基于SWAP模型的春玉米咸水非充分灌溉模拟

为了探究石羊河流域适宜春玉米生长的咸水非充分灌溉模式,应用SWAP模型模拟不同灌溉模式下的土壤水盐平衡、春玉米相对产量和相对水分利用效率,并预测了较长时期土壤水盐动态变化规律.研究结果表明:灌溉水矿化度为0.71 g/L和3.00 g/L的春玉米最优灌溉模式为生育期内灌4次水,灌溉定额均为408 mm,2种灌溉模式均能达到节约灌溉用水、提高作物产量和水分利用效率以及减少土体盐分累积量的目的.较长时期土壤水盐动态变化规律模拟结果表明:在冬灌条件下,春玉米最优灌溉模式下的土壤水分和盐分能够在模拟期内保持相对平稳的状态;在不同年份,相同土层土壤含水率随着土层深度的增加而增大,0.71 g/L的淡水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,3.00 g/L的微咸水灌溉土壤盐分主要累积在10~40 cm土层;5 a的模拟结果表明0.71 g/L和3.00 g/L的水持续灌溉5 a,不会引起土壤次生盐渍化.     

咸水非充分灌溉对土壤盐分动态及制种玉米产量的影响

通过田间试验,研究了咸水非充分灌溉下土壤盐分动态及其对制种玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,玉米播种前至收获后土壤盐分主要累积在中层土壤,尤其是灌水量越大的处理;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水量增加而增大;土壤蒸发阶段,灌水量大的处理表层土壤盐分累积明显。灌溉水量控制在390mm左右且灌水矿化度不超过3g/L,减产幅度较低且节水。     

咸水非充分灌溉对土壤盐分分布的影响及SWAP模型模拟

通过2010年4月15日至8月23日在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行的春小麦灌溉试验,研究了咸水非充分灌溉对土壤剖面盐分盈亏的影响,并用SWAP模型对土壤盐分动态分布进行模拟。结果表明:不论是咸水灌溉,还是淡水灌溉,都造成积盐现象,盐分累积量随着灌水矿化度的增大而增大,随着灌水量的增大盐分累积深度逐步加深。SWAP模型模拟结果表明,无论充分灌溉还是非充分灌溉盐分都会主要累积在根区土层(50cm深度),而对深层土壤(100cm深度)影响较小。不同时段影响土壤剖面盐分分布因素不同,前期受土壤蒸发、根系吸水影响较大,后期受水分下渗影响较大。     

盐分胁迫条件下制种玉米根系吸水模型参数的推求

为了研究咸水灌溉条件下作物根系吸水与根区土壤盐分运动的关系,在石羊河流域开展咸水灌溉田间试验,引入Feddes提出的根系吸水模型,根据田间试验实际观测数据,对模型系数进行了计算。研究表明,通过计算相对根长密度和潜在蒸腾速率,推算得到最优灌水条件下的最大根系吸水速率;通过计算蒸腾强度与土壤渗透势,推算得到咸水充分灌溉条件下的盐分胁迫修正因子,并对盐分胁迫修正因子的参数p进行了验证,参数p推算和验证过程时的RMSE0.10,MRE10%,在允许的误差范围之内。建立了盐分胁迫条件下制种玉米根系吸水模型,为研究区研究制种玉米生长条件下土壤水盐运动规律奠定基础。     

成水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响.田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9 g/L.结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0～100 cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010 g/kg.咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势.灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大.咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16％、13％、10％,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1％、18.1％、4.1％,产量分别比淡水处理降低32.8％、29.1％、23.2％.     

咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响。田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9g/L。结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0~100cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010g/kg。咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势。灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大。咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16%、13%、10%,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1%、18.1%、4.1%,产量分别比淡水处理降低32.8%、29.1%、23.2%。     

石羊河流域咸水灌溉对土壤物理性质的影响

为揭示咸水灌溉对土壤水力特性的影响机制,探求西北内陆干旱地区的合理灌溉模式,对石羊河流域中游地区开展制种玉米咸水灌溉田间试验,通过设置4种灌溉水矿化度水平(0.71,3.00,6.00,9.00 g/L),研究土壤盐分对土壤容重、孔隙度、质地和饱和导水率的影响.研究结果表明:对土壤进行咸水灌溉会引起土壤容重、孔隙度的改变,从而改变土壤饱和导水率.随着灌水次数的增多,各个处理土壤容重都越来越大,孔隙度越来越小,从而使得饱和导水率越来越小.此外咸水灌溉还会引起土壤质地的改变,特别是黏粒含量的增大,会使土壤饱和导水率减小.研究成果对咸水资源的高效利用及农业的可持续发展,具有重要的理论意义和实用价值.     

