新疆典型绿洲灌区土壤理化性状与盐分离子分布特征

土壤盐渍化和耕地质量下降严重制约新疆绿洲灌溉农业可持续发展,研究土壤理化性状与盐分离子分布特征是盐碱地改良与综合利用和绿洲灌溉农业高质量发展的前提和基础。以北疆玛纳斯河灌区、南疆阿克苏河灌区和喀什噶尔河灌区（阿克苏-喀什噶尔河灌区）为研究对象,定量分析了土壤（0~500cm）养分含量、含盐量及其离子组成分布特征。结果表明：玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮含量均呈现随土层深度增加而逐渐降低的趋势。玛纳斯河灌区表层土壤（0~30cm）和0~100cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量和pH值平均值高于阿克苏-喀什噶尔河灌区,100~500cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量平均值低于阿克苏-喀什噶尔河灌区。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0~30cm）全盐量和电导率平均值比玛纳斯河灌区分别高21.14%和8.53%,60~100cm土层比玛纳斯河灌区分别低17.55%和16.50%。玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤阳离子均以Na+和Ca2+为主,阴离子均以SO2-4、Cl-为主,Na+和SO2-4分别为玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区含量最高的盐基离子。玛纳斯河灌区表层土壤（0~30cm）53.85%属于盐渍土,30~60cm土层50.00%属于中度和重度盐渍土,60~100cm土层25.00%属于重度盐渍土,硫酸盐型盐渍土占主导地位,其次是氯化物-硫酸盐型盐渍土。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0~30cm）78.26%属于盐渍土,其中重度盐渍土占比最高,30~60cm土层60.86%属于轻度和重度盐渍土,60~100cm土层39.13%属于非盐渍土,氯化物-硫酸盐型盐渍土占比最高,其次是硫酸盐型盐渍土。研究结果可为新疆绿洲灌区盐碱地综合利用和作物精准施肥提供科学依据。     

干旱绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征研究

基于Penman-Monteith公式设计一定梯度的灌水定额和灌水次数双因素组合试验,通过2012—2014年连续3a免冬、春灌膜下滴灌棉花田间定位试验研究,测定分析土壤盐分时空变化规律及其对棉花产量的影响。结果表明:膜下滴灌棉花生育期0~30 cm土壤盐分变幅大于40~100 cm,较小的灌水定额和灌水次数使0~30 cm盐分变幅增大,棉花苗期和花铃期变幅最为明显。灌水定额对土壤剖面盐分变异程度影响弱于灌水次数。增加灌水定额有利于减小棉花各生育阶段0~30 cm土壤盐分含量。土壤剖面盐分呈C形分布,0~40 cm土壤盐分含量灌水12次比灌水16次大1.74%,50~80 cm土层土壤盐分含量灌水16次比灌水12次大1.71%,灌水次数对90~100 cm土层土壤盐分影响不明显。同一灌水次数下,460 mm灌溉定额籽棉产量最高,适宜灌溉定额下,16次灌水次数籽棉产量高于灌水12次籽棉产量。灌溉水利用效率随灌水定额的降低和灌水次数的增加而提高,在南疆水资源短缺情况下高频次小定额灌溉可获得最大的灌溉水利用效率。当0~30 cm初始土壤含盐量(2.03 g/kg)小于3.0 g/kg时,棉花生育期460 mm灌溉定额、16次灌水次数,不会产生土壤盐分累积情况,可作为南疆干旱区免冬、春灌适宜棉花灌溉制度。     

渗水地膜覆盖原生盐碱荒地的土壤盐分运移数值模拟

基于渗水地膜覆盖条件下原生盐碱荒地土壤剖面盐分分布的年度跟踪观测试验,分析了地膜覆盖后土壤盐分的累积与运移特性,并根据土壤盐分运移的基本方程采用Bresler算法对渗水地膜覆盖后土壤盐分运移变化特性进行了数值模拟,经过和实测的对比分析认为该数值模拟方法是可行的。根据模拟结果和实测数据可知覆盖渗水地膜后可明显抑制土壤盐分的累积,另利用雨季的降水叠加可实现上层土壤的逐渐脱盐。     

干旱区大田膜下滴灌对土壤盐分的影响

为研究干旱区大田膜下滴灌土壤盐分运移特征,在新疆石河子炮台试验站进行连续4年的试验研究。结果表明,膜下滴灌条件下,边行盐分偏高,棵间土壤盐分上升;耕作层土壤盐分下降,耕作层以下则增加,但由于滴灌灌水频繁,作物根系分布层内(0～40cm)土壤盐分始终处于较低值;利用膜下滴灌可以明显降低盐荒地土壤盐分,加速盐荒地改良和弃耕地的收复。     

