膜下滴灌棉田冻融期土壤水分盐分变化特征

通过分析2014年11月—2015年3月北疆地区膜下滴灌棉田冻融期土壤盐分、水分与温度变化,探讨了不同土层水热盐在冻融期的变化和耦合关系。结果表明:冻融期土壤表层和深层含水量较高,中间层含水量较低;土壤剖面盐分在0~80 cm呈现层状分布,浅层土壤发生盐分明显累积,土壤盐分变异系数20 cm土层为0.525、40 cm土层为0.257、80 cm土层为1.041。在冻融期,土壤水分盐分沿剖面分布发生明显变化;土水势梯度、土壤温度梯度是冻融期土壤水分盐分迁移的主要因素,土壤水热盐之间变化具有高度的耦合性。     

土壤密实度对单点源入渗土壤水分再分布影响研究

滴灌点源供水条件下土壤入渗湿润体变化特征值及其影响因素的研究,是正确设计滴灌系统和对田间作物水分进行高水平管理的前提和基础。文中通过田间膜下滴灌单点源入渗试验,运用AUTOCAD和SURFER软件分析研究土壤密实度对滴灌点源入渗结束24h后湿润体特征值及水分分布规律的影响。结果表明,单点源湿润体特征值随土壤密实度的增大,水平方向距离增大的幅度要比垂向大;水平方向湿润体土壤剖面含水率与水平距离呈二次函数关系,相关系数均为0. 95以上,垂直方向湿润体土壤剖面含水率与垂直距离呈线性函数关系,相关系数均为0. 97以上;土壤密实度的大小对土壤水分再分布后的土壤含水率等值线的疏密程度产生影响,此结论将对下一步研究复杂的双点源交汇入渗以及滴灌点源入渗参数预测模型有理论指导意义。     

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。     

缺水条件下膜下滴灌棉花蒸散量的计算方法

用中子水分仪于2003年对新疆阿瓦提县丰收三场膜下滴灌条件下不同水肥处理棉田的土壤含水率进行了测定,根据水量平衡原理计算了不同水肥处理的棉花蒸散量,综合考虑影响棉田蒸散的热量条件、土壤水分状况和棉花本身的生物学特性,选用蒸发力、相对土壤有效含水率和播种后天数三因素建立了缺水条件下膜下滴灌棉花蒸散量的计算模型。模型的模拟值与实测值吻合较好,经F检验具有极显著性水平。该模型仅需常规气象资料,计算简便,具有一定的应用价值。     

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。     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律，本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验，研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律；同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型，用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析，结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内；土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小，再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3，120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围；24 h土壤铵态氮质量浓度最大，且随着时间的推移逐渐减小，到120 h时减少了40%；各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大，且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大，其中观测点1，3，6，8，5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437，0.467，0.451，0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3，差值均小于0.05 mg·cm^-3；48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小，垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果，可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

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。     

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。     

膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化

通过对轻度和中度盐渍化棉田整个生育期土壤水分、盐分含量的动态监测,分析了膜下滴灌棉田土壤水、盐动态变化及其相互作用的关系。结果表明：整个生育期中度盐渍化棉田土壤水分含量要高于轻度盐渍化棉田,土壤水分含量变化规律和土壤盐分含量变化规律相似,均表现出生育前期下降、中期稳定、后期略微增加的趋势;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤中表层0～40 cm盐分含量,下层40～80 cm土壤为盐分聚集区域;以0～20 cm土壤盐 分含量模拟0～40、0～60、0～80、40～80 cm土壤盐分含量,幂函数和线性函数模拟结果较好,模拟0～40、0～60 cm的盐分含量结果达极显著相关,0～80 cm的模拟结果达到显著相关,模拟40～80 cm的土壤盐分变化结果不显著。     

玉米膜孔灌农田土壤水氮分布特性

通过大田玉米灌水试验,研究了畦灌和膜孔灌条件下农田土壤水氮运移特性。结果表明:在相同灌水定额条件下,膜孔灌土壤剖面含水率比畦灌土壤剖面含水率变化均匀,0~30 cm土层灌水后1天和灌水后5天膜孔灌土壤含水率比畦灌土壤含水率高19.2%和18.3%;在相同灌水定额条件下,土壤铵态氮含量受土壤水分运动的影响较小,主要分布在30 cm以上土壤层,膜孔灌条件下土壤铵态氮含量随时间分布比畦灌均匀,其含量最大值为41.6 mg/kg,同畦灌相比铵态氮含量增加了4.3%;硝态氮含量受灌水方式的影响较大,在相同灌水定额条件下,10~50 cm各土层硝态氮含量膜孔灌比畦灌分别增加了41.3%、96.3%、55.3%、50.7%和46.5%,膜孔灌土壤硝态氮含量随时间和垂直土壤剖面分布均匀,其硝态氮含量主要集中在0~50 cm土层,有利于作物对氮素的吸收,提高氮素利用率。     

