基于土壤水盐阈值的河套灌区玉米灌水制度

在引黄水量大幅减少且大范围实施节水工程的条件下,为使农田水土环境仍能保持良性健康发展,该文以内蒙古河套灌区隆胜试验区为研究对象,开展引黄灌区玉米生育期适宜灌水决策模拟研究。在田间试验的基础上,对土壤含水率和土壤含盐量的观测数据进行了统计分析,土壤含水率与含盐量观测值均呈中度变异性。利用克里格插值方法按土壤表层盐分空间变异将研究区分为南北2个区,分别在2个区域内建立了土壤水盐数值模型SWAP,分别对2个区域的土壤水盐模型进行了率定与检验。根据相关研究结果和研究区多年实测值综合得到不同生育期的农田生态安全阈值,即土壤含水率的适宜值与作物耐盐阈值(以土壤含盐量阈值表示)。以土壤含水率与土壤含盐量阈值为限制因子,以节水控盐为目的,利用率定与检验后的SWAP模型模拟了不同灌水量条件下玉米不同生育阶段的土壤含水率、含盐量变化,预测了不同水文年满足玉米生长的土壤水盐安全阈值的用水方案,从精细微观的角度提出相应水文年农田水土环境安全用水范围值。基于SWAP模型的决策结果:枯水年(降雨量90 mm)安全用水量为263~311 mm;平水年(降雨量140 mm)198~227 mm;丰水年(降雨量200 mm)106~138 mm;各水文年的用水量较基准年(枯水年)的节水指数分别为:0.01~0.17、0.04~0.16和0.06~0.27。成果可为当地及相近地区农田水土环境可持续发展提供科学依据,对于河套灌区农业生产和水资源的开发利用具有重要的意义。     

油料向日葵根系生态与生理特性分析

长期以来对作物地上部分的结构功能和叶光系统进行了大量研究,对向日葵的根系发育规律的研究相对较少,盐渍化地区向日葵根系发育规律的研究就更少。为了有效地研究油料向日葵根系吸水过程和根系分布的关系,本文对向日葵根系生长发育规律和根系密度分布进行研究。     

西北牧区灌溉人工草地适宜发展规模分析

针对西北牧区水资源和草地资源已被超极限利用的现状,应用水草畜平衡原理,分析了西北牧区灌溉人工草地的发展规模,提出了西北牧区灌溉人工草地适宜发展规模为215.76～239.71万hm^2,载畜量控制在13833.18万羊单位之内即可实现草畜平衡,总体可达到人工种植冷季补饲水平。新增灌溉需水量约为71.85～83.55亿m^3,占2000年灌溉总用水量（777亿m^3）的9.25%～10.75%。解决这一灌溉需水量的可行途径是建设节水型社会,提高水资源利用效率。     

沙地水肥耦合对玉米生长及产量的影响

本试验针对沙地玉米生长设计灌溉定额及施氮量两个因素。灌溉定额分为3个水平,分别为2 925、2 250、1 590 m3/hm2;施氮量分为4个水平,分别为对照处理不施氮0、125、225和325 kg/hm2。低水平的四个施氮量:W3N0、W3N1、W3N2、W3N3,中水的四个施氮量W2N0、W2N1、W2N2、W2N3和高水的四个施氮量W1N0、W1N1、W1N2、W1N3。试验结论:土壤为沙地时,全生育期灌溉水量为2 925 m3/hm2,施氮量225~325 kg/hm2之间的水氮配合比对玉米的株高、茎粗、叶面积的生长最为有利。同一施肥水平下,增加灌水量有利于作物对氮肥的吸收,但灌水量太大,导致土壤养分向下迁移。合适的水肥配合比会使产量最优化,在W2N2处理下,即全生育期玉米灌水量为2250 m3/hm2施氮量为225 kg/hm2时产量最高,水分利用率最大,为本地沙地区节水灌溉适宜的水肥耦合的阈值区域。     

通辽玉米滴灌灌溉制度

为更加合理制定玉米滴灌灌溉制度,以我国“节水增粮行动”为背景, 于2016年在内蒙古通辽开展玉米滴灌灌溉制度试验研究.根据试验区34 a的降雨资料进行降雨频率分析,选取不同水文年型的代表年,结合玉米滴灌试验得到实际耗水规律,对比6种灌溉处理在各生育阶段的变化情况,测定了株高、叶面积指数、玉米产量等指标.结果表明:中水处理作物性状及产量较高,且水分利用效率最高,为最佳灌水处理;以中水处理作为滴灌灌溉制度的参考依据,通过气象数据计算参考蒸发蒸腾量ET₀.利用实际耗水量获取各生育阶段作物系数,结合代表年型的ET₀计算需水量.根据降雨量,得到不同水文年型滴灌灌溉制度:枯水年覆膜滴灌灌溉定额1 575 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 785 m³/hm²;平水年覆膜滴灌灌溉定额1 125 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 425 m³/hm²;丰水年覆膜滴灌灌溉定额600 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额900 m³/hm².     

