土壤冻融温度影响下棉田水盐运移规律

以新疆北部常年膜下滴灌棉田为研究对象,探讨整个冻融过程中温度对土壤水盐运移规律的影响。研究结果表明：气温对土壤温度的影响随着土壤深度的增加而不断减小,滞后时间不断延长,并且气温对冻土的消融速度远远快于冻结速度,上层冻土消融速度快于下层。土壤水分受温度的影响较大,在冻结期,土壤水分从非冻结层向冻结层缓慢运移;在消融期,下层土壤水分在蒸发作用下不断向上运移。通过监测分析得知,温度间接影响盐分运移,在冻结期,土壤水分运移缓慢,土壤盐分运移变化较小;在消融期,土壤水分运移较为活跃,土壤盐分运移变化较大。在温度快速上升的情况下,土壤水分不断上移, 120～150 cm土壤盐分迅速向上扩散,上层土壤盐分不断增加,威胁膜下滴灌棉田可持续种植。     

干旱沙区滴灌条件下水盐运移过程试验研究

通过田间滴灌试验，研究了在不同滴头出水流量条件下干旱沙地土壤水分，盐分运移与分异过程，并调查作物的根系分布，结果表明，微灌系统仅给作物根际分布区以内的小面积土壤供水，并未使整个土表面均匀湿润，对于大多数农田而言，其优点是有限的湿润表面积能够限制杂草生长，减少土壤表面无效蒸发，但干旱区潜在蒸发量大，滴灌条件下水分运移的过程将引起和支配耕作层盐分的移动的重新分配，当水盐混合溶液（无机肥料溶液：N：P：K．＝12：6：6）在3种处理中（0．3L／h,0.8L/h,2.0L/h)由滴头流动至根系湿润区内，水分，养分被作物根系吸收，部分水分直接蒸发至大气后，过剩盐分将留存下来，并在土体表面和土体内湿润边界层逐渐积聚，形成高盐分聚集区，由作物根系分布特点看出，处理I，处理Ⅲ有利于提高根系单位土体分布密度，处理Ⅱ次之。     

不同留茬覆盖模式对土壤蒸发和表层土壤含水量的影响

秸秆覆盖模式可显著影响土壤蒸发量和土壤含水量。本研究根据小麦机械收获的特点,设置不同的小麦留茬高度和覆盖量,研究了不同留茬高度和覆盖量组合对冬小麦收获后土壤表层含水量和土壤蒸发量的影响。试验结果显示冬小麦留茬高度0~35 cm对表层土壤含水量和土壤蒸发影响较小,而覆盖会明显改善土壤含水量和降低土壤蒸发量。当留茬高度为0~15 cm、田间剩余秸秆覆盖量为0.348~0.470 kg/m2时,试验期间(31 d)土壤累积蒸发量较无覆盖减少了16%~51%。考虑机收特点,建议小麦留茬高度为5~15 cm,其余残留碎杆覆盖在土壤表面,以减少土壤蒸发和提高水分利用效率。     

草炭对土壤盐分运移的动态影响

通过水洗脱盐的室内模拟与微区实验探讨了石河子与加拿大草炭对灰漠土中盐分运移的动态影响。实验结果表明,草炭处理提高了脱盐速率与脱盐量;相应的返盐模拟实验表明,草炭对土壤的返盐有明显的阻碍作用,特别是微区的室外模拟实验草炭处理的效果更明显,在0～30cm的耕作层土壤中,实验开始一个月后草炭处理的未见返盐,而对照却有明显的返盐现象。因此草炭对土壤水洗脱盐有促进作用,同时抑制返盐。但是不同来源的草炭,其成分与性质有异,因此其效果也存在差异,总的效果是石河子草炭优于加拿大草炭。     

基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟

为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,本文设计了埋深1 m,间距4 m的暗管排水模型试验,研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律,并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明：经过3次灌水淋洗后,表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,达到了非盐化土水平,20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层,总盐分含量下降至8 g·kg^-1以下;经过实测值与模拟值的验证,土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324,决定系数R²最小分别为0.992和0.906,说明模拟结果与实测结果吻合度较好,HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水（共90 d）后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征,模拟结果表明,0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg^-1左右,基本达到轻度盐化水平;距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化,距离暗管越远,土壤剖面含盐量越大,盐分含量在0~8 g·kg^-1范围内变化。     

宁夏中部干旱带微咸水灌溉对砂土混合覆盖下土壤水盐运移的影响

通过实地布设微型蒸渗仪模拟研究了低(2.5 L)、中(3.7 L)、高(5.0 L)微咸水灌溉量对0％、20％、40％、60％、80％、100％砂土混合比的土壤水盐运移规律及动态分布.结果显示:在相同灌溉量条件下,当砂土混合比为20％～100％时,累计蒸发量减小幅度可达42.22％～83.07％,表层含水率减小幅度为0...     

