膜下滴灌水肥一体化研究进展

水资源短缺和肥料利用效率偏低是制约我国农业可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥一体化技术是将节水灌溉、按需施肥与覆膜农艺措施集成的高效灌水施肥技术,具有节水节肥、减蒸抑盐、提质增效和减少化肥投入等优点。综述了膜下滴灌水肥一体化技术对水肥利用效率、土壤水盐分布运移,氮磷钾养分在土壤-作物系统的吸收、转化、迁移规律和对土壤理化性质的影响,以及水肥耦合模型研究和滴灌水肥一体化发展历程,分析了膜下滴灌技术目前存在的问题并提出了对策建议。     

马铃薯膜下滴灌水肥一体化研究进展

膜下滴灌水肥一体化技术是先进的灌水施肥技术和栽培技术的集成。它是一种高效能利用作物水肥的技术,是眼下农业工程领域研究的焦点之一。首先阐述了目前国内农业水肥利用效率低下的现状,然后简要回顾了滴灌水肥一体化技术发展过程,阐述了膜下滴灌水肥一体化栽培马铃薯的需水需肥规律、水肥耦合机制、土壤水盐运移规律研究进展,分析了膜下滴灌技术目前存在的主要问题,提出了相应的解决对策并展望了今后需要进一步研究和探索的方向,以期为水肥一体化在马铃薯栽培中的应用提供参考。      

水肥一体化滴灌条件下氮素在土壤中的时空分布特征

水肥一体化灌溉是提高水肥利用效率的主要途径之一。试验采取单点源滴水施肥模拟滴灌条件下水肥一体化灌溉施肥过程,研究滴灌条件下氮素中的NO~-_3-N和NH~+_4-N在土壤湿润体中的时空分布特征。结果表明,在灌水施肥结束后的1周时间内,土壤湿润体中NO~-_3-N和NH~+_4-N在靠近灌水施肥点处的含量较高,由灌水点向外,随着距离的增大,其含量逐渐减小,在土壤湿润体的边缘,即湿润锋处,氮素的含量最低。随着时间的推移,NO~-_3-N和NH~+_4-N的分布变化表现为:NO~-_3-N的含量先增大后减小,在第5d达到最大值,此后含量有所降低。而NH~+_4-N的含量相对较低,其含量始终低于NO~-_3-N的含量,且一直在减小,特别是在第3d以后迅速减小,到第5d时湿润体内NH~+_4-N的含量甚至低于灌水前风干土的含量。     

膜下滴灌棉田土壤温度分布特征

为了探讨膜下滴灌棉田地温的时空变化规律,作者通过在新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处国家重点灌溉试验站开展微咸水和淡水膜下滴灌棉花大田试验,定时监测膜下滴灌棉田棉花不同生育期、不同空间位置处的温度。研究结果表明,表层土壤温度变幅大,深层土壤温度变幅小;苗期宽行地温＞窄行＞膜间,蕾期宽行地温＞膜间＞窄行,花铃期膜间地温＞宽行＞窄行;不同生育期对地温起主导作用的影响因子不同,苗期地温的主要影响因子为覆膜,蕾、花铃期的主要影响因素为植株覆盖及土壤含水量,吐絮期的主要影响因子为植株覆盖;微咸水膜下滴灌条件下,相同深度不同位置(宽行、窄行、膜间)以及相同位置不同深度处地温变幅均较淡水处理显著,且微咸水膜下滴灌棉田同一深度同一位置处地温明显高于淡水处理。     

风沙土大豆膜下滴灌水肥一体化适宜灌水量的研究

风沙区作物存在不同的生理生长特点,现有的灌溉制度缺乏通用性,为确定风沙土地区大豆膜下滴灌水肥一体化适宜灌水量,进行大田试验,以灌水量为试验因素,基于作物冠层蒸发皿蒸发量设置0.4 (W1)、0.6(W2)、0.8 (W3)、1.0 (W4)和1.2 E_pan(W5) 5个灌溉水平,研究风沙土滴灌水量对大豆生长、干物质积累和产量的影响。结果表明：大豆的株高、茎粗、叶绿素、叶面积指数、干物质积累量和产量均随着灌水量的增高,先增大后减小,灌水量在1.0 E_pan时最有利于大豆的生长,同时获得最高产量和水分利用效率,大豆产量达到了3.61 t/hm²,水分利用效率达到0.59 kg/m³,较传统雨养大豆分别增长97.3%和96.7%。综上,风沙土地区大豆膜下滴灌水肥一体化推荐灌水量为1.0 E_pan。     

