蓄水坑灌降雨径流的产汇流特性研究

蓄水坑灌法是一种具有水土保持作用的山丘区果林灌溉新方法。根据蓄水坑灌法田间工程的特点,分析了在蓄水坑灌条件下的产汇流特性;在此基础上对单棵果树控制面积内的径流过程、初损历时、径流量及径流系数进行了分析推导,建立了相应的计算模型,并以设计算例说明了计算模型的应用。此项研究对于在一定的水土流失防治标准下设计蓄水坑灌的田间工程具有重要的价值。     

蓄水坑灌法及其水土保持作用

根据我国北方山丘区存在着干旱和水土流失这两个突出问题，提出了一种适用于果林灌溉的蓄水坑灌法。与传统灌溉方法比较，该方法不仅具有节水灌溉、保水抗旱等特点，而且能截蓄当地降雨径流，有效防止水土流失，促进良性水循环。主要阐述了蓄水坑灌法的原理、水土保持作用及其田间工程内容。     

滴灌带布置方式与灌水定额对土壤性状及棉花产量影响

通过田间灌溉试验系统地分析了不同滴灌灌水定额和滴灌带毛管布置方式对土壤性状与棉花产量的影响,旨在筛选出一种适宜新疆北疆棉田棉花栽培的滴灌灌水模式。滴灌灌溉田间试验以棉花品种"ND203"为供试作物,采用当前新疆普遍应用的2种典型滴灌带毛管布置方式(一膜两管六行和一膜三管六行)和3种滴灌灌水定额(常规灌水量,节水15%和节水30%灌水量)进行。结果表明:在滴灌灌水定额相同的条件下,与一膜两管六行相比,一膜三管六行滴灌毛管布置方式淋洗棉花行间0～40 cm土层土壤盐分效果最优,棉花产量增加4%～11%;在滴灌带毛管布置模式相同条件下,灌水定额越大,棉花行间0～40 cm土层土壤总孔隙度越大、容重越小、持水能力越强,棉花单株成铃数越多。因此,可以认为一膜三管六行滴灌带毛管布置方式与节水15%灌水定额(全生育期灌溉定额为3434 m3hm-2)相组合,棉花产量达到最高(6078 kg hm-2),是北疆棉田棉花栽培节水灌溉的首选。     

入渗水头对土壤水平一维入渗影响初探

蓄水坑灌法是一种适用于我国北方山丘区果林灌溉的新方法。蓄水坑灌条件下的土壤水分入渗是在变水头条件下进行的。本文着眼于研究蓄水坑的侧向水平入渗,通过室内试验,对水平土柱在不同水头作用下的土壤入渗状况进行研究,结果表明入渗水头对入渗系数有较为显著的影响,对入渗指数有一定的影响,入渗系数和入渗指数均随入渗水头的变化呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势。这一研究成果对进一步研究蓄水坑灌条件下的变水头入渗及土壤水分运动特性具有重要价值。     

大型喷灌条件下马铃薯田间土壤含水率空间变异特征及合理采样数研究

[目的]研究马铃薯田间不同深度土壤含水率的空间分布规律及其合理采样数,为大型喷灌条件下精准灌溉制度的制定提供科学依据。[方法]在约34 hm~2的农田中采用固定与随机相结合的方法布设了116个取样点,分别测定了0—20 cm和20—40 cm深度的土壤含水率,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,研究喷灌前后马铃薯生长期内土壤含水率的空间分布特征及其合理采样数。[结果] 0—20 cm深度灌溉前和灌溉后的平均土壤含水率的变化范围7.61%～13.79%,20—40 cm深度灌溉前和灌溉后的平均土壤含水率的变化范围为8.71%～16.12%;总体上土壤含水率变异系数变化范围为16.47%～28.55%,均表现为中等程度的变异性,20—40 cm深度的土壤含水率变异程度略高于表层。连续2 a马铃薯各时期土壤含水率总体表现为中等程度的空间相关性,土壤含水率空间变异受随机因素与结构因素共同影响。田间水分总体上呈斑块状分布,灌水后期土壤含水率的分布较灌前更为分散。地统计学得出田间合理采样数为87个。[结论]在大型喷灌条件下马铃薯田间土壤含水量存在中等程度的空间变异性,并且地统计学与传统统计学两种方法均适用于确定农田平均土壤含水率的最优采样数量。     

