考虑水分再分布的沟灌入渗模拟与春小麦垄作沟灌合理垄宽

垄作沟灌技术具有显著的节水增产作用,但在春小麦种植中应用尚缺乏参数设计方面的理论支撑。本研究采用粉砂质粘壤土与粘土两种典型土壤实测水分运动参数和HYDRUS软件,模拟了梯形灌水沟不同垄宽情况下的土壤水分运动和停水后水分再分布,研究了不同灌水量时湿润锋推进过程和水分再分布后的湿润体变化,分析了设计灌水定额下适宜作物生长湿润体范围,提出了粉砂质粘壤土和粘土宜采用的合理垄宽为20～50 cm和20～35 cm,这一结果为干旱区春小麦垄作沟灌技术推广提供了技术支撑。     

表层掺黏土对砂壤土水分入渗的影响

[目的]针对我国北方砂壤土水分利用效率低的特点,通过室内模拟试验研究了砂壤土表层添加不同黏粒量对砂壤土湿润锋进程、累计入渗量、土壤剖面含水率的影响,分析了土壤中黏粒添加量对砂壤土水分运动影响和机制,旨在为砂壤土工程改良提供理论依据和实践指导.[方法]通过室内土柱模拟试验,设置常规对照（CK）以及2％、5％、10％和20％4个掺黏量,定水头条件下研究不同掺黏量对砂壤土水分入渗特征的影响.[结果]砂壤土表层掺黏后,显著减小了湿润锋进程.随着土壤表层掺黏量的增加,湿润锋下移速率、入渗速率逐渐减慢,累计入渗量减少.湿润锋、累计入渗量与时间之间符合幂函数关系.[结论]在入渗过程中,土壤表层掺黏能显著增加土壤对外界水分的蓄积量,提高土壤的储水量.     

时域传输技术测定盐土含水量的应用研究

为检测所研制的时域传输仪(ti me domain transmission,TDT)测定土壤含水量的性能,通过室内土柱试验,对时域传输仪在3种质地非盐土和滨海盐土上测定土壤含水量的性能进行了评估。结果表明:在一般非盐化的农业土壤和滨海盐土上,土壤体积含水量和TDT输出的电压之间均存在线性关系。在砂土和砂壤土上,可以忽略质地差异和容重因素的影响用统一关系式计算含水量,估计标准误差是0.017cm3/cm3;在壤黏土上容重因素影响明显,应用时需要单独校正,校正后计算含水量的估计标准误差小于0.016cm3/cm3。TDT水分测试仪在盐溶液中浸入深度和输出的电压值始终保持线性关系,且不受溶液电导率的影响。在滨海盐土上,不同容重条件下土壤体积含水量和TDT输出的电压均呈线性关系,且容重因素影响不明显,可以建立统一的含水量校正关系,估计标准误差是0.019cm3/cm3。因此,TDT水分测试仪可以测定一般农业土壤含水量,在盐溶液中具有抗盐分干扰的优良特性,在滨海盐土含水量的测定上也具有很好的适用性。     

根系分布形式和土壤质地对作物蒸腾量影响的模拟研究

根系吸水是土壤-作物系统水动力学的关键过程,作物根系的分布形式对蒸腾量的影响极大。基于数值模拟的方法对在黏壤土和砂壤土条件4种根系分布形式、不同潜在日蒸腾量条件下的土壤水分和蒸腾量进行系统研究。结果表明:对于根长30 cm的情况,在作物蒸腾过程中,根区深度范围内的土壤含水量变化明显,40 cm以下土层的水分基本不能被根系吸收利用。植物根系分布越均匀,越有利于根前期吸水,但后期吸水困难。砂壤土比黏壤土含水量的变化更快,且根区附近的土壤水分较黏壤土更易被植物根系吸收。     

Simulation of water and nitrogen dynamics as affected by drip fertigation strategies

