灌溉前后沙质裸地表层土壤蒸发量的时空变异性

利用野外实测数据建立的表层土壤日蒸发量和含水率间的函数关系,估算了灌溉前后3个时段的土壤日蒸发量,并以多种数学方法对其空间特征进行了探讨。结果表明:(1)灌溉后前期(1周)与后期(3周)的土壤蒸发量呈显著的负相关关系,其余各时段蒸发量的相关性不显著;(2)灌溉前土壤蒸发量的总体差异较大,空间关联性很弱,呈随机的斑块状分布,灌溉后总体差异明显减小,空间关联性增强,分布类型转为区域化分布;(3)由随机因素引起的空间异质性在灌溉后则更多地受空间自相关控制;(4)由于林带、芦苇丛和微地形的影响,灌后1周时采样区西边的土壤蒸发量大于东面,其余两个时段东西向无明显差异;灌溉前南部区域土壤蒸发量较北部区域大,灌后1周时该种情形被逆转,灌后3周时又转为向灌溉前回归。     

连续放牧对沙质草地植被盖度、土壤性质及其空间分布的影响

在科尔沁典型沙质草地,设置不同放牧强度的4块样区:重牧区、中牧区、低牧区和封育对照区。连续放牧4年后,通过统计学分析及方差均值比、秩相关系数和分维数等方法,分析了植被平均盖度、多样性指数和土壤颗粒组分、土壤养分含量(有机碳和全氮)在各样区的变化及其空间分布。结果表明,(1)沙质草地的植被平均盖度、多样性指数均随放牧强度的增加而降低,植被平均盖度对放牧的反应比多样性指数更为敏感,变化幅度更大;植被在各样区均为聚集分布,但随聚集程度随放牧强度的降低而降低;(2)不论放牧强度大小,植被平均盖度在4个样区均受到土壤养分的制约作用,而土壤颗粒组分对植被的影响随放牧强度的降低逐渐减弱;(3)通过比较植被平均盖度和土壤某些指标在4个样区的分维数值认为,在科尔沁沙质草地,放牧强度应保持在低牧水平,更高的放牧强度将导致植被和土壤特征的空间分布格局产生大的改变,可能导致沙漠化。     

旱作农田改为水浇地对沙质土壤节肢动物群落的影响

为了了解旱作农田改作水浇地对沙质土壤节肢动物群落的影响,2008-2009年在科尔沁沙地奈曼旗调查比较了灌溉农田与旱作农田土壤节肢动物群落结构和多样性的差异,分析了其成因。研究结果表明:1)旱作农田改为水浇地后,土壤节肢动物群落组成和种群密度分别由4目12科和35.2只/m2增加到5目15科和83.2只/m2,Shannon多样性、均匀度和优势度指数也分别增加了4.2%、16.9%和11.8%;2)旱作农田改为水浇地后,有5个类群因不适应农田灌溉而消失,有8个新的类群侵入,优势类群由拟步甲科更替为蚁科,亚优势类群由叩甲科和蚁科更替为皿蛛科和蚁甲科,群落发生演替;3)群落中捕食性和杂食性类群比重分别由20.8%和15.4%增至40.0%和26.7%,植食性类群比重由30.8%降至20.0%,群落中捕食性和杂食性密度比重分别由18.2%和18.2%增至30.8%和51.9%,植食性动物密度比重由54.5%降至9.6%;4)土壤动物类群数、密度、多样性和均匀度指数均与土壤机械组成、土壤水分、有机质、全氮、全磷含量呈正相关,与土壤温度和pH值呈负相关。这些结果说明,旱作农田改为水浇地可以增加土壤节肢动物群落多样性和种群数量,改变群落功能群结构,降低土壤节肢动物对作物危害的风险,其作用机制主要源于灌溉可以明显改善土壤质地、水热条件和土壤养分状况,特别是土壤有机质和pH的变化。     

控制性交替灌溉对玉米生长发育的影响

在沈阳地区潮棕壤土上,采用蒸渗仪对不同控制性交替灌溉处理下玉米生长发育、产量和水分生产效率进行分析。结果表明,控制性交替灌溉抑制了玉米地上部分生长,处理2(控制隔沟交替灌水,灌水定额为2/3M)的产量最高,比处理1(均匀灌水,灌水定额为M)增产4.8%,节水13.3%,处理3(控制隔沟交替灌水,灌水定额为1/2M)最节水但产量最低,确定处理2(2/3M)为最优灌溉制度。     

