残膜对棉田土壤水盐、氮素及产量的影响

为探讨滴灌条件下棉田中地膜残留含量对土壤水盐及作物生长的影响,在棉田设置150(T1),230(T2),465(T3),857(T4),1 250(T5),1 640(T6) kg/hm~2、原试验地土壤(CK1)和无残膜对照组(CK2)8种残膜含量处理,分析了地膜残留含量对滴灌棉田中的土壤水盐、土壤和作物根系氮素以及产量的影响。结果表明:随着残膜含量的增加,土壤含水率逐渐降低,土壤盐分的富集效果逐渐增强;0—40 cm土层土壤水盐变异程度与残膜含量呈正相关,T5和T6的土壤水盐变异系数(CV)明显较大,水分CV分别为0.52,0.44,盐分CV分别为0.34,0.31;土壤中的氮素含量随着残膜含量的增大逐渐增多,根系全氮含量与残膜含量呈负相关;棉花产量随残膜含量的增加逐渐降低,当残膜含量230 kg/hm~2时,下降幅度显著增强,T3、T4、T5和T6较CK2产量分别下降14.19%,21.69%,29.19%,37.29%。研究结果可为新疆覆膜滴灌棉田可持续发展和对残膜污染的防控提供理论基础和科学支撑。     

机采棉模式下滴灌毛管布置方式对土壤水盐运移及产量的影响

滴灌毛管布置是膜下滴灌的重要参数,为了研究机采棉模式下其对土壤水分、盐分及生长的影响,通过膜下滴灌测坑试验,设计2种不同滴灌毛管布置方式。结果表明:三管布置下根区的土壤含水率适宜棉花生长,其土层剖面盐分在棉花根系层形成淡化脱盐区,灌水、控盐效果好;由于两管布置在棉花宽行间,湿润峰边缘距离棉花窄行较近,在一定程度上会使得棉花根区受水分、盐分的胁迫。滴灌毛管布置不同导致土壤水分分布、盐分分布不同,进而对棉花的生长及产量产生了影响,最终导致棉花的水分利用效率存在着差异,三管布置下的灌溉水分利用效率为1.35 kg/m~3,明显高于两管布置的1.28 kg/m~3。综上,建议在新疆地区种植机采棉可大力推广三管布置。     

施氮对盐碱土入渗及水盐运移的影响

为研究施氮对盐碱土入渗及水盐运移的影响,选用含盐量为0.3%,0.9%,1.2%盐碱土与4种不同氮肥浓度(0,300,600,900mg/L)组合,进行室内一维垂直土柱积水入渗试验。结果表明:(1)施氮对盐碱土入渗具有减渗作用,同一施氮水平下,盐碱土的入渗性能随含盐量的升高而降低,脱盐深度也降低。(2)随着入渗时间的增加,下层根区土层的含水量均为不施氮时最大,此时土层保水性最好。(3)0.3%盐碱土上施氮较不施氮脱盐量大,施加氮肥对盐碱土脱盐有促进作用;而在0.9%和1.2%盐碱土上均为不施氮时脱盐量大,即施氮对盐碱土脱盐具有拮抗作用。研究结果为盐碱地土壤合理施氮提供了有效的机理性基础,为盐渍化地区的作物生长以及生态保护提供参考。     

玛河灌区膜下滴灌棉田表层土壤盐分空间变异性

应用区域采样点数据,结合地统计学与空间简单克里金插值等分析方法,分析了玛纳斯河流域中游平原灌区膜下滴灌棉田表层土壤盐分的空间变异性。结果表明:棉花采收后表层土壤含盐量变异系数为35.617%,表现为中等强度变异性,服从正态分布;具有强二阶趋势效应,灌区中部趋势影响力变化剧烈;块金系数小于25%,具有很强的空间相关性,其变异主要受空间结构性因素的影响;沿等高线方向表现为各向异性,垂直等高线方向表现为各向同性;棉花采收后表层土壤含盐量具有明显的连续变化,灌区内不存在盐土、重度盐化土和中度盐化土,轻度盐化土在整个灌区占主导地位并广泛分布于各子灌区,非盐化土主要分布在南部山前地区和东北局部地区。     

滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响研究与数值模拟

为了探明膜下滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响规律,以田间试验为基础,控制出苗水灌水量,研究棉花根区土壤盐分的运移特征及出苗率,并建立HYDRUS土壤盐分运移模型,模拟1膜2管6行、1膜3管6行和1膜3管5行的种植模式下,在出苗水灌水量不同时,棉花根区土壤盐分的分布规律。结果表明:灌水后,膜孔处0～20 cm深度土壤盐的质量分数随蒸发时间延长而逐渐增高,威胁棉苗生长,且土壤盐质量分数与棉花出苗率呈线性负相关,棉花出苗时0～20 cm深度土壤盐质量分数的极限值、临界值、适宜值分别为6.81 g/kg、4.09 g/kg和2.28 g/kg;1膜3管6行种植模式下,当出苗水灌水量为1 125～1 275 m~3/hm~2时,可以兼顾保苗、节水的目标,是合理的机采棉种植模式。     

