河套灌区膜下滴灌促进玉米生长及氮素吸收

试验选取河套灌区地下水滴灌(D)、地下水畦灌(J)、黄河水畦灌(H)三种灌溉模式,对不同灌溉模式下的玉米生长、产量、氮素利用进行比较分析,以期为河套灌区大面积推广膜下滴灌水肥一体化技术提供依据。试验结果表明:对于不同灌水模式,整个生育期内玉米生长指标(株高、叶面积指数、干物质量)均表现为:DJH;膜下滴灌较地下水畦灌、黄河水畦灌显著提高玉米产量11.68%,15.60%,氮肥利用率提高41.03%、77.19%;对干物质积累的Richards方程解析表明,采用地下水滴灌可以较快达到干物质积累的最大速率,能显著延长玉米干物质累积时间,从而提高玉米干物质量。研究表明,滴灌"少量多次"的灌水施肥方式能够提高了氮肥利用率,增加肥料氮所能生产的作物籽粒产量,促进玉米对氮肥的吸收利用及向籽粒的分配,有效协调玉米籽粒产量和氮肥利用率的关系。     

区域尺度农田水盐动态模拟模型—GSWAP

由于土壤和水文气象等因子的空间变异性,区域尺度的农田水盐动态难以应用小尺度-维模型进行模拟.该文将-维农田水文模型(soil-water-atmosphere-plant model,SWAP)与Arclnfo进行紧密结合,构建了区域尺度的农田水盐动态模拟模型-GSWAP.该模型利用GIS强大的空间数据分析与处理功能,可高效地进行模型数据的前后处理与分析.模型将研究区划分为多个均质单元进行模拟,并以RS反演的表土含水率和ETa为观测资料,运用遗传算法确定各单元等效土壤水力参数.该文以内蒙河套灌区永联试验区为背景,对GSWAP模型进行了应用分析.结果表明,应用GSWAP模型可高效地进行区域农田水盐动态模拟,实现数据输入输出、可视化显示与空间分析,且永联试验区的模拟结果具有合理性.     

内蒙古河套灌区不同土层有机质空间变异的分形

以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究对象,以区域内间隔4 km等间距112个取样点共448个样本为基础,通过多重分形及联合多重分形方法,对有机质含量在不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm与70~100cm)的空间变异特性及其相互关系进行研究。结果显示,有机质含量0~20 cm至70~100 cm土层的多重分形谱宽度依次为0.933、0.795、0.824、0.805,即在0~20 cm土层空间变异性最大,而20~40 cm土层空间变异性最小。不同土层多重分形谱曲线均表现为左钩状(Δf0),表明在灌域内土壤有机质的空间分布中,数值较大的数据占主导地位。同时从土壤表层到埋深1 m处D(1)/D(0)依次为0.983、0.980、0.973、0.965,其值逐渐减小,即空间分布逐渐由密集区域向稀疏区域转化。联合多重分形分析表明0~20 cm土层与20~40 cm、40~70 cm土层空间变异相关程度较高,而与70~100 cm土层空间变异相关程度较低。     

基于高光谱的区域土壤质地预测模型建立与评价——以河套灌区解放闸灌域为例

为了运用光谱反射率快速确定土壤质地,对河套灌区6种不同类型土壤质地在室内进行光谱反射率测试,分别运用一元线性回归、逐步多元回归及BP神经网络三种方法建立光谱反射率与土壤砂粒含量及粉粒含量的拟合模型,并利用估测数据对样品进行土壤质地的模拟。结果显示:三种预测模型精度及其预测能力均较为满意,其中BP神经网络的拟合效果最好,砂粒,粉粒估测模型的决定系数R2均为0.86,外部检验决定系数R2分别为0.88,0.90。利用BP神经网络预测得出的粒径含量对样本质地重新判定,发现达到91.74%的样本符合类别分类要求。研究结果为利用高光谱图像大范围确定土壤质地奠定了基础,对于未来区域模型模拟和土壤水力参数推求具有重要指导意义和应用价值。     

无机吸附剂处理黄河水滴灌抗堵塞试验研究

为了解决黄河水滴灌中泥沙处理的问题,利用黄河泥沙配置出高、中、低3种含沙量水质的试验组,采用“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置过滤3种水质进行滴灌堵塞模拟试验,监测水质变化情况并进行滴灌的抗堵性试验;观测2种滴灌带沿程流量变化规律、滴灌系统均匀度以及系统相对平均流量变化规律.结果表明:经“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置处理后,不同含沙量下水体中的浊度及各类污染物指标得到明显降低,其中总氮、总磷、COD,BOD、浊度平均降低了23.9%,40.3%,47.0%,38.3%,97.8%.模拟大田滴灌进行8次灌水试验,依据2种滴灌带试验过程中灌水均匀度及灌水相对平均流量的变化情况可知,在实际使用过程中应采用流量更大、滴头类型为内镶贴片式的滴灌带.     

