滴灌施钙土壤水盐运移特征的田间试验研究

盐碱地的改良措施主要有水利改良、化学改良、生物改良。随着农业灌溉水的日益缺乏,水利改良盐碱地已受到一定程度的限制,化学改良和生物改良引起大家的重视。在化学改良中主要是通过添加钙离子含量降低钠离子含量,从而改善土壤结构性能,增加土壤的渗透性和通气性[1]。在盐碱地上,钠离子过多会严重影响土壤的结构,使其通气透水性能大为减小,形成土壤板结现象,严重的影响作物对水分和营养的吸收以致无法正常生长。通过在盐碱地上施加钙离子置换吸附在土壤胶体的钠离子,降低在作物根区范围的钠离子含量。同时近年来在新疆等地大面积推广的膜下滴灌开发利用盐碱地和防治次生盐碱化方法已经取得了显著成效。国内许多就膜下滴灌水盐运移特征     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

滴灌技术参数对南疆棉花生长和土壤水盐的影响

为确定最适宜南疆棉花生长的滴灌技术参数,于2018和2019年4-10月在新疆库尔勒31团（86°56′58″E,40°53′03″N）开展大田试验,试验设置3个灌溉定额（W1：60%ETc,W2：80%ETc,W3：100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量）和2个滴头流量（D1.8：1.8 L/h,D2.4：2.4 L/h）,研究不同灌溉定额和滴头流量对棉花株高、茎粗、叶面积指数、干物质累积量等生长指标、产量及其构成要素（有效铃数、百铃质量）和土壤水盐分布的影响。结果表明：1）同一滴头流量下,W3处理棉花生长指标、产量及其构成要素显著高于W1和W2处理;W1处理灌溉水分利用效率和水分利用效率显著高于其他灌水处理。2）同一灌溉定额下,D2.4处理棉花生长指标、产量及其构成要素、水分利用效率和灌溉水分利用效率显著高于D1.8处理。2018和2019年,W1、W2和W3处理下,D2.4处理的产量比D1.8分别增加4.81%、8.39%、4.69%和4.98%、7.23%、11.06%。D2.4处理土壤含水率均匀性高于D1.8处理;0～40 cm土壤含盐量随生育期推进呈上升趋势,随灌溉定额和滴头流量增加而降低。综合分析,灌溉定额为100%ETc、滴头流量为2.4 L/h时棉花生长较好,产量较高,2年最高产量分别为7 361.44和7 837.91 kg/hm2,是南疆棉花适宜的滴灌技术参数组合。研究结果可为指导该地区棉花节水控盐高效生产提供理论依据。     

幼龄香梨滴灌土壤水盐运移初步研究

研究香梨滴灌条件下土壤水盐分布特征,可为香梨合理水盐调控灌溉技术提供参考.对株行距为3 m×5 m、树龄4 a的香梨分别进行150,200,250,300mm灌溉定额滴灌试验,测定香梨生育期土壤剖面水分和盐分分布特性.结果表明:香梨生育期内,150,200mm和250mm灌溉定额使香梨根区土壤处于水分胁迫状态,不能满足香梨对水分的需求,300mm灌溉定额在香梨生育期具有洗盐效果,可作为株行距为3 m×5 m、树龄4 a的香梨节水控盐滴灌灌溉定额.进行香梨节水灌溉时,需考虑滴灌灌溉定额对土壤水盐分布的影响.     

