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。     

地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移研究

综述了国内外地下水浅埋条件下土壤盐分运移机理研究,滴灌条件下盐碱地土壤盐分运移机理研究,土壤盐分运移模型研究的相关研究成果,为滴灌技术在改造和利用地下水浅埋盐碱土地资源的应用提供了思路,为预报土壤盐碱化提供科学依据,并为地下水浅埋盐碱土滴灌条件下土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议,认为地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移规律的研究仍是今后土壤科学的研究重点.     

土壤冻融温度影响下棉田水盐运移规律

以新疆北部常年膜下滴灌棉田为研究对象,探讨整个冻融过程中温度对土壤水盐运移规律的影响。研究结果表明：气温对土壤温度的影响随着土壤深度的增加而不断减小,滞后时间不断延长,并且气温对冻土的消融速度远远快于冻结速度,上层冻土消融速度快于下层。土壤水分受温度的影响较大,在冻结期,土壤水分从非冻结层向冻结层缓慢运移;在消融期,下层土壤水分在蒸发作用下不断向上运移。通过监测分析得知,温度间接影响盐分运移,在冻结期,土壤水分运移缓慢,土壤盐分运移变化较小;在消融期,土壤水分运移较为活跃,土壤盐分运移变化较大。在温度快速上升的情况下,土壤水分不断上移, 120～150 cm土壤盐分迅速向上扩散,上层土壤盐分不断增加,威胁膜下滴灌棉田可持续种植。     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物，采用膜下滴灌灌水方式，设定2种不同灌水定额，分别是单次灌水定额20 mm和10 mm，测定试验区土壤水分、盐分含量，利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟，将模拟值与实测值进行对比分析，探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中，水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移，膜下土壤淋洗效果好于膜边；竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大，土壤含盐量降低16.1%，淋洗效果明显；下层土壤盐分淋洗效果一般，土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中，0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%，并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下，而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合，模型可靠。     

基于HYDRUS模型的盐碱地土壤水盐运移模拟

为了解陕西卤泊滩盐碱地的水盐运移情况,基于当地2009—2013年田间水盐监测资料,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运移理论,利用HYDRUS-1D数值模型对当地土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了盐碱地的水盐变化状况,确定合理的田间灌水定额。结果表明:在玉米整个生育期内,不同灌溉处理的土壤含水量变化趋势基本一致,从节水控盐的综合标准衡量,农田灌水定额为500 m3·hm-2时有利于控制土壤盐分的累积。采用HYDRUS-1D模型对盐碱地农田土壤水盐运移的模拟结果与田间试验实测结果基本吻合,该研究结果可为类似盐碱化地区农田水盐管理提供科学依据。     

基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟

为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律，本文设计了埋深1 m，间距4 m的暗管排水模型试验，研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律，并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明：经过3次灌水淋洗后，表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1，达到了非盐化土水平，20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层，总盐分含量下降至8 g·kg^-1以下；经过实测值与模拟值的验证，土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324，决定系数R²最小分别为0.992和0.906，说明模拟结果与实测结果吻合度较好，HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水（共90 d）后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征，模拟结果表明，0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1，40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg^-1左右，基本达到轻度盐化水平；距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化，距离暗管越远，土壤剖面含盐量越大，盐分含量在0~8 g·kg^-1范围内变化。     

膜下滴灌水量对土壤水盐运移及再分布的影响

通过对2009年膜下滴灌土壤水盐运移的试验研究,结果表明:膜下滴灌条件下土壤水分的再分布决定了土壤盐分的分布特征,土壤平均含水率在棉花全生育期内呈现逐渐上升的趋势.在棉花生长阶段,随着灌水量的增加,土壤盐分峰值位置呈现下移的趋势.当灌水量从3 000 m3/hm2增加到4 800 m3/hm2时,盐分峰值位置向垂直方向...     

