极端干旱区水肥耦合对滴灌葡萄产量和品质的影响研究

为建立极端干旱区滴灌葡萄生理-产量-品质效应的耦合评价模型,本试验设置新梢生长期、花期、浆果生长期、浆果成熟期4个生育期调亏灌溉和1个充分灌溉(分别记为W1、W2、W3、W4、CK),并与N:P₂O₅:K₂O=1:1:1、2:2:3、2:1:2(分别记为F1、F2、F3)3个施肥配比进行完全组合设计,对葡萄生理、产量和品质指标进行分析,然后采用隶属函数和聚类分析法择优水肥处理。结果表明,水肥处理对滴灌葡萄不同生育期叶片的相对含水率影响显著,W1F2可以在果实生长的主要时期保持较高水平;水肥使用不当会严重降低葡萄产量和品质,CKF2的产量最高,为28 003 kg·hm^-2,W4F2与之无显著差异,而W3F3较其降低34.29%;W4F2的还原性糖、可溶性固形物和维生素C含量最高,W3F3的可滴定酸含量最高。相关性分析表明,滴灌葡萄生理、产量和品质指标间均呈显著性相关关系。经隶属函数和聚类分析法结合得出,15个水肥处理可分为5个等级,其中2个最优水肥处理分别为在新梢生长期和浆果成熟期进行调亏灌溉,并采用N-P₂O₅-K₂O=235.7 kg·hm^-2-235.7 kg·hm^-2-353.6 kg·hm^-2的施肥配比。本研究为极端干旱区滴灌葡萄水肥效应耦合评价提供了理论指导。     

土壤盐分对春小麦水盐动态及光合特性的影响

为了解土壤含盐量对滴灌春小麦土壤水盐运动以及其光合生理指标的影响,并为滴灌春小麦在盐碱地种植提供理论依据和技术支撑,通过桶栽试验,研究了土壤含盐量分别为0.15%(CK),0.80%,1.10%,1.40%,1.70%,2.00%,2.30%,2.60%条件下,春小麦土壤水盐运动规律以及其光合特性变化状态.结果表明,在春小麦整个生育期内,土壤含水率总体变化呈现递减趋势;随着土层深度的增加,土壤水分和盐分质量分数均表现出增加的趋势,土壤含盐量越高其平均含水率越高;各处理0~40 cm土层盐分质量分数在小麦生育期末与播种时相比均有不同程度的下降,处于脱盐状态;土壤盐分初始质量分数为0.15%,0.80%以及1.10%的春小麦叶片水分利用效率最高,同时也具有较高的净光合速率.     

滴灌年限对棉田苗期水盐分布及棉花生长的影响

为探究滴灌年限对膜下滴灌棉田苗期水盐分布及棉花生长的影响,选取新疆生产建设兵团农八师121团连续应用膜下滴灌0~16年棉田——8个相近地块,对各地块在苗期的水盐运动规律进行试验分析。结果表明：滴灌应用7年以上地块,垂直方向上,苗期含盐量由表层至深层呈上升趋势。滴灌应用7年以内及荒地,含盐量由表层至深层逐渐下降;第一次灌水后土壤中水盐水平方向向远离滴灌带方向运移,在蒸发作用下,盐分逐渐在膜间裸地0~10 cm聚集。垂直方向,盐分随水向下运移至90 cm以下,0~20 cm土层深度储盐量变化率为负值;滴灌7年内棉花出苗率和株高随滴灌应用年限的增加而增加,滴灌7年以上棉花出苗率基本稳定在83%以上,滴灌7年以上棉田苗期株高基本稳定。     

基于阿基米德螺旋转轮的自清洗泵前过滤器设计与试验

为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响规律。结果表明：转轮转速随螺距的增加逐渐下降,且降低幅度逐渐上升,随叶片角度和叶片数量的增加转轮转速的提升较小且提升幅度不断减小,对转轮转速影响程度由大到小为螺距、叶片角度和叶片数量。通过TOPSIS法（technique for order preference by similarity to an ideal solution）综合评价得到最佳结构参数组合为：螺距133 mm,叶片角度90°,叶片数量1。优化后水驱式自清洗泵前过滤器开展自清洗试验,结果显示流量经过最初下降阶段后稳定在294.9～296.6 m³/h区间,流量降幅仅为1.13%～1.70%,利用水力驱动阿基米德螺旋转轮带动自清洗装置的滤网清洗效果良好。研究结果可为水驱式自清洗泵前过滤器的结构设计和优化提供参考。     

