不同灌溉方式氢、氧同位素分布与夏玉米水分利用特征

利用氢氧稳定同位素示踪法，研究了人工控水条件下小白龙常规灌溉（X）与滴灌（D）不同灌水量（X1、D1:15 mm;X2、D2:30 mm;X3、D3:45 mm）夏玉米土壤水稳定同位素分布特征，以及土壤耗水量、光合作用及水分利用特征。结果表明：随生育期的推进，根系吸水逐渐加深。在拔节期，均以0～20 cm土层的水分贡献率最大，达60%以上。在D1和D2条件下，60～80 cm和20～40 cm土层的贡献率分别占21.4%和23.8%。到灌浆期，与常规灌溉相比，滴灌条件下更利于促进根系对40 cm以下土层水分的利用，从而减少水分的无效蒸发。随生育期的推进与灌水量的增加，玉米的日耗水量明显增加，滴灌低于传统灌溉。与常规灌溉相比，滴灌D2处理更利于提高玉米光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶片水分利用效率。此外，滴灌处理明显提高了收获期玉米的生物量。最终，与常规灌溉相比，滴灌降低了玉米总的耗水量，产量提高了5.3%～21.7%和水分利用效率提高了9.2%～26.8%，均以D2处理最高。相关分析表明：玉米拔节期20～40 cm和灌浆期60～80 cm土层水分更利于促进玉米产量的提高，而拔节期60～...     

干旱灌区灌水方式对田间土壤脱盐效果的模拟研究

为探究干旱灌区不同灌水方式下的田间土壤脱盐效果,通过构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟并分析了试验区土壤水盐的垂直运移过程和规律。结果表明,灌溉入渗对土体盐分的淋洗作用明显,灌水定额在4 000~6 000m3/hm2范围内的土壤脱盐效率较高;轮灌第一次的灌溉水量控制在使田间0~100cm土层含水率达到饱和即可,在后几轮灌溉过程中逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分;在轮灌间隔为12d,轮灌次数为3次的条件下,灌水定额控制在5 200~6 000m3/hm2范围内的灌溉方案可使田间0~100cm土层含盐量达0.98%~1.13%,满足设计含盐量为1.2%的脱盐标准,达到设计干旱灌区脱盐灌水制度的目的。模拟结果可为干旱灌区的水土资源保护和可持续利用提供决策依据。     

不同灌水方式对盐碱地苜蓿生长及土壤水盐动态的影响

为了优化盐碱地苜蓿栽培的灌水方式,采用自然降雨、滴灌、漫灌3处理3重复的田间小区试验研究了不同灌水方式对盐碱地苜蓿株高、株密度、产量及土壤水盐动态的影响作用.研究结果表明:与自然降雨条件相比,漫灌及滴灌均能显著增加苜蓿的株高和产量;滴灌与漫灌相比,在节约用水60%条件下产量不具有统计学意义差异,因而滴灌是苜蓿栽培中值得推荐的节水灌溉方式;漫灌主要影响到0~60 cm土层的土壤含水率,而对更深土层的水分含量影响较小;而滴灌主要影响到0~20 cm土层含水率,对20~60 cm土层含水率影响略小.随着土层的加深,灌溉对土壤盐分含量的影响差异逐渐减小.在试验条件下,灌溉措施主要影响到上层土壤的盐分含量(0~60 cm土层).就2种灌溉措施而言,漫灌能增加表层(0~20 cm)土壤的盐分含量,而滴灌对上层(0~60 cm)土壤盐分含量的影响较为平均.漫灌和滴灌对土壤p H值及土壤EC值均具有一定的扰动作用,且其影响作用主要体现在0~60 cm深度的土层内;相对漫灌而言,滴灌对土壤0~60 cm各土层土壤pH值及土壤EC值的影响作用较为平均.     