起垄沟播和常规平播下滴灌棉田土壤水盐的运移

为明确滴灌条件下植棉方式对土壤水盐运移的影响，采用田间调查与室内分析相结合的方法，在滨海重度盐碱地开展了起垄沟播和常规平播植棉方式下的水盐运移试验，调查了滴灌前后两种植棉方式不同点位及不同土壤深度的土壤水分、盐分和土壤溶液电导率等指标，分析不同植棉方式土壤水分、盐分和土壤溶液电导率的时空分布特征。结果表明：滴灌条件下起垄沟播的水分入渗深度和盐分淋洗深度均明显大于常规平播植棉方式，起垄沟播植棉膜下(0~20 cm)土壤溶液电导率明显低于常规平播植棉；滴灌对两种种植方式膜外土壤水分和盐分运移未产生明显影响。起垄沟播联合滴灌技术更有利于为棉花生长的水盐环境。研究结果可为盐碱地植棉提供理论参考和实践依据。     

民勤沙漠绿洲膜下滴灌洋葱灌溉试验研究初探

在民勤沙漠绿洲进行了洋葱膜下滴灌灌溉试验研究,结果表明:膜下滴灌适当减少灌水可以促使洋葱更多的利用土壤底墒,灌水相对较少的处理T2底墒利用率最高,分别比T1、T3、对照CK高10.73%、9.85%和9.92%。膜下滴灌不同灌水处理以灌水最多的T3洋葱产量最高,水分利用效率也最高;灌水最多的常规灌溉CK水分利用效率最低,分别比T1、T2、T3低35.28%、55.21%、58.79%。膜下滴灌条件下适当增加灌水量在一定程度上可增加洋葱产量,当灌水量在一定范围内,洋葱产量和水分利用效率均会显著提高。     

灌水方式对轻度盐化土壤玉米生长及土壤水分的影响

以盆栽玉米为研究对象研究了直接浇灌、滴灌、微润灌等3种灌水方式下玉米的生长、叶绿素含量和光合速率、蒸腾速率等生理生态指标及土壤水分垂直分布的特征,结果表明:灌水方式对玉米生理生态指标有较大影响,苗期滴灌玉米生长较快,拔节前期,微润灌条件下玉米生长最为迅速,滴灌次之,直接浇灌生长最慢;滴灌条件下叶绿素含量最高,拔节期需水旺季时微润灌叶绿素含量最低.三种灌水方式对玉米光合速率的影响为:微润灌＜滴灌＜直接浇灌.土壤水分特征表明:微润灌稳定后土壤水分主要分布在10～ 30 cm土层,滴灌主要分布在10～ 40 cm土层;苗期、拔节期灌水后取样测定的土壤含水率表明,作物根系层内微润灌与滴灌均大于直接浇灌时的土壤含水率.     

不同矿化度滴灌水对沙漠公路防护林土壤微生物的效应分析

在塔里木沙漠公路防护林区,选取四种滴灌用水矿化度值2.58/g.L-1、5.75/g.L-1、8.90/g.L-1和13.99/g.L-1的防护林地,采集0-5cm、5-15cm、15-30cm和30-50cm土层的土壤,分析了土壤微生物在不同矿化度滴灌水作用下的变异规律,结果表明:滴灌用水矿化度值不同的防护林地土壤微生物数量差异明显,微生物数量随矿化度值增大而减少;不同土层间土壤微生物数量亦出现差异,中层土壤最大;当滴灌用水矿化度值增大时,土壤盐分含量会升高;由于高矿化度滴灌水的作用,土壤物理结构变差,从而影响速效养分的积累。由此可见,高矿化度滴灌水会使土壤积盐、板结硬化,不利于土壤团粒结构形成和养分活化积累,土壤质量下降,从而抑制土壤微生物生长和发育。     

Effects of soil moisture, organic matter and grass mulching on the carpogenic germination of sclerotia and infection of bean by Sclerotinia sclerotiorum

