河套灌区典型灌排单元农田耗水机制研究

由于耕荒地交错分布、作物插花种植、地下水埋深浅等特点,河套灌区灌溉水利用情况极为复杂。该研究以灌区典型灌排单元(农渠尺度)为研究对象,基于2 a野外试验观测数据,对整个观测区及其内部的不同作物田块分别建立水平衡方程,推求研究区平均给水度和不同作物田块腾发量,继而对研究区灌溉水利用状况及盐分归趋进行了评价分析。结果表明,研究区给水度为0.062,而仅考虑地下水位变动带的给水度为0.037;该研究提出的经验方法"上升下降法"可以较好地估算不同作物田块的腾发量;2 a中农毛渠系统输水损失水量(包括渗漏和蒸发)约占引水量的18%,灌到田间的水量占76%,直接退走的水量占6%;通过不同土地类型间地下水的横向交换,农田不但全部利用了田间灌溉水量,还通过地下水侧向流入的方式利用了约12%的渠道渗漏量,荒地利用了约65%的渠道渗漏量,排沟排走了23%;最终研究区农田腾发消耗了总引水量的78%,积累了总引入盐分的39%,荒地腾发消耗了总引水量的11%,承纳了总引入盐分的40%。研究结果可为灌区水盐管理提供依据。     

汾河灌区农田土壤墒情变化规律分析

利用山西汾河灌区1993∽2002年各站点的土壤墒情实际观测资料,对该灌区主要作物生育期农田土壤墒情的时空变化规律进行分析;阐明了农田土壤墒情的季节变化大致可分为3个阶段,即：相对稳定阶段、严重失墒阶段和蓄墒阶段;农田土壤墒情的垂直变化明显表现出表层急变层、中间活跃层和底部相对稳定层3个层次。     

河套灌区土壤水盐和作物生长的HYDRUS-EPIC模型分布式模拟

土壤水盐是影响干旱灌区作物产量的主要因素。分布式模型可综合考虑土壤、水文和气象因子在灌区的时空变异特征,为评估区域尺度土壤水盐与作物生长状况提供有效工具。该文以河套灌区解放闸灌域为研究区,根据气象-土壤-作物-灌溉等因子的空间分布特征进行均质单元划分,建立基于一维农业水文模型HYDRUS-EPIC的灌区尺度分布式模型。利用2012年和2013年定点观测数据(土壤水分、盐分、叶面积指数和作物产量)进行模型率定与验证;进一步应用模型以求探明现状灌溉条件下研究区土壤水盐与作物生长状况及存在的问题。结果表明:生育期内灌区根区土壤(0~100 cm)有效饱和度为0.44~0.90,基本满足作物耗水需求;根区土壤溶液平均盐分浓度为3.1~13.5 g/L,相应地作物的相对产量为0.35~1.33,土壤盐分过高成为限制研究区作物产量的主因。为调控根区土壤水盐状况,对地下水深埋区(东北部)需进行灌水量的适宜补充,宜将浅埋区(西北、西南等)地下水平均埋深控制在1.3 m以下。     

褐煤有机肥与脱硫石膏联合施用对盐碱土改良和向日葵产量的影响

土壤盐碱化是中国西北干旱灌区农业可持续发展的关键制约因素之一。为探讨联合施用褐煤有机肥与脱硫石膏对盐碱土改良的效果,该研究在内蒙古河套灌区开展了连续2 a的田间试验,分析了褐煤有机肥与脱硫石膏联合施用对种植向日葵的盐碱农田土壤理化性质和水肥利用效率的影响。试验设置了6个处理：只施用化肥的对照处理(CK)、只施用2 t/hm²褐煤有机肥的处理(LBF),以及4个褐煤有机肥与脱硫石膏联合施用的处理,即在施用2 t/hm²褐煤有机肥基础之上再分别施用5(LBF+F5)、10(LBF+F10)、15(LBF+F15)、20(LBF+F20)t/hm²脱硫石膏。结果表明：在0～40 cm土层,褐煤有机肥和脱硫石膏联合施用显著改变了土壤盐分组成,增加了土壤中可溶性Ca2+、SO42-和Mg2+的含量,降低了可溶性Na⁺、CO₃^2-和HCO₃^-的含量。与对照处理相比,褐煤有机肥和脱硫石膏联合施用处理使0～20 cm土层土壤pH...     

隔沟交替灌溉对棉花耗水、产量和品质的调控效应

在甘肃省石羊河流域下游民勤县干旱荒漠绿洲区研究了覆膜条件下隔沟交替灌溉(AFI)和常规沟灌(CFI)对棉花耗水、产量和品质的调控效应.结果表明,现蕾期和花期,AFI处理的棉花日耗水强度小于CFI处理;铃期和吐絮期,AFI处理棉花日耗水强度大于相同灌水定额的CFI处理.相同灌水定额条件下,AFI处理有利于籽棉产量和霜前花产量的提高,灌水定额为375 m3·hm-2和480 m3·hm-2的AFI处理,籽棉产量和WUE显著高于相同灌水定额的CFI处理.相同灌水定额条件下,AFI和CFI处理的衣分无显著性差异.2005年AFI处理的平均纤维长度比CFI处理长2.6mm,灌水定额为225m3·hm-2处理两者差异显著;2006年不同灌水方式下的纤维长度无显著差异,可能与降雨情况有关.在干旱缺水地区覆膜隔沟交替灌溉是一种有效的节水灌溉模式.在棉花品质不降低的情况下,有利于产量和水分利用效率的提高.     