蓄水坑灌条件下变水头作用的垂直一维土壤入渗参数试验研究

蓄水坑灌法是针对中国北方山丘区存在着干旱和水土流失这两个突出问题而提出的一种适用于果林灌溉的新方法.蓄水坑灌条件下的土壤入渗是在变水头作用下进行的.该文通过室内试验,对垂直土柱在不同水头作用下的土壤入渗参数进行研究,结果表明入渗水头对入渗系数有较为显著的影响,入渗系数随入渗水头的变化呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势;入渗水头对入渗指数也有一定的影响,但其变化范围较小.这一研究成果对蓄水坑灌条件下的变水头入渗及土壤水分运动特性的进一步研究具有重要价值.     

滴灌灌溉计划制定中毛管埋深对负压计布置方式的影响

为了为采用负压计拟定滴灌灌溉计划提供充分依据,对不同毛管埋深条件下滴灌番茄根区土壤基质势的时空分布进行监测,以探讨采用负压计拟定滴灌番茄灌溉计划的适宜布置方式。试验于2006和2007年在日光温室内的砂质壤土上进行,滴灌毛管设0、15和30 cm 3个埋深,监测距毛管水平距离0、15和30 cm 3个剖面上10、20、30、50、70和90 cm深度的土壤基质势。对番茄根区土壤基质势时空分布和番茄耗水量与土壤基质势变化的相关性分析表明,水平距毛管0、15和30 cm 3个剖面间土壤基质势差异较小,负压计距毛管的水平距离对耗水量与土壤基质势变化的相关程度影响不大;毛管埋深对20～70 cm土层土壤基质势影响显著,负压计埋置深度对耗水量与土壤基质势变化的相关性影响显著,应依据毛管埋深确定负压计适宜埋置深度。建议采用负压计制定灌溉计划时在毛管所在垂直剖面上安装1支即可,该研究条件下,毛管埋深0、15和30 cm时,用于制定灌溉计划的负压计宜分别埋置在毛管所在剖面上30、50和70 cm深度。     

蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的数值模拟

为了提高蓄水坑灌条件下土壤氮素的利用率,建立了蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型,利用有限体积法进行了求解,并利用室内蓄水单坑灌施尿素条件下土壤水分和氮素运移转化实测数据进行了验证。结果表明,蓄水单坑灌施尿素1 700 mg/L条件下,土壤铵态氮主要分布在20～70 cm深度范围内,1～3 d内土壤铵态氮含量明显增大,7 d后开始减小;土壤硝态氮主要分布在湿润锋附近,1～7 d内硝化作用逐渐增强,20～70 cm范围内硝态氮浓度不断增大。土壤含水率、湿润锋、铵态氮、硝态氮含量计算值与实测值吻合较好,说明所建立的蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型是正确的,采用有限体积法求解是可行的。该模型可较好地模拟蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的动态变化。     