粉壤土水盐运移对咸淡水交替灌溉的响应

为了分析不同间歇时间和矿化度对黄河三角洲粉壤土水分入渗特征及盐分分布的影响,进行了咸淡水交替灌溉的室内土柱试验,设置4种间歇时间(0, 30, 60, 90 min)和3种咸水矿化度(3,6,9 g/L),分析了累积入渗量、入渗历时、土壤水盐分布等参数变化.结果表明:相同入渗水量下,咸淡水交替灌溉的入渗历时随间歇时间的增加而显著增大.当咸水矿化度为3,6,9 g/L时,咸淡水交替灌溉处理的平均土壤含水率差异不具有统计学意义,但咸水矿化度为3 g/L处理的平均土壤含盐量低于咸水矿化度为6和9 g/L处理,且间歇90 min的平均土壤含盐量远低于其他处理.因此,当咸水矿化度为3 g/L,间歇时间较长的灌溉方式有利于降低土壤盐分.     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

咸淡水交替滴灌对滨海盐渍土水盐动态和作物生长的影响

【目的】研究黄河三角洲地区不同咸淡水交替滴灌频率对土壤水盐分布状况和作物生长的影响。【方法】以毛叶苕子-玉米轮作为研究对象,开展两季作物咸、淡水交替滴灌田间试验。试验设置3个咸淡水交替滴灌频率,对应的咸(咸水矿化度4 g/L左右)、淡(淡水矿化度1 g/L左右)水灌溉频率比分别为1:3(T2处理)、1:1(T3处理)、3:1(T4处理),此外,设置仅灌淡水(T1处理)和仅灌咸水(T5处理)作为对照。通过测定作物生育期内的土壤EC值、作物生物量和产量,探究咸淡水交替滴灌频率对黄河三角洲地区土壤水盐运移和玉米产量影响。【结果】(1)在非雨季土壤水分动态主要受灌溉控制,随着咸水灌溉频率的增加,土壤盐分显著增加;雨季土壤水分动态主要受降水影响,各处理土壤盐分逐渐降低。整体来看,0～20cm土层周年盐分维持平衡;从毛叶苕子返青期到玉米成熟期,T1—T4处理20～60cm土层盐分均呈下降趋势,分别下降26.14%、11.61%、13.17%、6.43%,而T5处理则增加21.26%。(2)毛叶苕子鲜草产量和干物质产量随咸水灌溉频率的增加而降低,T2—T4处理与T1处理之间无显著差异,而T5处理的鲜...     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

内蒙古河套灌区咸水灌溉的环境效应分析

研究了咸水灌溉对土壤水盐动态、地下水位、地下水质、作物生长及产量的影响。灌溉水源为黄河水和高矿化度地下水混合。咸水灌溉期间,土壤盐分有所增加,通过控制咸水灌溉定额,以及进行合理的黄河水秋浇灌溉,可以达到年度内土壤盐分动态平衡。咸水灌溉条件下,作物长势及产量基本不受影响。适宜合理的咸水灌溉不会造成环境恶化,而且对缓解河套灌区水资源紧张的矛盾有着重要意义。     

灌溉水盐分和灌水量对温室气体排放与玉米生长的影响

为揭示地下水与微咸水灌溉条件下灌水量对土壤CO2、N2O排放和春玉米生长的影响,设置2种灌溉水含盐量（1.1、5.0g/L）和3种灌水量（210、255、300mm）,于2019年4—9月在内蒙古自治区河套灌区进行了春玉米田间试验。结果表明,不同灌水量下,微咸水（含盐量5.0g/L）灌溉比地下水（含盐量1.1g/L）灌溉土壤N2O累积排放量提高了19.86%~44.21%,但利用微咸水灌溉并不会影响土壤CO2累积排放量与全球增温潜势。在相同的灌溉水盐分条件下,灌水量为300mm时土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势均最大,灌水量为210mm和255mm时并不会对土壤CO2、N2O的累积排放量和全球增温潜势产生显著影响。相关性分析表明,土壤含水率和无机氮含量是影响土壤CO2、N2O排放的重要因素,灌溉水盐分通过促进土壤的硝化作用促进土壤N2O排放。在微咸水灌溉条件下,春玉米产量较地下水灌溉减少了30.88%~37.32%。随着灌水量的增大,春玉米产量呈增加趋势,但255mm和300mm灌水量条件下的春玉米产量差异不显著。在地下水与微咸水灌溉条件下,灌水量为255mm时,土壤盐分累积较小,春玉米产量较高,土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势相对较小,是灌区适宜采用的灌溉定额。     

咸淡水轮灌对土壤盐分和作物产量的影响研究

通过对100 cm深度土壤的盐分分布状况以及作物产量进行分析,结果表明,3 g/L的微咸水可以作为小麦和玉米的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和作物产量分析,淡淡咸的组合灌溉顺序为最优方案。     

