建筑回填土中再生水灌溉对草坪草生长及土壤理化性质的影响

为探明建筑回填土条件下草坪草种植的适宜性以及再生水灌溉对草坪草生长和土壤理化性质的影响情况,选用黑麦草为试验对象,通过室内盆栽试验的方式,设置清水灌溉、再生水灌溉、清水—再生水交替灌溉3个处理,研究了呼和浩特市建筑回填土灌溉再生水对草坪草生长及土壤理化性质的影响。试验发现:(1)与清水灌溉相比,清水—再生水交替灌溉、再生水灌溉下的草坪草生长速率分别增长了23%,34%。(2)各处理草坪草在质地、盖度、均一性方面的得分表现为:再生水灌溉清水-再生水交替灌溉清水灌溉,但差异性不显著(P0.05)。(3)到观测结束期时,再生水、清水—再生水交替灌溉下的土壤全盐量较对照组分别增加了8%,3%。(4)不同灌溉水质条件下黑麦草对土壤重金属的富集具有差异性,土壤中重金属含量有增有减。试验结果表明,再生水灌溉对草坪草的生长速率有很明显的促进作用,草坪草的颜色在再生水灌溉下要显著优于其他处理(P0.05)。同时,对试验土壤及草坪草的后期分析能够发现,短期内再生水灌溉下的土壤不会对草坪草产生盐害,土壤也均未受到污染,可见短期内建筑回填土下使用再生水灌溉草坪草是可行的。     

21世纪灌溉原理与实践学科前沿关注的问题

灌溉原理是指导灌溉工程规划设计和管理决策实践的基本法则。从学科发展时代演进角度对20世纪灌溉原理和实践作了简要回顾,根据21世纪的时代特点和发展需要对本世纪(前期)学科和实践前沿广泛关注、具挑战性的几个问题作了科学展望,即:非充分灌溉理论的发展;区域性农田水循环研究的深入与实用;智能化灌溉模型,尺度效应问题及3S技术的一体化灌溉应用。有利于新时期灌溉原理研究与实践的认识提高和内容的创新探索。     

有机无机肥配施对盐渍化土壤微生物量和呼吸的影响

微生物可以通过摄入能量合成有机渗透压物质来实现对盐度的适应,然而,不同程度盐渍土微生物对能量的需求可能会发生改变。因此,该研究于2018－2019年开展田间定位试验,选取河套灌区轻度盐渍土S1（电导率为0.46 dS/m）及中度盐渍土S2（电导率为1.07 dS/m）为研究对象,设置了6个处理,包括不施氮（CK）,单施无机氮（U1）以及分别用有机氮（U3O1、U1O1、U1O3和O1）替代25%、50%、75%和100%的无机氮,监测了土壤微生物量碳氮及土壤呼吸在第二个生长季的动态状况。结果表明：土壤盐渍化程度增加会导致土壤微生物量及微生物活性下降,S2土壤较S1土壤微生物量碳下降12.01%～68.81%,土壤微生物量氮下降14.31%～58.58%,土壤呼吸速率下降11.75%～54.71%。不同盐分条件下,适当的有机肥施入比例可以显著提高土壤微生物量及微生物活性,S1和S2盐渍土分别以U1O1及O1处理较优,土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤呼吸分别较U1处理提高48.44%、42.50%、31.74%,68.07%、48.99%、45.19%。相关性分析表明,土壤呼吸速率与土壤微生物量碳氮呈极显著正相关（P＜0.01）,土壤温度、土壤矿质氮与土壤微生物量碳氮、土壤呼吸速率呈显著正相关（P＜0.05）。从玉米产量及改善土壤微生物生存环境角度,得到该地区适宜的施肥模式为,轻度盐渍土：有机氮替代50%无机氮;中度盐渍土：有机氮替代100%无机氮。     

