滴灌条件下马铃薯田的土壤水分调控方法

提出了滴灌条件下马铃薯土壤湿润范围调控的一般方法，重点探讨了通过制定更加合理的马铃薯滴灌灌溉计划来调控土壤水分时所要注意的问题。综述了马铃薯的需水特点，马铃薯耗水预报的方法，滴灌土壤水分状况的监控评价方法，降雨对土壤水分调控的影响以及5种制定马铃薯灌溉计划的参考方法。最后，根据国内外研究现状，提出了所需研究和解决的4个相关问题。     

滴灌条件下马铃薯耗水规律及需水量的研究

通过田间试验,用水量平衡法和蒸渗仪实测了不同滴灌灌水控制方式下的马铃薯耗水量。结果发现,在滴灌条件下,马铃薯水分腾发量(ET)受土壤基质势下限的影响要比灌水频率大。在土壤基质势高于-25kPa时,ET主要受气象因素的影响;土壤基质势降低时,会导致马铃薯腾发量的下降;当土壤基质势低于-45kPa时,马铃薯就会受到明显的水分胁迫,引起腾发量大幅度下降。大于或等于1次/4d滴灌灌水频率对马铃薯的腾发量影响不明显;但当滴灌灌水频率为1次/6d或1次/8d时,由蒸渗仪测得的马铃薯腾发量明显低于更高频率处理。可以用-25kPa水势处理下的腾发量作为滴灌马铃薯的参照腾发量。研究表明,20cm蒸发皿的蒸发量与马铃薯腾发量之间有非常好的相关性,用20-cm蒸发皿的蒸发量作为灌溉计划的参考量是可行的。     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花生长、品质及水分利用的影响

针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题,研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料,以田间持水量(FC)为土壤水分上限,棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(T2)、65%FC(T3)、55%FC(T4)和45%FC(T5)5个土壤水分下限来调控土壤水分。结果表明:土壤水分下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用,土壤水分下限从45%FC增至85%FC,棉花株高和生物量分别增加了25.80%和25.38%;随着土壤水分下限的降低,灌溉定额减少,T1处理灌溉定额最大(378 mm),T2、T3、T4、T5处理与之相比分别节水11.64%、33.07%、33.95%、46.83%;随着土壤水分下限的提升,棉花产量逐渐增大,但土壤水分下限过高,棉花单株有效铃数降低,产量增加不再明显,水分利用效率较低;土壤水分下限为75%FC时棉花单株有效铃数、单铃重增加,产量和水分利用效率分别达到7 146.4 kg·hm^-2和1.40 kg·m^-3;土壤水分调控对棉花纤维品质有显著...     

水肥调控对滴灌马铃薯生长、品质及水肥利用的影响

研究生育期土壤水分下限调控和施肥对陕北榆林地区滴灌马铃薯生长、品质和水肥利用的影响,以期探寻马铃薯优质高产的水肥调控模式。以马铃薯紫花白为材料,分别在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期设置3个土壤水分调控下限水平:W1(55%、60%、65%、55%、55%)、W2(65%、70%、75%、65%、65%)、W3(75%、80%、85%、75%、75%),4个施肥水平N-P_2O_5-K_2O (kg·hm~(-2))分别为F1(100-40-150 kg·hm~(-2))、F2(150-60-225 kg·hm~(-2))、F3(200-80-300 kg·hm~(-2))、F4(250-100-375 kg·hm~(-2)),共12个处理,在生育期内对马铃薯生长、产量及品质等指标进行观测,分析马铃薯各指标对水肥的响应机制。结果表明:(1)在同一施肥水平下,W2灌水处理的马铃薯生长、产量、品质、水肥利用效率(WUE)均显著高于W1和W3处理。W2处理的平均产量为43 187.15 kg·hm~(-2),比W1和W3分别增加了24.59%和5.26%,淀粉和维生素C含量分别增加了15.32%和6.37%,8.04%和4.66%,WUE分别增加了15.53%和7.54%,肥料偏生产力(PFP)分别增加了21.65%和4.41%。(2)在同一灌水水平下,F3施肥处理的马铃薯生长、产量、WUE均显著高于F1、F2和F4处理,淀粉含量和维生素C含量在F2处理最高。F3处理的平均产量为44 691.32 kg·hm~(-2),比F1、F2和F4处理分别增加了41.79%、10.98%和6.34%。WUE随施肥量的增加均呈抛物线变化趋势,PFP随施肥量增加呈减小趋势,F1处理的PFP平均为108.69 kg·kg~(-1),比F2、F3和F4处理分别显著增加了17.41%、41.06%和87.50%。(3)运用主成分分析法评价马铃薯品质表明,F3W2处理排名第一,是榆林地区马铃薯优质高产的最优水肥组合。     