The aim of drip fertigation is synchronising the application of water and nutrients with crop requirements, and maintaining the proper concentration and distribution of nutrient and water in the soil. The wetting patterns and nutrient distributions under drip fertigation have been proved to be closely related to the fertigation strategies. In order to find out the critical factors that affect the nutrient distribution under different drip fertigaiton strategies, a computer simulation model HYDRUS2D/3D was used to simulate the water and nitrate distribution for various fertigation strategies from a surface point source. Simulation results were compared with the observed ones from our previous studies. A 15° wedge-shaped plexiglass container was used in our experiment to represent one-twenty-fourth of the complete cylinder. The height of container is 40 cm, and the radius is 41 cm. The ammonium nitrate solution was added through a no. 7 needle connected to a Mariotte tube with a flexible hose. The soil water content, nitrate and ammonium concentrations were measured. The comparison of simulated and observed data demonstrated that the model performed reliably. The numerical analysis for various fertigation strategies from a surface point source showed that:(1) The total amount of irrigation water, the concentration of the fertilizer solution and the amount of pure water used to flush the pipeline after fertilizer solution application are the three critical factors influencing the distribution of water and fertilizer nitrogen in the soil.(2) The fresh water irrigation duration prior to fertigation has no obvious effect on nitrate distribution. The longer flushing time period after fertigation resulted in nitrate accumulation closer to the wetting front. From the point of avoiding the possibility of nitrate loss from the root zone, we recommended that the flushing time period should be as shorter as possible.(3) For a given amount of fertilizer, higher concentration of the fertilizer applied solution reduces the potential of nitrate leaching in drip irrigation system. While, lower concentration of the fertilizer solution resulted in an uniform distribution of nitrate band closer to the wetted front.     

多菌灵在土壤中的吸附与移动性

采用模拟试验的方法，研究了多菌灵在不同土壤中的吸附和移动。结果表明：多菌灵在砂壤土、粘壤土中的吸附符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温方程，分别为３．１８６４Ｃ１．６１１９和９．０９４９１．４１７９，多菌灵在不同土壤中的淋溶移动速度是砂壤土＞粘壤土＞壤粘土。     

土壤类型对沙葱幼苗出土和生长的影响

通过盆栽试验研究砂土、壤土、砂壤土、上砂下壤和上壤下砂5种不同土壤类型对沙葱出苗及幼苗生长的影响。结果表明,沙葱出苗率与土壤透气性显著正相关,砂土透气性好,沙葱出苗率最高;幼苗生长不仅与土壤透气性有关,而且与土壤养分含量有关,不同土壤类型对沙葱的叶粗、根数、地下部鲜重和干重影响显著。砂壤土中沙葱生长各指标最优,上砂下壤次之。     

滴灌施肥对设施番茄水氮利用效率及土壤硝态氮残留的影响

为了解滴灌施肥是否能够提高水氮利用效率、降低环境污染风险,总结山东寿光设施番茄长期定位试验9季的试验结果,系统分析传统漫灌施肥和滴灌施肥对番茄产量、水氮利用效率、土壤硝态氮残留和经济效益的影响。与传统漫灌施肥相比,滴灌施肥每季氮肥和水分投入量分别降低78%和46%,氮肥偏生产力和灌溉水利用效率则分别提高5和2倍,番茄产量和经济效益分别提高6%和22%,且产量年际变异显著降低。传统漫灌施肥0~90cm土层硝态氮残留量平均高达819kg/hm2,滴灌施肥降低50%的土壤硝态氮残留。与传统漫灌施肥相比,滴灌施肥栽培体系是一个低投入、低环境代价和高效稳定的生产体系。     

地下滴灌条件下土壤水分运动研究

[目的]研究地下滴灌条件下土壤水分的运动规律。[方法]利用TDR测定土壤含水率,连续观测得到地下滴灌灌水过程中湿润锋的运移动态、灌水完毕时及24h后的土壤含水率分布情况。[结果]随着时间的延长,湿润锋的进展速度逐渐减小。灌水完毕时含水率等值线的整体分布近似为椭圆形,与壤土水分分布的一般特征相吻合。由于蒸发因素的存在,接近地表部分的土壤含水率为9.2%,小于土壤初始含水率,停止灌溉24h后,除土壤内部的含水率重新分布之外,土壤湿润体的形状和范围也有了较大的改变,水分达到了地表下70cm处,但湿润体在水平方向的运移却不很明显。[结论]该研究初步了解了地下滴灌条件下土壤水分入渗的特征。     