滴灌苜蓿田间土壤水盐及苜蓿细根的空间分布

为了明确滴灌苜蓿土壤水、盐运移,细根分布及细根生物量动态,该文对苜蓿进行滴灌和漫灌试验,结果表明,漫灌水分集中在15 cm浅层土壤内且分布均匀,含水率在19.5%~20.5%之间。滴灌水分高值区集中在水平方向距滴头15 cm,深度为40 cm的土层中,含水率达到18.0%~20.0%。漫灌对0~25 cm深度土层盐分淋洗作用明显,土水比1:5土壤水提液的电导率由灌前的0.4~0.5 m S/cm下降到0.3 m S/cm以下;滴灌可使根区盐分下降至0.2 m S/cm,显著低于灌溉初始的盐分含量(P0.05)。与漫灌比较,滴灌苜蓿细根集中分布在水平方向距滴头0~30 cm,垂直深度0~50 cm范围内。生长季各时间节点滴灌细根总量高于漫灌,其平均值分别为211.6和198.3 g/m2。滴灌和漫灌各时间节点细根量表现出明显的波动,其范围分别在193.2~243.6和182.7~219.1 g/m2之间。在整个生长期内,滴灌活根量高于漫灌,且生长前期滴灌死根量变化较漫灌平稳。活细根和死细根之间的周转使得两者呈现出此消彼涨的状态,表明细根具有生长-凋亡-再生长的周期性。该研究可为滴灌技术在苜蓿栽培上的应用提供参考。     

长期膜下滴灌棉田土壤盐分变化特征

为阐明膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,选择典型绿洲区(新疆石河子市下野地灌区)进行膜下滴灌1~6 a的棉田,于2009—2013年对其土壤盐分离子变化进行定点监测分析。结果表明,绿洲盐碱区棉田土壤中盐分、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4以及Cl-随滴灌应用年限延长呈负指数幂函数曲线降低,在膜下滴灌技术使用初期,棉田盐分、离子下降较快,随后降幅减小;滴灌第1年土壤为盐土,滴灌第5年转为轻度盐化土;滴灌第6年后棉花成活率为76.39%,产量为4 515.48 kg/hm2。同时随着滴灌年限延长钠吸附比和Cl-/SO2-4当量比降低,土壤中阴阳离子组成亦在逐年发生变化,长期应用膜下滴灌技术后盐碱土类型将可能由氯化物-硫酸盐盐土转化为硫酸盐盐土。结果表明,绿洲盐碱灌区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分向着有利于棉花生长的方向发展。研究可为规模化推广膜下滴灌技术提供一定的理论支持。     

水肥耦合对膜下滴灌甘蓝根系生长和土壤水氮分布的影响

水肥施用制度是影响水肥利用效率和作物产量的主要因素。该研究主要针对大棚种植甘蓝膜下滴灌下采用不同水肥施用制度时作物根系生长和土壤水氮分布开展试验观测分析,在已有研究推荐的氮肥用量范围中选取了3个氮肥用量(200、300和400 kg/hm2)与制定的灌水方案(上/下限:90%θf/75%θf、100%θf/85%θf和100%θf/75%θf,θf为田间持水率)建立了低水高肥、高水低肥和中水中肥3种水肥施用制度方案,在水利部节水灌溉示范基地大棚内开展了2季田间对比试验。试验结果表明:较高的灌水下限(85%θf)会增加甘蓝根系在0～20cm土层中的分配比例,较高的水肥用量能增加根系质量;处理2(高水低肥)的灌水施肥制度可使根系层土壤保持较高的含水率和较小的变异系数,且灌溉水向深层渗漏不明显,生育期内各处理土壤硝态氮和铵态氮的变化主要发生在0～40 cm土层,40 cm以下土层变化较小,而对于根系98%以上分布在40 cm以上土层的甘蓝来说,这有利于根系对N素的吸收利用,从而提高甘蓝对氮素的利用效率;施肥时灌水量较大会引起硝态氮和铵态氮向深层淋失的危险,且300和400kg/hm2的施氮量在作物收获后土壤表层硝态氮残留量较大。综合分析,该试验认为甘蓝适宜的施氮量200 kg/hm2,适宜的灌水下限85%θf、灌水上限100%θf,该结果可为设施膜下滴灌甘蓝水肥管理和减轻农业面源污染提供技术参考。     

