林木容器育苗底部渗灌技术研究现状与展望

林业苗圃容器育苗采用上方喷灌易造成水分浪费、养分淋溶流失及环境污染。容器苗底部渗灌技术是利用育苗基质毛细管作用从容器下方吸收水分对苗木进行灌溉。该系统由储水箱、水泵、施水槽等设备形成水分封闭回流系统,可实现灌溉水循环利用,是一种有效管理容器苗水肥的方法。文中介绍了容器苗底部渗灌技术形成背景与系统组成,并从苗木质量、水肥利用效率、基质EC值和pH值以及病虫害等方面对容器苗底部渗灌系统进行评述,同时对该技术的深入研究和应用提出了展望。     

地下灌竖管灌水器湿润体时空变化规律

研究地下竖管灌水器的土壤湿润体特性时空变化规律及影响因素,对进一步研究竖管地下灌溉技术要素,并将这一节水灌溉技术用于实际具有重要意义。该文基于室内竖管灌水器入渗试验,研究了土壤物理特性参数(土壤初始含水率和土壤容重)、竖管灌水器工作压力水头和灌水器技术参数(竖管管径)对土壤湿润体空间分布的影响。根据试验数据,构建了在不同方向上竖管灌水器工作压力水头、土壤初始含水率、土壤容重、竖管灌水器直径和竖管灌水器埋深等因素与湿润体时空变化特征值的量化关系,其决定系数均在0.85以上。按标准化回归系数分析得湿润锋运移距离与压力水头、初始含水率、竖管直径及竖管埋深呈正相关,与土壤容重呈负相关。湿润锋在各个方向的运移距离由大到小依次为:向下、水平和向上。根据不同方向湿润锋运移距离和各影响因素的量化关系,建立了不同方向湿润锋运移速率和各影响因素的量化关系,这一关系表明:在入渗初期,各个方向的湿润锋运移速率较大,随着入渗时间的延续,其值逐渐减小,在200 min左右,开始逐步趋于稳定。     

河套灌区乌拉特灌域春季土壤盐碱化空间分布特征

盐碱化状况是干旱区灌区水盐合理调控及水土资源合理利用的基础。为掌握内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域春季耕地土壤盐碱化状况的空间分布，通过野外调查采样和实验室检测，对0~20 cm和20~40 cm土层中的全盐量（Total Salt，TS）、pH值、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K++Na+含量、交换性Na+含量、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，CEC）、碱化度（Exchangeable Sodium Percentage，ESP）等反映土壤盐碱化特征的指标进行了测定和计算，采用经典统计学、地统计学和多指标综合评价方法对土壤盐碱化指标的空间分布特征进行分析。结果表明：1）0～20 cm土层中的TS含量更大一些，可溶性盐分离子主要以HCO3-、SO42-、Cl-、Na+为主。HCO3-、CEC、交换性Na+和ESP的变异系数在10%～100%之间，属于中等变异，其中交换性Na+和ESP的变异系数接近100%；TS、Cl-、SO42-和Na+的变异系数均大于100%，属于强变异。2）土壤pH、TS和ESP的空间分布规律基本一致，在东西方向上，各指标西部低，东部高；在南北方向上，中间低，南、北两侧高。土壤pH值基本在7.5～8.5之间，从TS空间分布来看，灌域内有32%的土壤存在盐渍化问题，且以轻度盐渍化土为主，约占26%；从ESP分布来看，有97%的土壤存在碱化问题，其中轻度碱化土约占40%，中度碱化土和碱土均约占23%。因此灌域内土壤碱化问题比盐化问题更为突出。3）通过因子分析得出TS、Cl-、Na+、交换性Na+、ESP和CEC是乌拉特灌域土壤盐碱化程度的主要影响因子，公因子综合得分值在-0.78~3.38之间，公因子综合得分能排除指标间个体差异，比较客观地评价土壤盐碱化整体水平。     