秸秆覆盖对盐渍土水分状况的影响

在３种质地（砂壤、轻壤、中壤）、３种盐化程度（中度盐化、重度盐化、盐土）的土壤上进行了秸秆覆盖条件下的水分运动的模拟试验,结果表明秸秆覆盖可明显降低土壤水分蒸发,与不覆盖相比,覆盖１．５ｔ／ｈｍ２土壤水分蒸发减少量,砂壤中度盐化土为２６．８７％,砂壤重度盐化上为３９．２４％,轻壤重度盐化土为３９．３１％,轻壤盐土为４０．２０％,中壤重度盐化土为４０．２４％,中壤盐上为５５．５６％。覆盖６．７５ｔ／ｈｍ２土壤水分蒸发减少量,砂壤中度盐化土为６９．０９％,砂壤重度盐化土为７１．１８％,轻壤重度盐化土为７５．９４％,轻壤盐土为７３．８６％,中壤重度盐化土为７４．２５％,中壤盐土为８８．１３％,并且覆盖量在１．５～６．７５ｔ／ｈｍ２的范围内,土壤水分蒸发量随着覆盖量的增加而逐渐减少。     

Effect of fertigation frequency on soil nitrogen distribution and tomato yield under alternate partial root-zone drip irrigation

Alternate partial root-zone drip fertigation (ADF) is a combination of alternating irrigation and drip fertigation, with the potential to save water and increase nitrogen (N) fertilizer efficiency.  A 2-year greenhouse experiment was conducted to evaluate the effect of different fertigation frequencies on the distribution of soil moisture and nutrients and tomato yield under ADF.  The treatments included three ADF frequencies with intervals of 3 days (F3), 6 days (F6) and 12 days (F12), and conventional drip fertigation as a control (CK), which was fertilized once every 6 days.  For the ADF treatments, two drip tapes were placed 10 cm away on each side of the tomato row, and alternate drip irrigation was realized using a manual valve on the distribution tapes.  For the CK treatment, a drip tape was located close to the roots of the tomato plants.  The total N application rate of all treatments was 180 kg ha–1.  The total irrigation amounts applied to the CK treatment were 450.6 and 446.1 mm in 2019 and 2020, respectively; and the irrigation amounts applied to the ADF treatments were 60% of those of the CK treatment.   The F3 treatment resulted in water and N being distributed mainly in the 0–40-cm soil layer with less water and N being distributed in the 40–60-cm soil layer.  The F6 treatment led to 21.0 and 29.0% higher 2-year average concentration of mineral N in the 0–20 and 20–40-cm soil layer, respectively and a 23.0% lower N concentration in the 40–60-cm soil layer than in the CK treatment.  The 2-year average tomato yields of the F3, F6, F12, and CK treatments were 107.5, 102.6, 87.2, and 98.7 t ha–1, respectively.  The tomato yield of F3 was significantly higher (23.3%) than that in the F12 treatment, whereas there was no significant difference between the F3 and F6 treatment.  The F6 treatment resulted in yield similar to the CK treatment, indicating that ADF could maintain tomato yield with a 40% saving in water use.  Based on the distribution of water and N, and tomato yield, a fertigation frequency of 6 days under ADF should be considered as a water-saving strategy for greenhouse tomato production.     

精确滴灌施肥技术对大棚土壤盐渍化和氮磷流失控制的研究

针对温室大棚盐渍化土壤灌水洗盐而导致的农业面源污染问题,以常规肥水管理方式为对照,在上海崇明东滩温室大棚采用土壤次生盐渍化监测、灌水洗盐过程模拟和农作物生产试验等方法研究精确滴灌施肥技术在降低土壤次生盐渍化程度和减少农田氮磷流失中的作用.结果表明,滴灌施肥技术可有效降低农田表层土壤的盐分积累速度,以此降低洗盐频次,进而显著削减温室大棚因灌水洗盐而引起的氮磷流失负荷.当滴灌施肥区洗盐频次降低为常规区的一半时,总氮、总磷、硝氮和氨氮的年流失负荷较常规方式削减45%～53%.而作物产量基本可以保持;当洗盐频次降低为常规区的1/4时,总氮、总磷、硝氮和氨氮的年流失负荷的削减率达58%～75%,但后茬作物减产明显.     