苜蓿对农田耗水过程与盐分变化的影响

为了探究苜蓿对农田耗水过程及盐分变化的影响,以苜蓿农田为研究对象,以传统玉米农田为对照,分析传统玉米农田改种苜蓿后渗漏量、地下水补给量、蒸发量及蒸腾量变化特征;应用稳定氢氧同位素定量分析各潜在水源贡献率,并分析土壤中盐分变化规律。结果表明:改种苜蓿后农田总耗水量提高20. 17%,蒸发蒸腾量比平均值降低66. 64%,其中,蒸发量减少6. 21%、蒸腾量提高35. 80%、土壤贮水变化量减少8. 08%、渗漏量减少39. 68%、地下水对作物的补给量增加153. 45%。生育期内苜蓿农田与玉米农田相比,0～100 cm各土层土壤体积含水率变化分为剧烈波动阶段和线性下降阶段,7月0～60 cm土壤体积含水率变化呈"U"形,而玉米农田0～60 cm土壤体积含水率变化呈"V"形。生育期内苜蓿农田0～30 cm平均土壤水分较玉米农田分布均匀。苜蓿农田对土壤水、灌溉水、地下水吸收利用无明确偏向性;而玉米农田水分利用具有偏向性,各潜在水源中主要利用0～40 cm土层土壤水。不同时间取样0～100 cm土层土壤水,苜蓿农田不同时期优先利用0～40 cm中某一土层土壤水,玉米农田主要固定利用30～40 cm土层土壤水。生育期内苜蓿农田、玉米农田0～100 cm土壤平均脱盐率分别为53. 90%、12. 43%。苜蓿农田、玉米农田10～30 cm与30～60 cm土壤电导率差值绝对值分别在0～0. 06 mS/cm、0～0. 13 mS/cm之间,苜蓿农田10～60 cm土壤电导率较玉米农田相对集中且分布均匀。5月苜蓿农田10 cm以下土层除30～40 cm均呈积盐状态,且平均土壤储盐变化率较玉米农田低; 6—8月苜蓿农田0～100 cm土壤盐分较玉米农田变化幅度大,呈积盐状态; 9月苜蓿农田不同土层土壤盐分整体呈脱盐状态,土壤最大储盐量变化率为-15. 31%,随深度增加,土壤储盐量变化率先增大后趋于稳定,而玉米农田整体呈积盐状态,80～100 cm土壤储盐量变化率最大。改种苜蓿增强了地下水利用,降低了蒸发蒸腾比,抑制了土壤盐分,改盐增草(饲)兴牧发展苜蓿种植有利于盐渍化农田的改善。     

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量（D1:76 mm）处理和低灌水量（D2:60 mm）处理,分析土壤含水率和土壤氮素（铵态氮和硝态氮）的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0～10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%～62.0%和40.0%～46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0～60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60～100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌...     

不同水氮调控模式对稻田土壤氮素分布与有效性的影响

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合~(15)N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH_4~+-~(15)N和NO_3~--~(15)N累积情况,并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性“A”值,从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明:控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大,并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤(0～20cm)中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉,20～40cm和40～60cm土层的无机氮和NO_3~--~(15)N总累积量均低于常规灌溉,不同灌溉模式间20～60cm土层中NH_4~+-~(15)N的累积量差异不显著(P0.05)。相同施氮量下常规灌溉模式20～40cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了10～11倍;40～60cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77.77%～84.51%来自于土壤氮素,较常规灌溉提高了12.91%～23.12%,且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性“A”值较常规灌溉模式分别提高了9.41%、5.65%和3.69%。不同施氮量下与常规灌溉相比,稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性,减少肥料氮素的淋溶损失,起到了节水减排的作用,研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。     

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.     

基于HYDRUS-1D模型的荒漠苜蓿农田滴灌灌溉制度制定

【目的】探究提高干旱区荒漠苜蓿农田滴灌水分利用效率的方法,制定适宜的节水灌溉制度。【方法】以苜蓿为研究对象,基于HYDRUS-1D模型设置4种灌溉水平（高强度大灌溉量（LH-I）、中强度大灌溉量（MH-I）、低强度中等灌溉量（SM-I）、无灌溉（CK））和5个0～20 cm土层初始土壤体积含水率梯度（4%、6%、8%、10%、12%,分别表示为S1、S2、S3、S4、S5）,分析苜蓿根系土壤体积含水率降至土壤凋萎点的时间、峰值及维持在土壤凋萎点以上的时长,筛选0～20 cm土层不同土壤初始体积含水率下的最优灌溉水平。【结果】0～20 cm土层土壤体积含水率的变化对SM-I、CK灌溉水平具有显著影响;在无灌溉的情况下,体积含水率?10%的0～20 cm土层土壤会补给根系层水分;低含水率的0～20 cm土层土壤更有利于LH-I灌溉水平下的水分在根系层的留存,SM-I水平下根系层水分的留存时长与0～20cm土层土壤体积含水率呈正相关。LH-I灌溉水平下的深层土壤体积含水率峰值相比MH-I、SM-I、CK灌溉水平分别提高10.28%、27.91%、107.93%;MH-I灌溉水平下根系层土壤体...     

