜叶片扩展和叶面积大小影响较大,以2 d为灌溉周期,蒸发皿系数(Kcp)采用0.6有利于甜瓜叶片扩展,而且植株叶面积最大;(3)从甜瓜株高、茎粗/株高、总生物量与根冠比、叶片水分状况、叶片光合生理指标等综合分析,蒸发皿系数Kcp采用0.6(T2)都要优于其它水分处理.     

井灌区节水灌溉效率与潜力分析——以内蒙古通辽市为例

在对内蒙古通辽市井灌区水资源利用现状和农业灌区用水现状进行实际调查与分析的基础上,按不同灌溉方式、土壤类型、分布位置和灌溉管理水平选择典型样点灌区,分别用田间实测法和水量平衡法科学地测算不同灌溉方式下的样点灌区、灌区和地区的灌溉水利用效率,并分析评估样点灌区、灌区和地区三个尺度的节水效果与潜力。测算得出通辽市所辖的奈曼旗、科尔沁左翼中旗、科尔沁区、开鲁县、库伦旗、科尔沁左翼后旗、扎鲁特旗和霍林郭勒市灌溉水利用系数分别为0.799、0.832、0.813、0.803、0.823、0.806、0.802和0.810。。现状年通辽市地下水灌溉总面积为64万hm~2,其中节水灌溉面积为30万hm~2,还有34万hm~2农田使用传统的灌溉形式。假定未来34万hm~2待改造农田全部发展为低压管灌时,通辽市64万hm~2灌溉面积可节约水量3 860万m~3;全部发展为喷灌时,可节约水量8 298万m~3;全部发展为膜下滴灌时,可节约水量10 904万m~3。各灌区灌溉水利用效率的高低主要取决于不同灌溉方式的面积占总灌溉面积的比例,采用高效节水灌溉可整体提升灌区灌溉效率。     

作物冠层对喷灌水分分布影响的研究进展

喷灌水分到达冠层以后,经过冠层的截留和水分再分配过程,主要以两种方式到达地面,即穿过冠层直接落入土壤和通过叶片的集水,然后以茎秆为通道流入土壤.以不同方式进入土壤中的水量与作物的种类、冠层结构、种植密度,以及喷灌系统和喷灌时的农田小气候等因素有关.本文根据喷灌水分在农田的分布特点,把喷灌系统和作物结合起来,提出了喷灌有效灌水均匀系数的概念.该系数能综合反映灌溉水经过冠层再分配过程以后,田间水分的有效性.     

地面灌溉水流运动数值模拟研究述评

对近10多年来地面灌溉水流运动数值模拟方面的国内外研究进展进行了归类整理,并就目前研究中存在的不足和未来急待深入研究的问题进行了探讨,认为在今后的研究中应把地面灌溉入渗参数和糙率的确定问题,不同地区和作物条件下合理的田块尺寸与灌水要素的优化组合研究及经济合理的田间土地平整度及平地模式的研究,长畦分段灌、阶式水平畦灌、覆膜灌溉条件下的水流运动和合理灌水技术指标的研究,浑水灌溉和土壤气阻对地面灌溉水流运动的影响机理研究等作为重点内容。     

民勤绿洲膜下滴灌洋葱节水高产灌溉制度

通过TDR土壤水分测定仪结合PC-2S土壤墒情监测系统及作物生理生态指标常规测定方法测定了膜下滴灌洋葱不同灌水处理下土壤水热动态、生长动态、产量效应、水分利用效率、耗水规律及经济效益,并结合TRM-ZS3全自动气象站气象数据比较不同滴灌处理的优越性,分析了不同灌水处理对水热变化、产量、灌溉水利用、耗水特性及效益的影响。研究表明,膜下滴灌土壤水热变化均匀、利用率高,有利于洋葱生长;适宜的滴灌定额条件下(T4)洋葱单株重、横茎及纵茎均较大,产量较对照(CK)增加8.65%,节水21.6%,灌溉定额降低120 mm,生育期耗水降低136.9 mm,水分利用效率提高37.31%,水分生产力达27.0元·m~(-3),净收入增加13.8%。与对照覆膜畦灌相比,滴灌处理生育期耗水强度较对照均降低0.8 mm·d~(-1)以上,能有效降低棵间无效蒸发损失,减少生育期耗水,改善土壤水热状况,提高作物产量、水分利用效率和经济效益,是一种经济可行、易于推广的节水方法。     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

Effects of combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage on water and salt transport of saline-alkali soil in Xinjiang,China

Developing effective irrigation and drainage strategies to improve the quality of saline-alkali soil is vital for enhancing agricultural production and increasing economic returns. In this study, we explored how irrigation and drainage modes (flood irrigation, drip irrigation, and sub-surface pipe drainage under drip irrigation) improve the saline-alkali soil in Xinjiang, China. We aimed to study the transport characteristics of soil water and salt under different irrigation and drainage modes, and analyze the effects of the combination of irrigation and drainage on soil salt leaching, as well as its impacts on the growth of oil sunflower. Our results show that sub-surface pipe drainage under drip irrigation significantly reduced the soil salt content and soil water content at the 0-200 cm soil depth. Under sub-surface pipe drainage combined with drip irrigation, the mean soil salt content was reduced to below 10 g/kg after the second irrigation, and the soil salt content decreased as sub-surface pipe distance decreased. The mean soil salt content of flood irrigation exceeded 25 g/kg, and the mean soil desalination efficiency was 3.28%, which was lower than that of drip irrigation. The mean soil desalination rate under drip irrigation and sub-surface pipe drainage under drip irrigation was 19.30% and 58.12%, respectively. After sub-surface drainage regulation under drip irrigation, the germination percentage of oil sunflower seedlings was increased to more than 50%, which further confirmed that combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage is very effective in improving the quality of saline-alkali soil and increasing the productivity of agricultural crops.     