连续多年不同灌溉方式对保护地土壤磷剖面分布的影响

自以同一方案连续12 a进行定位灌溉试验的栽培番茄保护地,分层采集0~100 cm土层的土壤样本,研究了灌溉方式对保护地土壤全磷、速效磷(Olsen-P)含量及其剖面分布的影响。结果表明,0~60 cm土层土壤全磷、速效磷含量明显高于60~100 cm土层;土层不同灌水处理间土壤全磷、速效磷含量及其剖面分布0~60 cm土层表现出了明显差异,总体上沟灌和滴灌高于渗灌,而沟灌和滴灌之间差异不明显;速效磷占全磷比例在0~40 cm土层以滴灌处理为最高,其它两灌溉处理相对较低;与滴灌、渗灌处理不同,沟灌处理土壤的速效磷占全磷比例随土层深度增加变化不明显。相关分析结果表明,各灌溉处理土壤速效磷与全磷之间呈极显著正相关关系,而全磷、速效磷含量与有机质间呈显著的指数正相关关系。     

陶瓷空心微珠掺量对沙质土壤持水性的影响

特殊的地理位置与特定的自然环境,加之人类的生产活动影响导致部分地区土壤沙化趋于严重,沙质土壤因其特殊的质地,其持水能力急剧下降,干旱区植物难以生存,区域荒漠化加重,对生态环境造成巨大破坏。为恢复沙质土壤地区的生态环境,引入新型保水性多孔材料-陶瓷空心微珠对沙质土壤持水能力进行提升。利用土壤高速离心机模拟含陶瓷空心微珠沙质土壤的脱湿过程,结合Van Genuchten模型定量分析陶瓷空心微珠对土壤水分特征曲线及其参数的影响。利用土壤三相仪测定陶瓷空心微珠掺量对土壤三相变化的影响。结果表明：随陶瓷空心微珠掺量增加,土壤水分特征曲线形状斜率变化减缓,持水曲线减湿率降低,曲线形状参数n降低;随掺量增加土壤饱和含水率升高,提升效果随掺量增加逐渐减弱,随掺量增加土壤固相比降低,土壤液相与气相比升高,变化效果随掺量增加逐渐减弱。土壤水分特征曲线与土壤三相比测定结果表明沙质土壤持水性提升与陶瓷空心微珠掺量呈正相关,其提升效果随掺量增加而减弱。     

土壤底墒与苗期灌溉量对玉米出苗和苗期生长发育的影响

采用二次回归正交设计方法,进行了土壤底墒和苗期灌溉量对玉米出苗和苗期生长发育影响的盆栽试验研究,分别建立了苗期株高、总干重与土壤底墒、灌溉量关系回归模型。研究结果表明,土壤底墒显著影响玉米出苗率,玉米出苗率最高时的壤土和沙土底墒分别为20.6%和13.6%;土壤底墒和苗期灌溉量的交互作用对株高和单株干物质重量具有相互协同效应和替代效应;玉米苗期株高和总干重最大时的壤土底墒均为15.1%,最佳灌溉量分别为86.7 mm和91.7 mm;玉米苗期株高和总干重最大时的沙土底墒分别为12%和13%,最佳灌溉量均为76 mm。     

咸水灌溉对三种柽柳幼苗成活和生长状况的影响

为了开发利用塔里木沙漠公路沿线地下咸水进行沙漠公路绿化,文中选取公路两侧三种典型柽柳植物(多花柽柳(Tamarix hohenackeri Bge.)、刚毛柽柳(Tamarix hispida Willd.)和中华柽柳(Tamarix chinensis Lour.))为研究对象,以塔克拉玛干沙漠风沙土土壤为基质进行植苗大田试验,分别选用2,5,10,15,20,28 g/L等6种矿化度咸水对其进行灌溉处理。基于植物存活率、保存率和生长量分析了咸水灌溉对三种柽柳生长状况的影响。结果表明:1)三种柽柳属植物在灌溉水矿化度<15 g/L时生长最好;2)从萌发至成活阶段,中华柽柳对于高矿化度水灌溉的适应能力强于多花柽柳和刚毛柽柳,但在后期生长阶段,适应能力比多花柽柳和刚毛柽柳弱;除矿化度2 g/L灌溉的植物生长量略低于5~10 g/L外,其余基本随灌溉水矿化度增加而减小;3)从三种植物对比来看,中华柽柳对不同矿化度的灌溉水适应能力最强,多花柽柳次之,刚毛柽柳适应能力最弱。     