饲用青玉米在冀西北半干旱高寒区不同土壤类型中的产量表现及追氮效应

在冀西北半干旱高寒区的两种不同的土壤中,进行饲用玉米产量表现的研究.结果表明,玉米的产量滩地明显高于沙地.沙地追氮对饲用青玉米有明显增产效果,而滩地追氮对饲用青玉米没有明显增产效果.     

不同滴灌施肥方式下棉花根区的水、盐和氮素分布

 【目的】探讨不同滴灌施肥方式下土壤水、盐、氮和棉花根系的分布，对于滴灌条件下水肥盐的合理调控具有重要意义。【方法】在温室条件下应用15N标记尿素进行了不同滴灌施肥方式对土壤水、盐和氮素分布的影响及其与棉花根系分布之间关系的盆栽试验。根据滴灌灌水（W）和施肥（N）的先后顺序，设置4种不同氮肥施用方式：①氮肥在一次灌溉过程的前期施用（N-W）;②后期（W-N）;③中间（W-N-W）;④全程施用（NW）。同时以传统的氮肥直接施入土壤后浇灌（SN-W）为对照。【结果】土壤水盐分布明显受灌溉方式的影响，但滴灌条件下不同施肥方式对土壤水盐分布无影响。氮肥滴灌施肥24 h后15N主要分布在0～20 cm深度土层，但不同施肥方式之间差异明显。NW处理15N在土壤中的垂直分布最深，但水平分布范围较小，且收获后土壤硝态氮在下层大量积累，容易造成淋失。相比之下，N-W处理15N在0～20 cm土层分布最均匀，收获后土壤硝态氮的残留量也最小，且棉花根系的生长和分布也优于其它处理。【结论】滴灌条件下，氮肥在一次灌溉过程的前期施用有利于提高氮肥利用率，减少氮素的淋洗损失。     

粘粒含量对砂壤土水分常数的影响

土壤水分常数是评价土壤改良效果的主要指标。文章通过研究不同掺粘量对砂壤土水分常数的影响及机理分析。旨在为内蒙古旱作农业砂壤土改良、扩蓄、提高生产力提供有力的科技支撑和理论依据。研究表明：砂壤土掺粘后土壤的饱和导水率明显下降,当掺粘量为5％时,饱和导水率降低约为砂壤土的36％;田间持水量、毛管持水量、饱和含水量和萎蔫含水量随着粘粒含量的增加而增加;土壤有效含水率随着掺粘量的增加呈现出先增加后降低的趋势。     

不同水肥管理对马铃薯土壤酶活性及产量的影响

为了寻找马铃薯适宜的水肥管理模式,通过大田试验,以大水漫灌+肥料条施为对照(CK),研究了喷灌+肥料条施、滴灌+肥料条施和滴灌水肥一体化对马铃薯土壤酶活性及产量的影响。结果表明,与CK相比,滴灌水肥一体化、滴灌+肥料条施、喷灌+肥料条施处理均不同程度地提高了马铃薯土壤酶活性,其影响程度为滴灌水肥一体化滴灌+肥料条施喷灌+肥料条施,滴灌水肥一体化能够显著提高马铃薯生育后期的土壤酶活性。滴灌水肥一体化处理下马铃薯的产量和商品薯率最高,显著高于其他处理,其中,产量较CK及喷灌+肥料条施、滴灌+肥料条施处理分别提高49.07%及27.94%、14.91%,商品薯率较CK及喷灌+肥料条施、滴灌+肥料条施处理分别提高19.41个百分点及10.36、4.72个百分点。     