水肥一体化滴灌工程探讨

为推广水肥一体化技术,普及相关工程技术知识,加快水肥一体化滴灌工程建设。从水肥一体化滴灌系统设计的角度,对水源工程、首部枢纽、输配水管网、灌水器4个组成部分进行探讨。结果表明,因地制宜制定工程方案、正确集成配套灌溉施肥设施设备、合理布设输配水管网,是满足功能要求、便于使用维护、降低工程投资的关键所在。对水肥一体化工程设计提供技术参考与借鉴,并对水肥一体化技术推广普及起到促进作用。     

马铃薯滴灌水肥一体化设计

从马铃薯生长环境的实际研究出发,为高效、科学地进行施肥与浇水,文章研究设计了马铃薯滴灌水肥一体化系统.本文采用软硬件相结合的设计方法,不仅分析了控制系统的硬件平台,而且还分析了控制系统的软件设计流程.其结果是实现自动化,即自动检测土壤的含水量全程无人参与大大自动检测水肥溶液的浓度自动开关水阀门节省了劳动力,减少了人工成...     

水氮施量对膜下滴灌棉花生长及水氮分布的影响

【目的】探究北疆地区膜下滴灌棉花最优水氮施量及土壤水氮分布特征。【方法】采用二因素完全随机试验,设置灌水量4个水平(W1:5 250 m~3/hm~2、W2:4 500 m~3/hm~2、W3:3 750 m~3/hm~2和W4:3 000 m~3/hm~2)和施氮量3个水平(N1:300 kg/hm~2、N2:262.5 kg/hm~2和N3:225 kg/hm~2),研究了不同水氮施量对植株形态、土壤含水率分布及土壤氮素分布的影响。【结果】施氮量对植株形态指标的影响程度低于灌水量,但植株形态指标不能反映产量;棉花盛蕾期,表层土壤含水率较低,直至盛花期,表层土壤含水率稳定在20%左右。且灌水量为3 750 m~3/hm~2时,更有利于土壤保持湿润,并且向深层流失的水分较少;0～20 cm土层内硝态氮和铵态氮量相对较高,随着灌水量和施氮量的增加,氮素向深层土壤的淋移程度不断增加,当施氮量为262.5 kg/hm~2时,根系层内的硝态氮含量相对较高,尿素转化的铵态氮也更多;当施氮量为262.5 kg/hm~2,灌水量为3 750 m~3/hm~2时,棉花产量达到最大,为6 460.5 kg/hm~2。【结论】施氮量为262.5 kg/hm~2,灌水量为3 750 m~3/hm~2,可作为该地区最优水氮施量组合。     

膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究

为揭示膜下滴灌施肥番茄对不同灌水量和施肥量的响应,基于2012—2013年田间随机分块试验,采用Tukey HSD方差分析方法研究了不同水肥供应对番茄生长、产量和水分利用效率的影响,进一步采用多元回归分析确定温室番茄田间管理推荐的灌水量和施肥量。结果表明,在2012年,移植后23 d,灌水量和施肥量对番茄株高影响极显著,水肥交互作用对番茄株高影响显著;在整个生育期,番茄茎粗与施肥量差异显著;不同灌水处理之间平均叶片扩展速率无显著性差异,叶片扩展速率对施肥处理的敏感性大于灌水处理;干物质积累量与施肥量和灌水量均正相关,施肥量对番茄干物质积累量影响显著,施肥对番茄干物质积累量的影响大于灌水;灌水和施肥对番茄产量影响显著,水肥交互作用对番茄产量影响极显著,在2012年,W1(100%ET0)处理的番茄平均产量最大,比W2(75%ET0)、W3(50%ET0)处理分别高5.99%和13.54%,番茄果数与产量呈正相关关系,单果质量与番茄产量无相关关系;灌水量对番茄水分利用效率的影响极显著,作物耗水量与灌水量正相关,与施肥量无显著性关系,施肥对作物耗水有促进作用。根据2年田间试验结果,综合考虑番茄产量和水分利用效率,推荐番茄灌水量为151.12~207.76 mm,施肥量为453.58~461.08 kg/hm2,其中,氮肥用量为213.45~216.98 kg/hm2,磷肥用量为106.72~108.49 kg/hm2,钾肥用量为133.41~135.61 kg/hm2。     