不同灌溉模式对中麦349生长发育的影响

在田间限量灌溉条件下,以小偃22为对照,研究了4种灌溉模式对中麦349干物质转移效率、籽粒灌浆速率、产量及其构成因素、土壤含水率等方面的影响.结果表明,不同灌溉后各营养器官干物质转移量及对籽粒的贡献率均降低,叶源的光合性能提高,花后光合产物向籽粒的分配量增加;籽粒灌浆期延长,中后期灌浆速率提高,粒重增大;穗数、穗粒教、千粒重以及产量均提高.相同灌溉模式下,中麦349较对照干物质转移量及对籽粒的贡献率均较大,但各灌溉模式干物质转移量及对籽粒贡献率均较对照下降幅度较大;对照模式下,中麦349较对照营养器官干物质向籽粒运输量大,对籽粒贡献率较大,产量较多次灌溉减产较少,耐旱程度较强.中麦349两水与三水处理无显著差异,以浇越冬水+拨节水+灌浆水产量最高,小偃22以浇越冬水+拔节水模式产量最高.在浇一水模式中,两品种均以浇拔节水产量较高.     

苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响

在盆栽条件下,研究了苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响.结果表明,苗期中度(土壤含水量为16%～18%)、重度(土壤含水量为13 %～16 %)调亏灌溉处理对大豆整个生育期的株高、叶面积均有一定影响,均显著低于对照(土壤含水量为23%～26%);重度调亏灌溉处理下,地上重和根重均显著低于对照;重度调亏处理根冠比在整个生育期大于中度调亏和对照处理;苗期中度调亏对大豆产量影响不显著, 重度调亏处理对产量影响较大,参试大豆品系辽51064和辽51095分别比对照减产6.69 g/株、10.79 g/株;耗水量随着水分胁迫加强而降低,两个参试大豆品系辽510 64和辽51095,在中度调亏灌溉处理下水分利用效率(WUE)最高,分别为1.49 g/ kg、1.38 g/kg.     

莱州湾利用海水资源灌溉菊芋研究

于2002年在半干旱的山东莱州地区,利用海水资源进行了大田灌溉菊芋的试验,结果如下:(1)0～60cm土层内,Na 、Cl-明显地向土壤底层迁移;(2)菊芋的茎部具有明显的贮Cl-、Na 能力,在高比例(海、淡水体积比)矿化水灌溉下菊芋整个植株对K 具有较高的选择吸收性;(3)菊芋地上部和块茎产量在灌溉水中海水比例为30%的情况下,没有减产趋势,在50%海水灌溉下减产幅度分别为37%和32%;(4)利用海水资源对菊芋进行灌溉不影响其块茎中菊糖的含量,菊芋块茎中菊糖含量范围为40%～65%。     

莱州湾海水入侵区地下水灌溉土壤水盐迁移特征分析

在用海水入侵区地下水大面积灌溉冬小麦试验的同时,进行了田间小区灌溉后的土壤水盐迁移特征的研究。结果表明:海侵区利用含盐量2.5~3.5 g/L的地下水进行4次灌溉,不仅加重了土壤含盐量,盐分离子组成及其化学性质也发生了变化。就砂壤土而言,雨季一次性降水20 mm以上或大暴雨后,表聚的土壤盐分迅速随雨水下渗或侧渗而排斥,不会因多次灌溉而聚集于土体;疏松表土层,切断毛管上升水通道,遇干旱高温季节,减弱水分的损失和土体盐分上升速度;土壤溶液化学性质中钠吸附比(SAR)值减少,而可溶性钠百分比(SSP)、钠钙镁比(SDR)值相应地增加,但没有因灌溉四次微咸水而引起土壤的次生盐渍化。     

生物炭一次性施入对灌耕风沙土土壤性质及玉米产量的影响

以新疆主要低产土壤灌耕风沙土为研究对象,通过2015—2018年的田间定位试验,研究了生物炭不同添加量(0、22.5、67.5、112.5、225.0 t·hm~(-2))对土壤性质及玉米产量的影响。结果表明:生物炭于2011年一次性施入后,可明显降低土壤的容重,与初始土壤容重1.48 g·cm~(-3)相比,8 a后土壤容重降低至1.18～1.24 g·cm~(-3);施用生物炭后可以明显增加土壤中全氮、有机质及速效钾的含量,对土壤碱解氮的含量影响不明显,与对照相比,8 a后全氮、有机质及速效钾含量分别增加了14.42%～49.43%、22.02%～74.25%、1.27%～18.64%;随着定位试验的延续,一次性施用生物炭6 a后,土壤增碳、钾效应达到最大,随后逐年减弱,67.5 t·hm~(-2)的生物炭施用量最适宜;施用生物炭可以明显提高玉米产量,提高了9.4%～35.5%。     

滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1~2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期则随时间的延长而缓慢减少。土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移。在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大于水平方向;灌溉结束24 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展。     

Soil water and salt distribution under furrow irrigation of saline water with plastic mulch on ridge

Furrow irrigation when combined with plastic mulch on ridge is one of the current uppermost water-saving irrigation technologies for arid regions.The present paper studies the dynamics of soil water-salt transportation and its spatial distribution characteristics under irrigation with saline water in a maize field experiment.The mathematical relationships for soil salinity,irrigation amount and water salinity are also established to evaluate the contribution of the irrigation amount and the salinity of saline water to soil salt accumulation.The result showed that irrigation with water of high salinity could effectively increase soil water content,but the increment is limited comparing with the influence from irrigation amount.The soil water content in furrows was higher than that in ridges at the same soil layers,with increments of 12.87% and 13.70% for MMF9(the treatment with the highest water salinity and the largest amount of irrigation water) and MMF1(the treatment with the lowest water salinity and the least amount of irrigation water) on 27 June,respectively.The increment for MMF9 was gradually reduced while that for MMF1 increased along with growth stages,the values for 17 August being 2.40% and 19.92%,respectively.Soil water content in the ridge for MMF9 reduced gradually from the surface layer to deeper layers while the surface soil water content for MMF1 was smaller than the contents below 20 cm at the early growing stage.Soil salinities for the treatments with the same amount of irrigation water but different water salinity increased with the water salinity.When water salinity was 6.04 dS/m,the less water resulted in more salt accumulation in topsoil and less in deep layers.When water salinity was 2.89 dS/m,however,the less water resulted in less salt accumulation in topsoil and salinity remained basically stable in deep layers.The salt accumulation in the ridge surface was much smaller than that in the furrow bottom under this technology,which was quite different from traditional furrow irrigation.The soil salinities for MMF7,MMF8 and MMF9 in the ridge surface were 0.191,0.355 and 0.427 dS/m,respectively,whereas those in the furrow bottom were 0.316,0.521 and 0.631 dS/m,respectively.The result of correlation analysis indicated that compared with irrigation amount,the irrigation water salinity was still the main factor influencing soil salinity in furrow irrigation with plastic mulch on ridge.     

不同灌溉方式对榆林沙区马铃薯生长和产量的影响

开展膜下滴灌(MG)、露地滴灌(DG)、交替隔沟灌(JG)、沟灌(GA)和漫灌(CK)5种灌溉方式对马铃薯生长和产量影响的研究,旨在筛选出适合榆林沙区的最有效的节水灌溉方式。结果表明:(1)MG处理的马铃薯植株生长发育状况优于其他灌溉方式。整个生育期,MG处理的株高、茎粗以及叶片SPAD值均高于其他处理,且显著高于CK(P0.05)。除苗期外,不同处理的株高、茎粗及SPAD值均表现为MGDGJGGACK。(2)在整个生育期,MG处理的马铃薯叶片净光合速率、气孔导度和水分利用效率均高于其他处理,且显著高于CK(P0.05)。(3)MG处理的马铃薯增产增收效果显著。不同处理马铃薯的商品薯率和小区产量均表现为:MGDGJGGACK,MG处理分别较DG、JG、GA和CK增产6.2%、18.3%、29.7%和43.1%,分别较DG、JG、GA和CK增收7.3%、22.5%、41.1%和65.6%,并且分别比JG、GA和CK节水21.4%、30.2%和54.2%,节水效果明显。总体来看,同其他4种灌溉方式相比,膜下滴灌是榆林沙区马铃薯生产中最有效的一种节水灌溉方式。     

Effects of biochar on water movement characteristics in sandy soil under drip irrigation