不同覆盖条件下春玉米田耗水特征及提高水分利用率研究

以常规小畦平播为对照，探讨了春米玉田在不同覆盖条件下的耗水特征。试验结果表明，无论哪种覆盖种植方式，春玉米在不同生育阶段的耗水规律与不覆盖是一致的，秸秆覆盖和地膜覆盖可减少棵间土壤水分蒸发，总体耗水量有所减少。秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种植春玉米产量大幅度提高，地膜覆盖垄背种植在一定程度上保蓄土壤水分，但由于垄背较镐，土壤水分供应不足，较不覆盖减产显著。因此，秸秆覆盖和地膜覆盖垄沟种 提高作物对降水的利用率及水分利用效率的主要途径之一。     

干旱沙区滴灌条件下水盐运移过程试验研究

通过田间滴灌试验，研究了在不同滴头出水流量条件下干旱沙地土壤水分，盐分运移与分异过程，并调查作物的根系分布，结果表明，微灌系统仅给作物根际分布区以内的小面积土壤供水，并未使整个土表面均匀湿润，对于大多数农田而言，其优点是有限的湿润表面积能够限制杂草生长，减少土壤表面无效蒸发，但干旱区潜在蒸发量大，滴灌条件下水分运移的过程将引起和支配耕作层盐分的移动的重新分配，当水盐混合溶液（无机肥料溶液：N：P：K．＝12：6：6）在3种处理中（0．3L／h,0.8L/h,2.0L/h)由滴头流动至根系湿润区内，水分，养分被作物根系吸收，部分水分直接蒸发至大气后，过剩盐分将留存下来，并在土体表面和土体内湿润边界层逐渐积聚，形成高盐分聚集区，由作物根系分布特点看出，处理I，处理Ⅲ有利于提高根系单位土体分布密度，处理Ⅱ次之。     

膜下滴灌风沙土盐分变化及分布特点

通过对已进行膜下滴灌2a和5a的改良风沙土电导率和总盐分的测定,探讨不同滴灌年限土壤盐分变化及分布特点。研究表明,在膜下滴灌与冬灌和春灌相结合的条件下,土壤表层0～30cm盐分逐年下降,但脱盐效率也不断降低;盐分在土壤中分层明显,在水平方向,距离滴头越远,盐分越重;垂直方向,土壤盐分最低值位于表层20～40cm处。在表层0～40cm的土层中,靠近薄膜边缘盐分差异较大;随着滴灌年限的增加,脱盐区范围增大,特别是水平脱盐距离增加明显。不同滴灌年限的深层压盐区变化不大,膜间聚盐区位于膜间裸地并延伸到薄膜内,位于土壤表层0～40cm。     

旱地全膜双垄沟播玉米高效用水机制研究

通过田间试验对半干旱区不同栽培方式下玉米土壤水分分布及水分利用效率的研究,探明了全膜双垄沟播玉米农田高效用水的机制。结果表明:全膜双垄沟播栽培不同位置大垄、垄沟、小垄土壤平均含水量在0~60 cm土层内差异显著(P0.05),且垄沟含水量最高,其次为大垄,小垄最低;播种期0~60 cm土层平均体积含水量全膜双垄沟播与露地平作差异显著(P0.05),升高14.19%,且拔节期以前全膜双垄沟播种植土壤贮水量最高,表明全膜双垄沟播栽培有利于玉米的出苗及前期的生长;全膜双垄沟播栽培较半膜平作增产26.76%,水分利用效率较半膜平作提高14.83%。     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