土壤水分调亏处理膜下滴灌马铃薯耗水特征及生长动态

以青薯"168"为试验材料,通过大田试验,研究了膜下滴灌调亏对河西绿洲马铃薯土壤水分动态、耗水特征、生长动态及产量的影响。试验设5个水分调亏处理,即块茎形成期和块茎膨大期分别进行轻度(55%~65%田间持水量,FC)和重度(45%~55%FC)调亏,淀粉积累期轻度(55%~65%FC)调亏,以全生育期充分供水(65%~75%FC)为对照。结果表明:受水分调亏影响,上层0~40 cm土壤水分变化较下层40~60 cm明显,马铃薯块茎膨大期经受轻度和中度水分亏缺土壤贮水量显著(P0.05)低于充分供水8.1%和18.7%,耗水强度则显著降低60.0%和73.0%。块茎形成期进行不同程度水分调亏后复水,其叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、相对生长率(RGR)均表现出补偿效应,而块茎膨大期进行轻度和中度水分调亏以及淀粉积累期轻度水分调亏LAI、LAD及RGR均呈下降趋势,其薯块产量与全生育期充分供水相比分别降低22.3%、26.5%、38.7%。因此,马铃薯生长后期应注重供水以延长绿叶面积,对作物产量的形成有利。     

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。     

冬植马铃薯田杂草种类调查

调查结果表明,玉州区冬植马铃薯田杂草共有10科26种,其中禾本科1种,占3.85%;菊科10种,占38.46%;十字花科5种,占19.23%;蓼科3种,占11.54%;石竹科2种,占7.69%;藜科、唇形科、茄科、苋科、毛茛科各1种,分别占3.85%。牛繁缕、看麦娘、腋花蓼、小藜、绵毛酸模叶蓼是冬种马龄薯田优势杂草;牛繁缕和看麦娘是严重危害的杂草,应重点防治,其次是腋花蓼、小藜、绵毛酸模叶蓼、弯曲碎米荠和雀舌草等。     

用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的方法研究

对马铃薯进行了6个灌水频率处理和5个水势处理的田间滴灌试验。发现在灌水频率为1次/d,土壤水势为-25kPa时,马铃薯的产量最高。试验进一步分析了各处理的土壤水分变化特点,并结合马铃薯的根系分布特征,得出了用以拟定滴灌马铃薯灌溉计划的负压计的埋设方法,提出了用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的具体方案。     

滴灌条件下核桃园土壤水分动态变化的数值模拟研究

为探究滴灌条件下核桃根系对土壤含水量的影响,试验以8 a生核桃树为研究对象,使用分层分段挖掘法分析核桃根系的空间形态分布,通过构建HYDRUS-2D模型,对有根系吸水下的土壤水分变化进行求解,并利用实测点数据校验2D模型的可用性。经过实际计算与理论分析,得出如下结论:在垂直二维剖面中,水平距树0~30 cm、垂直40~60 cm土层的细根根长密度分布最大,为1 618.216 m·m~(-3)。对比实测数据与模拟数据,结果显示RMSE均小于0.0186 cm~3·cm~(-3),ME绝对值小于0.0108 cm~3·cm~(-3),证明数值模拟效果较好,HYDRUS模型可应用于实际试验研究。将根系模块纳入模型模拟,并比照单独水流模块作用,结果显示根系对土壤含水量产生影响,使体积含水率曲线整体低于单独水作用下的含水率曲线,且两者关系差异性显著。模拟核桃生育前期土壤含水量变化,结果表明灌水后6 d至7 d内,土壤含水量存在明显减小现象,故可将生育前期灌水周期设定为6 d或7 d。     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

