地下滴灌技术节水潜力及机理研究进展

地下滴灌是一种用水效率极高的节水灌溉技术,具有少量多次、节水增产的特点,能有效减少土壤蒸发和深层渗漏,提高灌溉水利用效率,同时其自动化程度高,可降低劳动力和运行管理成本,已成为国内外水资源匮乏地区的重要灌溉技术之一。本文通过回顾地下滴灌技术的发展研究历程,概述了早期发展存在的问题以及现今研究的热点。系统对比了多种灌溉方式对作物产量、灌溉量与蒸散量的影响,指出地下滴灌技术具有极高的节水增产减蒸潜力;通过总结室内控制试验与已建立的数学模型,阐明了地下滴灌点源条件下多因素影响的土壤水分及养分运动过程,揭示了其节水增产的内在机理。进一步指出地下滴灌系统的多种关键技术参数,讨论了地下滴灌灌水设备、灌水均匀度、灌溉定额、灌水频率、滴灌带埋深与间距对作物产量与水分利用效率的影响。最后提出现阶段地下滴灌技术的应用难点和需进一步研究的问题。本文旨在阐述地下滴灌技术在水资源节约方面中的潜力及产生机理,为推动地下滴灌技术广泛应用提供科学依据。     

遗传算法在河西绿洲菘蓝灌溉决策优化中的应用

为缓解河西绿洲菘蓝种植水资源供需矛盾,解决灌溉过程中存在的灌溉决策粗放问题,提高灌溉水利用效率。本文通过参照Jensen模型、水量平衡方程等,根据河西绿洲干旱少雨的环境特征及菘蓝种植过程中各生育期耗水强度不同的生长规律,构建菘蓝灌溉决策模型并利用遗传算法对有限水资源在菘蓝灌溉中的合理分配进行求解。同时综合考虑各生育期灌溉水量约束条件、有效降水量、灌溉成本、产量等因素,在非充分灌溉理论指导下利用遗传算法结合现有菘蓝种植数据对灌溉决策进行优化,以达到节水、高效高产的目的,优化结果显示肉质根轻度水分亏缺可以显著提高灌溉水利用效率,同实际种植灌溉情况相符。     

膜下滴灌调亏在提升河西绿洲洋葱产量及品质的应用

为探究膜下滴灌调亏对河西绿洲洋葱品质和产量的影响,以"红宝903"洋葱为试验材料,采用不同生育期和不同梯度调亏灌溉方式二因素随机区组试验设计,共9个处理。在每个生育期测定洋葱光合参数,收获后测定洋葱产量及品质。结果表明:(1)发叶和鳞茎膨大期水分亏缺显著降低了洋葱叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间CO_2浓度,且降幅随水分亏缺程度加大而增大。(2)水分亏缺造成洋葱产量不同幅度降低,调亏处理中成熟期轻度水分亏缺产量最高(47 940 kg/hm~2),其次为苗期轻度水分亏缺(46 521 kg/hm~2),分别较充分灌溉降低5.93%和8.71%(P0.05)。(3)苗期轻度水分亏缺灌溉水利用效率最高(58.84 kg/m~3),成熟期轻度水分亏缺次之(52.60 kg/m~3),分别较充分灌溉显著提高36.14%和21.70%(P0.05)。(4)苗期轻度水分调亏处理的洋葱综合品质最佳,其紧实度、洋葱油、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和丙酮酸含量较生育期充分灌溉提高3.06%,2.50%,10.40%,17.57%,4.35%和6.06%。因此,综合考虑产量、水分生产效率、产值及果实品质等指标,通过运用主成分分析法进行综合评价,表明洋葱最佳水分调控处理为苗期轻度水分胁迫,即在苗期保持土壤相对含水率70%～75%、其余生育期土壤相对含水率为80%～85%。该研究可为实现河西走廊绿洲灌区洋葱高效节水栽培和产业化发展提供理论与技术参考。     

不同灌溉模式与新型覆盖材料对农田土壤环境的影响

在介绍不同灌溉模式与农田覆盖措施重要性的基础上,根据近年来国内外关于不同灌溉模式与新型地膜覆盖对农田土壤环境影响的研究成果,概要描述了灌溉模式和新型覆盖材料对农田土壤物理环境和土壤酶活性的影响,在此基础上分析了新型覆盖材料与灌溉模式存在的些许问题及其解决措施,最后对未来农田灌溉与覆盖研究方向进行展望,旨在为农田灌溉模式与覆盖技术耦合的研究提供参考和依据。      

疏勒河流域潜在蒸散发时空演变及驱动因素量化分析

为了探明潜在蒸散发(ET₀)时空演变规律及其与气象因素间的复杂交互作用关系,揭示水循环过程对气候变化响应机制,基于疏勒河流域10个气象站点1984—2019年逐日资料,采用聚类分析、灰色关联度分析、通径分析、敏感系数法等多种定性定量分析方法,确定主导驱动因素以及ET₀变化对主导因子敏感程度及贡献大小。结果表明:ET₀年际变化上升趋势显著,空间上由东南向西北逐渐增加。ET₀季节排序为夏季>春季>秋季>冬季,四季空间分布由东南向西北逐渐递增。聚类分析及灰色关联度分析显示T(日平均温度)、RH(平均相对湿度)、P(降水量)、n(日照时间)、u(风速)为5个关键因素,通径分析表明T是最主要因素,P作用最小。对ET₀变化,T,n,u起正向促进作用,RH起反向抑制作用,贡献率分别为7.96%,0.29%,3.14%,2.29%。ET₀呈现增大趋势,是由于RH多年减少和T升高、n增加、u增大等共同作用结果,T升高是造成ET₀增加的主要原因。探究疏勒河流域ET₀变化机理为河西干旱内陆河地区ET₀研究的方法理论及水资源合理、高效利用提供科学参考依据。     