水炭运筹下稻田土壤氮素分布与盈亏15N示踪分析

为揭示水炭运筹下铵态氮、硝态氮在不同土层的分布规律和土壤氮素在水稻植株中的分布规律,设置两种水分管理模式(浅湿干灌溉、常规淹灌)和4个秸秆生物炭施用量水平(0、2. 5、12. 5、25 t/hm~2),采用田间小区和~(15)N示踪微区结合的方法,研究了不同水炭运筹下0～60 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N的累积分布,以及土壤氮素在水稻植株中的分布情况,并计算了不同水炭运筹下的土壤盈亏状况。试验结果表明:浅湿干灌溉模式下,稻田土壤中的NH_4~+-N累积量随土层深度的增加而减小,施加适量的秸秆生物炭增加了0～20 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N累积量,同时减少了20～60 cm土层的累积量。相同秸秆生物炭施用水平下,浅湿干灌溉模式0～20 cm土层中NH_4~+-N、NO_3~--N累积量和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N累积量均高于常规淹灌模式,浅湿干灌溉模式20～40 cm和40～60 cm土层NO_3~--~(15)N累积量较常规淹灌模式显著降低(P 0. 05)。浅湿干灌溉模式积累的土壤氮素有9. 79%～13. 96%分布在植株叶片,15. 71%～20. 03%分布在植株茎鞘,66. 00%～74. 50%分布在植株穗部。综合考虑寒地黑土区土壤氮库盈亏平衡,浅湿干灌溉模式施加12. 5 t/hm~2秸秆生物炭的水炭运筹模式最优。     

黄土塬区深剖面土壤水氢氧同位素分布特征

【目的】揭示黄土塬区深剖面土壤水的氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)分布特征。【方法】于2015年8月采用土芯钻探的方式以20 cm为采样间隔,在长武塬采取98 m(其地下水埋深为95 m)深剖面原状土样。根据测定的土壤水δ~2H和δ~(18)O值,将剖面分为浅层(0～10 m)、深层(10～84 m)、过渡层(84～95 m)和地下水层(95～98 m)4层,并采用经典统计学方法分析了整个剖面土壤水氢氧稳定同位素的变异特征。【结果】δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的平均值分别为-78.6‰、-75.2‰、-74.6‰、-76.5‰,δ~(18)O在相应4层的平均值分别为-10.9‰、-9.9‰、-10.2‰、10.4‰,δ~2H和δ~(18)O均在10 m以上的浅层最为贫化。δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的标准差分别为11.8‰、2.6‰、1.4‰、1.2‰,δ~(18)O在相应4层的标准差SD分别为1.6‰、0.5‰、0.3‰、0.3‰。δ~2H和δ~(18)O值在浅层波动较大,变异系数10%,属于中等变异;而10 m以下相对稳定,变异系数Cv10%,属于弱变异;变异系数随深度的增加而逐渐减小。δ~2H和δ~(18)O的标准差均随深度增加逐渐减小。【结论】对于以活塞流补给为主的深厚黄土高原地区,深层土壤水氢氧同位素在剖面的变异较小,因此,可利用氢氧同位素趋于稳定的上层土壤水代替深层土壤水来进行地下水补给的研究。     

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.     

水分调控与种植模式对枸杞生长和水分利用效率的影响

探究适于引黄灌区枸杞的水分调控和种植模式,以解决水土资源紧缺的生产实际问题.采用两因素随机区组设计进行大田试验,设置4个水分梯度(充分灌溉W0,75％ ～ 85％;轻度亏缺W1,65％ ～ 75％;中度亏缺W2,55％～65％;重度亏缺W3,45％～ 55％)和2种种植模式(枸杞单作D、枸杞间作苜蓿J),研究不同灌水种...     

不同粉垄深度和春灌灌水量对土壤水盐运移规律影响研究

为了解决南疆干旱区盐碱地改良问题,探讨不同粉垄深度和灌水量在春灌期间对土壤的水盐运移规律.基于新疆图木舒克市盐碱地试验田,以传统翻耕CK(20 cm)为对照,设置3个粉垄深度S1(40 cm)、S2(60 cm)、S3(80 cm)和3个灌水量W1(2400 m3/hm2)、W2(3000 m3/hm2),W3(360...     

不同土壤基质势对滴灌枸杞生长的影响研究

采用滴头正下方0．2m深处埋设负压计控制土壤基质势下限进行水盐调控,通过田间试验研究了不同土壤基质势对宁夏枸杞生长和产量的影响。试验结果表明,2010年枸杞生长周期内,随着土壤基质势的降低,不同处理的累计灌水量显著减少,不同土壤基质势处理对枸杞生长和产量都没有显著影响。当滴头正下方0．2m处土壤基质势为-20kPa时,...     

RZWQM2模型对河北坝上地区大白菜模拟适用性评价

为明析根区水质模型(RZWQM2)对河北坝上地区蔬菜作物的适用性,以该地区膜下滴灌大白菜为研究对象,建立模型运行的气象、土壤及作物数据库,模拟2018年和2019年大白菜生育期内田间土壤水分动态变化、作物株高变化及最终产量,并通过实测值进行对比分析.结果表明:①经过对该模型参数的校准,得到各土层(20 cm、40 cm...     

