盐碱地滴灌玉米体内Na+、K+、Ca2+、Mg2+的分布及运移特征

探求作物体内盐分离子的分布及运移特征对盐碱地作物产量提高具有重要意义。以玉米为试验材料,研究2种灌水处理下(IS:40mm;ID:80mm)Na^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+含量在玉米不同生育期和不同器官的分布及运移特征。结果表明:全生育期内玉米体内Na^+、K^+含量均为IS>ID,Na^+、K^+含量随灌水量增大而减少;2种灌水处理下玉米体内阳离子含量均表现为K^+>Ca^2+>Mg^2+>Na^+;玉米不同器官的Na^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+含量不同,2种灌水处理下Ca^2+、Mg^2+含量均为根>叶>茎,Na^+含量为根>茎>叶,K^+含量与Ca^2+、Mg^2+相反;在根向茎运输离子的过程中,玉米主要通过K^+抑制Na^+向上运输,体内保持较高的K^+含量/Na^+含量值,在茎向叶运输离子的过程中,玉米主要通过Ca^2+抑制Na^+;ID处理下玉米体内盐分阳离子含量较小,运输选择性系数较小。     

基于支持向量机的土壤主要盐分离子高光谱反演模型

快速、无损、定量地获取土壤盐分离子组成及含量是盐渍化土壤治理、改良和利用的重要依据。以新疆盐渍化土壤为研究对象,应用高光谱分析技术获取不同区域土壤盐分离子的特征光谱,在对光谱数据去噪、数据变换基础上分析了鲜样(T1)、风干(T2)和干燥(T3)3类土壤,过2、1、0.15 mm筛处理对离子含量光谱拟合模型精度的影响,建立了基于支持向量机的土壤主要盐分离子光谱反演模型,并对模型的精度和普适性进行了检验。结果表明:土壤原始特征光谱与盐分离子含量均不存在显著相关性,最大相关系数为Na+的0.41;通过光谱数据变换能够明显增强特征波段与离子含量的相关性,K+、Na+、Mg2+、Ca2+、SO_4~(2-)、Cl-和HCO-3的最优变换形式分别为(lgR)'、(lgR)'、R'、(lgR)'、CR、R'和CR,T1处理构建的拟合模型均不能很好地反演离子含量,T3处理的模型估测精度优于T2,土壤粒径越细对土壤离子含量的光谱反演效果越好。分析各处理模型的决定系数和标准误差表明,经T3处理、过0.15 mm筛所构建的离子拟合模型预测精度最高,其中K~+、Na~+、Ca2+和SO_4~(2-)的RPD分别为2.153、2.674 5、2.051和2.786 4,以未参与建模和检验的石河子垦区土样对4种离子模型的普适性检验,其R2分别为0.621 4、0.689 7、0.614 4和0.650 7,说明构建的模型适于估算该区域土壤K+、Na+、Ca2+和SO_4~(2-)的含量。     

不同措施对土壤脱盐及棉花生理特征的影响

为明确不同改良措施对膜下滴灌棉田土壤脱盐效果及棉花生理特征的影响,在野外大田设置了3种类型的改良措施试验:膜间间作的生物改良方式(苜蓿+棉花、孜然+棉花、碱蓬+棉花);土壤中施加不同剂量石膏的化学改良方式(分别施加0.75,1.50,2.25 kg/m²);生物和化学并用的综合改良方式(苜蓿+石膏、孜然+石膏、碱蓬+石膏)以及1组对照(共10个处理),以期为新疆盐碱地改良提供参考.结果表明:与对照相比,3种改良措施均有一定的脱(抑)盐和增产效果,其中苜蓿处理的脱盐效果最好,整个土层和膜间的脱盐率分别达到了56.0%和20.9%;碱蓬+石膏处理的增产效果最好,增产率达到了22.4%;化学改良和综合改良使得Na⁺和Cl^-在生育期末的膜间土层出现聚集,而生物改良则使其在宽行出现了聚集;不同的改良措施均提高了棉花的蒸腾速率、气孔导度和光合速率,且日平均值从大到小表现为综合改良、化学改良、生物改良、对照;各种处理均在一定程度上提高了水分利用效率和灌溉水利用效率,从小到大依次为生物改良,化学改良,综合改良.因改良措施不同,对应的效果差异较大.若追求单一脱盐效果,可选用膜间种植苜蓿的生物改良方式.但是,碱蓬+石膏的综合改良处理不仅具有较好的增产效果,且水分利用效率也较高,在新疆盐碱地的改良中具有较好的前景.     