滴灌方式及定额对北疆冬灌棉田土壤水盐分布及次年棉花生长的影响

为探寻解决干旱区棉田冬季灌水问题,明晰北疆棉田不同冬灌方式及灌水定额对土壤水分、盐分分布以及翌年棉花生长及产量的影响,采用大田试验方法,以未冬灌大田作为对照(CK),设置滴灌和漫灌2种灌水方式下4个梯度的灌水定额(1 800、2 400、3 000、3 600、3600 m3/hm2)共9个处理进行冬灌试验,分析了冬灌灌水后到播种前0~300 cm土层的水分、盐分的动态变化以及翌年各处理棉花的出苗率、群体生理指标(群体光合势、群体净同化率、叶面积指数)和产量数据。结果表明,冬灌对次年播前土壤水盐分布及含量的大小均具有一定的影响,无论漫灌还是滴灌方式进行冬灌,随灌水定额增加土壤水分和盐分的影响深度也随之加深,灌水定额达到3 000和3 600 m3/hm2时,冬灌对土壤水盐影响深度可达300 cm。冬灌可显著改变次年播前土壤盐分的自然分布状态,有效淋洗并降低上层土壤盐分含量;相对漫灌方式而言,滴灌冬灌方式土壤水分入渗更加均匀且规律明显。冬灌对次年滴灌棉花的生长发育及产量均具有重要影响,冬灌后次年棉花群体指标与未冬灌处理的差异随冬灌灌水定额的增加愈加显著,灌水定额3 000 m3/hm2滴灌冬灌处理的次年棉花群体光合势与叶面积指数较未冬灌处理分别提升34.30%和42.60%;冬灌有利于次年棉花产量的提高,滴灌冬灌灌水定额3 000、3 600 m3/hm2处理时的棉花产量相对未冬灌处理分别增产10.66%和12.36%。综合考虑冬灌方式及灌水定额对次年土壤水盐分布及棉花生长和产量的影响,研究认为滴灌条件下灌水定额3 000 m3/hm2的冬灌在试验条件下比较适宜,既可淋洗盐分至耕层以下300 cm处,亦可获得6 107.75 kg/hm2的较高产量。     

干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响

研究新疆干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响,为滴灌均匀系数设计与评价标准的修订和完善提供依据。供试作物为棉花,试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.65(C1)、0.78(C2)和0.94(C3)3个水平,灌水量设置充分灌水量的50%、75%和100%3个水平。结果表明,棉花生育期内根系层0～60cm土层含水率均匀系数保持在较高水平(0.80～0.97),滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用的影响均未达到显著水平。土壤NO3--N含量均匀系数随时间和空间表现出较强的变化特征,在生育期内的变化范围为-0.27～0.92,且低于土壤含水率均匀系数;滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用对NO3--N含量均匀系数的影响不显著。干旱区作物生育期降水量难以弥补灌水不均匀对水分分布造成的负面影响,滴灌均匀系数对棉花生育期内根系层土壤含水率均匀系数的影响强于初始含水率均匀性和灌水量。上述结果可供制定干旱区滴灌均匀系数标准时参考。     

滴灌模式对农田土壤水氮空间分布及冬小麦产量的影响

大田作物最优滴灌模式的研究是滴灌技术深入推广应用过程中的重要研究内容,通过田间试验,选取地表滴灌和地下滴灌两种滴灌类型,研究其在4种不同灌溉制度下农田水、氮空间分布规律以及冬小麦产量的差异。试验结果表明,在土壤水分控制范围相同时,不同滴灌类型下冬小麦生育期内所需的灌水总量和灌水频率不存在显著差异;在施肥量和灌水定额基本相同时,地下滴灌较地表滴灌促使硝态氮向深层土壤运移的几率更大。但总体而言,不同滴灌类型相同灌溉制度下,硝态氮运移规律基本相似;同种滴灌类型不同滴灌制度下的各处理冬小麦产量存在显著差异。而且,在充分灌时,不同滴灌模式下的冬小麦产量差异性不显著;非充分灌时,滴灌模式对冬小麦产量存在显著影响。     