盐氮效应对棉花氮素分配、转运和利用效率的影响

探究盐氮效应对棉花氮素动态积累、运转及利用效率的影响机制。以棉花“新陆中68号”为材料,设置土壤盐分含量为S1(2.5~3 g/kg)、S2(5~6 g/kg)和S3(8~9 g/kg),施氮量分别N1(105 kg/hm²)、N2(210 kg/hm²)、N3(315 kg/hm²)处理进行田间小区试验。通过Logistic生长函数模型对各器官生物量氮素累积进行拟合,以V m(最高累积速率)和Δt(持续时间)为2个动态特征指标分析盐氮对棉花生物量氮素快速累积时间和速率的影响。结果表明,营养器官(根、茎、叶)生物量S1N3处理最大,棉铃生物量S1N2处理最大,S3条件下棉铃生物量表现为N3>N2>N1。各营养器官积氮量S2处理均达到较大,在S1和S2中茎积氮量为N2>N3>N1。在S2和S3中叶积氮量为N3>N2>N1,棉铃积氮量为S1>S2>S3和N3>N2>N1,根积氮量N3>N2>N。N1S3处理各营养器官生物量积氮量Δt最小,V m最大。盐分显著抑制棉花各器官生物量和氮素积累量及V m(P<0.5)。施氮量与土壤盐分存在明显的互作效应。氮肥在盐分S1和S2中N2和在盐分S3中氮肥N3最利于生殖器官生物量积累及V m。盐分越高,氮素运转率越低。施氮量促进氮素运转率。各器官积氮量累积和营养器官氮分布使作物氮分布更均衡,导致产量的最优。S1N2产量最大达到6683 kg/hm²。氮肥在盐分S1和S2中N1氮利用效率最优,盐分S3中氮肥N2最利于氮利用效率。因此在盐分<6 g/kg土壤施用氮肥105 kg/hm²或210 kg/hm²,最利于棉花生产和效益。盐分在8~9 g/kg土壤应施用氮肥315 kg/hm²。研究结果为合理利用盐碱土和施肥管理提供科学依据。     

基于HYDRUS模型的华北平原小麦种植区水盐运移模拟

土壤中水分和盐分是影响作物生长的两个关键因素,揭示水盐运移机制对阐明作物利用土壤水过程具有重要意义。本研究以华北平原典型农田——中国科学院禹城综合试验站为试验地,基于试验站内冬小麦种植地的长期土壤水分观测数据及室内土柱试验,应用HYDRUS-1D模型分别阐明土壤水分及盐分变化规律及分布特征,探究影响水盐运移的驱动因素,并评价HYDRUS-1D模型对研究区水盐运移模拟的适用性。水分运移模拟结果表明:浅层土壤水分运移模拟因受外界因素的剧烈影响而较深层土壤产生更大的误差,10cm、20 cm、30 cm、40 cm和60 cm处水分运移模拟结果的均方根误差分别为0.0348 cm~3·cm~(-3)、0.0179 cm~3·cm~(-3)、0.0179cm~3·cm~(-3)、0.0122cm~3·cm~(-3)和0.0053cm~3·cm~(-3);水分运移模拟的纳什效率系数平均值为0.826,变异系数为0.0560,表明模拟结果与实测土壤水分变化过程一致性较好。土柱试验结果显示:灌水8 L,入渗12 h、24 h、40 h、45 h和48 h后,各时刻土壤盐分含量在垂向上整体呈现先增大后减少的分布规律,均方根误差分别为0.181 g·kg~(-1)、0.131 g·kg~(-1)、0.120 g·kg~(-1)、0.034 g·kg~(-1)和0.027 g·kg~(-1),平均误差的平均值为0.174 g·kg~(-1)。受蒸发、耕作、根系等影响,理化性质变异性较大导致浅层土壤盐分运移模拟值与实测值偏差增大,纳什效率系数的变异系数达9.71。灌水8 L、16 L、24 L,入渗48 h后分别在土壤23 cm、26 cm、29 cm处出现盐分含量峰值,表明增加灌水量可加强盐分淋洗效果。此研究可为深入探究华北平原冬小麦土壤水盐运移规律、优化农田水资源管理、提高水资源利用效率提供一定理论基础。     

大型灌区自压输水管道水锤防护措施研究进展

跨流域调水工程可以解决水资源分布不均、地下水开采严重等当今社会面临的重大问题。地形条件符合的地区利用水的势能进行自压管道输水可以减少沿途水分蒸发、渗漏等问题。但在管道输水过程中水锤问题是值得研究的重大问题,是一直以来管道输水的安全隐患。本文结合国内外专家学者研究现状,对管网铺设管径选择,水锤防护措施以及组合技术,阀门启闭方式与历时,水锤防护中的软件应用作了研究分析,并对防护技术前景做了展望。     

不同灌水处理对滴灌春小麦生长及产量的影响研究

在新疆干旱区开展了滴灌春小麦需水规律及灌溉制度的田间试验研究,试验设置高水(405 mm)、中水(315 mm)、低水(225 mm)3种不同的灌溉定额处理,灌水周期相同,在需水高峰期为5d,其他时间为8～10 d.初步研究结果表明,高水处理与中水处理下的小麦株高和产量均明显高于低水定额,而中水处理与高水处理之间差异很小,中水分处理的产量最高;低水处理下的小麦生理出现了植株矮小、早熟的情况,并且产量最低,这说明低水处理下滴灌小麦出现了水分亏缺.但从水分生产率来看,低水处理下的最高,达到了2.87 kg/m3.综合初步研究成果,建议采用中水分处理(315 mm)的灌溉定额.     

新疆滴灌春小麦需水规律初步研究

通过1 a滴灌春小麦小区试验,试验设4 0503、150、2 250 m3/hm2三个水分处理,初步分析了不同灌溉定额下滴灌小麦各生育阶段的耗水特性及对小麦产量的影响。研究结果初步认为,滴灌小麦在新疆具有可行性;滴灌小麦在20～40 cm土层耗水强度最大,耗水高峰期为拔节期和抽穗期,其次是灌浆期、分蘖期和苗期;通过试验数据拟合认为滴灌小麦在灌溉定额3 500 m3/hm2时,产量相对最高,为7 681.2 kg/hm2。