不同灌水量对膜下滴灌冬马铃薯生长及水分利用效率的影响

通过田间试验,设置1350 m3·hm~(-2)、1650 m3·hm~(-2)、1950 m3·hm~(-2)、2250 m3·hm~(-2)4个灌水量和1个常规沟灌为对照,研究膜下滴灌对马铃薯的生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:膜下滴灌马铃薯生长发育快,株高、单株茎叶鲜重、单株结薯数、单株块茎鲜重高于常规沟灌,膜下滴灌较沟灌增产6 416.08 kg·hm~(-2),增产21.29%,水分利用率高79.5 kg·hm~(-2)·mm-1。膜下滴灌下不同灌水量马铃薯水分利用率随灌水量增加呈降低趋势,产量和耗水量随灌水量增加而增加,滴灌1950 m3·hm~(-2)的产量最高,为39 732.0 kg·hm~(-2),当灌水量增加到2250 m3·hm~(-2)时,产量较滴灌1950 m3·hm~(-2)处理的下降6 624.5 kg·hm~(-2),下降16.67%。从产量提高和节水方面考虑,在生育期间有效降雨量在70 mm左右时,灌水量在1650~1950 m3·hm~(-2)较为适宜。     

绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。     

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.     

生育期水分调控对河西地区滴灌春小麦生长和水分利用的影响

为探索干旱地区有利于春小麦生长和提高产量的大田滴灌灌水模式,以春小麦永良4号为试验材料,在不同生育期(苗期~分蘖,拔节~孕穗,抽穗~开花,灌浆~成熟)设置5个土壤水分下限W1(55%、60%、55%、50%),W2(60%、65%、60%、55%),W3(65%、70%、65%、60%),W4(70%、75%、70%、65%)和充分灌溉(CK)(75%、80%、75%、70%),研究了不同生育期土壤水分调控对河西地区滴灌春小麦生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:一定施肥水平下,随着土壤水分下限的提高,各处理株高、叶面积指数均不断增大,在成熟期充分灌溉(CK)处理分别比W4处理高2.19%和7.93%;不同水分下限处理条件下,春小麦干物质的总积累量和成熟期干物质向籽粒的分配量均为W4处理最大,比CK分别显著高5.63%和17.14%;各处理春小麦产量和水分利用效率随着土壤水分下限的增加均呈先增加后减小的变化趋势,其中W4处理的水分利用效率比W3处理降低2.82%,但其产量分别比W3、CK处理增加7.53%和4.07%。从节水增产的角度考虑,W4处理可作为基于本试验条件下较适宜的水分处理。     

地表滴灌条件下滴头流量对土壤水分入渗过程的影响

在新疆林业科学院枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究砂壤土在不同滴头流量条件下地表滴灌湿润体特征值的变化规律。结果表明：地表滴灌条件下,当滴头流量增加时,湿润体的形状大小会随着滴头流量的增大而增大,水平、垂直方向上湿润锋的运移距离随着滴头流量的增加而不断增大;湿润锋的运移速率、入渗距离比值与水分入渗时间符合幂函数关系;湿润锋水平方向的运移速率比垂直方向上的要大,但是持续的运移时间没有垂直方向上的长;土壤含水率的变化随着滴头流量的增加而增加,距离滴头距离越近含水率变化幅度也越大,当q≥8 L·h^-1时,滴头正下方约40 cm左右的土层含水率达到最大值。