微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征

开展田间试验研究微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征。试验采用5个水平的微咸水灌溉处理：电导率分别为1.1 dS/m(K1),2.2 dS/m(K2),2.9 dS/m(K3),3.5 dS/m(K4)和4.2 dS/m(K5),重复3次,按随机区组布置。试验结果表明：滴灌条件下各种盐分离子的迁移速度与分布特性不同,Ca²⁺、Mg²⁺与SO^2-₄易于被灌溉水分淋洗,主要分布在湿润体外围,而HCO^-₃、Na⁺与Cl^-主要分布在湿润体内部。生育期内土壤剖面上的平均盐分含量没有增加,但对土壤结构与作物有重要影响,Cl^-、Na⁺、HCO^-₃有增加的趋势。     

膜下滴灌条件下灌水水质和流量对土壤盐分分布影响的田间试验研究

膜下滴灌是一种既节水,又能抑制土壤盐分上移的灌水技术。该文着重研究在田间条件下,滴头流量、灌水量和灌水水质对微咸水点源入渗水盐运移的影响。研究结果表明,在充分供水条件下,水平湿润锋和积水锋面随时间的推进符合幂函数关系;滴头流量越小,沿土壤深度方向上的盐分含量越小;滴头流量越大,水平方向含盐量随距离增加的趋势越不明显;灌水量是微咸水灌溉条件下控制盐分累积的一个重要因素,灌水量不足,没有足够的入渗水量以确保盐分的淋洗;灌水矿化度的升高会显著增加土壤表层的含盐量。     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。     

干旱区盐碱地滴灌土壤基质势对土壤盐分分布的影

该文通过田间试验研究覆膜滴灌条件下土壤基质势对土壤盐分分布的影响。试验设3个水平的土壤基质势处理： -5 kPa (S1),-15 kPa (S2) 和-25 kPa (S3),每个处理重复3次,按随机区组布置。试验结果表明：垄作覆膜滴灌条件下各盐分离子的迁移和分布特性不同。Na+ 和Cl- 易被灌溉水淋洗,主要分布在湿润体的边缘,在滴头附近含量最低,远离滴头含量逐渐增大,土壤基质势越高,淋洗效果越明显,离子含量和土壤总盐量呈线性相关。Mg2+、Ca2+、HCO3-含量受土壤基质势影响较小,在土壤剖面分布相对均匀,离子含量和土壤总盐量之间没有明显相关关系。盐渍化土壤中总盐分的淋洗主要受到作物播种时第一次大水量灌溉和苗期阶段较高土壤基质势控制的灌溉影响,作物生育中后期不同土壤基质势处理对土壤总盐分的淋洗影响较小。该研究结果对盐碱地水盐调控和灌溉制度的制定具有理论意义和应用价值。     

层状土壤质地对地下滴灌水氮分布的影响

以均质砂土（S）、均质壤土（L）和上砂下壤层状土壤（SL）为对象,采用室内土箱试验,研究了土壤质地及其层状结构和地下滴灌灌水器流量对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响。结果表明,SL层状土壤中,砂-壤界面增加了水分的横向扩散而限制了水分的垂向运动,致使界面下部形成水分和硝态氮积聚区。土壤硝态氮分布还受肥料溶液浓度和土壤初始硝态氮浓度影响,对试验采用的土壤初始硝态氮浓度较低而肥料溶液硝态氮浓度较高的情况而言,灌水器周围的硝态氮浓度与肥料溶液的硝态氮浓度相近,随着离开灌水器距离的增加,土壤硝态氮浓度减小。灌水器周围的土壤含水率和硝态氮浓度随灌水器流量的增大而增大。施肥灌溉使灌水器周围5～10 cm范围内的铵态氮浓度出现峰值,而土壤质地和灌水器流量对铵态氮浓度分布没有明显影响。因此地下滴灌水氮管理措施的制定应综合考虑土壤质地及其结构、初始土壤水氮状况、灌水器埋深及流量、灌水量、肥液浓度等因素。     