沙穴种植对盐碱土壤水盐运移和番茄生长特性的影响

为了探讨在滴灌条件下沙土及复配生物炭对盐碱土水盐运移和番茄生长特性的影响规律。通过田间小区试验,设计对照组(CK)、沙穴(T1)和沙穴复配生物炭(T2)3个处理,分析在滴灌条件下沙穴对盐碱土壤水分、盐分分布及番茄生长特性等方面的影响。结果表明:不同处理土壤剖面水分、盐分分布极不均匀,在沙区内各处理平均含水率和EC值均表现为CK>T2>T1,土壤盐分主要向植株与植株之间的地表裸露区定向迁移,呈现出EC的高值区,且高值区位置不同。在滴灌带下方的剖面内,T1、T2处理在0-80 cm土壤内均脱盐,CK处理在0-40 cm土壤内积盐,在40-80 cm土层脱盐。T2处理下的根系体积是CK处理的3.00倍,且各处理表现为T2>T1>CK。T2处理下的产量最高,为57.37 t/hm^2,比CK处理增加80.78%,各处理产量表现为T2>T1>CK,且沙穴对番茄的品质有显著影响。综上所述,T2处理使得土壤入渗性能得到显著改善,抑制土壤返盐,改善土壤水盐状况,促进作物生长,为盐碱地的农业开发利用提供理论依据。     

大型灌区节水灌溉工程实施后土壤

以人工神经网络理论中的BP、RBF模型为主要建模工具，以内蒙古河套灌区的试一个试验区（沙壕渠试区）为研究实例，对河套灌区节水工程实施后作物生长季（非冻季）的土壤水盐变化状况进行了模拟与预测研究。从预测结果看，2015年，当引水量减少30%时，地下水位有较大幅度下降，夏灌前、夏灌后、秋浇前与封冻前的土壤水分随着灌水量的减少呈下降趋势，而土壤盐分在浅层与中层呈现出不同的结果：0-40cm土壤盐分呈脱盐趋势，而40-70cm土壤呈轻度积盐趋势，总体上节水改造工程对灌区浅层土壤盐碱化改善与防治有积极效果，但土壤水分的下降可能会造成土壤某些阶段一定程度的水分亏缺和作物种植结构及灌溉制度的改变。本文对中国北方大型灌区的节水工程改造与规划管理有一定的参考价值。     

絮凝黄河泥沙复配生物炭对盐碱土水盐运移及水力特征参数影响

通过室内环刀试验,研究絮凝黄河泥沙复配生物炭对盐碱土水盐运移及水力特征参数的影响。将生物炭和絮凝黄河泥沙按4∶6质量比混合成土壤改良剂,再将复配后的土壤改良剂按0,1%,2%,3%,6%,10%混合到盐碱土中。结果表明:(1)随着土壤改良剂添加量的增加,土壤孔隙度及水分含量不断增大,10%添加量下的土壤孔隙度和水分含量较未添加改良剂的处理平均增加了12%;(2)土壤饱和导水率在3%的添加量下最大,较未添加处理增大68.9%;(3)土壤改良剂添加量越大水分扩散的越慢,土壤pH越大,降低盐分的效果越不明显,试验发现3%添加量下土壤盐分降低的较为明显,17 cm以上盐分降低量达到30%~50%,但土壤pH增大不明显,仅增大4%左右,波尔兹曼参数λ增加31.5%,水分扩散速率较快。综合考虑,3%添加量处理可以较为有效地提高土壤孔隙度、土壤水分含量、饱和导水率、水分扩散率,并降低土壤表层盐分。     

矩形渠道翼形量水槽的体型优化及试验研究

为了改善量水槽在平原灌区应用受限的状况,利用鸽子翅膀截面曲线,通过仿生优化设计了一种鸽翼形量水槽,并通过模型试验研究不同流态下量水槽的水力特性.试验结果表明:自由出流时水深-流量的稳定关系在淹没出流时仍然存在;不同流态时,水跃发生位置不同,自由出流时,水跃发生在出口断面附近,淹没出流时,则在喉口附近;自由出流时的测流精度高于淹没出流,测流误差在2%~3%,但淹没出流的测流误差随着流量增大而减小;鸽翼形量水槽的临界淹没度均在0.850以上,最高可达0.933,具有较大的测流范围.鸽翼形量水槽的工作性能良好,可开展标准化设计和工程应用.     

絮凝泥沙对中度盐渍化土壤氮素淋失及水分利用效率的影响研究

氮素淋失是主要的氮肥损失方式之一,不仅降低了氮肥利用效率,同时造成水体污染严重等负面影响.黄河水滴灌中利用水梦吸附剂进行水沙分离时会产生絮凝泥沙,为了有效利用絮凝泥沙资源、实现废弃资源再利用.通过室内土柱模拟试验,探讨絮凝泥沙对中度盐渍土的水力特性、氮素淋失、pH及电导率的影响规律.试验共设5个处理,絮凝泥沙施用比例分别为0(CK)、20(T1)、40(T2)、60(T3)、80(T4)g/kg,每个处理3个重复.施用絮凝泥沙能改善盐渍化土壤的水力特性,处理T1、T2、T3、T4的持水能力随絮凝泥沙施用比例的增加呈现逐渐升高的趋势;絮凝泥沙能够有效提高砂壤土对氮素的吸持能力,随着絮凝泥沙施用比例的增大,土壤淋溶液中氮素浓度呈逐渐减小的趋势,氮素累积淋溶量也逐渐减小,处理T1、T2、T3、T4淋溶液中氮素的淋失总量较CK分别降低了3.4％、6.18％、8.06％和11.27％;絮凝泥沙对不同处理盐渍化土壤的pH值无显著影响;当絮凝泥沙使用量不超过60 g/kg时,可以降低土壤电导率值,但效果不显著.絮凝泥沙施用量为40～60 g/kg时,能够有效改变盐渍化土壤的理化性质,降低土壤氮素的淋失量,进而可提高土壤氮素的利用效率,降低地下水面源污染的风险.