干旱区土壤蒸发及水热耦合运移模式研究

干旱地区土壤蒸发模拟及水热耦合运移研究,对干旱地区水资源利用、陆面过程及气候模式研究具有重要意义.通过对土壤蒸发与内部水分传输机理的深入了解,推导出土壤水热传输与土壤蒸发模式.为了比较模式模拟结果,利用本模式对CoLM陆面过程模式进行改进,并采用黑河沙漠站观测资料,对模式改进前后土壤蒸发与土壤温度和湿度模拟结果进行了对比.结果表明:改进后模式能够更好地模拟土壤温度与土壤蒸发,干旱条件下应考虑水汽对土壤水分与温度传输的影响.     

淋洗灌溉模式对不同质地盐碱土水盐运移的影响研究

通过土柱模拟试验,选取塔里木灌区粉砂质壤土和黏壤土两种重度盐碱土,以淡水灌溉为对照,按照咸淡水比例1:1,设置1种咸淡水混灌、2种咸淡水交替灌溉(咸淡、淡咸)模式,探究南疆地区不同质地盐碱土最优微咸水淋洗灌溉模式。结论如下：1)不同质地盐碱土在淡咸、咸淡两种交替灌溉模式下土壤水分分布更均匀,粉砂质壤土的持水性能优于黏壤土。2)微咸水淋洗灌溉模式下不同质地土壤均表现为中上层脱盐,下层积盐,脱盐深度达均到60cm;由0-60cm深度内土壤脱盐率平均值可知,粉砂质壤土在咸淡交替灌溉模式下最高,达到65.70%,黏壤土在咸淡、淡咸两种交替灌溉模式下优异分别达到了60.13%和56.78%。3)粉砂质壤土在咸淡交替灌溉模式下土壤脱“氯”、脱“钠”效果最佳,黏壤土在咸淡、淡咸两种交替灌溉模式下土壤脱“氯”、脱“钠”效果明显但两者差异不大;不同质地盐碱土Cl^-淋洗效果均优于Na⁺淋洗效果。综合灌水均匀度及脱盐率情况,推荐咸淡交替灌溉模式适用于粉砂质壤土,两种交替灌溉模式对黏壤土均适用。     

不同钠钾比微咸水对土壤入渗性能和水盐分布的影响

为探究不同钠钾离子组成微咸水对土壤入渗性能和水盐运移的影响,开展室内一维土柱入渗试验,依据不同钠钾比设置3种微咸水处理(S1、S2、S3:1∶0、1∶1、0∶1),以去离子水作为对照组(CK)。比较不同处理下土壤湿润锋运移速率的差异,而后通过Philip、Green-Ampt和Kostiakov模型对入渗过程进行拟合,并分析淋洗液电导率、浊度变化和土壤剖面的水盐分布特征。结果表明：(1)与CK处理相比,微咸水处理降低了相同时间内湿润锋的运移距离,在入渗时间达到600 min时,S1、S2、S3处理湿润锋运移距离分别降低41.31%、28.75%、19.94%。在0～60 min内S2和S3处理湿润锋运移距离无显著差异,但在60 min后,S2处理湿润锋运移速率显著低于S3处理;Kostiakov模型拟合效果优于Philip和Green-Ampt模型。(2)S1、S2、S3处理土壤积盐率分别为76.11%、74.16%、73.25%;在淋洗开始的1 000 min内,不同处理淋洗液浊度表现为S1>S2>S3>CK。(3)与CK处理相比,微咸水处理并未改变土体内的总含水量...     

不同覆膜方式对粮饲兼用玉米田土壤温度的影响

在年降雨量240 mm的靖远县若笠乡曹岘村,以饲料玉米富试0601为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤温度的影响.结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同土壤深度的地温和有效积温均是秋季全膜双垄沟播栽培＞春季顶凌全膜双垄沟播栽培＞播前全膜双垄沟播栽培＞半膜平铺＞不覆膜.并且秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温而不覆膜的有效积温则不能满足,这导致不覆膜饲料玉米难以成熟,产量低下,667m2产籽粒仅130.95 kg,而秋季全膜双垄沟播栽培的饲料玉米667m2产量达到567.27 kg,增产效果非常显著.     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐动态的影响

研究了不同秸秆覆盖量下盐渍化土壤蒸发量、不同生育期各土层的含水率及含盐量的动态变化规律.结果表明:秸秆覆盖后,盐渍化土壤蒸发量比对照低,随着秸秆覆盖量的增加,蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为0.75 kg/m2(C2)时,日蒸发量减少幅度平缓,趋于稳定.与对照相比,秸秆覆盖量为1.05 kg/m2(C1),0.75 kg...     