滴灌施肥对盐碱土壤盐分运移及草木樨生长的影响

【目的】探究不同滴灌施肥条件对土壤盐分运移及对植物生长规律的影响。【方法】在大同盆地以草木樨为试验材料,以当地施肥习惯(N、P_2O_5、K_2O施量分别为180、90、36 kg/hm2)作为传统施肥量,设置5种不同的施肥水平,分别为传统施肥量的0%、40%、70%、100%、130%,分析了不同滴灌施肥水平下土壤电导率、pH值的变化情况及其对植物生长的影响。【结果】当施肥量为40%与70%时,滴头处溶质受淋洗作用较为明显,土壤电导率降幅较大;当施肥量为100%与130%时,表层土壤电导率较大,随土壤深度的增加而减小;土壤pH值随种植时间的延长得到一定的降低;70%处理下草木樨平均株高最高(138.6 cm),同时在此处理下0～100 cm土层土壤平均电导率为299μS/cm,平均pH值为7.73。【结论】N、P_2O_5、K_2O施量分别为126、63、25.2 kg/hm2时土壤电导率与pH值较小,同时草木樨生长最好。     

绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分离子分布

通过比较典型绿洲灌区(新疆石河子市下野地灌区)6个不同膜下滴灌年限棉田总盐、盐分离子分布,尝试揭示长期应用膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,结果表明,受干旱气候条件影响绿洲区膜下滴灌棉田土壤中总盐及Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO~(2-)_4和Cl~-在垂直方向均呈现出"浅集表聚"的分布特征。以膜下滴灌年限为横坐标的水平方向表现出,总盐和盐分离子随膜下滴灌年限的延长逐渐降低。但由于棉田土壤中盐分离子本底含量以及化学性质的差异,5种离子年平均降低速率有所不同。结果表明绿洲区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田盐胁迫作用逐年减轻的同时棉田土壤化学性质也在发生变化。研究拟为膜下滴灌技术的可持续推广提供一定的理论支持。     

膜下滴灌棉田土壤盐分随时间变化特征

为研究膜下滴灌棉田土壤盐分随时间变化特征,通过对北疆典型棉田土壤盐分连续一年的监测,采用时间序列分析方法分析了土壤盐分随时间变化特征。研究结果表明:在监测期内,90cm以下土层为稳定积盐层,其盐分值随时间波动幅度较大;0~90cm土层土壤盐分随时间变化幅度较小,其含盐率值基本保持在0.2%上下浮动,属于非盐化土壤,有利于棉花正常生长;每年的5、7两个月,各土层土壤盐分呈现出不同程度的增大趋势。本研究可以为后续长期连续监测奠定基础,同时为北疆绿洲区棉田防治土壤次生盐渍化提供理论参考。     

新疆现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分分布变化

分析了膜下滴灌应用典型灌区新疆石河子121团连续4年的定点监测膜下滴灌棉田盐分。结果表明,盐分在膜下滴灌灌水作用下不断向远离滴灌带的区域迁移,水平方向逐渐向膜间裸地聚集,垂直方向逐渐向下层运移。剖面盐分随滴灌应用年限的增加逐渐由上大下小变化为上下均一的垂线状,这个过程尤其在滴灌应用2~4年表现得比较明显。滴灌应用4年深层(140 cm土层)开始脱盐,滴灌应用5年基本达到作物适宜耐盐含量。盐分降低主要原因在于当地的灌溉制度。灌水特别是较大定额的灌水,改变了盐分自然分布特点。在周期性灌水作用下,各年生育期内盐分含量相对较低,土壤盐分总量呈降低趋势。盐分降低主要时期在出苗水灌后及花铃后期。随滴灌应用年限的增加,300 cm深度范围内土壤盐分也逐渐降低,滴灌应用约10年左右呈铅垂线改良型分布特点。现行膜下滴灌灌水制度在滴灌应用5年以上应适当减少花铃期的灌水定额,灌溉定额可降至618 mm左右,但苗期灌水仍需保持较大的灌水定额。     

盐分运移对新疆大田应用地下滴灌影响初探

地下滴灌是目前最复杂、水利用效率最高的灌溉方法，在新疆兵团大田棉花上应用面积不断扩大。通过初步的室内试验和田间观测，论述了地下滴灌条件下的水盐运移特点以及可能会对棉田土壤产生的影响及建议，认为有必要对新疆棉花地下滴灌水盐运移进行研究。     

