南疆膜下滴灌棉花耗水规律以及灌溉制度研究

2004年在南疆尉犁县进行了棉花膜下滴灌耗水规律以及灌溉制度的研究,通过设置三个灌水处理:345 mm、420 mm、505 mm,并连续监测每次灌前棉花全生育期土壤含水量变化,得出以下结论:在花期(7月4日)滴灌定额45 mm,灌水只能影响到土壤0~40 cm,灌后第一天,土壤水分损失可达到20 mm;灌后四天,0~40 cm含水量已降至60%以下,棉花已受到水分胁迫。在南疆,在充分满足棉花对水分需求的条件下,膜下滴灌棉花耗水量为625 mm,505 mm的灌溉量可满足棉花对水分的需求。根据实验的灌水安排以及棉花各生育阶段的耗水率,南疆膜下滴灌棉花的灌溉制度为:蕾期每次灌水定额35 mm,每5天灌一次;花铃期每次灌水定额为50 mm,7天灌一次,盛铃期后,灌水定额逐渐降低至35 mm。     

滴灌大豆需水规律及灌溉制度研究

在滴灌条件下,分别设置295 mm、345 mm、395 mm、445 mm这4个不同的灌水处理;同时设置1个沟灌处理为对照,对不同灌水量处理的大豆田间土壤水分动态及大豆田间耗水规律进行分析研究,初步确立在石河子地区,滴灌大豆适宜的灌溉制度参数为:灌溉定额为395～445 mm,灌水定额为35～45 mm,苗期和成熟期取下限,灌水周期为7 d;花荚期和鼓粒期取上限,灌水周期5 d,整个生育期灌水13次.     

不同灌溉方式对苹果园土壤水分动态、耗水量和产量的影响

为探讨不同灌溉方式对苹果园土壤含水率、生育期耗水量、产量及水分利用效率的影响,于2005年4～11月在密云水库上游地区新城子蔡家甸有机苹果基地布设了3种灌溉方式(管灌、滴灌和微喷灌)及对照(不灌溉)共4个处理、3个重复的对比试验.分别在苹果树开花期、枝条速长期、成熟期和封冻前灌水,依据不同灌溉方式的灌溉效率以及田间土壤实际含水率等因素确定灌水量.结果表明:(1)在3种灌溉方式处理中,微喷灌、滴灌处理的0～60 cm土层土壤含水率较高,入渗深度在80 cm以内,未产生水分深层渗漏.管灌向下入渗深度大于微喷灌和滴灌,达到120 cm.(2)在整个生育期内,微喷灌和滴灌处理比管灌节约灌水量分别是31.99%和49.83%;微喷灌和滴灌条件下果园耗水量较管灌分别减少11.52%和12.49%.(3)从产量来看,微喷灌、滴灌、管灌产量分别比对照高25.74%、9.99%和0.78%;微喷灌产量达到51 000 kg/hm2;其水分利用效率最高且达到9.288 kg/m3.总体看来,微喷灌是相对较好的节水增效灌溉方式,值得在果园灌溉中应用.     

干旱沙区春小麦灌溉量研究

通过观测沙区两种土壤类型春小麦产量和产量构成因素(单穗粒数、单位面积穗数、千粒重)对全生育期不同灌溉量、灌溉次数和土壤含水量处理(单次灌溉量)的响应,分析该区春小麦稳产、高产的最佳经济灌溉量。结果表明:(1)干旱沙区全生育期总灌溉量、灌溉次数及土壤含水量处理与春小麦产量和产量各构成因素间有强正相关关系(P<0.01);(2)风沙土春小麦全生育期总灌溉量约为4312m3/hm2,单次灌水定额相当于30.8mm水层厚,总灌水次数约以14次最佳;(3)灌淤土春小麦全生育期总灌溉量为4590m3/hm2,单次灌水定额相当于45.9mm水层厚,总灌水次数以11次左右为宜。     

河套灌区玉米膜下滴灌灌溉制度研究

为研究河套灌区膜下滴灌条件下玉米高产、节水、高效的灌溉制度,通过两年的田间试验,分析了膜下滴灌条件下玉米的耗水量规律,用Jensen模型建立了玉米的水分生产函数,并对玉米的灌溉制度进行了优化。结果表明:膜下滴灌条件下玉米在苗期对水分的敏感性较弱,此时期缺水对产量的影响较小;在拔节—抽雄、抽雄—花期和花期—灌浆期对水分的敏感性较强,此时期亏水将会减产。对玉米膜下滴灌灌溉制度优化得出:灌溉定额为275~325 mm,玉米的产量较高;对灌水量的分配为苗期—拔节灌水量为20~40 mm,拔节—抽穗的灌水量为40~60 mm,抽雄—开花的灌水量为115 mm,开花—灌浆的灌水量为80 mm,灌浆—乳熟的灌水量为20~40 mm,较本地常规地面灌每公顷节水2 546.25~3 296.25 mm,节水效果十分显著。     