微润灌对作物产量及水分利用效率的影响

为探明微润灌对作物生长及产量的影响,以夏玉米和冬小麦为研究对象,采用完全随机试验设计,对比研究微润灌不同毛管间距布置(20 cm、40 cm、60 cm)、地下滴灌和无灌溉对大田作物产量、水分利用效率和土壤电导率的影响。结果表明:与地下滴灌相比,微润灌用水量约为地下滴灌的1/4~4/5;由于灌水差异较大,作物产量有所降低,夏玉米产量显著下降(P0.05),冬小麦产量下降,但未达显著水平(P0.05);两作物水分利用效率有所提高,但差异不显著(P0.05);灌溉水分利用效率均显著提高(P0.05)。随微润管布置间距的减小,作物产量呈增加趋势,作物水分利用效率与灌溉水分利用效率均呈减小趋势。综合考虑分析,在较为缺水的塿土区微润管最佳布置间距60 cm,此时可不显著降低产量同时提高水分利用效率。此外,微润灌布置间距对土壤电导率的影响较小。采用微润灌与地下滴灌处理时,随土层深增加,作物各生育期土壤电导率无显著差异(P0.05)且变化趋势基本一致,表明微润灌与地下滴灌对土壤的影响具有一致性。微润灌下作物产量与灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率和10~80 cm土层土壤平均电导率之间相关性显著。因此,采用灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率或10~80 cm土层土壤平均电导率预估微润灌下的作物产量具有可行性。上述研究可为微润灌技术推广应用提供依据。     

深松耕作和秸秆还田对农田土壤物理特性的影响

[目的]为了增加中国干旱半干旱地区农田土壤蓄水保墒能力。[方法]采用野外试验和室内分析相结合的方法研究了深松和深松结合秸秆还田耕作技术对晋中北部地区两种主要类型土壤物理特性的影响。[结果]深松可以打破土壤犁底层,显著降低黏土和壤土10—30cm土层范围内的土壤容重;调节土壤孔隙度,增加了黏土10—30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度,同时增加壤土10—30cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度和20—30cm土层土壤非毛管孔隙度;改善黏土和壤土20—30cm土层土壤固、液、气3相状况;深松结合连年秸秆还田进一步优化了壤土耕层环境,同时显著降低了玉米拔节期土壤地表结皮的厚度和紧实度。[结论]深松结合连年秸秆还田和深松耕作技术可以缓解土壤板结状况,增加降雨入渗。     

深蓄灌溉对夏玉米农田水分动态的影响

为探究深蓄灌溉利用汛期雨洪资源补充土壤水和地下水的可行性,于2020年6—10月在玉米田间小区开展试验研究,监测不同计划储水深度(T1:H_p=60 cm; T2:H_p=90 cm; T3:H_p=120 cm; T4:H_p=150 cm; T5:H_p=180 cm)且以饱和含水率为灌水上限的一次深蓄灌溉条件下土壤水分动态变化特征,研究量化补充土壤水的农田水分动态,为制定有效补给土壤储水的深蓄灌溉制度提供依据。结果表明：深蓄灌溉可有效补充农田土壤水分,灌溉10天后不同处理0—200 cm土层平均含水率增幅范围为11.90%～40.85%,T5处理含水率增幅最高;随着计划储水深度的增加,夏玉米农田蒸散量先增加后降低最后上升至最高水平,在计划储水深度为90 cm的处理达到最大;计划储水深度为60,90 cm时,补充水量主要用于补给浅层土壤和农田蒸散,不利于进行土壤储水;计划储水深度为120 cm以上时,灌水及降雨对深层土壤水分补给量达243.39 mm以上,占总供水比重27.29%以上...     

水稻蓄水－控灌技术初探

该文提出了水稻"蓄水-控灌"的灌排新模式,即在保持较低灌水下限的同时,提高雨后蓄水深度,以充分利用水稻的抗旱、耐淹特性,提高降雨利用效率.以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验,研究了蓄水-控灌模式对水稻耗水量、灌溉定额、排水定额、降雨利用效率以及对水稻农艺指标和产量的影响,并与淹水灌溉和控制灌溉试验结果进行了比较分析.结果表明,蓄水-控灌耗水量较淹水灌溉减少15.0%,而较控制灌溉增加20.4%;与淹水灌溉和控制灌溉技术相比,蓄水-控灌水稻本田期内灌溉定额分别减少了20.8%、46.9%,排水定额减少了83.9%、87.2%;降雨利用效率增加36.84%、48.02%.蓄水-控灌模式下水稻的株高、有效穗数均高于淹水灌溉,叶面积指数低于淹水灌溉,经济产量高于淹水灌溉和控制灌溉.上述结果表明水稻蓄水-控灌是一种节水高效的灌溉模式.     

