微喷灌技术在雨水集蓄利用工程中的研究与示范

内蒙古准格尔旗属于我国典型的黄土高原干旱半干旱丘陵山区,由于该区受特殊的地理、地形以及水文气象条件的影响,使得雨水集蓄利用工程成为解决该区农牧业生产的主要出路,利用该工程结合微喷灌技术进行集雨补充灌溉,有效缓解了水分供需错位的矛盾且为保证牧草稳产高产提供了必要条件.试验通过有限补充灌溉的方式,探讨了集雨补充微喷灌条件下对牧草产量和盖度的影响.研究结果表明:在牧草返青期采用微喷节水补灌技术,使灌溉处理牧草产量较不灌处理牧草产量提高了21.58%～68.73%,盖度提高5.77%～17.65%;旱作混播牧草较旱作单播牧草产量提高28.8%～40.8%,灌溉混播牧草较灌溉单播牧草产量提高25.0%～95.4%,为集雨补灌旱作区发展生态畜牧业建设提供了技术支持.     

土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用固化土衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明土壤固化剂原理,通过室内试验得出固化土性能,通过施工实践总结出固化土施工工艺。应用已有和自行开发的土壤固化剂制作固化板,进行防渗、抗冻观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区田间渠道衬砌中推广应用。     

河套灌区小麦套种向日葵田间灌水有效性评价

春小麦套种向日葵是河套灌区主要的粮食作物与经济作物种植模式之一。针对河套灌区目前典型种植结构以及地下水位埋深比较浅的独特情况,应用土壤水动力学理论和SPAC系统理论知识,定量分析计算作物生长季节大气水、土壤水、灌溉水、作物水和地下水的相互转换关系;同时应用FAO推荐的Penman-Monteith方法及套种模式作物系数计算方法,对作物实际腾发量进行计算;最后应用水量平衡原理对田间灌溉水有效性进行评价,为河套灌区灌溉制度改进与优化提供理论依据。     

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。     

河套灌区春小麦与向日葵套种模式下水分利用效率评估

以河套灌区春小麦套种向日葵田间实测资料为基础,讨论了灌水与小麦套种向日葵总产量的关系,根据实测数据,拟合了春小麦套种向日葵水分生产函数模型,通过对耗水资料的分析整理,揭示了春小麦与向日葵套种模式下需水规律及水分利用效率。通过对河套灌区春小麦套种向日葵水分生产函数及灌水边际效益的分析表明,水资源投入的最佳效益点并非产量最高点和水分利用效率的最高点。合理利用小麦套种向日葵水分生产函数及其规律,可以实现小麦套种向日葵节水、高产、高效的较好统一。     

北方半干旱区集雨补灌技术与灌溉制度研究

内蒙古准格尔旗属于黄土高原半干旱区,该区水资源严重缺乏,年内降雨时空分配极不平衡,造成降雨与作物需水期的严重错位,修建集雨蓄水工程进行集雨补灌有效缓解了水分供需错位的矛盾且为保证作物稳产高产提供了必要条件。采用工程集水、覆膜坐水、滴灌等措施,均能在一定程度上增加土壤有效水分,减少田间土壤水分损失,增加产量,达到防旱抗旱的目的。为此探讨了集雨补灌条件下所采用的灌溉技术以及灌溉制度的拟定,为集雨补灌旱作区节水农业的发展提供基本依据。     

半干旱地区集雨旱作节水农业技术集成总体模式研究

在分析准格尔旗示范区生态、经济、社会等条件的基础上,针对以往集雨农业研究缺乏技术综合集成,导致工程布局和各个技术环节相互脱节的问题,抓住半干旱地区缺水制约经济发展与生态环境建设这个最大的障碍因素,以提高雨水集蓄率、水分利用率和利用转化效率为主线,综合运用3S技术、系统科学思想与实用农艺、水利工程技术,初步构筑起适合黄土高原北部地区集雨补灌条件下的综合技术集成模式,并结合示范区实际分析了雨水收集潜力,构建了三类农户生产应用子模式,取得了显著的经济与生态效益.     

紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性试验研究

为提高紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性及定量分析其主要影响因子,在鄂尔多斯市鄂托克前旗昂素镇示范区进行了紫花苜蓿中心支轴式喷灌灌水均匀性试验,采用基于标准差的Wilcox-Swailes均匀系数法计算了不同风速条件下的喷灌灌水均匀系数,并定量化研究了喷灌对漂移损失、冠层截留损失、漂移和冠层截留总损失以及土壤含水率的影响。结果表明:风速对喷灌灌水均匀系数影响显著,平均风速为2.57 m·s~(-1)和1.53 m·s~(-1)时均匀系数分别达到0.88和0.92,说明喷灌均匀性良好,平均风速为3.34 m·s~(-1)时均匀系数为0.72,喷灌均匀性较差;研究区喷灌灌水定额40 mm时最大土壤入渗深度为80 cm,灌水后0~40 cm土层土壤含水率的提高非常显著,新增灌水量在该土层的分配占85.0%~95.0%;风速对喷灌漂移损失影响显著,随着风速的增大漂移损失率明显提高;风速对冠层截留损失影响不如对漂移损失的影响显著,较大风速时冠层截留损失率反而较低;即使在风速较低时(1.53 m·s~(-1))紫花苜蓿分枝期喷灌漂移和冠层截留总损失率也在11.0%~15.0%,损失较大。     

集雨补灌条件下的玉米作物－水模型

黄土高原半干旱区生态环境恶劣、水土流失严重、年内降雨分配极不平衡,集雨蓄水工程收集的雨水十分有限,每次补灌量仅为18 mm。为探讨集雨补灌条件下,各生育期补充灌溉对产量的影响程度,找出玉米需水敏感期,该文建立了集雨补灌条件下能够反映产量和阶段水分关系的数学模型。该模型以ETmin/ETa为相对腾发量（以Jensen模型为基础进行了变形）,采用相对产量和相对腾发量可以消除部分因素对模型的影响,因此,以相对腾发量和相对产量作为BP神经网络的输入样本和输出样本,经过反复训练分析比较,建立了基于集雨补灌条件下的BP神经网络作物－水模型,并用实测值和变形的Jensen模型与其进行了验证比较。结果表明：该模型模拟精度明显高于变形的Jensen模型,且能够反映出玉米各生育阶段需水的敏感程度并能较好地预测集雨补灌条件下的玉米产量。同时,也探讨了模型存在的问题和不足。     

集雨补灌区谷子种植方式对产量及水分利用效率的影响

在黄土高原半干旱区,采用不同的种植方式,分析了旱地谷子水分供需特征及耗水规律,旨在通过改善土壤供水能力、土壤温度和降雨空间分配,提高灌水效率和水分利用效率,最终达到稳产高产的目的。通过2年的试验研究,结果表明:不论枯水年或丰水年,覆膜坐水+膜上灌水1次的处理增产效果最好,较对照增产130%左右,采用农田微集水技术的沟植垄盖处理具有提高作物水分利用效率的能力和较强的气候适应性,较对照增产67.5%～105%。