Microplot experiments were carried out during the autumn and winter of 1995 to determine the effects of soil moisture and levels of organic matter on the carpogenic germination of Sclerotinia sclerotiorum and subsequent infection of Phaseolus vulgaris . Soil moisture treatments were established by irrigation to field capacity: (a) when soil had dried to − 25 KPa, (b) when soil had dried to − 54 KPa, and (c) eight days after the soil had dried to − 54 KPa. Three levels of organic matter were established by mixing compost and yellow-red latosol in the following proportions (by volume): (a) 0% compost and 100% soil, (b) 50% compost and 50% soil, and (c) 100% compost and 0% soil. More apothecia and diseased plants were observed in the plots with higher moisture levels. Drier treatments resulted in a reduction in number (in the winter experiment) or elimination (in the autumn experiment) of apothecia. Other experiments were designed to examine the effect of grass mulching and organic matter levels on the carpogenic germination of S. sclerotiorum . In one experiment, grass mulching was compared with no mulching, and in another, the effects of different depths of mulch on the soil surface (0, 1.5, 3, 6 and 9 cm) were examined. Fewer apothecia were formed in mulched soil and the effect was most pronounced with 6 and 9 cm of mulch. The highest level of mulch (9 cm) impaired the vigour and yield of bean plants. In these experiments, carpogenic germination was increased by high soil organic matter content. Control of soil moisture and grass mulching may reduce the production of apothecia of S. sclerotiorum even in soils rich in organic matter.     

宁南山区膜下滴灌对马铃薯土壤酶活性、土壤养分及产量的影响

在宁南山区海原县关庄乡高台村试验田,采用膜下滴灌节水技术,研究了覆膜不滴灌、滴灌不覆膜、膜下滴灌和不滴灌不覆膜(CK)4种方式下马铃薯生育期的土壤养分、酶活性以及马铃薯产量的差异。结果表明:在0～20 cm和20～40 cm土层中,膜下滴灌种植条件下,与CK相比较,有机质含量分别提高了3.88%、18.23%,碱解氮提高了10.71%、18.75%,速效钾提高了5.92%、2.55%,生育期内土壤脲酶活性提高了27.05%～69.37%、0.17%～38.33%,碱性磷酸酶活性提高了12.70%～23.90%、 6.99%～28.93%,转化酶活性提高了5.65%～68.12%、8.41%～31.63%,纤维素酶活性提高了8.33%～32.94%、19.98%～108.82%,产量提高了107.90%;土壤养分与酶活性及马铃薯产量间存在显著正相关。研究得出,膜下滴灌可以改善土壤微生态环境,提高土壤酶活性,改善土壤养分循环能力,增加产量,是干旱半干区马铃薯旱作节水栽培的有效措施之一。     

灌溉方式对梨园土壤水分及产量品质的影响

采用沟灌、畦灌、滴灌、微喷灌和不灌水(CK)5种灌溉方式,通过对比试验研究不同灌溉方式对梨园土壤水分含量、叶片光合参数及果实产量与品质的影响,筛选适宜的节水抗旱灌溉技术。结果表明:(1)果树根层(0～60 cm)土壤含水量表现为微喷灌>滴灌>畦灌>沟灌>CK,微喷灌的蓄水能力显著高于其它灌溉方式;(2)叶片净光合速率表现为微喷灌≥滴灌≥畦灌>沟灌>CK,微喷灌处理的梨树叶片光合作用能力最强,其次是滴灌;(3)增产效果最好的是微喷灌,其次是滴灌,单株产量分别比CK提高了54.98%和44.18%;(4)在果实品质方面,微喷灌和滴灌显著提高了果实的单果质量、可溶性固形物含量及可溶性总糖含量,并且显著降低了果实硬度、含酸量及石细胞含量,两者对果实品质的改善效果明显好于沟灌和畦灌。综合分析表明,微喷灌能够明显改善梨园土壤水分条件和梨树光合能力,显著提高果实产量与品质,是较为理想的节水灌溉技术。     

黄土丘陵区多次降雨补充下草灌地土壤水分空间变化规律

利用黄土丘陵区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式(原状地、刈割地、翻耕地)下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明:(1)在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数,0~100 cm土壤水分受土地经营方式影响表现为:原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。(2)单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。(3)对于受高强度降雨补充后的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准:活跃层,标准差大于1.4%,变异系数大于12%;次活跃层,标准差1.4%~0.9%,变异系数12%~8%;相对稳定层,标准差小于0.9%,变异系数小于8%。(4)坡度越小土壤水分含量越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50~100 cm土层水分影响远大于对表层0~50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0~100 cm土层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。