干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。     

微咸水膜下滴灌不同灌水量对水盐运移和棉花生长的影响

在新疆巴州水管处重点灌溉试验站进行了不同微咸水灌水量(分别为300mm,337mm,375mm和412.5mm)的棉田膜下滴灌试验,研究了不同微咸水灌水量对棉田不同水平位置和垂直深度处的土壤水盐运移影响,分析了在不同灌水量下棉花生长及产量的变化,以寻求适宜棉花生长的膜下滴灌灌溉制度。结果表明:在棉花生育期内,土壤0—40cm深度宽行土壤含水量随灌水量变化波动较小,窄行及膜间土壤含水量随灌水量变化波动较大,膜间土壤含水量较宽行窄行要小;棉花生育期内滴头下方0—20cm的土壤含盐量均有减小,20—40cm土层的土壤含盐量随灌水的波动较大,灌水量较小的土壤含盐量较大,375mm灌水量对棉花根区土壤盐分淋洗的效果最好;随着灌水量的增加,宽行0—40cm土壤盐分均有一定程度的累积,窄行土壤均表现为脱盐,而膜间土壤由脱盐转变为积盐;种植区总的脱盐率分别为-12.8%,-33.3%,89.0%和94.4%;微咸水灌水量较大的棉花株高和茎粗变化较快,叶片数越多,叶面积越大;在棉花生育期末不同灌水量处理对铃重影响较大,且灌水量越大棉花产量越大,籽棉产量分别为4 681.35,5 052.45,5 006.85,5 817.90kg/hm2。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

不同灌水量对滴灌春小麦生长与生理指标的影响

为揭示不同灌水量对滴灌春小麦生长与光合生理特性的影响,通过测坑试验设置4个灌水处理,灌溉定额分别为315、360、405、450mm,研究分析了灌水量对滴灌春小麦土壤水分时空分布特征和小麦生长与光合生理指标的影响。结果表明,W3处理土壤水分时空分布差异性最小。增加灌水量可使小麦生长与光合作用增加,但过度灌水可引起植株叶面积、地上生物量、穗重、净光合速率、气孔导度下降,即W3W4W2W1。小麦生长和光合生理指标与灌水量回归分析表明,株高、蒸腾速率与灌水量显著相关(R2=0.99)。结果表明,滴灌春小麦灌溉定额405mm时,土壤水分分布均匀度较高、土壤水分时空分布差异性较小、小麦水分利用效率较高,光合产物积累与分配较合理。本研究结果为生产实践科学合理高效灌水管理提供了理论依据。     

微咸水膜下滴灌不同灌水下限对盐碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响

为了研究盐碱地上微咸水膜下滴灌不同灌水下限对土壤水盐运移和玉米产量的影响,在长胜试验站开展了微咸水膜下滴灌玉米的大田试验。试验采用负压计指导灌溉,控制滴头下20cm深处的土壤基质势下限分别为-10,-20,-30,-40kPa,每个处理重复3次,按随机区组布置。结果表明:膜下滴灌湿润体形状在垂直于滴灌带的滴头所在竖直剖面上近似为半椭圆形,随着灌水下限的增大,湿润层土体含水率增大;玉米根部附近均出现盐分低值区,膜外表层均出现盐分高值区;-20kPa和-30kPa灌水下限适中,既能较充分淋洗膜内表层土壤盐分,又不会造成微咸水中的盐分滞留累积;在玉米生育期内,膜内、膜外地下100cm土体均积盐;-10kPa和-20kPa下限处理对应的湿润体垂直深度约为60cm;玉米收获后,地下100cm土体均积盐,需要进行秋浇或春汇,大量淋洗土壤盐分,保证耕地盐分不逐年累积;试验条件下,玉米产量随着灌水下限的降低而减少。     