河套灌区解放闸灌域植被指数与地下水埋深的定量关系

干旱荒漠地区地下水补给是地表植被水分消耗的主要补给源,地下水埋深与植被指数(NDVI)关系密切。针对植被指数与地下水埋深响应关系研究的不足,分析了基于河套灌区解放闸灌域植被指数(NDVI)与地下水埋深(H)的定量关系。采用2016年3—9月的10个时相的landsat8遥感影像数据与同时期的57眼地下水埋深观测数据,经NDVI遥感提取与地下水埋深(H)的地统计分析,建立NDVI与H的时空相关关系,并做显著性检验与密切程度的划分,进一步分析不同地下水埋深分区下H与NDVI的关系。结果表明:NDVI与地下水埋深(H)存在显著线性关系,二者的密切程度以中度和高度相关为主,负相关区域在地下水浅埋区居多,正相关区域在地下水深埋区居多。从空间上看,具有统计学意义的线性关系约占灌域总面积的40%。当H≤2.5 m时,不同的埋深分区对灌域的NDVI均值的影响为埋深(H)越小,NDVI均值越大,呈负相关关系变化;当H>2.5 m时,NDVI均值较大,地下水不再对作物生长进行水分补给,此时NDVI均值的增大与埋深(H)分区的变化关系不大。从空间上进行NDVI与地下水埋深(H)的点对点的相关性分析,增强了二者相关性的空间可视性,为灌区灌溉管理提供理论支撑,有助于节水增产措施的深入规划与落实。     

小麦/向日葵间作群体水盐运移机理及种间竞争能力研究

为量化分析河套灌区小麦/向日葵间作群体两作物间相互利用水量、盐分运移机理,明确两作物间种间相对竞争能力,采用根系分隔技术进行试验。研究结果表明:小麦/向日葵间作群体生育期内小麦条带利用向日葵侧水量为78.23~94.23 m~3/hm~2,向日葵条带利用小麦侧水量为44.96~57.97 m~3/hm~2,其中根系在土壤空间的交叉叠加效应可以多利用18.56~42.84 m~3/hm~2小麦带土壤水量,20.79~46.63 m~3/hm~2向日葵带土壤水量,降低1.32%~4.64%小麦条带土壤EC均值,2.26%~3.16%向日葵条带土壤EC均值。水分养分互补效应可以多利用15.12~26.40 m~3/hm~2小麦带土壤水量,47.60~57.44 m~3/hm~2向日葵带土壤水量,降低2.98%~4.69%小麦条带土壤EC均值,1.82%~2.44%向日葵条带土壤EC均值。种间相对竞争能力上,间作群体内小麦的竞争能力强于向日葵,限制间作群体根系的交叉叠加及水分养分互补效应有利于提升向日葵的种间相对竞争能力。     

施用生物炭对膜下滴灌玉米土壤水肥热状况及产量的影响

为探究生物炭在河套灌区滴灌玉米种植过程中的适用性,试验设置不施用生物炭(CK)、生物炭施用量为15 t/hm~2(ST1)、30 t/hm~2(ST2)、45 t/hm~2(ST3)和60 t/hm~2(ST4)共5个处理,研究了不同施炭量对土壤含水率、温度、养分含量和玉米产量指标的影响。结果表明:随生物炭施用量的增加,玉米耕层土壤含水率呈先增加后减小的趋势,但均明显高于CK,且当施炭量达到45 t/hm~2,效果最为显著,各生育期0~20 cm平均含水率较CK高15.01%、19.60%、13.12%、11.06%和3.38%。施用生物炭显著提高了耕层土壤养分含量,玉米全生育期内,各施用生物炭处理土壤有机碳含量平均较CK高37.48%~56.09%,差异性显著,以处理ST4增幅最大;速效磷平均较CK高51.26%~69.75%,差异性显著,且处理ST3增幅最大;速效钾平均较CK高25.97%~49.37%,差异性显著;碱解氮含量平均较CK高29.91%~51.88%,差异性显著,以处理ST3增幅最大。施用生物炭显著提高了耕层土壤温度,且随施炭量的增加呈增加趋势,但当施炭量达到45 t/hm~2后,增温效果减弱。施用生物炭显著提高了玉米产量,处理ST1、ST2、ST3和ST4分别较CK增产11.05%、18.56%、22.46%和18.72%,差异性显著。综上所述,施用生物炭显著改善了耕层土壤的水肥热条件,且增产效果显著,较适宜在河套灌区膜下滴灌玉米种植过程中应用推广。     

内蒙古通辽膜下滴灌玉米棵间蒸发量SIMDual_Kc模型模拟

为明确内蒙古东北部地区玉米膜下滴灌棵间蒸发的变化规律,探索玉米膜下滴灌节水增产机制,在田间试验的基础上,采用经过参数率定与验证的双作物系数SIMDual_Kc模型,模拟分析了土壤含水率、土壤棵间蒸发及作物系数的变化规律,结果表明:1)双作物系数SIMDual_Kc模型模拟内蒙古东北部地区滴灌玉米土壤含水率与实测值具有很好的一致性;2)利用双作物系数SIMDual_Kc模型估算出该地区覆膜玉米生育初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1.05、0.4,无膜滴灌玉米初期、中期和后期作物系数分别为0.15、1与0.4;3)根据双作物系数模型SIMDual_Kc模拟了2014和2015年滴灌玉米棵间蒸发量占作物蒸散发的比例,覆膜滴灌较无膜滴灌少,说明覆膜能有效降低作物棵间蒸发量,具有降低作物耗水量的潜在优势。研究结果可以为内蒙古东北部地区玉米滴灌生产实践提供科学依据。     