不同地下水位下渠基冻胀规律与保温板适宜厚度确定

为探明河套灌区不同地下水位条件下渠基冻胀的差异,了解地下水位变化对渠基土壤水分迁移和力学性能的影响,该文通过建立不同地下水位冻胀试验平台并结合原型渠道,分析了不同地下水位对铺设不同厚度聚苯板的基土冻胀的影响,阐述了冻胀率和截面弯矩沿渠坡的分布规律,提出了不同地下水位下聚苯板适宜铺设厚度的理论计算公式。试验得出,每降低1 cm地下水位,基土冻胀量减小0.15 cm。当地下水位降低0.5~1.0 m后,削减冻胀率为71%~83.8%。地下水位下降有效阻止或延缓了土壤毛细水的上升,降低了0~30 cm土层的土壤水分,有效阻止了冻结锋面水分的迁移,减小了土体中冰夹层的形成,从而降低了土体的冻胀变形。并且,渠道的冻胀破坏部位随着地下水位的不同而发生变化。该研究可为北方季节性冻土区骨干渠道保温防冻胀技术研究提供科学依据和技术支撑。     

作物生育指标空间变异性套合结构模型的建立

本文通过田间系统采样，运用地质统计学原理探讨了株高、茎粗两生育指标的空间结构性，并建立了东西、南北、东北、西北四个方向的变差函数模型。结果显示两变量具有较明显的区域化变量特征和较好的空间结构性。且变差函数模型为带状异向性。运用模型迭加的方法建立了所研究变量的带状各向异性套合结构模型。     

不同地膜覆盖对春玉米生长发育及水分利用效率的影响

为研究不同类型地膜覆盖在河套灌区农业生产中的适用性,同时筛选出适宜灌区玉米种植的地膜覆盖类型。试验设置普通地膜、生物地膜、液态地膜和不覆膜4个处理,研究了不同覆盖处理对玉米出苗率、生长状况、产量及水分利用效率的影响。结果表明:生物地膜覆盖条件下各指标与普通地膜覆盖差异性不显著(P>0.05),但出苗率平均较液态地膜和不覆膜处理高7.65%和8.24%,差异性达到显著或极显著水平。生物地膜覆盖玉米地上部干物质累积量、株高和叶面积指数均显著高于液态地膜和不覆膜处理(P<0.05),且在玉米生育前、中期差异性更为显著。生物地膜覆盖玉米产量平均较液态地膜和不覆膜处理高12.63%和14.69%,水分利用效率高13.55%和20.47%,差异性显著(P<0.05)。综合分析,河套灌区春玉米种植适宜采用生物地膜覆盖的方式。     

河套灌区覆盖对盐渍土壤养分迁移与分布的影响

在河套灌区对盐渍土壤覆盖后进行秋浇田间试验,研究不同覆盖下秋浇、冻融及玉米生育期3个阶段的土壤养分含量变化规律。试验设7个处理,分别为秸秆覆盖量1.2(F1.2)、0.9(F0.9)、0.6(F0.6)、0.3 kg/m2(F0.3)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。结果表明,秋浇后地下水位较高,秋浇至冻融期间土壤水分与地下水具有补排关系,土壤养分的转化、迁移同时发生,秋浇后至冻融期内土壤养分的变化规律复杂;地表覆盖改变了土壤的水土环境,不同处理间养分含量存在差异,在试验期内全效养分的变化幅度较小,速效养分变化幅度较大;分析玉米播前耕层土壤供肥能力,秸秆覆盖处理的全氮、全磷含量小但供应强度大,春播时需补充氮肥、磷肥,以保证作物的生长。秸秆覆盖处理的全钾含量与钾素供应强度均高于CK,与CK相比较,秸秆覆盖使耕层土壤较好地满足了玉米播种及后续生长过程中的钾肥需求;相同施肥条件下,经过一年试验后,对于土壤耕层,处理DM的全氮含量较试验前降低了0.10 g/kg,其余处理变化幅度较小。各处理的全磷含量较试验前增加。处理CK、DM的全钾含量较试验前增加,处理F1.2、F0.9降低了全钾含量。处理YZ、F1.2和DM的碱解氮含量升高,其余处理则降低。各处理的速效钾、速效磷含量均较试验前升高。处理F1.2、F0.9和CK的有机质含量较试验前增加,其余处理则降低。