疏勒河流域最高、最低气温变化规律

为探讨流域极端气候事件的演变规律,基于疏勒河流域瓜州站、玉门站和敦煌站1951—2018年月气温极值数据,采用线性倾向、滑动平均等方法分析了疏勒河流域气温年、季极值变化特征、突变特征以及周期特征。结果表明:(1)年极值气温变化均呈上升趋势,年最高和最低气温分别以0.06℃/10 a和0.27℃/10 a的速率上升,但年最低气温上升趋势较年最高气温显著;(2)季最高气温变化均呈上升趋势,倾向率排序表现为冬季(0.36℃/10 a)>春季(0.23℃/10 a)>夏季(0.07℃/10 a)>秋季(0.01℃/10 a),且各季呈现不同波动变化趋势;(3)季最低气温均呈现上升变暖趋势,倾向率排序表现为秋季(0.53℃/10 a)>春季(0.39℃/10 a)>冬季(0.24℃/10 a)>夏季(0.19℃/10 a),且各季呈现不同的波动变化趋势;(4)流域年最高气温和年最低气温突变时间分别为2011年和1961年。(5)年最高气温和年最低气温的第一主周期均为58 a。总的来说,疏勒河流域的气温在未来几年还会持续升高。研究成果对于全面认识疏勒河流域气候变化特征、合理开发利用水资源具有一定的现实意义。     

枸杞苜蓿间作模式下水分调控对枸杞光合特性与水分利用的影响

针对中国西北干旱半干旱地区枸杞种植模式单一、水分利用低下的农业生产现状,探究更为有效的田间管理措施以提高枸杞产量,并实现水土资源高效利用。基于大田试验,对比分析了2种种植模式(枸杞单作CK和枸杞‖苜蓿LA)与4种水分条件(充分灌水W0(75%～85%)、轻度亏水W1(65%～75%)、中度亏水W2(55%～65%)和重度亏水W3(45%～55%))对枸杞耗水特征、光合特性、生长量、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)枸杞‖苜蓿(891～1 243 mm)的生育期耗水量高于枸杞单作(829～1 102 mm),且均随灌水亏缺程度的提高呈降低趋势。(2)枸杞单作模式下,净光合速率和蒸腾速率的双峰趋势较枸杞‖苜蓿模式明显;同一种植模式下,随着水分亏缺程度的加剧,枸杞叶片净光合速率和蒸腾速率的峰值有所降低且峰值出现的时间有所提前。(3)同一种植模式下,随着水分亏缺程度的增加,枸杞地径、株高、冠幅和新梢的生长量均呈降低趋势,但降低幅度趋于减小;单作模式下,处理CKW1具有较高的产量(3 720 kg/hm~2)和水分利用效率(3.61 kg/(hm~2·mm));间作模式下,处理LAW0具有较高的产量(3 780 kg/hm~2)和水分利用效率(3.08 kg/(hm~2·mm))。综合得出,枸杞单作模式下,一定程度的水分亏缺有助于提高枸杞产量和水分利用,而枸杞‖苜蓿模式下,应保证充足的土壤水分供应以获得较高的枸杞产量和水分利用。     

不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及产量和品质的影响

【目的】通过研究不同生育期水分亏缺对酿酒葡萄耗水量、产量及品质的影响,探明酿酒葡萄合理的水分调控模式.【方法】在大田条件下,以酿酒葡萄‘梅鹿辄’(Merlot)为试材,进行了不同生育期水分调控试验,分析不同生育期亏水对酿酒葡萄生长及果实品质的影响.【结果】果实膨大期是酿酒葡萄耗水量最大的时期,该阶段轻度或中度亏水会使产量分别降低10.29%和12.77%;着色成熟期轻度亏水可使酿酒葡萄中的总酚含量和可溶性固形物含量分别提高11.3%和23.14%,可滴定酸含量降低22.99%.【结论】果实膨大期亏水会造成酿酒葡萄减产,负面影响最大;着色成熟期轻度亏水可提高酿酒葡萄品质、降低耗水量,且减产幅度最小,是酿酒葡萄较优良的水分调控处理模式.     

西北绿洲灌区饲用燕麦耗水特性及产量变化对水氮耦合的响应

灌水和施肥是调控作物生长和产量形成的两大重要技术措施,研究水氮互作对燕麦耗水特性及产量的影响,对于优化燕麦高产高效栽培理论和技术具有重要意义。2014-2015年连续两个生长季,在甘肃河西绿洲灌区,田间试验设置3个定额灌溉和3个施氮(纯N)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270.0 mm (I₁)、337.5 mm (I₂)和405.0 mm (I₃),3个施N水平分别为90 kg/hm² (N₁)、120 kg/hm² (N₂)和150 kg/hm² (N₃)。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及E/ET(总蒸散量)的比例表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦耗水量与籽粒产量随着灌水量的增加而显著增加,水分利用效率却随着灌水量的增加而降低。所有处理中,N₃I₃产量最高(5466.0~5727.5 kg/hm²),N₃I₂次之(5428.5~5678.5 kg/hm²),N₁I₁最小(4504.5~4804.3 kg/hm²),而N₃I₂的水分利用效率最大[12.11~12.82 kg/(mm·hm²)],N₃I₁次之[12.04~12.63 kg/(mm·hm²)],N₁I₃最小[9.79~10.58 kg/(mm·hm²)]。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应,施氮量150 kg/hm²、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。