河套灌区土壤水溶性盐基离子高光谱综合反演模型

为了提高野外高光谱反演土壤水溶性盐基离子的精度,以河套灌区永济灌域盐渍化土壤为研究对象,构建了基于光谱变换、特征波段、特征光谱指数筛选以及支持向量机(SVM)的机器学习相结合的高光谱综合反演模型。结果表明,经预处理的原始光谱反射率与土壤离子相关性总体较低,最大相关系数仅为0.18,原始光谱反射率与土壤离子的相关系数由大到小依次为Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、全盐量、Na~++K~+、Cl~-。全盐量、Na~++K~+、Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)的光谱最优变换形式分别为(1/R)″、(1/R)″、(lnR)'、(lnR)″、R'、(lnR)″,敏感波段(P0.01)数分别为41、7、9、65、76、28个,利用逐步回归法在敏感波段中筛选出特征波段,基于特征波段建立的回归模型中各离子的决定系数R~2平均值为0.35,均方根误差RMSE平均值为0.87 g/kg,其中SO_4~(2-)拟合精度最高,R~2为0.52,Ca~(2+)拟合精度最低,R~2仅为0.20。将特征波段代入光谱指数中,结合逐步回归法确定了Mg~(2+)特征光谱指数为3个,全盐量特征光谱指数为2个,Na~++K~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)特征光谱指数分别为1个,与仅考虑特征波段的回归模型相比,特征波段+特征光谱指数结合后各离子回归模型的R~2平均提高了58.67%,RMSE降低了24.60%,其中SO_4~(2-)拟合精度最高,R~2为0.74,RMSE为0.47 g/kg。考虑了特征波段+特征光谱指数的SVM模型相比仅考虑特征波段的SVM模型,其预测能力有了明显提高,各离子相对分析误差(RPD)平均提高了110.27%,训练集R~2平均提高了37.54%,RMSE平均降低了40.12%,验证集R~2平均提高了56.04%,RMSE平均降低了39.39%。SO_4~(2-)的RPD达到3.000,模拟效果最优,具备很好的预测能力;全盐量模型具有很好的定量预测能力,Mg~(2+)模型可用于评估或相关性方面的预测,Na~++K~+、Ca~(2+)的模型具有区别高低值的能力。     

耕作方式对秸秆覆盖玉米田春播期土壤水热盐状况的影响

为探究秸秆覆盖玉米田秋收后不同整地耕作措施对翌年春播期土壤水热盐状况及玉米出苗率的影响,试验设置免耕、少耕和旋耕共3个处理进行了对比研究。结果表明:不同耕作方式造成的秸秆覆盖量和土壤水分含量差异是影响土壤温度变化的主要因素,各处理不同土层温度整体表现为旋耕少耕免耕,春播期气温较低,相对较高的土壤温度有利于玉米种子的萌发;各处理不同土层含水率整体表现为免耕少耕旋耕,但各处理水分条件均适宜玉米种子的萌发;在一定的土壤含水率范围内,土壤含水率与土壤温度间呈现负相关关系;各处理不同土层含盐量整体表现为旋耕少耕免耕,0—20 cm土壤含盐量平均值分别为1.818 g/kg,1.845 g/kg,1.984 g/kg,均适宜玉米的种植;不同耕作方式对玉米出苗率影响显著,且旋耕处理出苗率最高,平均较免耕和少耕处理高9.25%和6.21%。     

毛乌素沙地饲草料作物耗水量与节水灌溉制度优化研究

毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原南部,蒙、陕、宁交界地带,面积340万hm2,其中流动沙丘占32%,半固定沙丘占37%。经长期的探索,当地将建设灌溉家庭草库仑,发展饲草料种植作为草原保护,生态建设的重要措施。在长期资料积累的基础上,结合小区试验观测,进行了作物耗水量和节水灌溉制度的优化的研究,以提高当地饲草料地灌溉管理水平,保护节约水资源。