地下咸水资源冻融脱盐机理与淡化技术研究

以黄淮海平原地下微咸水为研究材料,通过实验室模拟,采用冻融法,研究地下微咸水冰晶融冻过程中融水含盐量以及离子动态变化特征及其之间的相互关系。结果表明,融冰初期(进程10%)融水含盐量高达14.71g/L。随着融冻进程融水含盐量及Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-、Na+、Mg2+、K+等离子均呈逐渐递减趋势,且与融解进程呈极显著指数相关(P<0.01),相关程度均达90%以上;Ca2+则呈现先增加后降低的趋势,与融冰进程呈显著抛物线关系。当500mL地下咸水冰晶融解掉79mL水后,剩余水含盐量将会低于2g/L,融掉216.5mL时,可将盐分控制在1g/L以下。融冰前期,离子主要以Na+、Mg2+、Cl-为主,随着融冻进程逐渐演变为以Na+、Mg2+、Cl-、SO24-为主。地下咸水冰晶融冻时含盐量与离子变化具有高度一致性,冰晶融冻技术可达到地下咸水脱盐和控制离子组成的双重目的。     

生物炭在微咸水-淡水轮灌下对土壤含水量与含盐量的影响

【目的】为利用好盐碱土,使其有利于植物的生长发育。【方法】本研究在微咸水-淡水交替灌溉下,进行了室内土柱试验,观察施加不同生物炭的不同质量比的盐碱土（1%、2%、3%、5%）的含水率与含盐量,并通过脱盐率的计算推测最有利于土壤脱盐效果的生物炭以及相应的质量比。【结果】加入生物炭后,土壤的入渗能力提升、含水量增加、脱盐效果提高;在掺入相同质量比的条件下,稻壳生物炭的脱盐效果优于小麦秸秆生物炭;小麦秸秆生物炭使用2%的质量比效果更佳,但对于质量比5%的生物炭而言,效果不如纯土本身的脱盐效果。【结论】建议使用质量比为1%～3%的稻壳生物炭或者质量比为2%左右的小麦生物炭对盐碱土进行改良。     

基于3414试验的小麦向日葵间作施肥模型研究

通过在内蒙河套灌区进行的3414小麦向日葵间作试验,分别建立一元二次、二元二次、三元二次、直线加平台施肥模型,分析不同模型,确定当地最佳施肥量.结果显示当小麦与向日葵种植面积比值为1.5:1时,小麦最佳施肥量:氮为69.43 kg/hm<'2>,磷为38.89 kg/hm<'2>,钾为32.17 kg/hm<'2>;向...     

水稻磷肥用量试验效果初报

土壤含磷量的丰缺,决定施磷量的多少和施磷效果.通过试验,扬中市水稻磷肥用量应根据土壤含磷量的高低,确定施磷量.当土壤含磷量在5～10 mg/kg时,施五氧化二磷8～10 kg/667 m<'2>增产效果明显;当土壤含磷量在10～15mg/kg时,施五氧化二磷6 kg/667 m<'2>,有一定增产效果;当土壤含磷量超过...     

化学离子对再生水滴灌灌水器堵塞的影响

为探究不同化学离子(Fe2+、Ca2+)对滴灌灌水器堵塞发生过程的影响及堵塞机制,以二级处理再生水和地下水为水源,选取标称流量为1.1~1.8L/h的4种灌水器进行灌水器堵塞试验。试验中每天灌水12h,定期测定灌水器流量,试验结束后测定灌水器生物膜干重及胞外多聚物EPS重量。结果表明:化学离子改变生物膜的形成过程和结构稳定性,增加了堵塞物质的形成和生长速度;向地下水加入Fe2+增大灌水器发生生物化学堵塞的风险,地下水同时加入Fe2+、Ca2+,灌水器以化学堵塞为主;再生水加入Ca2+提高了灌水器化学堵塞风险,加入Fe2+或同时加入Fe2+、Ca2+增加了发生生物化学堵塞的风险。     

沿海滩涂地区不同措施坡面产流特性研究

我国沿海地区海涂资源丰富,但由于沿海降雨较多且海涂坡面土质松散,坡面极易产生降雨径流侵蚀,这导致海涂沟渠等工程坡面水土流失严重、淋洗困难。通过室内模拟降雨试验,研究在不同雨强下不同措施坡面的产流特性。结果表明：(1)不同措施坡面的初始产流时间均与降雨强度显著负相关,在50 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗坑>淋洗沟>耐盐草被覆盖,在100、150 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗沟>淋洗坑>耐盐草被覆盖。(2)不同措施坡面的产流过程具有同步性,在未发生坍塌时产流强度随细沟的发育而增加,待细沟发育成熟后产流趋于稳定,当坡面发生坍塌时产流强度短时间内激增后回落。试验对比发现,耐盐草被覆盖可以明显改善海涂坡面的稳定性。     