基于AHP和熵权法的枸杞水肥配施综合评判

为了探明水肥配施对枸杞生长、产量和品质等方面的综合影响,以获取最适水肥配施方案,设置3个不同灌溉定额(194,254,313 mm)和3个不同N-P2O5-K2O配比施肥量(135-45-90,180-60-120,225-75-90 kg/hm2)9个组合,采用完全随机设计,利用AHP和熵权法相结合的综合评判方法对枸...     

塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分动态与耗水特性

土壤水分条件是棉花生长和发育的重要因素。为了研究塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分特征,于2014年4月18日至10月31日采用中子仪对膜下滴灌棉田0~120cm土壤水分进行观测,分析了不同生育期土壤含水率的时空变化,采用水量平衡原理计算了膜下滴灌棉田耗水量。结果表明:4月中旬到7月中旬为土壤水分稳定期,7月中旬到8月底为土壤水分剧烈变化期,8月底到10月底为缓慢消耗期;0~20cm为土壤水分活跃层,20~60cm为土壤水分次活跃层,60~120cm为土壤水分稳定层;灌溉入渗水主要分布在0~40cm;膜下滴灌棉田苗期、蕾期、花铃期、吐絮期的耗水强度分别为0.63、2.62、7.01、0.71mm/d。     

不同灌水量与灌水频率对加工番茄根系生长和产量的影响

为了了解不同灌水量和灌水频率对加工番茄根系生长和产量的影响,试验设置3个灌水定额和2个灌水频率.试验结果表明,加工番茄根系主要分布在(10,40］ cm土层(约占比63.20%~85.67%),随着土壤深度的增加,根系生长和干物质量逐渐减小;常规频率(F2)和低水(W3)有促使根系向深层土壤发育的趋势,高频灌溉(F1)和高水(W1)会促进根系在相对浅层的土壤范围内分布;相比常规频率,高频处理下土壤含水量波动较小,且保持在稳定的范围内.同时发现,土壤含水量、叶面积指数、干物质量和产量随着灌水定额和灌水频率的增大,均呈现出增加趋势;相同灌水频率下,高水和适水处理下加工番茄产量差异不具有统计学意义(P>0.05),但显著高于低水处理下加工番茄产量(P<0.05).综合考虑根系生长、产量和节约水资源,适用于西北地区加工番茄种植的较优灌溉制度为:75%ET₀的灌水定额,灌水频率苗期一周 1 次,开花坐果期至拉秧期一周3次.     

滴灌年限对土壤盐分分布及棉花的影响

针对新疆盐碱地的改良及土壤次生盐渍化的问题,定点监测了121团开荒应用膜下滴灌技术种植棉花从第2年到第4年连续3年的盐分变化,并与荒地盐分对比。结果表明:滴灌2年,各个土层土壤含盐量在生育期初与生育期末变化较小,积盐现象与荒地相比有所减轻;随着滴灌年限的增加,各个土层土壤含盐量均呈减少趋势;滴灌4年后各个土层土壤含盐量再分布比较明显,0～20cm土层及120～140cm土层含盐量最大,40～60cm与80～100cm土层土壤含盐量较小,棉花根系主要分布的40～60cm土层土壤含盐量最小;滴灌4年土壤含盐量基本满足种子出苗,平均成活率从6.9%,增加到94.5%,但是棉花平均株高、平均单株铃数及产量仅为正常棉花的66%、53%和57%,相对较低。对于滴灌4年后的盐碱地应继续加大水盐调控的力度。     

深松耕作对土壤物理性状和入渗性能的影响

为探讨深松耕作对华北平原地区土壤物理性状和水分入渗性能的影响,采用双环(APM)、入渗仪等试验材料,研究了深松(40 cm)+旋耕(PS)和仅旋耕(CK)2种耕作方式对冬小麦全生育期土壤物理性状及入渗特性的影响.结果表明:冬小麦全生育期,PS处理(0,40]cm土层土壤容重、紧实度较CK分别降低6.58%,31.29%,土壤含水率较CK增加12.11%;PS处理20,40 cm深度土壤饱和导水率较CK分别显著提高116.65%,83.69%,60 cm深度土壤饱和导水率较CK提高8.25%;PS处理土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量畦灌前较CK分别提高21.52%,31.75%和11.56%,畦灌后较CK分别提高61.54%,68.42%和12.63%,差异具有统计学意义;采用4种入渗模型对入渗试验进行了比较,其中,Kositiakov入渗模型能够较好地对各处理进行拟合,决定系数R 2在0.92~0.96,得到了不同处理畦灌前后的入渗系数a和入渗指数b.研究结果可为不同耕作方式模拟畦灌过程、确定畦灌最优灌水技术参数提供参考依据.