滴灌毛管设计(节选Ⅰ)

滴灌毛管设计包括管道布置设计及流量设计。支管间距由田块形状、毛管水力学计算等综合分析确定。最优的系统布置及毛管进口位置,毛管所需的平均进口压力水头（单向毛管、双向毛管）可通过图解法或数解法计算确定。图解方法有利于目估水头损失与位置水头,并可适用于非均匀坡度。数解法更简捷、精确。     

微地形改造对天山南麓寒旱矿区土壤水分动态的影响

[目的]明确微地形改造对(0—50 cm)土壤水分时空动态影响的变化规律,为天山南麓寒旱矿区的土地复垦及生态系统重建提供科学依据和理论支撑。[方法]以拜城润华煤矿区覆土平台和边坡改造后的微地形为试验对象,监测了2022年5—11月的土壤水分,并进行对比试验分析。[结果]平台集水坡面和蓄水沟改造土壤含水率分别比对照提高了37.03%和25.85%,提升效果表现为：集水坡面>蓄水沟;蓄水沟和集水坡面改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,其作用效果表现为：蓄水沟>集水坡面。边坡反坡梯田和鱼鳞坑改造土壤含水率分别提高了6.48%和13.22%,提升效果表现为：鱼鳞坑>反坡梯田;鱼鳞坑改造方式提高了土壤水分的时间稳定性,反坡梯田改造方式降低了土壤水分的时间稳定性。[结论]在平台和边坡2种地形条件下,集水坡面改造更有利于受损矿区平台生态治理,鱼鳞坑改造更有利于受损矿区边坡生态治理。     

石灰岩山地不同整地组合对侧柏林蓄水保土功能的影响

以新泰市汶南镇洞山小流域石灰岩山地山坡上部采取6种整地组合营造的六年生侧柏林为研究对象,系统研究不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能。结果表明:(1)6种整地组合侧柏林的林木保存率、林木生长量和枯落物层蓄积量以整地深度和面积最大的侧柏林的林木保存率和林木生长量最大,枯落物层蓄积量最多;林下灌草植被生物量随着林分郁闭度的减小而增加。枯落物分解后改善了土壤物理性状,增加了土壤孔隙度,减小了土壤容重,提高了土壤渗透速率,增加了土壤蓄水量。(2)6种整地组合侧柏林与对照相比减少的土壤侵蚀量以水平阶整地2最多,为39.161t/hm2,穴状整地1的较小,为34.153t/hm2。(3)对不同整地组合侧柏林的林分郁闭度、枯落物蓄积量、土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤渗透速率、增加的土壤饱和贮水量、减少的土壤侵蚀量、灌草生物量、灌草盖度和有机质含量等进行方差分析,可知均存在显著差异,按各项指标得分相加得出蓄水保土效益,不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能排序为水平阶整地2>鱼鳞坑整地2>水平阶整地1>鱼鳞坑整地1>穴状整地2>穴状整地1。     

集雨节灌技术在韭园沟示范区建设中的应用

结合韭园沟水土保持生态示范区建设,建设了大型集雨场,并布设了渗灌、低压管灌等,与穴灌进行不同灌溉方式的对比试验。结果表明,与穴灌相比,采取渗灌、低压管灌等方式,改善了示范区集约化枣园和大扁杏示范园区小气候和土壤理化性状,增加了适宜生长的田间水分持续天数,促进了树体生长发育和产量增加,改良了果实品质,并减少了用工。将雨水节灌技术应用于示范区建设和周边地区生产实践,有效地提高了韭园沟水土保持生态示范区建设的速度和科技含量。     

棉花膜下滴灌毛管布置方式的试验研究

根据2000年5～8月在新疆石河子121团土壤改良实验站进行了大田棉花膜下滴灌毛管布置形式的试验研究,毛管间距110cm基本能满足外行棉花对水分的需求。通过对3种不同毛管间距条件下棉花株高、叶面积、根长、产量和品质的比较,毛管间距110cm,一条毛管灌溉4行棉花的布置方式较好。它比常规布置方式可节省毛管用量1/3左右,可以大幅度降低膜下滴灌系统的投资     