春季储水灌溉条件下啤酒大麦节水增产机理研究

测定了不同春季储水灌溉定额下啤酒大麦出苗率、生长发育动态、土壤水分变化、耗水规律及水分利用效率,并结合气象资料比较不同灌水处理的优越性,分析不同春季储水灌溉定额对土壤水分、降水利用及作物产量的影响。结果表明,将冬季储水灌改为春季储水灌从技术层面上切实可行;在适宜灌水定额条件下,采用春季储水灌溉技术较冬季储水灌溉技术可减少储水灌灌溉水量75 mm,减少土壤蒸发37.4%,水分利用效率提高26.2%。在实际大麦种植生产中应以春季储水灌定额75 mm,生育期灌水5次,灌水定额75 mm为宜,这样不仅可节约有限水资源,还可提高地温及水分利用效率,达到节水、增效的目的。     

干旱缺水区膜下滴灌棉花节水机理及灌溉制度研究

在石羊河流域进行了一管多行的棉花膜下滴灌节水机理及灌溉制度试验研究。结果表明:G1方案(灌水定额为20、15 m~3·667m~(-2)和10 m~3·667m~(-2))和G2方案(灌水定额为20 m~3·667m~(-2))的耗水量变化范围基本一致,变化于247~276 m~3·667m~(-2)。膜下滴灌棉花产量随灌水定额增加而增加,G2方案(灌水定额等于20 m~3·667m~(-2))是膜下滴灌棉花的高产灌水定额。灌溉定额在80~90 m~3·667m~(-2)以下时,产量随灌溉定额呈直线增长,灌水对棉花产量起决定性作用;在90~115 m~3·667m~(-2)时,产量随灌溉定额呈曲线增长,水的增产作用逐渐减缓;大于115~120 m~3·667m~(-2)时产量随灌溉定额的增加而减少。灌溉定额一定时毛管配置方式对棉花耗水量影响差异不大。一管三行略高于一管四行,随灌溉定额的增加而增加,耗水模数与灌溉定额呈逆向关系。不同灌溉定额下,日蒸腾水量变化趋势一致,即中期大前后期小。一管三行、一管四行两种灌溉方式均能达到高产水平,毛管间距可扩大到80~100 cm,毛管投入量比现状减少33%~50%,是干旱缺水区膜下滴灌棉花节水高效的田间灌溉方式。现蕾期第一次灌水,吐絮初期最后一次灌水,棉铃期灌水2~4次,全生育期灌水4~6次,灌水定额20 m~3·667m~(-2),灌溉定额80~120 m~3·667m~(-2)的灌溉制度,是一管多行的高产灌溉模式。土壤水分下限值保持在适当范围内(开花期之前60%以上,棉铃期45%~60%,吐絮期至收获期50%以下),可满足作物营养生长和生殖生长对土壤水分的需求。     

控制性交替灌溉对玉米生长发育的影响

在沈阳地区潮棕壤土上,采用蒸渗仪对不同控制性交替灌溉处理下玉米生长发育、产量和水分生产效率进行分析。结果表明,控制性交替灌溉抑制了玉米地上部分生长,处理2(控制隔沟交替灌水,灌水定额为2/3M)的产量最高,比处理1(均匀灌水,灌水定额为M)增产4.8%,节水13.3%,处理3(控制隔沟交替灌水,灌水定额为1/2M)最节水但产量最低,确定处理2(2/3M)为最优灌溉制度。     

基于DSSAT模型陕西杨凌不同降水年型冬小麦灌溉制度研究

基于DSSAT作物模型模拟了不同降水年型水分胁迫条件下的冬小麦生产潜力,对比分析不同生育期灌水对产量、WUE以及土壤蒸发量等的影响,从而确定关键灌水期;并在综合考虑产量、WUE、总灌水量、灌水次数等因素的基础上确定了不同降水年型下的最优灌溉制度。结果表明：(1) 冬小麦越冬水、返青水、拔节水、灌浆水四水中以返青水最为关键,其次为拔节水,最后为越冬水和灌浆水;当不灌返青水时,冬小麦产量和蒸腾量显著降低,土壤蒸发量显著升高;(2) 不同降水年型之间也存在显著差异,产量、WUE、作物蒸腾量等表现为丰水年略大于平水年,二者显著大于枯水年;而灌水边际效益表现为平水年＞枯水年＞丰水年;(3) 枯水年、平水年、丰水年的冬小麦最优灌溉制 度分别为枯水年返青期和拔节期各灌水75 mm和50 mm,平水年返青期灌水75 mm,丰水年返青期和拔节期各灌水25 mm。     

渭北地区苹果高产灌溉制度研究

根据１９９６年￣１９９８年陕西省淳化县泥河沟流域试验区田间试验资料研究了在小管出流灌水条件下,苹果耗水量与产是,质量的关系,根据苹果全生育期水量平衡原理,确定耗水量,并结合理论公式推算不同频率年的耗水规律,分析确定了最佳耗水量与最佳灌溉定额,最后提出渭北地区苹果高产的灌溉制度;灌水定额３３０ｍ＾３／ｈｍ＾２,灌水次数最多８次,最少１次。     