膜下滴灌条件下生物炭对土壤水热肥效应的影响

通过田间小区试验,研究膜下滴灌条件下农田施用生物炭0 t/hm2(A0)、15 t/hm2(A15)、30 t/hm2(A30)和45 t/hm2(A45)后玉米各生育期土壤含水率、温度和有机质及速效养分含量的变化规律.试验结果表明:在每个生育期,各处理耕层土壤含水率均随生物炭施用量增加呈先增加后减少的趋势,且均高于对照.在玉米拔节期、抽雄期和灌浆期差异性显著,且显著相关,其中A30处理增幅最大,达13.74%;在玉米三叶期和拔节初期,施用生物炭显著提高土壤表层温度,且呈正相关;在抽雄期、灌浆期和成熟期,土壤表层温度依次为A30>A0>A45>A15,与施炭量没有表现出显著相关;耕层土壤有机质和有效磷含量随施炭量增加而显著增加,且均高于对照,与施炭量表现出极显著相关;整个玉米生育期,相比对照A0,处理A15、A30和A45有机质最大增幅分别为:14%、20%和58%,有效磷最大增幅分别为:62%、99%和113%;施用生物炭后,各处理均显著提高了耕层土壤碱解氮和速效钾含量,相比对照A0,处理A15、A30和A45碱解氮的最大增幅分别为13%、17%和10%,速效钾的最大增幅分别为:35%、48%和63%.综上所述,膜下滴灌条件下适量施用生物炭可有效增加耕层土壤含水率、土壤温度和有机质及速效养分,生物炭具有一定的保水、保温、保肥特性,有利于提高土壤水、肥利用率.     

地下水埋深对辽宁中部地区膜下滴灌玉米生长及产量的影响

为探讨地下水埋深对膜下滴灌玉米生长和产量的影响,以沈阳地区为例,选择郑单958玉米品种为试验材料,通过地下水埋深模拟系统设置地下水埋深1.0(D1.0),1.5(D1.5),2.0(D2.0),2.5(D2.5),3.0m(D3.0)共5个处理,对玉米生长指标、灌浆期光合作用、产量及耗水量等指标进行分析。结果表明:(1)不同地下水埋深下的株高、茎粗和叶面积指数达到峰值时的具体表现为D1.0D1.5D2.0D3.0D2.5,且D1.0和D1.5处理下的株高和茎粗达到峰值的日期(播后天数)较其他处理提前了10~20天。(2)D1.0处理下的净光合速率和蒸腾速率较其他处理分别提高18.05%~32.89%和18.50%~137.24%。(3)产量随地下水埋深的增加呈降低趋势,其中D1.0处理产量最大,达17 100kg/hm~2,且产量随着地下水补给和全生育期耗水量的增加而增加。通过对玉米产量影响因素与产量间的通径分析可知,地下水埋深通过增加叶面积指数和穗粒数使玉米增产。浅埋地下水(1.0~2.5m)有助于缩短玉米生育进程,增加叶面积指数,从而提高叶片光合作用能力,促进灌浆期玉米籽粒的形成,增加穗粒数使玉米增产。研究结果可为辽宁中部及类似地区不同地下水埋深条件下玉米高产栽培和节水灌溉提供科学依据。     

膜下滴灌油葵土壤水热高效利用及高产效应

油葵作为高产优质油料作物,在民勤绿洲种植面积较大,但随着水资源的日益短缺,常规种植油葵已不能满足节水高效的要求。为了研究油葵膜下滴灌条件下的水热效应及适宜灌溉制度,于2012年4月-2013年9月连续2 a在甘肃省水利科学研究院民勤灌溉试验基地进行试验。设定4个不同滴灌灌溉定额与常规覆膜畦灌对照处理,测定膜下滴灌油葵不同滴灌处理下土壤水热动态、产量效应、水分利用效率、耗水规律及经济效益,并结合气象数据比较不同滴灌处理的优越性,分析不同灌水处理对水热变化、产量、灌溉水利用、耗水特性及效益的影响。结果表明,膜下滴灌保墒效果较好,土壤水分、地温变化平稳,有利于油葵生长;适宜的灌溉定额条件下(灌溉定额288 mm、灌溉8次),油葵单盘籽粒质量、百粒质量均较高,产量较对照平均增加6.03%,节水32.7%,灌溉定额降低162 mm,生育期耗水降低158.9 mm,水分利用效率提高56.8%,水分生产力达8.0元/m3,净收入增加8.9%。与传统覆膜畦灌相比,膜下滴灌处理整个生育期耗水强度较对照均降低1.0 mm/d以上,能有效降低棵间无效蒸发,减少生育期耗水,改善土壤水热状况,提高作物产量、水分利用效率和经济效益,是一种经济可行、易于推广的节水方法。     