黄土旱塬垄作覆膜栽培土壤水分及温度变化研究

黄土高原雨养农业区水分缺乏是制约农业生产的关键因子。本研究在黄土高原长武塬进行小区试验,通过垄作覆膜(RP)与平作不覆膜(FP)两种处理的对比研究,分析垄作覆膜下玉米生长时期土壤水分与温度的变化,以及降雨事件对于土壤水分的动态影响。结果表明,垄作覆膜在30~60 cm土层土壤水分显著高于平作不覆膜约8%,而平作不覆膜在深层(100~160 cm)土壤水分明显高于垄作覆膜,玉米生长季土体储水量变化垄作覆膜垄与沟在30~60 cm处均高出平作不覆膜20 mm,而在100~160 cm处垄作覆膜比平作不覆膜低25 mm。垄沟覆膜-垄(RPR)土壤表层10 cm处温度较垄沟覆膜-沟(RPF)与平作不覆膜分别高2.01℃和1.91℃。中雨情况下,垄作覆膜降雨土壤入渗深度可达30 cm,平作不覆膜下可以到10 cm,但强降雨事件中垄作覆膜土壤深层入渗受到抑制。降雨强度越大,土壤前期含水量越高,土壤水分峰值产生的时间越短;垄作覆膜由于土壤水分条件的改善使得土壤水分峰值出现时间较平作不覆膜早。垄作覆膜由于垄沟微地形改变使沟内具有集水效应,同时沟内集水对垄上水分存在侧向补充,但时间上存在滞后效应,滞后时间与降雨量和降雨前土壤含水量相关。垄作覆膜能够保水保墒,增加降雨入渗,抑制强降雨事件的深层入渗,抑制"自覆盖"现象的发生,从而对玉米生长具有重要的意义。     

不同覆盖方式对温室葡萄耗水规律和产量的影响

为筛选出适合河西走廊地区的日光温室葡萄最佳覆盖模式,在张掖市水务局灌溉试验站,设白膜+秸秆覆盖、黑膜+秸秆覆盖、白膜覆盖、黑膜覆盖、秸秆覆盖和砂子覆盖等不同覆盖处理,对温室葡萄耗水规律和产量表现进行了研究分析。结果表明:1不同覆盖方式均可增加土壤含水量,秸秆+黑膜覆盖下的土壤含水量最大,全生育期内秸秆+黑膜覆盖下的土壤相对含水量达到了16.54%,单一的秸秆覆盖的土壤含水量在中后期也增大较快,土壤含水量增大到了17.64%,秸秆+地膜双重覆盖与单一的秸秆覆盖在中后期均能明显提高土壤储水能力;2不同覆盖处理相比对照(不覆盖)均能增加葡萄产量,以黑膜+秸秆覆盖葡萄的增产效果最好,增产高达28.85%(P0.05),白膜+秸秆覆盖增产25.53%(P0.05);3不同覆盖处理均能调节土壤温度,地膜+秸秆覆盖方式兼备了单一地膜和单一秸秆覆盖处理的特点,前期土壤升温幅度大于秸秆覆盖,后期降温趋势小于地膜覆盖,且以黑膜+秸秆覆盖较为明显,其处理下土壤温度保持在21.13℃左右;4各覆盖处理均可提高灌溉水利用效率(IWUE)和水分生产效率(WUE),达到节水增产的目的,以黑膜+秸秆效果最好,黑膜+秸秆覆盖处理的灌溉水利用效率和水分生产效率均最大,分别达到了6.53 kg·m~(-3)和5.88 kg·m~(-3)。     

不同覆膜栽培对玉米土壤水分温度及产量的影响

采用烘干称重法和地温计法测定了环县川旱地不同覆膜与露地栽培方式下全生育期内0~80 cm土层的土壤含水量和0~40 cm土层的土壤温度,成熟期随机测量不同处理方式下的株高、株重、茎粗、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重和单株叶面积等指标,计算经济产量和生物产量,分析不同覆膜与露地栽培对玉米土壤水热环境和产量的调控机制。结果表明,全膜双垄沟播栽培较全膜平铺穴播、半膜平铺穴播、半膜覆盖垄播和露地平播栽培,全生育期0~80 cm土壤水分分别提高了0.3%、1.0%、1.6%和2.4%,0~40 cm土壤温度分别提高了0.3℃、1.2℃、1.6℃和2.2℃,生育期分别缩短了0、3、5 d和13 d,生物产量分别提高了679.5、2 740.5、3 376.5 kg·hm-2和4 861.5 kg·hm-2,经济产量分别提高了424.5、1 729.5、2 032.5 kg·hm-2和2 971.5 kg·hm-2。因此,在相应的旱作农业区大力推广全膜双垄沟播栽培技术,能大幅提高玉米产量,有利于保障国家粮食安全。     