Biochar addition can improve the physical and hydraulic characteristics of sandy soil. This study investigated the effects of biochar on water holding capacity and water movement in sandy soil under drip irrigation. By indoor simulation experiments, the effects of biochar application at five levels (0%, 1%, 2%, 4%and 6%) on the soil water retention curve, infiltration characteristics of drip irrigation and water distribution were tested and analyzed. The results showed thatbiochar addition rate was positively correlated with water holding capacity of sandy soil and soil available water. Within the same infiltration time, with an increasing amount of added biochar, the diffusion distance of the horizontal wetting front (HWF) tended to decrease, but the infiltration distance of vertical wetting front (VWF) initially declined and then rose. The features of wetted bodies changed from "broad-shallow" to "narrow-deep" type. The relationship between the transport distance of HWF and VWF and the infiltration time was described by a power function. At the same distance from the point source, the larger was the amount of added biochar, the higher was the soil water content. Biochar had a great influence on the water content of the layer with biochar (0-200mm) and had some effects at 200-250mm without biochar; but had less influence on the soil water content deeper than 250mm. For the application rate of biochar of 4%, most water was retained within 0-250mm soil layer. However, when biochar application amount was high (6%), it would be helpful for water infiltration. During the improvement of sandy soil, biochar application rate of 4% in the plow layer had the best effect.     

后期灌水对蔗田土壤水分及甘蔗产量、品质性状的影响

以抗旱早熟高糖甘蔗品种云蔗03-194为试验材料,通过大田试验研究了成熟期缺水和灌水对蔗田土壤水分变化及甘蔗品质、产量性状的影响。结果表明：在试验实施期内,0～20 cm土层的土壤含水量灌水处理是未灌水处理的1.05～1.40倍,20～40 cm土层的土壤含水量灌水处理是未灌水处理的1.45～1.58倍;甘蔗株高在试验前期均有增加,40 d后灌水处理的株高继续增加,未灌水处理的几乎不再增加;未灌水处理的绿叶数在整个甘蔗成熟过程中均减少,灌水处理的绿叶数灌水后20 d才开始逐渐减少,至甘蔗收获时灌水处理的绿叶数是未灌水处理的1.6倍;出汁率灌水处理比未灌水处理高出2～5个百分点;两个处理的蔗糖分没有明显的差别;纤维分在0～20 d内灌水处理比未灌水处理 高出6个百分点,但至甘蔗收获时,两个处理的甘蔗纤维分的含量差别不大;蔗汁还原糖含量0～20 d内灌水处理呈现上升的趋势,20 d后开始下降,灌水处理是未灌水处理的1.75倍,至甘蔗收获时两个处理的蔗汁还原糖含量差别不大。     

滴灌条件下加气灌溉对云南冬马铃薯根区生境因子和产量的影响

为了研究加气灌溉对云南冬马铃薯根区生境因子（土壤呼吸、土壤水分、土壤温度、土壤氧气摩尔分数）和产量的影响,采用水气分离方法进行加气灌溉,试验设置加气（Y）和不加气(N）2种处理以及高水（100%ET_c,W1）和低水（60%ET_c,W2）2个灌溉水平,共计4个处理。结果表明：加气处理和灌水量均对土壤呼吸速率影响显著（P<0.05）。加气灌溉对土壤含水率的影响较小,除块茎膨大期外,其他生育期加气灌溉对土壤含水率的影响均不显著,影响土壤含水率的主要因素是灌水量。加气处理和灌水量对根区土壤温度均有一定影响,W1Y处理下的土壤平均温度较W1N处理高1.68℃,W2Y处理较W2N处理高0.52℃,且在高水灌溉条件下,加气处理对土壤温度有显著影响（P<0.05）。在马铃薯生育期内土壤氧气摩尔分数的变化呈先增大后降低的特征,4种处理下土壤氧气摩尔分数的大小关系为W1Y>W2Y>W2N>W1N。同一灌溉水平下,加气处理的土壤氧气摩尔分数显著高于不加气处理（P<0.05）。同一加气条件下,高水处理的土壤氧气摩尔分数显著高于低水处理。加气处理和灌水量都对冬马铃薯产量和水分利用效率有显著影响,W1Y处理下冬马铃薯的产量和水分利用效率均最大。综合分析表明,W1Y（高水加气）处理有利于冬马铃薯根区形成良好的水气平衡状态。     

地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移研究

综述了国内外地下水浅埋条件下土壤盐分运移机理研究,滴灌条件下盐碱地土壤盐分运移机理研究,土壤盐分运移模型研究的相关研究成果,为滴灌技术在改造和利用地下水浅埋盐碱土地资源的应用提供了思路,为预报土壤盐碱化提供科学依据,并为地下水浅埋盐碱土滴灌条件下土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议,认为地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移规律的研究仍是今后土壤科学的研究重点.