不同初始土壤含水率和滴头流量下滴灌土壤湿润体特征及其有效性评价

【目的】研究滴灌条件下土壤湿润体水分分布。【方法】开展单点源入渗试验,探究了不同初始土壤含水率和滴头流量对滴灌土壤湿润体特征及湿润体内含水率分布的影响。【结果】灌溉结束24 h后,湿润体内的含水率达到相对稳定的状态,湿润体体积基本保持稳定;随灌水及再分布时间增加,湿润体宽深比逐渐降低,再分布过程中,宽深比随初始含水率减小而增大,随滴灌流量减小而减小;各处理湿润体体积与入渗时间呈良好的线性函数关系,灌水结束24 h后,各处理实际湿润体积均已超出计划湿润体积;计划湿润体内含水率60%θFC～80%θFC区间占比随初始含水率增大而减小,随滴头流量的增大而增大,其余各区间占比变化规律与之相反,相同滴头流量下,50%θFC初始含水率处理超出计划湿润体的体积最少。【结论】再分布后的湿润体体积主要受灌水量的影响,可以选择较小的初始含水率及较大的滴头流量以提高湿润体内水分有效性。     

不同灌水上下限对温室白萝卜产量、品质及WUE的影响

探讨温室种植条件下设施蔬菜适宜的灌水上下限,以北方普遍种植的白萝卜为研究对象,开展了不同灌水上、下限对白萝卜品质、产量及其分布、水分利用效率的影响研究。结果表明,白萝卜耗水量随着生育期的推进逐渐增加,全生育期耗水量在102.9~196.5mm;灌水下限为60%θFC或70%θFC、上限为90%θFC时白萝卜的产量达到最高值,分别为83 238和83 801kg/hm2;灌水下限为60%θFC、上限为90%θFC或者灌水下限为70%θFC、灌水上限为100%θFC时,白萝卜肉质根单重较大,市场等级较高,营养品质综合指标值最高,营养品质最佳,同时粗纤维含量较低,口感品质较好;WUEY随着灌水上限的降低显著提高,灌水下限为60%θFC、70%θFC、处理间WUEY未有显著差异;灌水下限为60%θFC、灌水上限为90%θFC或者灌水下限为70%θFC、灌水上限为100%θFC时,营养品质综合指标值最高,营养品质最佳,同时粗纤维含量较低,口感品质较好。综上所述因此,综合考虑品质、产量及其分布、WUEY的交互效应,灌水下限60%θFC、灌水上限90%θFC为温室白萝卜最适宜的灌水上下限水平。     

工业番茄适宜土壤含水率下限研究

为研究新疆不同土壤含水率下限对工业番茄生长、耗水量产量及水分生产率的影响,以工业番茄为研究对象,进行测坑试验,开展了膜下滴灌模式下的工业番茄试验。试验表明:工业番茄的灌水次数和总灌水量随着土壤含水率下限的增大而变大。在计划湿润层设置为固定的40 cm深时,灌水定额随土壤含水率下限的降低而增加。工业番茄的株高、叶面积指数和叶绿素含量在生育期内呈先增后减的变化趋势,工业番茄生理指标适宜的土壤含水率下限为65%,对应的耗水量为405.0 mm,灌水次数为7次,灌水定额为57.8 mm。     

基于滴灌的土壤三维湿润体体积及灌水定额

滴灌下确定土壤湿润范围是适时适量灌溉的关键,采用土壤剖面纵横向网格多点测定土壤含水率的方法,通过各点含水率差值来确定土壤湿润范围及土壤湿润体的边缘曲线,建立了三维非均质土壤湿润体体积的模拟计算公式,同时计算土壤湿润比。结果表明:土壤水分纵横方向的运动受土壤性质、土壤结构、土壤容重、土壤初始含水率、滴头流量及滴水时间等很多因素的影响。精确计算土壤湿润比是确定最大净灌水深度的基础,本公式根据土壤性质和条件确定积分上下限可继续利用,确定灌溉深度及灌水定额提供理论依据。     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。     

极干旱地区厚皮甜瓜露地栽培膜下滴灌灌水下限指标初步研究

试验以新疆大面积露地栽培种植的厚皮甜瓜品种金龙为试验材料,通过在甜瓜生长各个生育期设置不同的灌水下限,研究灌水下限指标对产量、水分利用效率、商品率和品质等的影响。结果表明:当苗期灌水下限为60%θf、开花坐果期75%θf,果实膨大期80%θf,成熟期65%θf时,甜瓜产量、水分生产效率和商品率均较高,且有利于增加单瓜重,提高可溶性固形物含量,其他各项品质指标也均在平均值以上。研究成果将为甜瓜露地膜下滴灌优质高产栽培灌溉制度的制定提供理论依据,为膜下滴灌技术在甜瓜露地栽培上应用和推广提供技术支撑。     