灌溉方式对土壤水分与灌水量影响的模拟研究

为明确灌溉方式对土壤水分和灌水量的影响,采用土壤水分概率模型分析了传统灌溉和连续灌溉的土壤水分概率分布特征与土壤平均水分变化规律,研究了灌溉方式对灌水量的影响效应。结果表明：不同灌溉方式的土壤水分概率分布特征差异明显,连续灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s^*处,传统灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s_fc处;与传统灌溉方式相比,连续灌溉使土壤平均水分含量保持在相对较低的水平,当降雨发生时,其土壤能够容纳更多的入渗水量。连续灌溉明显减少了土壤水分深层渗漏和地表径流损失水量,显著提高了降雨利用率并降低了灌溉水量,从而提高了农业水资源利用率。     

甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征分析

对甘肃河西地区不同储水灌溉和生育期灌溉农田水分特征进行了试验研究.结果表明:在河西地区,冬季储水灌溉定额为180 mm的处理,其生育期剖面的土壤水分较多地分布在140～160 cm,且土壤含水量达到30%以上,容易发生深层渗漏;较小的储水灌溉定额,土壤水分主要分布在0～100 cm范围内,不会引起土壤剖面水分的深层渗漏.冬季储水灌溉定额愈大,春播前农田无效土壤蒸发也愈大.冬季储水灌溉定额相同,生育期灌溉定额大的处理其剖面含水量高,且分布愈深,深层土壤的水分渗漏也愈大.总的灌水定额相同,冬季储水灌溉和生育期灌溉比较,生育期灌溉定额较大的处理,剖面水分的分布主要集中在0～100 cm的土层内,没有出现易发生深层渗漏较高的水分分布.在小麦生育期,总的灌溉定额相同的条件下,冬季储水灌溉定额大的处理,0～200 cm土壤水分有亏缺,冬季储水灌溉定额大或生育期灌溉定额大,农田腾发量也愈大.适中的储水灌溉定额,不仅有利于作物的生长,还有利于灌溉水分利用效率的提高.     

用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的方法研究

对马铃薯进行了6个灌水频率处理和5个水势处理的田间滴灌试验。发现在灌水频率为1次/d,土壤水势为-25kPa时,马铃薯的产量最高。试验进一步分析了各处理的土壤水分变化特点,并结合马铃薯的根系分布特征,得出了用以拟定滴灌马铃薯灌溉计划的负压计的埋设方法,提出了用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的具体方案。     

Root length density distribution and associated soil water dynamics for tomato plants under furrow irrigation in a solar greenhouse

Furrow irrigation is a traditional widely-used irrigation method in the world. Understanding the dynamics of soil water distribution is essential to developing effective furrow irrigation strategies, especially in water-limited regions. The objectives of this study are to analyze root length density distribution and to explore soil water dynamics by simulating soil water content using a HYDRUS-2D model with consideration of root water uptake for furrow irrigated tomato plants in a solar greenhouse in Northwest China. Soil water contents were also in-situ observed by the ECH_2O sensors from 4 June to 19 June and from 21 June to 4 July, 2012. Results showed that the root length density of tomato plants was concentrated in the 0–50 cm soil layers, and radiated 0–18 cm toward the furrow and 0–30 cm along the bed axis. Soil water content values simulated by the HYDRUS-2D model agreed well with those observed by the ECH_2O sensors, with regression coefficient of 0.988, coefficient of determination of 0.89, and index of agreement of 0.97. The HYDRUS-2D model with the calibrated parameters was then applied to explore the optimal irrigation scheduling. Infrequent irrigation with a large amount of water for each irrigation event could result in 10%–18% of the irrigation water losses. Thus we recommend high irrigation frequency with a low amount of water for each irrigation event in greenhouses for arid region. The maximum high irrigation amount and the suitable irrigation interval required to avoid plant water stress and drainage water were 34 mm and 6 days, respectively, for given daily average transpiration rate of 4.0 mm/d. To sum up, the HYDRUS-2D model with consideration of root water uptake can be used to improve irrigation scheduling for furrow irrigated tomato plants in greenhouses in arid regions.     

紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性试验研究

为提高紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性及定量分析其主要影响因子,在鄂尔多斯市鄂托克前旗昂素镇示范区进行了紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性试验,采用基于标准差的Wilcox-Swailes均匀系数法计算了不同风速条件下的喷灌灌水均匀系数,并定量化研究了喷灌对漂移损失、冠层截留损失、漂移和冠层截留总损失以及土壤含水率的影响。结果表明:风速对喷灌灌水均匀系数影响显著,平均风速为2.57 m·s~(-1)和1.53 m·s~(-1)时均匀系数分别达到0.88和0.92,说明喷灌均匀性良好,平均风速为3.34 m·s~(-1)时均匀系数为0.72,喷灌均匀性较差;研究区喷灌灌水定额40 mm时最大土壤入渗深度为80 cm,灌水后0~40 cm土层土壤含水率的提高非常显著,新增灌水量在该土层的分配占85.0%~95.0%;风速对喷灌漂移损失影响显著,随着风速的增大漂移损失率明显提高;风速对冠层截留损失影响不如对漂移损失的影响显著,较大风速时冠层截留损失率反而较低;即使在风速较低时(1.53 m·s~(-1))紫花苜蓿分枝期喷灌漂移和冠层截留总损失率也在11.0%~15.0%,损失较大。