棉花膜下滴灌田间土壤水分的时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m(一根支管控制)的范围内,布置土壤水分监测点共计64个.利用地统计学方法,研究了棉花膜下滴灌条件下田问土壤含水率在空间和时间上的变异规律,以便为棉花膜下滴灌自动化灌溉系统中墒情监测传感器的合理布设及墒情预测提供理论依据.结果表明,各测次的田间土壤含水率具有中等程度的空间相关性;随着土层深度的增加,土壤含水率空间相关度降低.灌水前的空间相关度略小于灌水后的空间相关度;随着时间的推移,土壤含水率的空间相关度降低.     

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.     

黄河三角洲农田土壤含水率空间变异特征研究

基于传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌水前、后田块尺度下土壤含水率的空间变异性。结果表明,除灌水前10～20cm土层土壤含水率呈非正态分布外,其余各土层含水率均服从正态分布;随着土层深度的加深,灌水前、后各土层含水率均逐渐增加;除灌水前20～40cm土层及灌水后10～20、20～40cm土层土壤含水率呈中等变异性外,其余各土层均呈现弱变异特征;除灌水后20～40cm及40～60cm土层属于指数模型外,其余各土层含水率最优拟合模型为球状模型;灌水前、后各土层含水率均表现为强空间自相关性。     

低压微润灌灌水均匀性及土壤水分分布特性

采用低压微润灌和滴灌进行西瓜灌溉对比试验,分析不同断面不同土层土壤水分分布特征及灌水均匀性。研究表明:滴灌土壤水分在垂直方向上分层明显,灌后土壤水分主要集中在0~40cm土层,水平方向上土壤含水率随着离滴头距离的增大逐渐降低;微润灌土壤水分在垂直方向上微润带下层土壤含水率大于上层土壤含水率;微润灌呈立体供水状态,微润带左右土壤水分分布特征相似,灌水均匀度较高;微润灌表层土壤形成干土层,起到覆膜作用,减少了表层土壤蒸发,提高了灌溉水利用系数;生育期内,微润灌短时间内各个土层土壤水分动态变化较小,减小了灌溉工作强度;微润灌0~30cm土层土壤含水率变异系数较小;表层土壤含水率变异系数微润灌及滴灌均较大;微润灌土壤主要湿润区在5~30cm土层,土壤水分在5cm和30cm土层相对均匀;滴灌土壤主要湿润区在0~50cm土层,土壤水分在10~40cm土层相对均匀。     

膜下滴灌棉田土壤水分参数的空间变异性分析

以新疆生产建设兵团石河子国家农业科技园区的膜下滴灌棉田作为试验区,采用均匀法布点方式,测定了各个采样点0～20、20～40和40～60 cm三个不同深度土壤的含水率,利用地统计学理论分析了膜下滴灌棉田均匀布点方式下土壤含水率的空间变异规律,并利用Sufer绘制了土壤含水率的等值线图,结果表明:①膜下滴灌棉田均匀布点采样方式下,东西方向即沿膜向的半方差函数值在0～20、20～40和40～60 cm深度层的变化规律趋于一致,随着深度增加棉田的土壤含水率的空间变异强度在逐渐减小;②各方向的半方差函数值的相关性均随着深度增加棉田的土壤含水率的空间结构性更加显著;③东西方向的空间变异性随着深度的增深而减小,其他方向的空间变异性随着深度的增深而增大;东西方向即沿膜向为弱变异,其他方向20～40 cm层为强变异,0～20、40～60 cm层为中等变异。     

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．     

膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律研究

2009年,在新疆库尔勒包头湖农场智能化棉花膜下滴灌工程示范区,选择典型的一膜一管4行种植的棉花为试验区(共计20个测点),测定了各个采样点以及3个不同深度的土壤含水率。运用地统计学和经典统计学方法,分析了棉花4个生育期内土壤水分的空间变异特性。结果表明,土壤质地为砂壤土时,土壤含水率的空间变异性属于弱变异;随着棉花的生长,土壤水分的分布越来越趋于均匀化;在棉田主要生育期内,研究土壤含水率空间分布最好的半方差函数模型是球形模型;土壤含水率的大小基本上和该点与滴灌带的垂直间距成反比例关系;棉花行对棉田土壤水分的再分布起到了很大的影响,距离棉花行越远,受到的影响就越小。     