流量与湿润比对湿润体特性影响研究

滴头流量和设计湿润比是滴灌系统设计中的两个重要设计参数,影响土壤湿润范围及作物根系生长。试验采用2种滴头流量和3种设计湿润比,进行了滴灌土壤水分入渗特性试验,观测了湿润锋和土壤含水率变化情况,结果表明:灌水过程中湿润体体积随时间成线性变化,且相关系数R2均大于0.98;灌水结束后,大流量滴头形成的实际湿润比大,平均含水率小,含水率分布更均匀;选取65%和70%田间持水率作为有效含水率下限,大于等于此含水率的湿润体形成的湿润比为有效湿润比,发现灌水结束24h内有效湿润比均为1/2设计湿润比左右,48h较灌水结束24h时有效湿润比有明显的减小;对于作物生长而言,采用有效湿润比代替湿润比,对于指导灌溉系统设计更有参考价值。     

节点式渗灌温室黄瓜适宜灌水控制下限的研究

以温室栽培小区节点式渗灌灌溉试验的方法,研究黄瓜生育前期和后期不同灌水控制下限对黄瓜田间耗水量、作物产量以及水分利用效率的影响,灌水控制上限为田间持水率,计划湿润层的湿润比为0.7。结果表明,灌水控制下限土壤水吸力值与灌水量、黄瓜产量和水分利用效率的数量关系可用二元二次方程表达;黄瓜前、后2个生育期灌水控制下限土壤水吸力值分别为20 kPa及35 kPa时,可实现节水、高产和高效的同步提高。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

灌水模式及下限对滴灌棉花产量和品质的影响

为探索滴灌条件下棉花优质高效灌溉指标,在新疆石河子研究了地下滴灌(SSDI)和膜下滴灌(SDI)条件下不同灌水控制下限对棉花耗水量、品质以及水分利用率的影响.结果表明,相同滴灌模式,棉花蕾期耗水量随灌水控制下限的提高而增加,花铃期水分胁迫处理的棉花阶段耗水量普遍低于对照处理;蕾期适度水分胁迫(灌水控制下限为60% FC)花铃期充分供水(灌水控制下限为75% FC)处理(SDI-7和SSDI-7)有利于籽棉产量的提高,与对照处理相比,籽棉产量提高了14.48%(SDI-7)和11.60%(SSDI-7);水分处理对棉花衣分、棉纤维整齐度的影响不明显,蕾期和花铃期水分胁迫对棉纤维上半部平均长度的影响随水分胁迫程度的加重而加剧,蕾期适度水分胁迫(灌水控制下限为60% FC)有利于棉纤维断裂比强度的提高.相同水分处理,地下滴灌棉花产量和灌溉水利用率均高于膜下滴灌棉花.与对照处理相比,蕾期和花铃期灌水控制下限分别为60% FC和75% FC,灌水定额为30 mm处理在节约灌溉水的同时提高了籽棉产量并改善了棉纤维品质,可作为石河子垦区滴灌棉花适宜的灌水指标.     

不同滴灌条件下土壤水分分布与运移规律

通过对相同规格的滴灌带在不同土壤含水量、不同滴灌方式和不同灌水量条件下灌水,研究水分在土壤中的下渗分布规律。结果表明,单管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体均呈坛状;双管滴灌条件下,水分在不同含水量土壤中湿润体依灌水量大小而异,灌水量较小时呈并放双碗状,随灌水量增大,湿润体逐渐呈坛状。不同滴灌方式下灌水,满足植物根系需要的灌水量不同,单双管滴灌灌水量分别为300 m3/hm2和450 m3/hm2时即可满足植物根系对水分的需求。单双滴在相同灌水量条件下,土壤表层湿润半径大小变化因土壤含水量不同而不同,土壤垂直湿润深度随灌水量增大而增加;在相同灌水量条件下,滴灌方式和初始土壤含水量对土壤水分湿润圈大小有很大影响。     

滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量的影响

以膜下滴灌(MDI)、地表滴灌(DI)和地下滴灌(SDI)3种滴灌模式与4种不同灌水下限组合,在我国西北地区进行了滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量影响的试验研究.结果表明:同一灌水下限下,MDI较DI平均增产16.0%,较SDI平均增产7.5%,SDI较DI平均增产7.9%,3种滴灌模式的单产均高于当地地面灌溉的单产(40.97 t/hm2);DI耗水量最大(平均239.3 mm),SDI次之(平均217.3 mm),MDI最小(平均193.0 mm).同一滴灌模式下:伸蔓期灌水下限为60%田间持水量的处理较灌水下限为40%田间持水量的处理平均增产21.0%,耗水量平均增加9.2%;果实膨大期灌水下限为80%田间持水量的处理较灌水下限为70%田间持水量的处理平均增产9.3%,耗水量平均增加6.7%.甜瓜各生育阶段适宜土壤含水率下限(占田间持水量的百分比)分别为:苗期65%,伸蔓和开花坐果期60%,果实膨大期80%,成熟期55%.     

不同沟垄规格对土壤湿润峰运移规律的影响

针对内陆干旱区滴灌条件下沟垄栽培措施设计不完善等问题,通过研究不同沟垄规格对土壤湿润峰运移变化规律的影响,旨在为大田沟垄滴灌系统的合理设计提供理论参考价值。采用室内土箱模拟试验,以沟底宽度和沟底坡度为变量,以计划湿润层为约束条件,分析湿润峰的运移变化规律。在沟底坡度一定的条件下,沟底宽度越大灌水到达计划湿润层所用时间越长,形成的湿润体体积越大;在沟底宽度一定的条件下,沟底坡度越大灌水到达计划湿润层所用时间越短,形成的湿润体体积越小;水平、垂直湿润峰运移距离与灌水历时存在幂函数关系。幂函数指数b随沟底宽度及沟底坡度变化差异性较小。水平湿润峰幂函数系数a随沟底宽度增加而增加,随沟底坡度增加而减小。垂直湿润峰幂函数系数a随沟底宽度增加而减小,随沟底坡度增加而增加。     

设施滴灌条件下不同水氮处理对茄子生长、产量及品质的影响

以茄子为研究对象,通过田间试验开展了设施滴灌条件下不同灌水下限和施氮量对茄子冠层发育、果实产量、品质的影响研究。结果表明:灌水下限为70%θFC、施氮水平为200 kg/hm2时,茄子的株高、茎粗、叶面积均较高,但较其他处理并不显著(P0.05);茄子产量达到5.56 t/hm~2,水分利用效率达到17.52 kg/m~3,显著高于其他处理(P0.05)。70%θFC灌水下限可显著提高茄子可溶性总糖、还原性Vc和粗纤维含量。随着施氮量的增加茄子硝态氮含量也不断提高,但不同施氮量对可溶性总糖、还原性Vc含量未有显著影响。综合分析表明,灌水下限为70%θFC、施氮水平为200kg/hm2的水氮组合对茄子的生长最为有利,该处理下冠层发育以及果实产量、品质均处于较高水平。     

呼图壁县膜下滴灌棉花灌水时间研究

以大田不同滴灌管铺设方式下的滴灌棉花为对象,研究其最佳灌水时间。试验在同一灌区内不同滴灌管铺设模式下,通过滴头正下方开挖坡面,观察湿润锋的趋势及其随灌水时间的变化情况。结果表明:在大田膜下滴灌条件下,土壤水平湿润锋基本呈圆形分布;在一定灌水量和滴头流量条件下,土壤垂直湿润锋明显地大于水平湿润锋,且随着灌水时间的增大呈二项式关系,拟合公式R~2均大于0.98;由此可以确定该地区滴灌棉花一膜两管方式的滴灌棉花灌水时间8h为合理,一膜三管方式滴灌棉花灌水时间6h较为合理。     

小滴头流量下灌水频率对膜下土壤湿润区的影响

为了探明灌水频率对小滴头滴灌土壤湿润区的影响,在实验室对沙土和中壤土进行了膜下间歇滴灌试验,滴头流量分别为0．3、0．5、0．7L／h;灌水频率分别为1、2、3、4次灌完。在灌水量相同的情况下观测了土壤的湿润区运移过程和含水率分布。结果表明,小滴头流量下改变滴水频率对土壤湿润体的大小影响很小;随着灌水频率的增加,土壤湿...     