冻融对北疆盐碱地长期滴灌棉田土壤盐分的影响

为了解北疆积雪覆盖条件下,冻融作用对盐碱地膜下滴灌棉田土壤盐分分布及变化的影响。采用时空变异法,以连续应用膜下滴灌0、4、6、8、10、15 a 6块棉田初春土壤盐分的变化为例进行分析。结果表明,"冻层滞水"及积雪消融入渗对80~100cm深度土体中盐分具有天然淋洗作用,冻融前后土壤盐分分布呈"广口杯"状。4月5日至14日在水分(直接驱动力)运动影响下,60~80 cm土层含盐量降低,其中一部分随毛管水向上蒸发,滞留于0~40 cm土壤;另一部分受重力水作用向下淋洗,80 cm以下土层含盐量升高。滴灌0 a地块0~140 cm土体内储盐量为29 063.00 g,滴灌15 a后,降至5 778.86 g。冻融对盐分的淋洗作用在应用滴灌年限较短地块表现得相对明显,即土壤中含盐量越高,淋洗作用越显著;冻融后滴灌0 a棉田0~140 cm土体储盐量降低8 941.33 g,滴灌15 a棉田降低614.62 g。提出冻融循环对土壤中盐分的天然淋洗作用是北疆盐碱地长期膜下滴灌棉田土壤盐分降低的重要因素之一。     

施有机肥条件下的土壤溶液盐分变化动态

用定期取表层土样测定其电导率和在不同深度埋设盐分传感器探头的方法，在作物生长季节内，监测了施有机肥农田不同深度的土壤溶液含盐量变化。结果为：（1）田间施用有机肥可明显减少土壤表层盐分积累，并有利于灌水对土壤表层盐分的淋洗。（2）灌水使有机肥处理小区10cm深处土壤盐分含量迅速下降，并且灌水后10cm深土壤盐分的累积过程不明显。（3）施用有机肥可使30cm深土壤在灌水前的盐分累积过程变缓。灌水后盐分含量迅速下降，并不再回升。（4）有机肥处理小区的60cm深土壤溶液盐分大幅度降低出现在第二次灌水后，此后至作物收获，土壤溶液盐分含量保持在很低的水平并不再累积。     

不同覆膜方式对山旱地菜豆土壤水分及利用效率的影响

以秋季和春季半膜平覆、全膜平覆、全膜双垄沟6种覆膜方式为处理,研究了不同覆膜方式对山旱地菜豆土壤水分及其利用率等的影响.结果表明,秋季全膜双垄沟和秋季全膜平覆较春季全膜双垄沟、秋季半膜平覆、春季全膜平覆和对照春季半膜平覆在播种时0～ 100 cm土层中土壤贮水量分别提高7.62％～14.20％、7.44％～14.02％...     

膜下长期滴灌土壤盐分的空间分布特征与累积效应

通过对不同土壤质地和不同滴灌年限两个方面对新疆棉田膜下滴灌盐分的运移与积累规律的研究,结果表明:对于不同土壤质地,壤土中的盐分分布大致呈抛物线型,在40～60 cm处盐分积累量达到最大值.粘土中盐分分布大致呈"S"型,在60～80 cm处土壤盐分积累达到最大值;不同滴灌年限中随着滴灌年限越长,棉田中地表盐分积累越少,而在40～60 cm的盐分积累则越多.分析认为棉田土壤仅通过膜下滴灌淋洗盐分是不够的,必须与一定的灌排水技术相配合才能很好地防止棉田次生盐渍化.     

不同矿化度咸水滴灌对盐碱地水盐特性及油葵生长的影响

针对宁夏银北地区大面积分布的白僵土盐碱地,通过连续2年田间定位试验,研究了膜下滴灌条件下,灌溉水矿化度(0.2、1、2、3、4、5 g·L-1)对土壤水盐特性及油葵生长和产量的影响。结果表明,0.2、1 g·L-1的微咸水滴灌时,土壤表现出较好的入渗性能,随灌溉水矿化度从0.2 g·L-1升高到5 g·L-1时,40~60 cm深度处土壤含水量先增加后减小。低矿化度咸水处理表现出了明显的盐分淋洗效果,而高矿化度的咸水灌溉带来了盐分在土壤中的大量积累,导致了作物的生长受阻,甚至死亡。采用矿化度为1 g·L-1的微咸水滴灌,可以获得较好的植物生长和较高产量。因此,采用膜下滴灌的方式,1 g·L-1的微咸水可用于油葵的种植,进而开发利用白僵土盐碱地。     

