滴灌点源施肥灌溉对土壤氮素分布影响的试验研究

利用室内试验,研究了点源施肥灌溉条件下硝态氮和铵态氮的分布规律。试验土壤为砂壤土,滴头流量的变化范围为0.6～7.8L/h、灌水量为6～15L、肥液(NH₄NO₃)浓度为100～700mg/L。销态氮在距滴头17.5cm范围内呈均匀分布,其浓度随肥液浓度的增加而增加;在湿润边界上硝态氮产生累积;肥液浓度是影响硝态氮分布的主要因子。在距滴头15cm范围内,滴头流量和灌水量对土壤中硝态氮分布的影响不明显,在此范围以外,随滴头流量的增大或灌水量的减小,硝态氮浓度增加。铵态氮浓度在滴头附近出现高锋值,肥液浓度越高,锋值越大,且施肥灌溉对铵态氮分布的影响范围较小,一般在距滴头10cm范围以内     

滴灌施肥时水肥顺序对番茄根系分布和产量的影响

利用田间试验，在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施氮量对番茄根系分布和产量的影响。取先施氮和先灌水两种运行方式；施氮量取372 kg/hm²和204 kg/hm²两个水平。收获后取根样，用WinRHIZO软件对各处理的整根特征参数和根密度垂直分布进行分析。结果表明，随着施氮量的增加整根的根长、根表面积、根体积和根干重均显著增加，各层土壤的根密度也随之增加。施氮量一定时，先施氮处理中整根的根长大于先灌水处理，而根表面积、根体积和平均直径都小于先灌水处理。在垂直剖面上，先灌水处理使上层土壤的根密度增加，而先施氮处理使下层土壤的根密度增加。运行方式对根长和各土层根长密度的影响主要体现在直径小于1 mm的根系上，这部分根系占整个根系的比例和产量之间有很好的相关关系。各处理间产量的差异未达显著性水平。     

华北平原春玉米生长和产量对滴灌均匀系数及灌水量的响应

为了确定现行滴灌均匀系数设计标准的适宜性,通过华北平原2?a春玉米滴灌试验,研究滴灌均匀系数和灌水量对春玉米生长和产量的影响。均匀系数（Cu）设置0.66、0.81和0.99 3个水平,灌水量设置灌溉需水量的50%、75%和100% 3个水平。研究结果表明,滴灌均匀系数和灌水量对春玉米的株高和叶面积指数均值的影响不显著,两指标的均匀系数在生育期内基本呈逐渐增加的趋势,至生育末期其值均大于0.95;沿滴灌带方向,各处理产量的均匀系数均大于0.93,滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用对产量的均值和均匀系数的影响均不显著。因此,对华北平原的春玉米而言,可考虑适当降低现行滴灌均匀系数的设计和评价标准（Cu≥0.80）,以降低滴灌系统的投资和运行费用。     

东北半湿润区膜下滴灌对农田水热和玉米产量的影响

为从农田土壤水、热循环角度揭示玉米膜下滴灌节水增产机理,于2011—2013年在东北半湿润区开展了玉米田间试验,对膜下滴灌、不覆膜滴灌和地面灌玉米田进行了土壤温度、含水率、田间小气候、作物生长、养分积累及产量的观测和分析。结果表明:与不覆膜滴灌和地面灌相比,膜下滴灌提高了玉米生育前期的土壤温度,苗期5~25 cm的日均土壤温度增加2.3℃,土壤积温增加87℃;整个生育期土壤积温增加115~150℃。覆膜减少了土壤蒸发,膜下滴灌玉米生育期的土壤蒸发量比不覆膜滴灌降低53%,提高了玉米生育前期的土壤含水率。膜下滴灌提高了典型日的冠层空气温度并降低了冠层空气湿度,可能导致作物蒸腾量的增加。膜下滴灌明显增加了玉米生育前期的氮素吸收量,促进了玉米的营养生长,为生育后期的生殖生长积累了更多的营养物质,成熟期的地上部分干物质质量分别比不覆膜滴灌和地面灌增加14%和23%,氮素吸收量分别增加16%和28%。膜下滴灌营造了有利于玉米生长的土壤水、热环境,平均产量分别比不覆膜滴灌和地面灌处理提高11%和21%,水分利用效率分别提高9%和18%。     

喷灌冬小麦冠层截留试验研究

[目的]确定喷灌作物冠层截留量。[方法]采用称重法在无风条件下对喷灌冬小麦冠层存储能力进行了连续两年测定，并对其影响因素进行了分析。[结果]喷灌初始阶段冠层截留量随灌水量的增加而迅速增加，此后增速逐渐减缓直至达到冠层存储能力。冠层存储能力随冬小麦生长期的变化而变化。在正常植株密度条件下，冬小麦冠层截留变化范围为0．68～1．47mm。[结论]冬小麦抽穗前，冠层存储能力与植株鲜重呈线性正相关关系；从拔节期开始，冠层存储能力随叶面积指数（LAI）和株高的增大而线性增大。喷灌强度对冠层存储能力没有明显影响。     

圆形喷灌机变量灌溉效益的田间试验评估

科学的变量灌溉（Variable Rate Irrigation,VRI）水分管理方法是实现VRI技术适时适量适位水量空间分配功能和提高作物水分利用效率（Water Use Efficiency,WUE）的关键。为研究变量灌溉水分管理方法的灌溉效益,以冬小麦和夏玉米为供试作物,基于土壤可利用水量（Available soil Water holding Capacity,AWC）将试验田块划分为4个管理区,每个管理区划分为4个子区,分别布置2种常规喷灌管理（Uniform Rate Irrigation,URI）方法和2种VRI管理方法,对比评估了VRI水分管理方法在节水、增产、提高WUE,以及改善作物株高、叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）、产量和WUE空间分布均匀性方面的效果。结果表明,基于各管理区灌水上限值制定变量灌溉处方图并根据气象预报降雨量等级适当减少灌水量的VRI水分管理方法最优。与常规喷灌相比,最优VRI水分管理方法条件下,冬小麦节水36%,WUE提高12%;夏玉米节水40%,WUE提高29%。VRI与常规喷灌的冬小麦、夏玉米产量均未产生显著差异,VRI水分管理方法对作物株高、LAI、产量、WUE空间分布均匀性也无明显影响。研究可为大型喷灌机VRI管理决策支持系统的建立提供依据。     