生物质炭与土质互作对土壤硝态氮含量的动态影响

为探讨生物质炭改良植烟土壤的技术途径,在玻璃温室内,用蒸渗仪种植烟草,研究不同炭化温度(360℃、500℃)的生物质炭与土质(壤土和砂土)互作对植烟土壤0～30 cm土层硝态氮含量动态变化及土壤-烟株体系氮素表观损失量的影响。结果表明:①施用生物质炭能增加土壤硝态氮含量,施用低温炭(360℃)和高温炭(500℃)土壤硝态氮含量较对照分别增加20.58%和8.97%,低温炭比高温炭对硝态氮的持留效果更好;②低温炭对土壤硝态氮的持留作用主要发生在0～10 cm土层,而高温炭主要发生在10～20 cm土层,分别比对照高38.39%和7.37%,均达到显著水平;③施加低温炭后壤土和砂土硝态氮含量分别比对照高16.09%和29.18%,可见施加低温炭对砂土保肥效果的提升高于壤土;而施加高温炭后壤土和砂土硝态氮含量分别比对照高11.03%和4.97%,可见施加高温炭对壤土保肥效果的提升高于砂土;④施用生物质炭能减少土壤-烟株体系的氮素表观损失量,低温炭比高温炭效果更好。各处理(壤土施化肥+低温炭、壤土施化肥+高温炭、砂土施化肥+低温炭、砂土施化肥+高温炭)分别较各自常规施肥对照的氮素表观损失量减少40.27%、34.10%、68.72%和54.05%,均与对照差异显著。因此,施用生物质炭能增强土壤对硝态氮持留效果,减少土壤-烟株体系的氮素表观损失量,低温炭比高温炭效果更显著,为生物质炭在植烟土壤中的合理施用提供理论指导。     

壤土特性空间变异对地下滴灌水氮分布及夏玉米生长的影响

 【目的】与地表滴灌相比,地下滴灌的特殊性在于系统性能不仅受水力设计参数的影响,而且还与土壤特性的空间变异密切相关。本文的目的是定量评估地下滴灌系统水力参数和土壤特性空间变异对土壤水氮空间分布和夏玉米生长的影响。【方法】试验田块的土壤为砂质壤土。试验中滴灌带埋深设置0、15和30 cm 3个水平,施肥装置选择国内外常用的压差式施肥罐和文丘里施肥器两种类型;土壤特性测试指标包括颗粒组成、容重、水分特征曲线、含水量、硝态氮和铵态氮含量。采用人工神经网络模型估算了土壤饱和导水率。夏玉米收获时测定了地上部分干物质、产量和氮素吸收量的分布。【结果】试验田块内土壤初始硝态氮含量的变异程度最大,饱和导水率次之,土壤容重的变异程度最小;土壤特性空间变异程度为弱-中等。滴灌带埋深对施肥灌溉后土壤硝态氮在垂直剖面上的分布影响明显,滴灌带附近一般硝态氮含量较高。但施肥装置类型对土壤硝态氮分布的影响不显著;滴灌带埋深和施肥装置类型对土壤铵态氮含量分布的影响均不显著。由地下滴灌系统水力设计和土壤特性空间变异引起的作物地上部分干物质、吸氮量和产量的变异系数明显小于灌溉施肥后土壤氮素的变异系数,接近或小于灌水量与施肥量的变异系数。【结论】对试验土壤来说,土壤特性的空间变异,尤其是土壤初始含水量和氮素含量的不均匀性,可能是导致施肥灌溉后土壤水氮分布不均匀的重要原因。因此在地下滴灌系统设计中应考虑土壤特性空间变异的影响。     

室内试验方法确定非饱和土壤水分运动参数

以土壤水动力学为理论基础,以原状砂壤土为例,进行了室内非饱和土壤水分运动参数的测定.通过实测数据与经验模型Van Genuchten的拟和,对试验结果和拟和结果进行了对比分析,发现计算值与实测数据吻合较好.结果表明选用的经验模型是可靠的,确定的非饱和土壤水分运动参数是合理的.     

利用粉煤灰改良风沙土物理性质的研究

[目的]研究粉煤灰改良风沙土物理性质的有效性。[方法]在测量供试样品的粒径范围、土壤比重、容重,孔隙度的基础上,对风沙土添加不同用量的粉煤灰并调控测试条件,研究了不同土壤样品的比重、容重,孔隙度及水分物理性质的变化情况。[结果]风沙土中掺入粉煤灰使风沙土黏粒含量增多,土壤容重、孔隙度降低,风沙土与粉煤灰最优的添加率为30％。30％添加率可有效改良土壤物理性状,土壤透水性与持水性约1：2,孔隙度为50％-60％,具有壤土的特点,其含水率较沙土有明显提高,渗透性不断升高,有效水分滞留时间增加。[结论]该研究为利用粉煤灰改良风沙土物理性质提供参考。