宁夏引黄灌区春小麦微咸水灌溉管理的模拟

为探讨宁夏引黄灌区春小麦适宜的微咸水灌溉管理模式,该文根据2007年田间试验的实测资料,应用SWAP模型在田间尺度上对微咸水灌溉条件下春小麦田间土壤水盐运移规律和灌溉制度进行模拟,对拟定的各种灌溉方案进行评价分析。结果表明,率定与验证的SWAP模型可用于当地微咸水灌溉管理,在当地微咸水与引黄水为1︰1的混灌条件下,试验年份春小麦优化灌溉方案为全生育期灌4水（分蘖水、拔节水、抽穗水和灌浆水）,灌溉定额为2 400 m3/hm2;在75%和50%降雨年型下,春小麦优化灌溉方案为全生育期灌4水（分蘖水、拔节水、抽穗水和灌浆水）,灌溉定额分别为3 000 m3/hm2和2 300 m3/hm2;在25%降雨年型下,春小麦优化灌溉方案为全生育期灌2水（拔节水和抽穗水）,灌溉定额为2 000 m3/hm2。该研究所提出的优化灌溉模式对于引黄灌区微咸水高效灌溉利用具有一定的指导意义。     

基于氮收支平衡的河套灌区春小麦农田灌溉和施氮策略

针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的土壤氮素流失严重及氮收支不平衡等问题,该研究于2019－2021年开展田间试验,探讨不同灌溉和施肥策略对土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支的影响。试验设置了3个灌溉水平（高水I1：450 mm,中水I2：315 mm,低水I3：180 mm）和2个施氮水平（高氮N1：340 kg/hm2,低氮N3：170 kg/hm2）,此外,2020和2021年在中等灌溉水平I2下补充了中等施氮水平（250 kg/hm2,N2）,对不同处理的土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支等指标进行了对比分析。结果表明,肥料氮是农田氮输入的主要来源,其次是灌溉水、大气沉降和非豆科作物固定。作物吸氮占土壤氮输出的比例最大,其次是NO3--N淋失、NH3挥发和N2O排放。对于氮输入而言,其值随着灌水量和施氮量的减少而降低。对于土壤氮输出而言,减少灌水量和施氮量可显著降低土壤总氮损失量,但过低的灌水量和施氮量将导致小麦吸氮量的降低。传统的N1施氮处理可导致土壤氮素盈余,而施氮量降低50%的N3处理则导致土壤氮素大量亏缺。对照处理（I1N1）的土壤氮损失量最高,该处理氮损失占土壤氮输出的比例高达23%～41%,其中NO3--N淋失和NH3挥发占总氮损失的95%以上。与对照处理相比,I2N2处理可减少21%～29%的氮损失,且作物吸氮几乎未受到影响。同时,该处理土壤氮素处于轻度亏缺状态,其亏缺量为28～50 kg/hm2,占总施氮量的11%～20%。若在收获后将4～8 t/hm2的小麦秸秆还田,则可保持麦田土壤的氮收支平衡。因此,通过改善灌溉和施肥策略并配合适当的秸秆还田可以有效缓解河套灌区春小麦农田的氮损失且实现土壤氮平衡,该研究可为干旱半干旱地区春小麦农田可持续生产和氮污染物减排提供科学依据。     

基于遥感反演河套灌区土壤盐分分布及对作物生长的影响

土壤盐渍化信息是评价灌区节水的生态环境效应的重要指标。该文主要研究内蒙古河套灌区土壤盐分空间分布及对作物生长的影响。于2015年4—8月在全灌区布设了281个监测点,开展了灌区尺度的逐月土壤盐分、作物生长等野外系统的采样工作,并结合开展了基于Landsat OLI数据的土壤盐分反演,分析了土壤盐分的时空分布特征及其与灌溉、地下水埋深间的关系,探讨了土壤盐分含量对作物生长的影响。结果表明,基于遥感反演的土壤盐分空间分布与样点分析的土层含盐趋势基本一致,二者相关系数高达0.87;结合样点分析与遥感反演可得出重度盐化土和盐土占灌区面积的14%左右,呈零散的斑状分布,主要受灌溉、排水条件及地下水埋影响;当地下水埋深在2.0 m以下时,土壤表层及其主根区含盐量基本在0.20%以内;土壤含盐量对种植结构、作物叶面积指数、株高和产量均有明显影响,对叶面积指数和产量的影响更为明显;向日葵则因耐盐性强而广泛种植于高含盐区,而玉米高产田的根区盐分基本均在0.05%~0.20%之间。研究结果可为河套灌区的盐渍化防治、水土资源的科学管理及农业生产提供参考。