滴灌灌水均匀系数与灌水量对土壤水分分布及温室番茄产量的影响

为探索灌水均匀系数与灌水量对温室番茄产量和土壤水分变化的影响,确定合理的滴灌灌水均匀系数,本研究设置65%、75%和85%3个灌水均匀度水平, 190 mm、220 mm和250 mm 3个灌水量水平,测量番茄生育期内土壤含水率及番茄产量,计算土壤含水率均匀系数和番茄灌溉水利用效率。结果表明,当灌水均匀系数为65%～85%时,土壤水分均匀系数均值(82.57%～93.76%)接近或高于设置的滴灌灌水均匀系数的最大值(85%)。滴灌灌水均匀系数对土壤含水率均匀系数影响权重最大,灌水量、灌水均匀系数、土壤初始含水率均值3个影响因素与土壤含水率均匀系数均值之间呈线性关系(P0.05),决定系数为0.918。当土壤初始含水率占田间持水量比重60%,灌水量低于15mm时,灌水均匀系数与灌水量二者的交互作用与土壤含水率均匀系数为显著线性关系(P0.05),其他情况下均无显著性关系。灌水量对产量为显著影响(P0.05),灌水均匀系数及二者的交互作用对番茄产量无显著影响,考虑产量及灌溉水分利用效率,灌水量220 mm、灌水均匀系数75%组合为最优组合。因此在西北地区,综合考虑经济性和系统的可靠性,建议下调现行滴灌灌水均匀系数标准。     

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80 cm处,在大喇叭期,处理1在20 cm土层根长密度最小（77.27 mm/cm³）,处理9最大（143.31 mm/cm³）,在40 cm土层,处理8的根长密度最小（16.11 mm/cm³）,处理1最大（24.89 mm/cm³）。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20 cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20 cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10^-4 g/cm³,处理7为2.358×10^-3 g/cm³ 。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。     

棉花膜下滴灌土壤盐分运移规律分析

为探讨棉花滴灌方式下土壤水盐运移规律,在棉花不同生育期运用烘干法和电导法,从水平方向和垂直方向测定距离滴灌带不同距离的土壤含水量和土壤盐分,结果表明:膜下滴灌条件下棉花整个生育期土壤盐分含量的运移规律为:一水前土壤中的含盐量以垂直方向0-10 cm土层内最大,随生育期的推后各土层含盐量都有不同程度的增加,土壤产生积盐现象.滴头处各土层含盐量相对较低,主要因为滴头下水分不断下滴下渗,使该处各层土壤中的盐分亦随水移动而被淋洗到浸润体外缘,从而使主要根系层的土壤形成了一个低盐区.     

棉花膜下滴灌毛管布置方式的试验研究

根据2000年5～8月在新疆石河子121团土壤改良实验站进行了大田棉花膜下滴灌毛管布置形式的试验研究,毛管间距110cm基本能满足外行棉花对水分的需求。通过对3种不同毛管间距条件下棉花株高、叶面积、根长、产量和品质的比较,毛管间距110cm,一条毛管灌溉4行棉花的布置方式较好。它比常规布置方式可节省毛管用量1/3左右,可以大幅度降低膜下滴灌系统的投资     

西北干旱区戈壁葡萄膜下滴灌需水量和灌溉制度

为了取得高产、实现高水分利用率及达到节水的目的,通过野外定位试验在西北干旱荒漠气候区进行葡萄覆膜与不覆膜滴灌的灌溉制度的试验研究。结果表明,膜下滴灌第一种处理T1（240mm）比不覆膜常规滴灌CK（360mm）节水33%,生育期内浆果生长期日耗水量最大,为需水关键期。在当地气候、土壤及试验研究的栽培模式下,葡萄全生育期的灌水量是240mm;葡萄的灌溉制度为全生育期内灌水12次,灌水定额为10～20mm,这种滴灌与覆膜技术相结合的灌溉方法能显著提高葡萄的水分利用效率和产量,为西北干旱荒漠戈壁葡萄园膜下滴灌提供了一种优质高效的节水灌溉模式。     