干旱区长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为了分析干旱区长期膜下滴灌棉田生育期初土壤水盐空间分布特征,在新疆石河子炮台镇试验区进行土壤取样,运用经典统计学方法分析了该试验区不同纵剖面土壤水盐分布特征。研究结果表明:各剖面土壤含水率值几乎相同,其对应的变异性属于中等偏弱性。各剖面土壤含盐率值差异却很大,土壤盐分的变异情况远大于土壤水分的变异情况。经过多年的膜下滴灌作用,在播种前土壤中的盐分逐渐累积在40~80cm土层,并且盐分慢慢控制在有利于作物正常生长的水平。     

新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分运移变化规律研究

为探讨新疆棉田地下滴灌方式下土壤水分含量的规律,在棉花不同生育期,采用烘干法,从水平方向和垂直方向上测定棉田土壤水分含量.结果表明,棉花不同生育期垂直方向上土壤含水量的变化随着土层深度的增加均呈增大的趋势;水平方向上土壤含水量的变化,除在35～55 cm土层有波动外,其余各土层基本无变化;不同土层平均土壤含水量随棉花生育进程基本呈二次曲线变化,不同土层平均土壤含水量的变化基本呈"S形变化.     

干旱区滴灌均匀系数对土壤水氮分布影响模拟

基于HYDRUS-2D软件建立了棉花膜下滴灌水氮运移模型,利用干旱区棉花膜下滴灌试验数据对模型进行了参数率定和验证。将灌水器流量沿毛管的变化离散为依次逐段减小,并假设土壤水分在各段之间不存在交换,利用验证后的数学模型研究了干旱区不同滴灌均匀系数时土壤水氮分布特征,评估了土壤空间变异对水氮分布均匀性的影响。模拟结果表明,随着灌水的进行,滴灌均匀系数Cu为0.60和0.80时,土壤含水率和NO-3-N质量浓度均匀系数均呈下降趋势,而Cu=0.95时变化较平稳;滴灌均匀系数越低,灌水后土壤含水率和NO-3-N质量浓度均匀系数降低的幅度越大;土壤NO-3-N质量浓度均匀系数的变化范围为0.35~1.00,低于土壤含水率均匀系数。田间试验存在的土壤空间变异在一定程度上增加了土壤水氮分布不均匀性。     

膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m的范围内,布置土壤水分监测点共计63个,采用经典统计和地统计方法进行了时空变异性分析。结果表明,每次灌水前,整个地块土壤含水率均符合正态分布,呈现中等变异性;沿毛管方向和沿支管方向的田间土壤含水率均呈中等程度的空间自相关性,变异性主要由随机因素引起,变程分别为30.7~37.9 m和10.5~14.2 m;随着时间的推移(灌水次数的增加),土壤水分的空间变异性逐渐减弱,分布更趋均匀。因此,根据第1次灌水前田间土壤水分空间分布情况,设计的监测点布设方案可以满足其后各次灌水的墒情监测要求。     

地下滴灌条件下棉花土壤水分运移田间试验研究

在棉花大田实地测量的基础上,对地下滴灌条件下棉花不同生育期内土壤含水量进行分析,同时对实际应用效果进行监测,结果表明:地下滴灌影响土壤水分变化深度主要为20~60 cm,棉花根系主要集中在15~50 cm。通过对棉花常规地面沟灌、膜下滴灌和地下滴灌土壤水分变化试验研究分析和应用效果监测,棉花地下滴灌节水增产效果显著。     