根区局部控水无压地下灌溉技术对黄瓜和番茄产量及其品质影响的研究

根区局部控水无压低下灌溉技术（简称无压灌溉）是把带有出水器的毛管埋在作物根区,利用土壤吸力对作物进行“主动灌溉”,满足生育期需水要求.其适宜压力变化范围-4～8 cm,埋深10～30 cm,出水器孔径3～8 mm.通过2 a的温室大棚种植黄瓜、番茄,采用无压灌溉和沟灌对比试验,研究了黄瓜、番茄生育期内根区土壤水分运动和变化规律、作物耗水量及其规律、作物产量和水分生产率关系以及不同灌溉方式对作物品质影响的机理.研究表明无压灌溉改善了设施内作物的生存环境,为作物根系提供了充足的氧气,使根系与大气很好地进行能量交换,让根系生存在一个更加适宜的环境中,从而影响光合同化产物向不同组织器官的分配,调节了作物的生长发育,改善产品品质.与沟灌相比,无压灌溉并不降低作物产量,且能够提高作物水分利用率和水分生产率,使黄瓜、番茄的维生素C、可溶性糖、总糖和无机磷含量明显提高,具有以水调质功效.     

竖管地下灌溉粉质壤土入渗湿润体的试验研究

竖管灌水器是一种在低压（0.6～2.0 m）状况下对作物进行根部地下灌溉的新型灌水技术的核心部件。为了研究该灌水器在不同影响因素不同组合情况下湿润体特征参数值的变化,为竖管灌水器的进一步研究提供借鉴。试验采用正交试验设计安排了9组试验对压力水头、土壤初始含水率、竖管灌水器的竖管直径和土壤容重（每个因素取3个水平）4个因素进行了室内试验研究。入渗试验7 h之后获得的结果表明:湿润体的湿润半径大小排序为Y_负≥X≥Y_正,湿润体的含水率分布在水平方向呈现为圆形扩散,而竖直方向呈现为椭圆形扩散,表明重力对水分入渗有一定的影响。竖管地下灌溉湿润体平均含水率变化范围为7.5%～33.3%,能够更好地满足不同作物的需水要求。     

底部渗灌对薄壳山核桃根系保护酶活性的影响

为给底部渗灌应用于育苗生产提供理论依据,以薄壳山核桃1年生容器实生苗为试材,研究了底部渗灌对不同生长时期的幼苗根系活力及保护酶类的影响。结果表明,底部渗灌显著促进了生长初期薄壳山核桃容器苗根系TTC还原强度,达到362.83μg/(g·h),显著高于上方喷灌苗木根系还原强度,且生长中后期也能保持较高水平的根系活力;底部渗灌处理后,苗木根系MDA含量及SOD、POD和CAT保护酶活性变化趋势与上方喷灌苗木一样,均表现出先上升后下降的趋势,说明底部渗灌对生长初期苗木根系有一定的胁迫,苗木通过提高根系中保护酶的活性减轻伤害,不断适应根系环境。     

反渗条件下排水沟与农田水盐交换关系

因干旱和半干旱下游灌区地势较低,排水出路不畅,排水系统往往成为承泄区外来水(上游灌溉退水和排水)的蓄水场所,使排水沟水位高于农田地下水位,反渗补给农田地下水,作物利用部分排水以后,如何维持农田良性的水盐平衡成为下游灌区一个迫切需要解决的科学问题。该文基于农田水盐平衡原理,以陕西一半干旱区下游灌区为例,在实测资料的基础上,首先利用田间水文模型DRAINMOD模拟了排水沟蓄水条件下,农田水位变化情况,然后计算分析了农田与排水沟的水盐交换关系。结果表明:在一个完整的种植年内单位长度排水沟上累计承接区外来水量为9.3 m3,减去流出水量,累计蓄积区外来水量为5.5 m3,农田单位面积上反渗累计补给田间地下水量为49.2 mm;累计农田排水量仅为2.3 mm。与作物蒸散发相比,现状条件下补给量虽然较小,但对维持和补给农田地下水起到了一定的作用。所产生的补给作用虽然增加了排水沟内盐分向田间地下水中的运动,但作物利用地下水过程中根区没有出现严重的盐分累积,对田间地下水盐分浓度影响也不大。所以,通过合理调控措施,充分利用区外来水,可以提高水资源利用效率。但排水系统长期运行条件下,高水位对农田水盐平衡的影响尚需进一步研究。     