考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数方法探讨

喷灌强度和灌溉时间是喷灌系统重要的设计与运行参数。传统的喷灌技术参数确定方法没有系统考虑喷灌对田间小气候变化的影响。以2001—2007年河南省新乡市和2005—2011年北京市大兴地区的夏玉米为研究对象,探讨了考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数的方法,即利用考虑了喷灌田间小气候变化效果的扩展CUPID模型,模拟不同喷灌强度和灌溉时间的喷灌水利用率,研究喷灌水利用率的年际和季节变化规律,以喷灌水利用率最高为目标确定喷灌技术参数。结果表明,随着夏玉米的生长,喷灌水利用率逐渐降低。不同地区喷灌强度对喷灌水利用率年际变化表现出不同的影响程度;白天灌溉比夜间灌溉的喷灌水利用率具有更强的年际变化特征。新乡市粉砂壤土适宜的喷灌强度为10 mm·h-1,大兴地区砂质壤土适宜的喷灌强度为15 mm·h-1,灌溉宜选择在8:00开始。     

壤土特性空间变异对地下滴灌水氮分布及夏玉米生长的影响

 【目的】与地表滴灌相比,地下滴灌的特殊性在于系统性能不仅受水力设计参数的影响,而且还与土壤特性的空间变异密切相关。本文的目的是定量评估地下滴灌系统水力参数和土壤特性空间变异对土壤水氮空间分布和夏玉米生长的影响。【方法】试验田块的土壤为砂质壤土。试验中滴灌带埋深设置0、15和30 cm 3个水平,施肥装置选择国内外常用的压差式施肥罐和文丘里施肥器两种类型;土壤特性测试指标包括颗粒组成、容重、水分特征曲线、含水量、硝态氮和铵态氮含量。采用人工神经网络模型估算了土壤饱和导水率。夏玉米收获时测定了地上部分干物质、产量和氮素吸收量的分布。【结果】试验田块内土壤初始硝态氮含量的变异程度最大,饱和导水率次之,土壤容重的变异程度最小;土壤特性空间变异程度为弱-中等。滴灌带埋深对施肥灌溉后土壤硝态氮在垂直剖面上的分布影响明显,滴灌带附近一般硝态氮含量较高。但施肥装置类型对土壤硝态氮分布的影响不显著;滴灌带埋深和施肥装置类型对土壤铵态氮含量分布的影响均不显著。由地下滴灌系统水力设计和土壤特性空间变异引起的作物地上部分干物质、吸氮量和产量的变异系数明显小于灌溉施肥后土壤氮素的变异系数,接近或小于灌水量与施肥量的变异系数。【结论】对试验土壤来说,土壤特性的空间变异,尤其是土壤初始含水量和氮素含量的不均匀性,可能是导致施肥灌溉后土壤水氮分布不均匀的重要原因。因此在地下滴灌系统设计中应考虑土壤特性空间变异的影响。     

磷肥施入方式对土壤速效磷含量及玉米生长的影响

2016年和2017年分别进行了玉米盆栽和大田试验.盆栽试验中,磷肥施入方式设置磷肥基施和磷肥分3次随水施入2种,滴灌带埋深设置0,15,30 cm 3个水平.大田试验中增加了地表滴灌不施磷肥处理作为对照.结果表明磷肥以随水施入方式分次施入土壤时,能提高土壤剖面中速效磷含量,土壤剖面中速效磷呈随距滴头距离增加而减小的趋势.磷肥随水施入措施可以有效促进作物生长及产量形成,对玉米产量的影响在α=0.1水平上达到显著.滴灌带埋深为15 cm时,作物生长及产量优于地表滴灌处理.当滴灌带埋深为30 cm时,在一定程度上降低了施入磷肥对作物生长的促进作用.建议采用地下滴灌磷肥随水施入方式,但也应该避免使用过深的滴灌带埋深.     

层状土壤质地对地下滴灌水氮分布的影响

以均质砂土（S）、均质壤土（L）和上砂下壤层状土壤（SL）为对象,采用室内土箱试验,研究了土壤质地及其层状结构和地下滴灌灌水器流量对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响。结果表明,SL层状土壤中,砂-壤界面增加了水分的横向扩散而限制了水分的垂向运动,致使界面下部形成水分和硝态氮积聚区。土壤硝态氮分布还受肥料溶液浓度和土壤初始硝态氮浓度影响,对试验采用的土壤初始硝态氮浓度较低而肥料溶液硝态氮浓度较高的情况而言,灌水器周围的硝态氮浓度与肥料溶液的硝态氮浓度相近,随着离开灌水器距离的增加,土壤硝态氮浓度减小。灌水器周围的土壤含水率和硝态氮浓度随灌水器流量的增大而增大。施肥灌溉使灌水器周围5～10 cm范围内的铵态氮浓度出现峰值,而土壤质地和灌水器流量对铵态氮浓度分布没有明显影响。因此地下滴灌水氮管理措施的制定应综合考虑土壤质地及其结构、初始土壤水氮状况、灌水器埋深及流量、灌水量、肥液浓度等因素。