长期膜下滴灌棉田土壤盐分变化特征

为阐明膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,选择典型绿洲区(新疆石河子市下野地灌区)进行膜下滴灌1~6 a的棉田,于2009—2013年对其土壤盐分离子变化进行定点监测分析。结果表明,绿洲盐碱区棉田土壤中盐分、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4以及Cl-随滴灌应用年限延长呈负指数幂函数曲线降低,在膜下滴灌技术使用初期,棉田盐分、离子下降较快,随后降幅减小;滴灌第1年土壤为盐土,滴灌第5年转为轻度盐化土;滴灌第6年后棉花成活率为76.39%,产量为4 515.48 kg/hm2。同时随着滴灌年限延长钠吸附比和Cl-/SO2-4当量比降低,土壤中阴阳离子组成亦在逐年发生变化,长期应用膜下滴灌技术后盐碱土类型将可能由氯化物-硫酸盐盐土转化为硫酸盐盐土。结果表明,绿洲盐碱灌区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分向着有利于棉花生长的方向发展。研究可为规模化推广膜下滴灌技术提供一定的理论支持。     

不同土质下灌水盐度对滴灌棉花生理及产量品质的影响

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022 年进行桶栽试验， 设置 2 种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土 T1、砂土 T2）和 4 个灌水矿化度（0.85（S0）、2.00（S1）、 5.00（S2）、8.00g/L（S3）），共 8 个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明： 随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利 用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3 处理的蒸腾速率在蕾期较 S0 降低 10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增 后减趋势，S1 处理净光合速率较 S0 增加 8.40%。随灌水矿化度升高，2 种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势， 非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中， 用小于 3.69 g/L 的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的 主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。     

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.     

新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分变化

为研究新疆绿洲区盐碱地应用膜下滴灌技术是否对荒地土壤盐分质量比及组成产生影响,以新疆典型盐碱绿洲区域(玛纳斯河流域下野地灌区)膜下滴灌棉田之间荒地为例,通过2009—2013年的定点监测,分析了年际间0~140 cm土层盐分及盐分离子变化.研究结果表明受滴灌棉田灌溉影响,地下水位提升以及地下水矿化度增加,造成新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分在4月中旬至10月中旬的增加量大于10月中旬至翌年4月中旬的降低值,盐分和SO^2-₄,Cl^-,Mg²⁺,Ca²⁺,Na⁺以及Cl^-/SO^2-₄和钠离子吸附比都在逐年递增;荒地土壤碱度逐年提升,阴阳离子组成也在逐年变化,但试验期间内研究区域荒地盐碱土类型一直属于氯化物-硫酸盐盐土.滴灌技术在绿洲区推广后,区域内的荒地成为农田排出盐分重要的聚集场所之一.     

滴灌年限对土壤盐分分布及棉花的影响

针对新疆盐碱地的改良及土壤次生盐渍化的问题,定点监测了121团开荒应用膜下滴灌技术种植棉花从第2年到第4年连续3年的盐分变化,并与荒地盐分对比。结果表明:滴灌2年,各个土层土壤含盐量在生育期初与生育期末变化较小,积盐现象与荒地相比有所减轻;随着滴灌年限的增加,各个土层土壤含盐量均呈减少趋势;滴灌4年后各个土层土壤含盐量再分布比较明显,0～20cm土层及120～140cm土层含盐量最大,40～60cm与80～100cm土层土壤含盐量较小,棉花根系主要分布的40～60cm土层土壤含盐量最小;滴灌4年土壤含盐量基本满足种子出苗,平均成活率从6.9%,增加到94.5%,但是棉花平均株高、平均单株铃数及产量仅为正常棉花的66%、53%和57%,相对较低。对于滴灌4年后的盐碱地应继续加大水盐调控的力度。     

秸秆覆盖对滴灌棉花土壤盐分分布的调控影响

为探索秸杆覆盖对土壤盐分分布的调控作用,采用测坑试验,设置了表层覆盖、地表下30cm覆盖和无覆盖三种处理进行对比试验研究,结果表明:盐碱土秸秆覆盖后影响了土壤盐分的运移和分布,不同位置秸秆覆盖可以抑制盐分上移,调控盐分在秸秆覆盖层下方的分布。地表下30cm处覆盖秸秆后0～20cm土层盐分含量较低,30～40cm深处土层盐分小幅聚集。地表下30cm秸秆覆盖具有明显的抑制盐分上移作用,且抑盐效果高于表层覆盖。秸秆覆盖能够起到调控盐分分布,在一定程度上改良盐碱土。