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。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

甘肃河西地区膜下滴灌条件下春玉米田水盐特征分析

通过对甘肃河西地区膜下滴灌春玉米种植条件下土壤水分、盐分的观测,分析了膜下滴灌春玉米生育期土壤水分、盐分动态变化及其产量和水分利用效率。结果表明:不同生育期,同一土层深度,土壤水分含量高低分布与土壤盐分含量高低分布相反,均表现出土壤不同深度盐分含量高的区域相应水分含量低,滴灌带之间土壤盐分积累较滴头之间显著;灌水定额480 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水分在土层纵向运移显著,深层渗漏明显,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水在土壤不同深度横向层面运移显著,有利于作物吸收利用;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤表层0~40 cm盐分含量,土壤下层40~100 cm为盐分聚集区域;灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,春玉米产量构成和水分利用效率较高。从作物生长水盐环境及高效节水的角度出发,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理的效益最优。     

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。     

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.     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花生长、品质及水分利用的影响

针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题，研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料，以田间持水量(FC)为土壤水分上限，棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(T2)、65%FC(T3)、55%FC(T4)和45%FC(T5)5个土壤水分下限来调控土壤水分。结果表明：土壤水分下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用, 土壤水分下限从 45%FC增至85%FC，棉花株高和生物量分别增加了25.80%和25.38%；随着土壤水分下限的降低，灌溉定额减少，T1处理灌溉定额最大（378 mm），T2、T3、T4、T5处理与之相比分别节水11.64%、33.07%、33.95%、46.83%；随着土壤水分下限的提升，棉花产量逐渐增大，但土壤水分下限过高，棉花单株有效铃数降低，产量增加不再明显，水分利用效率较低；土壤水分下限为75%FC时棉花单株有效铃数、单铃重增加，产量和水分利用效率分别达到7 146.4 kg·hm^-2和1.40 kg·m^-3；土壤水分调控对棉花纤维品质有显著影响，土壤水分下限越低，马克隆值越大，成熟度指数越高，断裂比强度和断裂伸长率减少，采用主成分分析法得出T2为棉花品质综合较优的处理。因此，建议在膜下滴灌方式下南疆盐碱地区棉花土壤水分下限控制在75%FC为宜，非生育期进行冬灌淋盐，冬灌定额为300 mm，生育期灌溉定额为334 mm，整个生育期灌水12次，灌水周期为8 d。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。     

滴灌定额对棉花株型、产量及纤维品质的影响

在膜下滴灌条件下，以新陆早45号为试验材料，设5个滴灌定额处理（W₁：600 m³·hm^-2，W₂：540 m³·hm^-2；W₃：480 m³·hm^-2，W₄：420 m³·hm^-2，W₅：360 m³·hm^-2），研究棉花农艺性状、成铃模式、产量及纤维品质对滴灌定额的响应。结果表明：随滴灌定额的减少，棉花株高表现为W₂>W₁>W₃>W₄>W₅，果枝台数和蕾花铃总数（8月10日）均以W₁处理最大，分别为9台和13.8个，W₅处理最小，分别为8.75台和10.2个，其中W₁与W₂处理上、中、下部铃数及铃重均无显著差异。棉花籽棉和皮棉产量均以W₁处理最高，达到6 431 kg·hm^-2和2 520 kg·hm^-2，但与W₂处理间均无显著差异。棉纤维长度、整齐度、断裂比在W₁和W₂处理间无显著差异，W₃、W₄、W₅处理棉纤维长度、整齐度较W₁处理分别低0.4、1.1、1.6 mm和0.5%、0.7%、0.9%。因此，控制滴灌定额在540 m³·hm^-2，可在不显著降低棉花产量和纤维品质的前提下，提高水资源利用效率。     

膜下滴灌布置方式对土壤水盐运移和产量的影响

以棉花主要根系层各生育期保持适宜土壤含水率为灌水目标,设置一膜单管四行和一膜双管四行两种毛管布置方式,以TRIME-T3管式TDR测定土壤含水率指示灌水,开展膜下滴灌大田试验,研究了干旱区膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律及分布特征,并对不同滴灌模式下的棉花产量和灌溉水生产效率进行评价。结果表明:膜下滴灌单、双管布置棉花生育期内灌溉定额分别为390、550 mm;双管布置在10~40 cm棉花主要根系层形成适宜作物生长的淡化脱盐区,生育期内棉花主要根系层土壤含水率处于适宜的范围,灌水均匀度高,控盐效果好,棉花生长不受水盐胁迫;单管布置盐分随水分运移至湿润锋边缘至外行,棉花主要根系层有积盐的趋势,加上滴头流量大,不利于淡化脱盐区的形成。膜下滴灌毛管布置方式决定土壤水盐分布特征,进而影响植株对水分和养分的吸收,单、双管布置棉花产量分别为5 355、6 075 kg·hm~(-2),灌溉水生产效率分别为1.38、1.11 kg·m~(-3),单管布置灌溉水生产效率较高。