基于灰色关联分析的砒砂岩区不同林龄沙棘的改土效应

[目的]探究不同林龄沙棘对其下土壤的改良效果,为砒砂岩区人工沙棘林生态建设、恢复和重建提供理论依据。[方法]以内蒙古达拉特旗典型砒砂岩区不同林龄沙棘林为研究对象,利用灰色度关联分析法,对沟坡阳坡1～7 a沙棘林0—40 cm土层土壤物理性质(土壤含水量、土壤容重、土壤总孔隙度、土壤比重、土壤毛管孔隙度、土壤非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、土壤最大毛管持水量)进行测定,并以周边荒坡作为对照(CK),对不同林龄沙棘林对砒砂岩土壤的改土效应进行分析。[结果]土壤含水量、土壤总孔隙度随沙棘林龄增加而增大,随土壤深度增加而减少,土壤容重与之相反;不同林龄沙棘能增强土壤持水能力,并且4～7 a沙棘持水能力大于1～3 a沙棘持水能力。[结论]在砒砂岩区营建人工沙棘林有利于土壤改良,不同林龄沙棘对土壤改良作用主要作用于0—10 cm和10—20 cm土层。     

风化矸石山不同侵蚀微生境的基质理化性质与水分特征

[目的] 研究不同侵蚀微生境下基质的理化性质与水分特征,为揭示其植被定居与恢复的驱动与限制机制提供理论基础,为北方早期矿区废弃地植被重建的实践提供科学参考。[方法] 以裸坡、细沟、浅沟与堆积体为研究对象,研究其基质的机械组成、容重、毛管孔隙度、pH值、电导率与水分特征及其相互关系。[结果] 各粒径基质在不同侵蚀微生境间变化各异,而且不同土层间存在差异。不同侵蚀微生境基质容重大小表现为：浅沟＞细沟＞裸坡＞堆积体,而毛管孔隙度大小表现为：堆积体＞裸坡＞浅沟＞细沟。不同侵蚀微生境基质的pH值无显著性差异,但其在不同土层变化有所差异;电导率均表现为：堆积体＞裸坡＞浅沟＞细沟,且在10—20 cm土层高于0—10 cm土层。不同侵蚀微生境的基质含水率与毛管持水量均表现为：堆积体＞裸坡＞浅沟＞细沟,裸坡与浅沟的基质含水率与毛管持水量均在上坡位最低,而细沟的在中坡位最低。[结论] 风化矸石山基质水分特征主要受容重和毛管孔隙度影响显著,裸坡和堆积体砂粒和中粗粒相对较多,水分较好,可为植被定居与恢复提供安全生境。     

地下滴灌毛管水头偏差率特性及与土壤水分均匀度的关系

毛管水头偏差率是确定毛管长度的主要技术指标。以正在运行的新疆棉田地下滴灌系统为试验对象,选取代表性毛管,实测正常灌溉过程中毛管首尾压力、流量和沿程土壤水分,研究地下滴灌毛管水头偏差率特性及其与土壤水分均匀度的关系。结果表明:在毛管设计工作水头为10 m条件下,测试毛管水头偏差率在0.58%~12.80%之间。同一管网中,不同毛管的水头偏差率各不相同且具有波动性,但同一支管位置处树状毛管与环状毛管之间的相对趋势稳定;在毛管设计工作水头为10 m条件下,支管入口压力对毛管水头偏差率的影响不显著(P0.05);毛管水头偏差率和毛管埋深层土壤水分均匀系数之间有强的负相关关系(P0.001),建立了水头偏差率和土壤水分均匀度之间的数学模型,经验证,85%毛管的绝对误差小于5%。研究可以为地下滴灌毛管长度设计与毛管工作状况评价提供参考。