棉花滴灌田间盐分变化规律的初步研究

以田间实验为基础对棉花滴灌土壤盐分的变化规律进行了分析研究。结果表明：滴灌为浅灌且可控性强，不会产生深层渗漏，土壤含盐量在整个滴灌期较低。盐分在空间的分布主要受蒸发和湿润区范围的影响，灌水量的增加有助于土壤脱盐。这些结果对在生产实践中控制滴灌水量和治理盐碱具有指导意义。     

浅埋式滴灌技术在新疆阿苇灌区的应用探讨

新疆是全国第二大牧区,通过浅埋式滴灌种植,研究苜蓿的根系、株干生长情况,对比分析发现浅埋式滴灌技术,能够节约水资源,大大减轻劳动强度,使牧区落后的生产经营方式和管理机制得到改变,为牧业丰产丰收奠定了坚实的基础,也为项目区牧民脱贫致富做出积极贡献.对新疆的稳定和发展具有重要的经济效益和社会效益.     

射流三通连接滴灌带的水力性能沿程变化规律

为了探究滴灌带沿程水力性能的变化规律,在射流三通进口流量为0.1~1.2 m³/h的范围内,开展射流三通进口流量与出口水头振幅的水力性能试验,发现射流三通连接脉冲滴灌系统的流量阈值为0.2~0.8 m³/h;在脉冲滴灌系统流量阈值的范围内,开展射流三通连接滴灌带沿程脉冲参数试验,研究射流三通连接60 m滴灌带沿程脉冲性能的变化规律,发现当滴灌带进口水头振幅大于1 m时,沿程水头振幅的衰减速率存在突变点,沿程脉冲频率先增大后减小,射流三通在整条滴灌带上均能产生脉冲水流的进口流量设计范围是0.5~0.8 m³/h.在射流三通进口流量的设计范围内,开展稳压滴灌和脉冲滴灌的同台对比试验,结果表明,射流三通连接滴灌带内的水头损失比普通三通连接滴灌带内的降低62.5%~83.3%,灌水均匀系数提高了0.6%~0.9%,流量偏差率降低了1.2%~4.1%;进口流量为0.7 m³/h时,射流三通连接滴灌带灌水均匀度最高.     

微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺,水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础,研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化,探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;在正常降雨年份,使用微咸水进行灌溉是可行的,不会导致土壤的次生盐渍化;微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%,但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理,微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

不同灌溉制度对根层土壤盐分影响的模拟

以河套灌区沙壕渠灌域为例,采用SaltMod模型探讨了不同灌溉制度对作物根层土壤盐分的影响.利用2008-2010年基础资料对模型进行率定和验证并对研究区的根层土壤盐分进行模拟和预测.结果表明:在现有灌排条件下,沙壕渠灌域的盐渍化程度基本达到较为稳定的水平,且有轻微脱盐趋势,未来10 a后作物根层土壤盐分降低3%.生育期土壤水盐垂直交换运动强烈,对于控制土壤盐分而言,灌水量越小越好;作物根层土壤盐分随冬灌灌溉定额的增大而减小,不同冬灌灌溉定额对应的根层土壤盐分最初的增加量均较大,但增加的趋势随时间逐渐降低.根据当地作物种植结构,综合考虑节水灌溉、作物产量和根层土壤水盐环境,建议研究区较优的作物生育期综合净灌溉定额为2 700~3 500 m³/hm²,冬灌净灌溉定额为2 700 m³/hm².     

膜下滴灌结合暗管排水技术改良新疆盐碱地效果综述

膜下滴灌技术的大面积推广和应用,为新疆乃至西北干旱地区作物高产提供了强大的技术支撑。应用在盐碱地改良中,膜下滴灌“有灌无排”模式仅调节耕层盐分分布,并不能将盐分排出土体,长年灌溉容易引起爆发式积盐的风险,而暗管排水是目前公认的改良盐碱地最直接、最有效的方法。目前,将膜下滴灌与暗管排水有机结合形成的新型灌溉技术,充分利用膜下滴灌良好的抑蒸增温、节水抑盐等优势,同时利用暗管将淋洗盐水及时排出土体,使盐碱化土层产生新的水盐平衡,已在新疆盐碱地区开发利用中得到长足发展。本文重点分析并总结了新疆灌区膜下滴灌结合暗管排水系统的设计参数及土壤水盐运移规律,并综述了土壤理化性质及作物产量对该灌排技术的响应研究,以期为新疆盐碱地农业可持续发展提供理论依据和技术指导。     

Design logic for deficit drip irrigation of coconut trees

This paper demonstrates the potential productive and economic advantages of designing for deficit (or under-) irrigation of selected crops in water short areas. The example presented is for the supplemental irrigation of rainfed coconut trees in the state of Kerala, India. In particular, the productive and economic advantages of designing drip systems for deficit irrigation as compared to standard drip systems designed for full irrigation to meet potential evapotranspiration is demonstrated.Paper developed in conjunction with the Transfer Course on Drip and Sprinkler Irrigation System Design and Layout, 7–25 January, 1991, at the Center for Water Resources Development and Management, Calicut, Kerala, India. This is a sub-activity of USAID's Indo-US Project, carried out by Louis Berger Intl. Inc. and Water and Power Consultancy Services Ltd.     