不同淋洗条件下黄河三角洲盐渍土脱盐规律研究

【目的】探索黄河三角洲地区盐渍土在不同淋洗条件下土壤脱盐规律。【方法】通过室内土柱淋洗脱盐模拟试验,设置2种淋洗方式(连续淋洗和间歇淋洗),分析了在连续淋洗和间歇淋洗条件下土壤淋洗耗水量、淋洗滤液的矿化度随时间、滤液累积量的变化规律和滤液的脱盐速率,同时分析了0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层的电导率、SAR(钠吸附比)的变化过程。【结果】①不同淋洗方式条件下,土体脱盐共有3个过程,分别为盐分峰值初步形成过程、盐分峰值向下移动过程和土柱底层土体盐分峰值消失过程;连续淋洗和间歇淋洗土柱为达到一般农作物(计划湿润层为0～60 cm)生长所需淋洗水量为472.70 mm和411.60 mm,间歇淋洗较连续淋洗省水14.8%。②连续淋洗和间歇淋洗滤液矿化度随时间均表现为幂函数关系;连续淋洗和间歇淋洗的滤液脱盐效率分别为18.45 g/L2和28.49 g/L2,连续淋洗的滤液脱盐效率为间歇淋洗的64.7%。③连续淋洗土柱和间歇淋洗土柱淋洗后含盐量是淋洗脱盐前的11.89%和8.39%(以40～60 cm土层为例),间歇淋洗土柱中各层pH值增量均小于在连续淋洗土柱中pH值的增量,并且在间歇淋洗后各层土壤pH值虽有增加,但是还在一般植物生长的允许范围内;间歇淋洗土柱中SAR减小量大于连续淋洗土柱中SAR的减小量,RSC增量小于连续淋洗土柱中RSC的增量,SAR和RSC均在一般植物生长的允许范围内。【结论】盐渍土经过淋洗脱盐可以达到植物生长的要求,同时,间歇淋洗明显比连续淋洗节约水,在生产实践中采用间歇淋洗土壤脱盐效果更好。     

果树蓄水坑灌法单坑水分入渗数值模拟及分析

根据果树生理特性与土壤水动力学理论，建立了非恒定水位复杂边界条件下的蓄水单坑均质土入渗及土壤水分运动的数学模型，并采用交替方向隐式差分法进行求解。其模拟结果与实测结果吻合较好，表明利用该方法模拟蓄水单坑的水分入渗问题是可行的。用本模型模拟了不同条件下的入渗过程，并对入渗规律的影响因素进行了分析，为蓄水坑灌理论与灌水技术要素的深入研究做了一些基础性的工作。     

灌水量对膜孔灌农田水分运移分布和动态变化影响研究

通过室外测坑灌溉试验,分析了灌水量对膜孔灌玉米不同生育时期的土壤水分运移分布和动态变化的影响。研究表明,灌水后第1天,土壤含水率以膜孔为中心呈等值线分布,土壤水分在再分布过程中出现交汇情况,交汇后土壤水分向更深度方向运移;随着生育时期的递进,膜孔中心附近的土壤含水率逐渐减小,土壤含水率在膜孔中心处最小,随着距离膜孔中心距离的增大而增大;不同灌水量对作物吸收水分后水分分布影响明显,相同深度处,灌水量越大,土壤含水率越大;玉米耗水量随灌水量增大而增大,耗水量和灌水量之间存在显著的幂函数关系。     

清、洪水灌溉条件下土壤中盐分运移规律的试验研究

在大同县罗庄村玉米地进行洪水灌溉与清水灌溉的大田灌水试验,研究在不同的灌水定额下,用洪水与清水灌溉后,土壤剖面上盐分的运移规律。研究结果表明:用洪水与清水灌溉后,土壤中盐分的运移规律基本相同;盐分随水分运动而向下运移的深度随灌水定额的增大而增大。     

不同作物种植条件下微咸水灌溉的土壤环境效应试验研究

在田间试验条件下,采用正常灌溉定额和淋洗灌溉定额2种灌溉水平,对小麦、葵花、玉米3种作物进行了不同灌溉水浓度处理的灌溉试验,对3种作物种植条件下土壤水盐运移规律进行了研究。研究发现灌溉水浓度达到某一临界值时,盐分将在土壤剖面一定深度的土层内聚集明显增大。且不同作物的临界灌水浓度值不同。     

沙管深度对盐碱土膜孔灌土壤水盐运移的影响

通过室内不同沙管深度的盐碱土膜孔灌自由入渗试验,研究了沙管深度对盐碱土土壤水盐运移的影响。结果表明,相同入渗时间,累计入渗量随着沙管深度的增加而增加,并与入渗时间呈幂函数关系;不同沙管深度的湿润锋运移距离随着时间延长而增大,与入渗时间符合幂函数关系;相同入渗时间,湿润锋运移距离随着沙管深度的增加而增大;随着距沙管中心距离的增加,不同沙管深度的土壤含水率减小,电导率值增大;随着沙管深度的增加,脱盐区范围逐渐增大。以上研究结果可为盐碱土改良措施提供合理依据。     