不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律

干旱地区地表蒸发引起土壤水分的散失是造成盐分表聚的重要原因之一,土壤表层进行覆盖处理可改变地表结构,从而影响土壤水分蒸发和盐分迁移过程,本研究旨在通过野外田间试验,研究不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律。结果表明:土壤表层进行不同覆盖处理均可有效抑制土壤水分蒸发,土壤保水效果为:覆砂+覆膜覆秸秆+覆砂覆砂覆秸秆+覆膜无覆盖(CK);随土层深度的增加,土壤含水率减小的趋势逐渐减缓。不同覆盖处理也可有效抑制土壤盐分表聚,缩小盐分在土壤中迁移的范围;覆盖处理的土壤盐分向上迁移主要发生在0~20 cm范围内,无覆盖处理在0~35 cm范围内,覆盖后可较好地抑制土壤返盐。综合考虑认为砂石覆盖模式是较适合该试验区的覆盖模式。     

冀西北旱坡地南瓜田间沟垄集雨种植模式研究

在怀安县前所堡旱作示范区以南瓜为试材,采用窄土垄沟、宽土垄沟、窄膜垄沟、宽膜垄沟4种不同沟垄处理方式,常规平作为对照,研究不同的沟垄措施对南瓜地土壤水分含量、水分利用及产量的影响.结果表明:沟垄栽培可使水分聚集于种植沟中较小有效栽培面积中,改善土壤水分分布状况,不同处理间效应大小依次为:宽膜垄沟＞窄膜垄沟＞宽土垄沟＞窄土垄沟＞平作,且覆膜效应大于垄的宽窄效应;沟垄处理对土壤水分在表层影响大,在较深土层影响小.沟垄处理均可提高水分利用效率,其中土垄与平作差异不明显,而膜垄水分利用率宽膜垄沟(40.85 kg·hm-2·mm-1)、窄膜垄沟(39.03 kg·hm-2·mm-1)均显著高于平作(30.27 kg· hm-2· mm-1)(P＜0.05),宽垄比窄垄水分利用率高,但差异不显著.不同沟垄处理对南瓜的产量影响较大,产量增加4.23％～32.39％,增产效益176.2～1 210.4元·hm-2,两膜垄组南瓜产量与对照平作差异显著(P＜0.01),尤以宽膜垄沟增产效益为最高.综上所述,宽膜垄沟的栽培方式对南瓜水分利用和增产增效作用显著,是目前坡耕旱地南瓜生产中较为理想的田间沟垄微型集雨种植模式.     

3种地膜在不同覆膜方式下的控草效果及对玉米生长发育的影响

在陇东旱塬区杂草严重发生条件下,试验测定了3种地膜在不同覆膜方式下的控草效果及对玉米生长发育的影响。结果表明,化学除草地膜和黑色地膜以全膜双垄沟播、半膜平作和半膜垄作方式覆膜,对阔叶杂草的株防效和鲜重防效均在93%以上,对禾本科杂草的株防效和鲜重防效均在76%以上;白色地膜以半膜垄作和半膜平作方式覆膜对阔叶杂草有一定的控制作用,但对禾本科杂草作用微弱或无效,以全膜双垄沟播方式覆膜可引起杂草大量发生。化学除草地膜和黑色地膜以全膜双垄沟播方式覆膜,均可明显改善玉米主要农艺性状,显著提高玉米产量及效益,玉米产量较半膜垄作分别增产22.17%和24.78%、较半膜平作分别增产9.23%和5.74%,纯收益较半膜垄作分别增加3 553.13元/hm~2和3 828.78元/hm~2、较半膜平作分别增加1 343.46元/hm~2和736.30元/hm~2;白色地膜以全膜双垄沟播、半膜平作和半膜垄作方式覆膜,玉米主要农艺性状、产量及经济效益均较覆盖化学除草地膜和黑色地膜有明显下降。因此,在杂草严重或较重发生的地区,推荐采取化学除草地膜和黑色地膜全膜双垄沟播方式覆膜。