不同覆盖方式对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响

为研究秸秆和地膜覆盖栽培对马铃薯产量和水分利用效率的影响,旨在筛选出陕北黄土丘陵旱作区的最佳覆盖方式。通过2年(2012—2013)的田间定位试验,采用垄膜覆盖(LM)、双沟覆膜(GM)、全膜覆盖(QM)、秸秆覆盖(JG)和露地(CK)5种覆盖栽培方式,分析马铃薯生长、产量、土壤温度、土壤含水量变化。结果表明:(1)JG处理的马铃薯植株生长发育状况,其株高、SPAD值均优于其它处理,表现为株高JGCKGMLMQM,茎粗LMGMCKJGQM,SPAD值JGLMGMCKQM。(2)在整个生育期,地温均值表现为JGCKLMGMQM,JG、LM、GM及QM分别较CK提高-0.18℃、0.76℃、1.21℃及1.65℃。(3)全生育期,不同覆盖有增加土壤含水量的作用,均值表现为JGQMGMLMCK,JG、LM、GM及QM分别较CK提高17.18%、11.92%、5.65%和16.93%。(4)JG、QM、LM及GM分别比露地栽培平均增产19.75%、8.95%、7.00%及-0.25%,水分利用效率提高16.4%、7.4%、9.15%及1.65%。秸秆覆盖栽培方式是陕北旱作区马铃薯抗旱栽培推荐的栽培方式。     

不同覆盖措施对旱区农田土壤酶活性及西瓜产量的影响

基于大田试验,研究了砂石+地膜覆盖,砂石覆盖,地膜覆盖3种旱区农田地表不同覆盖措施下的土壤酶活性及西瓜产量,以农田不覆盖（CK）为对照。结果表明：砂石+地膜覆盖在西瓜不同生育时期和不同土壤层次由于土壤水分条件的改善,可显著提高土壤酶活性,其中土壤脲酶活性提高了34.5%,碱性磷酸酶提高了13.0%,过氧化氢酶提高了29.5%,砂石覆盖次之（分别提高了31.4%,11.5%, 25.5%）,地膜覆膜处理虽然也有提高土壤三种酶活性的效果,但作用甚微（仅0.9%,1.4%,2.9%）。对西瓜产量及商品率的影响,砂石+地膜覆盖、砂石覆盖处理与对照相比增产效果显著,分别增产50倍和30倍,地膜覆盖与对照相比增产7倍,但是商品率较低（2.16%）。表明在当地旱区农业生产中,砂石+地膜覆盖或砂石覆盖是抗旱、增产增收的有效措施。     

秸秆覆盖条件下冬小麦棵间蒸发规律研究

在大田条件下,研究分析多覆盖(覆盖量6 000 kg/hm2),少覆盖(覆盖量3 000 kg/hm2)和不覆盖处理对冬小麦棵间蒸发的影响,结果表明:冬小麦逐日棵间蒸发表现为10月中旬、3月下旬和6月上旬较大,多覆盖、少覆盖和对照三个处理逐日变化量和逐日累计量有相同变化趋势;三个处理日均棵间最大蒸发量均出现在灌浆～成熟期、最小值出现在越冬～返青期;覆盖处理对对照抑制率都是在播种～分集期最大,越冬～返青期最小;覆盖处理中,多覆盖抑蒸效果最好.     

旱地组合型微垄全膜不同覆盖时期对土壤水分及胡麻生长的影响

春夏干旱是榆中县旱作区胡麻产量的主要限制因素。进一步减少旱地冬春季土壤水分的无效蒸发、提高土壤含水量,为胡麻前期生长创造良好的土壤条件是实现该区胡麻高产稳产的必须步骤。2011—2012年连续两年在地处甘肃省中部半干旱雨养农业区的榆中县石头沟旱作农业示范点进行了组合型微垄全膜覆盖不同覆膜时期对旱地胡麻生长影响的试验。本试验设组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培、组合型微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和露地穴播三个处理,分别对其土壤水分、经济性状、生育期、产量结果进行分析。结果表明,旱地胡麻组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,0~60 cm的土壤平均含水量,分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高31.9 g·kg-1和45.3 g·kg-1;胡麻的经济性状明显改善,株高分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高3.8 cm和14.7 cm、单株蒴果数分别增加8.5个和11.5个、蒴果粒数分别增加0.6个和1.65个、千粒重分别提高0.05 g和0.31g。旱地胡麻组合型微垄全膜秋季覆盖垄侧栽培比胡麻露地栽培增产1 471.2 kg·hm-2,增幅129.54%,比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培增产378.22 kg·hm-2,增幅17.41%,增产效果十分明显。