膜下滴灌水氮协作对烤烟水肥利用效率及土壤养分含量的影响

为研究膜下滴灌条件下水氮协作对烤烟水肥利用、植烟土壤养分含量的影响,设计不同灌水量(300、400、500和600 mm)及施氮量(4、5和6 g/株)处理,并对不同处理下烤烟灌溉水利用效率、氮收获指数、土壤速效养分含量等指标进行观测和分析。结果表明:灌水量与烤烟灌溉水利用效率和氮收获指数呈极显著负相关(P0.01);施氮量与烤烟氮素累积总量呈极显著正相关(P0.01),与氮肥偏生产力呈极显著负相关(P0.01)。在本研究灌水和施氮范围内,提高灌水量有利于提高土壤速效营养元素(N,P,K)含量,而提高施氮量有利于提高土壤碱解氮含量。不同处理以T5节水节肥综合效益最优,灌溉水利用效率为0.68 kg/m3、氮收获指数为0.764 kg/kg、氮素烟叶生产效率为33.50 kg/kg、植烟土壤碱解氮氮含量为137.28 mg/kg。     

扬黄灌区膜下滴灌玉米水肥耦合模型及产量效应研究

以"西蒙6号"为供试材料,采用三因素五水平二次通用旋转组合设计方法,在宁夏干旱地区盐池县花马池镇田记掌村进行了膜下滴灌玉米水肥耦合模型及产量效应研究。结果表明:在该试验条件下,灌溉定额、氮、磷与产量的复相关系数为0.96,水肥处理与产量间的回归关系达到极显著水平,可用此水肥耦合模型进行产量预测。各因素对产量的影响顺序为灌溉定额施纯磷量施纯氮量,各因素间的交互作用对产量的影响顺序为水氮氮磷水磷,并且高氮配高水,中氮配中磷时产量较高。将灌溉定额、氮、磷其中的两个因素定为零水平,产量随着另外一个因素的增加均呈现先增加后减小的趋势。经模型寻优,得到不同目标产量下水和肥的最佳组合方案,为干旱地区节水节肥、水资源高效利用以及玉米产业的发展提供理论指导。     

石羊河流域膜下滴灌土壤水盐空间分布特征

通过田间试验,研究了膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对春玉米生育期土壤水盐空间分布特征的影响.结果表明土壤含水量的时空分布受灌溉水量的影响.在灌溉期,0~20 cm土层土壤水分含量明显增加.随灌水定额的增加,土壤脱盐深度呈增大的趋势,其中,0~20 cm土层土壤脱盐现象明显,40~100 cm土层土壤积盐现象明显.在春玉米生育后期,灌水定额对滴灌带间的土壤淋洗作用较前期明显.在非灌溉期,由于较强烈的蒸发蒸腾作用,土壤含水量持续降低,作物的主要根系吸水层0~60 cm土层土壤水分含量阶段性变化明显.土壤盐分随土壤水分向上运移,在0~40 cm土层发生积盐现象,40~100 cm土层发生脱盐现象,畦灌方式在0~100 cm土层内均发生脱盐现象.膜下滴灌条件下,春玉米在拔节期前0~100 cm土层土壤含水率和含盐率变异系数分别属于中等变异和弱变异强度,之后两者均属于中等变异强度,且土壤含盐率变异强度始终低于土壤含水率.     

膜下滴灌棉花根系分布规律研究

在棉花不同的生育期,在窄行及宽行采用根钻取样的方法,对棉花根系分布进行研究,结果表明:随着深度的增加,窄行和宽行的根重密度及根长密度逐渐减小,在棉花蕾期,宽行根系分布较多,窄行较少,棉花花期根系主要集中在20~40 cm土层内;进入铃期后,0~20 cm土层内宽行根重密度大于窄行,20~40 cm的土层范围内,窄行根重密度大于宽行,而在40 cm以下,宽行大于窄行,根系的分布宽行较广;在棉花进入絮期后,窄行根系的生长优于宽行,窄行的土壤条件对根系的生长更为有利,窄行分布的吸水根系相对较多。     

膜下滴灌对小麦根系分布特征的影响

为了研究膜下滴灌小麦在河套灌区的适用性及根系分布特征,在河套地区开展了常规畦灌小麦与膜下滴灌小麦的对比试验.试验结果表明,膜下滴灌小麦在整个生育期内的保墒作用明显,且其根长密度、根表面积密度、根体积密度在主要的浸润层0~30 cm均优于CK;种植模式不同时,1膜5行的种植模式的根系指标数值在各个土层内平均大于1膜6行5.9%;灌水水平不同时,充分灌溉促进了0~30 cm土层中的根系生长,而轻度水分亏缺有利于深层土壤中根系的生长.膜下滴灌小麦各处理的产量、作物水分生产率与灌溉水分生产率显著高于CK,产量较CK分别提高了19.6%,14.6%,19.5%,14.7%,作物水分生产率较CK分别提高了28.2%,27.3%,29.6%,27.3%,灌溉水分生产率分别提高了37.1%,40.7%,42%,41.8%.1膜5行的充分灌溉处理不仅促进了根系的生长,同时为产量、作物水分生产率、灌溉水分生产率最优,是兼顾高产与提高作物水分生产率的优良种植模式.     