滴灌水肥一体化条件下覆膜对玉米生长及土壤水肥热的影响

为系统地从玉米生长和土壤水肥热的变化来揭示覆膜的调控效应,于2014、2015年两种基础地力水平上设置覆膜滴灌与无膜滴灌开展田间试验,结果表明:与裸地滴灌比较,覆膜提高了玉米生育前期及快速生长期的叶面积指数,缩短了群体冠层发育时间。覆膜能提高出苗率4.9%～5.2%、有效株占比率5.7%～6.3%、增加籽粒与茎叶氮磷钾积累量3.9%～19.8%。覆膜能提高产量10.8%～14.2%、增加水分利用效率17%～18.4%,并且提高穗位叶光合能力与肥料偏生产力,良好基础地力可增幅覆膜效果。在播种后75 d内,覆膜提高了1 m土层贮水量达3.9%～15.7%,冠层发育完全后土壤贮水量表现为接近或小于裸地。覆膜能降低表土在相等时间间隔内水分消耗的差异,可降低表土水分消耗量在0～60 cm深耗水总量的占比率、并且削弱了湿润土体水分消耗的垂向差异。覆膜降低了灌后1～7d滴灌带处土壤水分消耗量7.59 mm、降低了膜侧处耗水量9.44 mm。覆膜可提高生长进程中0-20 cm土壤有效氮2.13～12.0 mg/kg,增加籽粒与茎叶氮积累量的同时也增大了玉米对20～60 cm土层的氮素吸收量。对收获后20～100 cm残留有效氮及速效磷以不明显影响或降低为主。土壤热增减随水分供应与消耗呈现出交替循环的波动性,覆膜明显增加了生育前期及快速生长期土壤温度,5 cm土层75 d多得到44.92℃的日均地积温,显著表现在土壤得水失热(井灌水和降雨后)至地温回升期,能稳定地温振幅且在土壤冷凉时获得更多的地积温。     

滴灌条件下盐渍土盐分淡化区形成过程中离子运移特征

为了探究滴灌条件下盐渍土壤盐分淡化区形成过程中水盐及离子运动规律,通过土柱滴灌模拟试验分析了土壤水分、盐分及离子的分布特征及随时间的变化关系.结果表明:土壤总盐分及各个离子随着滴灌水的运移而运动,先进行横向运移,再进行纵向移动,当滴灌时间为15 h(滴水量16.2 L·桶-1)时,在0～30 cm区域内形成稳定的椭圆型...     

小麦不同滴灌年限小尺度土壤剖面盐分空间分布特征

以1、5年的滴灌不覆膜密植作物冬小麦农田土壤为研究对象,通过采集小尺度土壤剖面(0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm)样品,结合连续性定位监测、描述性统计和地统计分析,探索新疆奇台县不同滴灌年限小尺度土壤盐分积累时空变异规律。研究结果表明,各土层土壤盐分符合对数正态分布。滴灌1年土壤盐分含量平均值随土层深度的增加呈底聚特征,滴灌5年呈抛物线特征。滴灌1年变异系数大部分为弱变异,滴灌5年部分为中等程度变异。半方差函数表明,滴灌1年土壤盐分含量符合球状模型和高斯模型,R~2≥0.76;滴灌5年土壤盐分含量符合高斯模型、球状模型和指数模型,R~2≥0.75。土壤盐分块金系数C_0/(C_0+C)为中等和强烈的空间自相关性,表明土壤盐分受结构性因素和随机性因素共同作用。研究结果可为科学管理和合理利用改良盐渍化土壤提供理论依据和数据参考。     

膜下滴灌棉田土壤水盐运移简化模型

滴灌农田土壤盐分积累是关系到这一方式是否可持续的重要问题,数值模拟是研究这一问题的重要手段,然而目前缺乏针对这一问题的可用模型。该文构建了一个滴灌土壤水盐运移简化模型,通过将膜下滴灌土体划分为若干单元格,通过滴灌入渗饱和湿润体形成、毛管扩散运移2个过程实现滴灌土壤水盐运移模拟,该模型包含有降水再分配、根系吸水、土壤蒸发等水文过程。于2010年在新疆石河子大学灌溉试验站微咸水滴灌试验,对构建的模型进行校正和验证,结果显示,该模型较好地模拟了膜下滴灌土壤水分与盐分运移过程以及土壤盐分积累特征,研究结果可为膜下滴灌条件下棉田土壤盐分积累及其影响因子研究提供基础。