微咸水对生物炭作用下盐碱土水盐运移特征影响

为了合理利用微咸水资源并结合生物炭改良剂,在节水基础上探究施用生物炭微咸水矿化度对盐碱土水盐运移规律影响.以黄三角中度盐碱土为研究对象,在室内进行一维垂直入渗试验,包括对照共设置8个处理:CK,W1,W2,W3,C1,W1C,W2C,W3C.结果表明:相同入渗时间下,累积入渗量和湿润锋运移深度随微咸水矿化度增加先增加后降低;低矿化度条件下,掺生物炭的土壤入渗性能优于未掺生物炭的,提升幅度2.16%~8.54%,且处理W2C效果最优,W1C略小于W2C,Kostiakov模型能够更好地描述微咸水矿化度对生物炭作用下盐碱土的土壤水分入渗过程.相同土壤条件下,各处理0~20 cm土层土壤含水率随着微咸水矿化度增加先增加后降低,掺生物炭的土壤含水率比未掺生物炭高2.53%~3.95%,且处理W2C增幅显著,W1C略小于W2C.各处理的土壤含盐量随着微咸水矿化度增加而增加,生物炭处理的脱盐效果略小于未掺生物炭的,其中2 g/L微咸水处理的脱盐效果最优,脱盐率高达47.4%.综合考虑,对黄河三角洲地区中度盐碱土,建议掺加生物炭并采用2 g/L微咸水进行灌溉.     

石津灌区储水灌溉条件下土壤水分动态及灌水适宜阈值研究

从土壤水分能态角度,研究储水灌溉条件下土壤水分的动态变化及空间分布,探求适宜储水灌溉定额阈值范围。研究结果表明,灌水定额大于200 mm时,2 m以下土层出现水分深层渗漏,灌水定额300、2502、00 mm时,深层渗漏量分别达到587.63、236.32、152.05 m3/hm2;灌水定额75～150 mm,2 m以下土层无水分渗漏。因此,储水灌溉灌水定额阈值范围控制在750～1 500 m3/hm2,可以把灌溉水储存于深层土体内,以供作物生长期使用;储水灌溉模式在石津灌区可有效解决灌区来水与灌溉用水的错位矛盾,满足作物正常生长对水分的需求。     

设施条件下膜孔灌土壤水氮运移分布特性研究

在室内进行了模拟设施条件下膜孔灌灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水量和硝态氮质量分数。研究表明,土壤含水率和硝态氮质量分数随着灌后时间延长逐渐减小,土壤水分和硝态氮在灌后1d内存在明显减少现象,灌后5d土壤硝态氮反硝化作用加强;土壤含水率和硝态氮存在耦合现象,二者分布趋势基本相同,以膜孔中心为最大,远离膜孔中心逐渐减小。     

微咸水矿化度对秸秆还田下土壤水盐运移分布影响

为了研究微咸水与秸秆还田的综合利用效应,在室内进行一维垂直入渗试验,分析了秸秆还田下不同矿化度对土壤水盐运移分布的影响。结果表明,相同入渗时间下,累积入渗量以矿化度3g/L为分界点随矿化度的升高先增后减,湿润锋的变化规律相似;土壤含水率随矿化度的增加表现出先增后减的趋势,以3和5g/L时土壤保持较高含水率;电导率随矿化度的增加而增加,当矿化度大于3g/L时,微咸水对土柱的淋洗作用不大。     

水土保持耕作对黑土玉米氮素利用与温室气体排放影响

为探明不同水土保持耕作技术对东北黑土坡耕地玉米氮素利用和温室气体排放的影响，以大田试验为基础，设置7个耕作处理：等高耕作(Transverse slope planting, TP)、垄向区田(Ridge to the district field, RF)、深松耕(Subsoiling tillage, SF)、等高耕作+深松耕(Transverse slope planting+subsoiling tillage, TP-S)、垄向区田+深松耕(Ridge to the district field+subsoiling tillage, RF-S)、等高耕作+垄向区田(Transverse slope planting+ridge to the district field, TP-R)、常规耕作(Down-slope cultivation, CK),探究水土保持耕作技术对东北黑土坡耕地土壤养分状况、温室气体排放、氮素吸收利用和产量的影响。结果表明：在玉米全生育期内，水土保持耕作处理显著提高了玉米产量、器官氮素转运率以及氮肥利用率，部分水土保持耕作措施也可以显著降低N