咸水非充分灌溉对春小麦产量及水分利用效率的影响

通过在西北旱区石羊河流域开展的田间灌溉试验,研究了咸水非充分灌溉对春小麦产量、耗水及水分利用效率的影响。结果表明,水分胁迫和盐分胁迫都可造成春小麦不同程度的减产,但轻度盐分胁迫仅减产1%,轻度水分胁迫减产6%;水分胁迫和盐分胁迫均可造成春小麦耗水量的减少,非充分灌溉条件下,春小麦耗水中土壤水贡献的比例增大,有利于节约灌溉水;水分利用效率最高的处理矿化度为3g/L,灌水量为80%ETc,说明适度的水分亏缺和适当浓度的咸水灌溉能够在当地达到节水的效果。     

阿拉尔灌区微咸水滴灌对土壤水盐分布影响的试验研究

利用不同矿化度微咸水对试验地进行灌溉,同时采用滴灌的灌水方式,分析了灌溉前后土壤水盐运移及盐分离子的分布状况。研究结果表明:微咸水灌溉对含盐土壤具有淋洗作用,这一作用随着灌溉水矿化度的提高而上升,这为干旱区节水农业技术提供了依据。     

微咸水灌溉对土壤EC值及冬小麦产量的影响

通过测坑试验,在"咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"3种微咸水-淡水交替灌溉方式和1、3、5 g/L三种微咸水矿化度水平条件下,监测并分析了各生育期灌水前后及生育期结束后土壤0~20、20~40、40~60 cm土层EC值,测定并分析了冬小麦产量及其构成因子。结果表明,整个生育期内,各层土壤EC值呈波动周期性变化趋势;微咸水-淡水交替灌溉方式主要影响土壤盐分的垂直分布,盐灌越靠前,盐分聚集层越深;灌水矿化度主要影响土壤总体EC值,随灌水矿化度增加,土壤总EC值变大。冬小麦产量和产量构成因子随灌水矿化度升高而呈减小的趋势,冬小麦的产量构成因子及产量在"咸淡淡"与"淡淡咸"2种轮灌方式下差异性显著,表现为"咸淡淡""淡淡咸"。     

微咸水灌溉对冬小麦产量及农艺性状的影响

为了研究天津地区微咸水灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响,布置了5个不同矿化度微咸水(1、2、3、4、5 g/L)及淡水(CK)的田间灌溉试验,试验通过冬小麦耗水规律进行微咸水灌溉调控。研究结果表明:不同盐浓度微咸水对冬小麦农艺性状均有影响,总体上呈现出,小麦株高、叶面积随微咸水矿化度的增高而减小的趋势,其中4与5 g/L的微咸水灌溉下影响显著,小麦株高减少17.68%、23.84%,叶面积减小29.12%、36.31%。;微咸水矿化度的增高,使耗水强度呈现出变弱趋势,但在1与2 g/L盐水胁迫下,使得土壤渗透势提高,促进作物根系对土壤水分的吸收,并且在一定的盐胁迫下,使得干物质向小麦籽粒中转移,从而提高了小麦产量。用矿化度3 g/L以上的微咸水在灌溉冬小麦过程中,主要根层出现土壤盐分积累现象,但配合种植夏玉米,淡水压盐,土壤中含盐量明显下降,对冬小麦种植影响较小。     

咸水灌溉对土壤水盐分布和小麦产量的影响

在石羊河流域中游开展田间灌溉试验,试验设置3种灌水量,灌溉定额分别为355,280,205 mm(W1,W2和W3);4种灌水矿化度0.7,3.0,5.0和7.0 g/L(S1,S2,S3和S4),共12个处理,每个处理3组重复.研究结果表明:淡水灌溉条件下,土壤积盐率不超过15%,当灌水矿化度在3.0 g/L以上时,土壤剖面盐分积累峰值在20~40 cm层,灌溉水带入的盐分有40%~80%积累在60 cm深度.当灌水矿化度为3.0 g/L时,盐分胁迫造成春小麦减产在10%以下;灌水矿化度为5.0 g/L和7.0 g/L时,春小麦减产严重,最高可达28%.相同灌水矿化度条件下,与充分灌溉(W1)相比,W2和W3分别减产10%和15%左右.拔节期-灌浆期是春小麦需水关键期,灌水要及时,3种灌水量均可以保证春小麦根区含水量维持在田间持水量的60%~80%.因此,3.0 g/L的微咸水灌溉不会造成春小麦大幅减产,合理调控灌水时间,灌水量为205~355mm可以保证春小麦土壤含水量维持在适宜的水平.     

微咸水间歇供水方式土壤水盐分布分析

为了研究间歇供水微咸水不同入渗方式对土壤水盐分布的影响,开展了一维积水间歇入渗试验,研究了微咸水矿化度分别为1.75、3和5g/L,及不同周期数和循环率入渗条件下的入渗特性,并对比了不同矿化度、不同周期数与不同循环率对间歇入渗后土壤水盐分布的影响。结果表明,微咸水间歇入渗与一般的间歇入渗规律相同,但在试验取用范围内高矿化度、小周期数和高循环率可以有效促进水分入渗,矿化度提高土壤中盐分含量也随之增加,盐分含量随着间歇入渗周期数的增大而增大。