膜下滴灌土壤湿润区水热耦合对棉花生长的影响

为了探明膜下滴灌土壤湿润区对土壤温度及棉花生长的影响,试验中通过不同滴水流量的设置（＂1倍滴流量＂、＂2倍滴流量＂和＂4倍滴流量＂）获得了不同的土壤湿润区范围和膜下土壤含水率分布;测定了棉花生育期土壤水分和温度以及棉花生长指标和产量。结果表明,在覆膜保温作用下,膜下滴灌土壤湿润区扩大和土壤含水率的增加对膜下土壤温度没有...     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布变化及其对棉花生长影响

以库尔勒市包头湖农场长期膜下滴灌棉田为研究对象,通过连续3年棉田整个生育期土壤水分和盐分含量的测定,对长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布变化及其对棉花生长影响进行了研究。结果表明:各年份土壤平均含水率在整个生育期呈降增降的趋势,平均含盐量呈增降增的趋势;20~50cm土层土壤含水率较高,土壤盐分在30~50cm土层聚积;土壤含盐量高于0.51%时产量开始受到抑制,高于1.79%时棉花产量将降低为零。     

绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分离子分布

通过比较典型绿洲灌区(新疆石河子市下野地灌区)6个不同膜下滴灌年限棉田总盐、盐分离子分布,尝试揭示长期应用膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,结果表明,受干旱气候条件影响绿洲区膜下滴灌棉田土壤中总盐及Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO~(2-)_4和Cl~-在垂直方向均呈现出"浅集表聚"的分布特征。以膜下滴灌年限为横坐标的水平方向表现出,总盐和盐分离子随膜下滴灌年限的延长逐渐降低。但由于棉田土壤中盐分离子本底含量以及化学性质的差异,5种离子年平均降低速率有所不同。结果表明绿洲区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田盐胁迫作用逐年减轻的同时棉田土壤化学性质也在发生变化。研究拟为膜下滴灌技术的可持续推广提供一定的理论支持。     

矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究

对渭北旱原矿区130个农田土壤样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定,结果显示,Cd、Cu、Pb平均含量均高于陕西省土壤背景值,而Cr和Zn含量低于背景值。利用地统计方法得到的土壤重金属含量分布图显示,土壤各重金属含量由西向东呈下降趋势,水泥厂周边土壤重金属含量最高。相关性分析和主成分分析结果表明,5种重金属之间呈极显著正相关,说明其存在较高的同源性或复合关系。第1主成分主要由Cd构成,且主要反映了人为活动的影响,而第2主成分中的Cr所占负荷最高,体现了成土母质的作用,Cu、Pb和Zn含量受人为活动和成土母质共同影响。分别利用污染负荷指数(PLI)法和潜在生态危害指数(PER)法对研究区域土壤污染风险进行了评价,评价结果为煤矿区呈无污染或轻微到中度污染,水泥厂区土壤呈中度污染水平,单一元素污染程度由高到低依次为Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

基于GE智能化平台的棉田节水灌溉自动控制系统

通过GE自动化控制系统对原有棉田滴灌系统进行改造升级,实现了全自动化无人值守控制,可以自动检测棉田土壤湿度,根据土壤湿度自动对不同地块进行选择性和顺序灌溉与施肥。方便用户进行灌溉管理,应用前景广阔。      

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。     

膜下滴灌的土壤水分对棉花根长密度分布及产量的影响

通过膜下滴灌田间试验,研究了水分对棉花根长密度分布及产量的影响。结果表明:各灌水处理棉花根长密度空间分布总特征一致,水平方向,宽行与窄行的根长密度基本相同,但明显大于膜间;垂直方向,随土壤深度增大,棉花根长密度减小。但不同灌水处理间存在差异,过量灌水处理棉花膜间的根长密度增大,宽行与窄行的根长密度减小,随着灌水量的增加,棉花全根层平均根长密度增大;胁迫灌水处理深层土壤中根长密度增大。花铃期、吐絮期各土层棉花根长密度与产量呈显著的二次相关关系。灌溉量与棉花产量间的关系符合报酬递减规律,其回归方程为y=-0.0026x2+18.015x-24845(R2=0.959)。