水肥耦合对南疆沙区滴灌红枣光合特性及叶绿素相对含量的影响

为了探索南疆沙区水肥耦合对红枣光合特性及叶绿素相对含量的影响,以大田“8a成龄骏枣树”为供试材料,在滴灌条件下进行水肥二因素三水平完全处理小区试验.结果表明:红枣叶片净光合速率(P_n)与气孔导度(G_s)日变化呈“双峰型”,蒸腾速率(T_r)日变化呈 “单峰型”,细胞间隙CO₂浓度(C_i)和叶片水分利用效率(WUE)日变化呈 “单谷型”;W2F1处理的P_n,T_r,G_s第一次峰值的最大值比常规漫灌(CK)分别提高34.8%, 10.74%,7.14%; W2F3处理C_i和WUE谷值比常规漫灌分别提高29.04%和8.33%,叶绿素相对含量和氮含量均在W3F3处理获得最大值,比常规漫灌分别提高6.00%,9.49%;W3F3处理与W2F1处理差异不具有统计学意义(P>0.05);红枣叶片P_n与T_r,G_s之间密切相关,P_n与叶绿素相对含量及氮含量有一定相关关系,但不密切,叶绿素相对含量与氮含量之间密切相关,与WUE之间相关性较低.根据试验结果,初步认定灌水量820 mm、施肥量450 kg/hm²(W2F1处理)为南疆沙区节水节肥的最佳水肥供应模式.     

基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度试验研究

以宁杞7号枸杞为研究对象,在宁夏同心县开展2 a田间试验.设置4个关键控水期、3个控水水平共8个处理,研究枸杞不同生育期不同水分下限条件下根区土壤含水率、叶片光合生理指标、产量与品质变化;分析其耗水规律与水分利用效率,提出基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度.结果表明:不同水分处理枸杞根区20~60 cm土层土壤含水率最大;叶片气孔导度随土壤下限升高而增大,高水分下限处理的蒸腾速率相对较大,叶片水分利用效率则相反;生育期耗水量随土壤水分下限升高而增大,2 a增幅分别为10.8%和12.8%,平均耗水量为386.6~463.2 mm,夏果期耗水量最大且差异具有统计学意义,是关键需水期.2 a均为处理S5的产量最大分别为2 208.15和2 571.30 kg/hm²,水分利用效率最高为0.39 kg/m³;水分处理对蛋白质含量影响差异不具有统计学意义,低土壤水分下限的枸杞多糖含量相对较高;全生育期分为6个灌水期,其中萌芽期灌水(春水)为375 m³/hm²;春梢生长期、花期、夏果期、秋果期的土壤质量含水率下限分别为50%θ_f(θ_f为田间持水率),65%θ_f,65%θ_f,55%θ_f,而上限为95%θ_f;休眠期冬灌量为450 m³/hm².     

滴灌水温对土壤入渗和土壤温度的影响

为了解水温对滴灌土壤入渗特征和土壤温度的影响,研制一套恒温试验装置,可使水温变化控制在±0.5 ℃范围内,选择5,20,35 ℃作为试验水温,进行不同水温室内滴灌入渗试验,分析各水温下土壤水分入渗和土壤温度变化特征.结果表明:在相同时段内,随滴灌水温升高,水平和垂直湿润锋运移距离增大,垂直湿润锋运移速率增大.分别建立水平、垂直湿润锋运移距离与入渗时间和滴灌水温的关系模型,决定系数R²均大于0.99.湿润土体平均含水量与入渗时间关系不大,但随入渗水温的升高而减小.土壤水分扩散率与水温成正比;水温升高,饱和导水率随之增大,二者呈指数函数关系;土壤吸持水分的能力随温度的升高而降低.不同灌溉水温改变了土体中的温度分布,随着距滴头距离的增加,由水温引起的土壤温度的变化量逐渐减小.结论可为指导大田和温室滴灌技术提供理论依据.