滴灌施肥条件下土壤湿润锋变化规律研究

针对宁夏旱区枸杞滴灌施肥系统设计、水肥管理方案等不完善问题,研究了滴灌施肥条件下湿润锋的运移变化规律,为大田滴灌施肥系统设计提供参考依据。通过室内土箱实验模拟大田点源滴灌,试验以滴头流量和施氮浓度为变量,以计划湿润层为控制量,采用完全随机组合设计,研究湿润锋变化规律。灌水氮素浓度一定的条件下,滴头流量越大灌水到达计划湿润层的时间就越短,形成的湿润体体积越大,灌水结束后湿润体水分再分布的距离越大;滴头流量一定的条件下,灌水氮素浓度越大越有利于水分在竖直方向的迁移扩散,水分到达计划湿润层的时间越短,形成的湿润体体积相对较小,灌水结束后土壤水分再分布的距离越小;水平湿润锋和垂直湿润锋运移距离与时间之间满足幂函数关系,幂指数b随流量q和施肥浓度c无明显变化,幂函数系数a随滴头流量的增大而变大,随施肥浓度的增大而变小。滴头流量和施肥浓度都会影响水分在土壤中的运移分布状况,滴头流量起主要作用。水分运移距离与时间满足幂函数关系,可以通过函数关系式来预测土壤水分运移深度。     

灌溉方式和灌水下限对温室青茄生长、耗水特性及产量的影响

【目的】探明插入式地下滴灌和地表滴灌条件下,不同灌水下限对温室新乡糙青茄(Solanum melongena L.)的生长、耗水特性及产量的影响。【方法】试验设置2种灌溉方式:插入式地下滴灌(SDI-R)、地表滴灌(DI)。灌水下限设置4个水平:开花坐果期60%θF、成熟采摘期60%θF(F60M60);开花坐果期60%θF、成熟采摘期70%θF(F60M70);开花坐果期70%θF、成熟采摘期60%θF(F70M60);开花坐果期70%θF、成熟采摘期70%θF(F70M70),处理简称为T1(DI,F60M60)、T2(SDI-R,F60M60)、T3(DI,F60M70)、T4(SDI-R,F60M70)、T5(DI,F70M60)、T6(SDI-R,F70M60)、T7(DI,F70M70)、T8(SDI-R,F70M70)。研究了不同处理对温室青茄的株高、根干物质、产量、耗水特性及水分利用效率的影响。【结果】SDI-R处理的青茄株高和总根干质量均高于DI处理的;SDI-R处理的总耗水量和各生育阶段的耗水量均小于DI处理的,2种灌水方式中T7处理和T8处理总耗水量最大,分别为338.09 mm和331.25mm,4种灌水下限下,DI处理较SDI-R处理分别高2.06%～16.67%;SDI-R灌水方式中的T4处理的产量和水分利用效率最大,分别为56 046.30 kg/hm~2和20.43 kg/m3,DI条件下T7处理的产量和水分利用效率最高,分别为51 546.30kg/hm~2和15.24 kg/m3,T4处理显著高于T7处理(P<0.05)。【结论】插入式地下滴灌相对于地表滴灌能达到增产节水的目的,且插入式地下滴灌开花坐果期和成熟采摘期的灌水下限宜分别设为田间持水率的60%和70%。     

多点源滴灌条件下土壤水分运移模拟试验研究

为了指导密植作物的滴灌系统合理设计,通过室内物理试验模拟了多点源滴灌条件下土壤水分运移过程,重点研究了不同滴头流量下交汇湿润体内的土壤水分时空动态分布规律．多点源滴灌条件下土壤水分运动遵循先点源入渗、再湿润锋交汇和最后形成湿润带的规律．灌水结束时,土壤水分分布呈现湿润体上部复杂、下部相对简单的特征．湿润体上部,在滴头下方存在土壤含水率相对较高的区域,2个滴头之间近地表处存在土壤含水率相对较低的区域;湿润体下部同一深度土层上的含水率有趋于一致的趋势．灌水结束后,由于土壤水分再分布,同一深度土层上含水率差异逐渐减小．灌水量相同条件下,灌水结束时,滴头流量小的入渗深度较大,湿润体内土壤平均含水率较低;灌水结束后,受土壤水分再分配的作用,不同滴头流量下入渗深度的差异较灌水结束时有所减小．     

原状土滴灌条件下水分再分布过程研究

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,水分再分布过程湿润体特征值的变化规律及水分分布规律。试验结果表明,灌溉结束48 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水率变化很小,湿润峰几乎不再扩展;再分布后湿润体体积与灌水量间也存在良好的线性关系;土壤含水率的最大值不在地表而在地表以下10 cm左右深度处;建立了预测湿润体特征值和湿润体体积的经验模型。