底部渗灌条件下水肥对华北落叶松容器苗生长及基质pH值、电导率的影响

【目的】探索底部渗灌条件下华北落叶松容器育苗的最佳水肥组合,完善华北落叶松容器育苗技术,为规范底部渗灌技术下容器育苗提供科学参考。【方法】以华北落叶松播种容器苗为研究对象,采用完全随机区组设计,设5个灌水梯度、3个施肥浓度,共15个水肥处理,对华北落叶松容器苗培育1年,通过对苗木生物量及根系形态结构、基质化学性质等指标进行测定并与对照相比较,研究容器苗底部渗灌条件下不同水肥处理对华北落叶松苗木生长、根系形态结构及基质化学性质的影响,探讨水肥效应与苗木质量之间的关系,从而找出华北落叶松容器苗底部渗灌的最佳灌水量和缓释肥量。【结果】苗木生物量及根系形态指标均随灌水梯度及施肥量的增大呈先逐渐增大再减小的趋势;根冠比随水分梯度的增大逐渐减小,随施肥量的增加呈先增后减的趋势;底部渗灌条件下,华北落叶松当年生容器苗最佳水肥组合为75%灌水梯度和100 mg·株－1施氮量,此处理下的苗木生物量达到0.64 g·株－1,根系细根(0.0＜D≤0.5 mm)所占比例最大,根累计长度、根累计表面积和根累计体积分别为82%,62%和46%。各处理的基质 pH5.5～6.5之间,电导率0.75～2.0 mS·cm －1,均在苗木生长的适宜范围内。【结论】与上方灌溉相比,底部渗灌下适宜的水肥配比利于苗木根系的生长,细根更发达,利于苗木吸收营养,苗木质量明显提高;而且底部渗灌条件下育苗基质的 pH值、EC 值均在植物生长安全范围内,这为底部渗灌技术在我国造林树种容器育苗中的应用提供理论依据。     

“一管两用”排灌系统及其应用

针对单管单用的灌溉及排水系统投资大、成本高这一问题,从土壤水分运动规律出发,研究了“一管两用”的可行性,并通过田间试验证明“一管两用”系统起到了地下灌溉满足作物需要及地下排水治渍的作用,且是一种节省用水、降低工程造价、管理方便、能使作物增产的新型灌排系统。     

多因素影响下竖管地下灌溉入渗特性分析

为了研究压力水头、竖管直径、土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间等5个因素对竖管地下灌溉入渗特性的影响。采用正交试验设计共安排了10组试验（9组试验,1组验证试验）,利用竖管地下灌溉室内试验装置测定7 h内累积入渗量,构建累积入渗量与5个因素之间的量化关系式,量化关系式相关系数为0.98,决定系数大于0.99,表明该式可客观反映各因素与累积入渗量之间的关系。累积入渗量与压力水头、竖管直径和入渗时间呈显著性正相关,与土壤初始含水率和容重呈负相关。根据这一量化关系式得到入渗流量的表达式,入渗流量开始较大,为1.93～5.92 L/h,逐渐减小,经过5～6 h后趋于稳定,稳定入渗流量为0.08～0.25 L/h;用敏感性分析和相关系数分析各因素对入渗流量的影响,结果表明：压力水头是影响流量的主要因素,其次为竖管直径、容重和初始含水率;入渗流量与压力水头和竖管直径呈极显著性正相关,与土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间呈负相关。这一结果对进一步研究竖管地下灌溉管网系统水力特性和技术要素具有重要意义。