干旱区长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为了分析干旱区长期膜下滴灌棉田生育期初土壤水盐空间分布特征,在新疆石河子炮台镇试验区进行土壤取样,运用经典统计学方法分析了该试验区不同纵剖面土壤水盐分布特征。研究结果表明:各剖面土壤含水率值几乎相同,其对应的变异性属于中等偏弱性。各剖面土壤含盐率值差异却很大,土壤盐分的变异情况远大于土壤水分的变异情况。经过多年的膜下滴灌作用,在播种前土壤中的盐分逐渐累积在40~80cm土层,并且盐分慢慢控制在有利于作物正常生长的水平。     

玉米大豆套种水肥一体化滴灌系统设计

玉米大豆套种有利于玉米与大豆之间和谐共生及充分利用养分和水分资源,具有明显的产量优势,可提高系统产量和土地的当量比率。为了探寻玉米大豆套种模式下的水肥一体化的最佳模式,为玉米大豆套种的种植提供理论依据及技术指导,对水肥一体化系统关键部件进行了设计、选型及田间试验。结果表明:采用适宜的水肥一体化灌溉方式,确定合理的套种比例,有利于发挥套种的群体产出能力和效益。     

膜下滴灌马铃薯对水肥调控的响应研究进展

马铃薯作为保证国家粮食安全的全球第四大粮食作物,对水肥需求量较大,水肥成为制约马铃薯可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥调控技术可通过合理的水肥配施达到节水节肥和水肥高效利用目的,在实现马铃薯高产优质的同时,提高作物根层土壤酶活性,稳定土壤肥力。本文综述了膜下滴灌水肥调控对马铃薯产量、品质、水肥利用和根层土壤酶活性的影响,旨在为马铃薯水肥调控技术的推广和应用提供重要借鉴和参考。     

黑龙江半干旱区玉米膜下滴灌水肥耦合效应试验研究

以玉米为研究对象,在黑龙江省大庆市杜蒙县进行了玉米膜下滴灌水肥耦合效应试验研究,目的在于寻求膜下滴灌最优水肥配施方案。本实验采用二因素二次饱和D-最优设计(206),建立了水氮回归数学模型。结果表明:该地区灌水量、施氮量对玉米产量的影响都为正效应,玉米产量的主要影响因素是氮肥用量。从产量角度评价,以高氮和中水为水肥调控的最佳组合,水肥调控的最佳组合获得最高产量为12 333.33 kg/hm2。所需施氮量为375 kg/hm2,全生育期补充灌溉量为538.7 m3/hm2。     

温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮的运移及分布特征

为了揭示不同滴灌施肥方式对日光温室土壤硝态氮运移及分布的影响,以番茄为供试作物,选择漫灌为对照(CK),研究在3种施肥处理和4种灌水量条件下硝态氮的运移及在各土层的分布情况。结果表明,土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加,随土层深度的增加而逐渐减少。土壤硝态氮主要分布在0~40 cm土层,占试验土层总量的82%~92%。与大水高肥(W_1F_3)处理相比,节水节肥(W_4F_1)处理下土壤剖面硝态氮累积量减少了36.65%。与CK相比,节水节肥(W_4F_1)处理下40~60 cm土层硝态氮累积量减少了53.42%;与大水高肥(W_1F_3)处理相比,W_4F_1处理下40~60 cm土层硝态氮累积量减少了62.18%。在本试验条件下,较习惯施肥量减30%、灌水量减50%的处理是可行的,能够有效地提高氮肥利用率和产投比、降低土壤硝态氮的深层累积。     

温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮的运移及分布特征

为了揭示不同滴灌施肥方式对日光温室土壤硝态氮运移及分布的影响,以番茄为供试作物,选择漫灌为对照（CK）,研究在3种施肥处理和4种灌水量条件下硝态氮的运移及在各土层的分布情况。结果表明,土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加,随土层深度的增加而逐渐减少。土壤硝态氮主要分布在0～40 cm土层,占试验土层总量的 82%～92%。与大水高肥（W1F3）处理相比,节水节肥（W4F1）处理下土壤剖面硝态氮累积量减少了36.65%。与 CK 相比,节水节肥（W4F1）处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了53.42%;与大水高肥（W1F3）处理相比,W4F1处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了62.18%。在本试验条件下,较习惯施肥量减30%、灌水量减50%的处理是可行的,能够有效地提高氮肥利用率和产投比、降低土壤硝态氮的深层累积。