不同灌溉模式下土壤温度的变化及对气温的响应特征

在内蒙古河套灌区分别选取了黄灌、井灌、滴灌3种灌溉模式,用土壤温度自动记录仪监测了土壤5、15、25、40 cm处膜内、膜外玉米田土壤温度,研究了膜内表层5 cm土壤温度旬变化、膜内土壤温度日变化、灌溉前后土壤温度变化过程及对气温的响应特征。结果表明:黄灌、井灌土壤膜内5 cm土层旬温度与气温变化显著相关,而滴灌主要受灌水的影响,与气温相关性较差;土壤日温度随土壤深度的增加均出现明显的滞后效应,土壤深度每增加5 cm,黄灌和井灌土壤温度滞后2.7 h左右,滴灌土壤温度滞后2.4 h左右;气温变化显著影响0~40 cm土壤温度日变化;6月中下旬灌水前后黄灌显著提高作物根层底部(40 cm)土壤温度,井灌使得土壤温度降低,滴灌对土壤温度的影响剧烈而短暂;灌后一段时间黄灌和井灌15 cm、25 cm处土壤温度对气温的响应过程与灌前差异明显,而滴灌则是25 cm处灌前灌后差异显著。膜下滴灌较地面灌溉(黄灌、井灌)对气温变化响应迅速且在玉米苗期土壤温度高于地面灌溉,故河套灌区井灌区玉米宜选择膜下滴灌。     

氮肥用量对膜下滴灌冬马铃薯产量和经济效益的影响

通过田间试验研究不同氮肥用量对膜下滴灌冬马铃薯生长、产量和经济效益的影响,通过分析马铃薯产量、经济与农学效益随氮肥用量的变化趋势提出冬马铃薯生产上适宜的氮肥用量范围。结果表明,膜下滴灌条件下,马铃薯生育期随氮肥用量的增加逐渐延长,马铃薯叶面积指数、单株结薯数、单株薯重和块茎产量随氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,均在345 kg/hm²施氮量时最高,且株高和大薯重高于其他处理。施氮量在0～420 kg/hm²时对马铃薯出苗率影响不大,而施氮量达495 kg/hm²时出苗率和块茎产量显著降低;施氮效益、施氮纯收入、氮肥产投比和农学效率在施氮量195～345 kg/hm²时均随氮肥用量的增加而增加,超过345 kg/hm²施氮量时逐渐下降,施氮量为495 kg/hm²时显著降低。马铃薯产量对氮肥用量的反应通过二次多项式模型分析得出,马铃薯最高产量施氮量和经济最佳施氮量分别为341.7、327.1 kg/hm²,而最高产量与经济最佳产量二...     

膜下滴灌棉花的土壤干旱诊断指标与灌水决策

通过利用烘干法和中子仪法对膜下滴灌棉花和常规沟灌棉花的土壤干旱情况进行诊断试验,该文对所选的两种干旱诊断指标—作物适宜土壤含水率和作物缺水指标CWSI的特点进行了研究。试验和分析表明,两种灌水方式下的棉花生长对土壤水分环境的要求是一致的。另外,两种指标所反映出的规律也基本相同。但是,因膜下滴灌棉花的耐旱性弱,受旱风险大,在生产中进行灌水决策时,其干旱诊断指标应比常规灌时灌水量稍大     

宽地膜覆盖条件下土壤温度场特征

宽地膜覆盖对土壤温度有明显的正效应。通过对新疆奎屯地区某地宽地膜覆盖条件下地温场动态的分析，可知膜间、膜边、膜中和揭膜4种处理下的土壤表层5cm处的温度（以下称表层土温）都可以拟合为时间的正弦函数；温度的日变化特征可以用8：00，16：00，20：00三个时刻来简要表征；种植季节内表层土壤最高温度、表层土温最大变幅及平均表层土温的最大值均发生在膜中，其后依次为膜边，膜间与揭膜；膜中、露地和膜间的不同深度地温在一日内和种植季节内均有一个变化过程；一日内地温度变幅与深度关系可拟合成指数函数。     

灌溉定额对膜下滴灌玉米生理性状及产量的影响

通过不同灌溉定额对膜下滴灌套播玉米生理性状及产量指标影响的研究,为套播玉米膜下滴灌栽培技术的应用和推广提供科学依据。在田间试验条件下,设置不同灌溉定额处理3 000 m³/hm²（D1）,4 500 m³/hm²（D2）,5 250 m³/hm²（D3）,6 000 m³/hm²（D4）和6 750 m³/hm²（D5）和常规地面灌（CK）处理,采用随机区组试验设计,研究不同灌溉定额对套播玉米生理性状和产量指标的影响。不同灌溉定额下套播玉米茎粗、株高、叶面积和SPAD值随灌溉定额的增加而增大,表现出D5 > D4 > D3 > D2 > D1,玉米整个生育期高灌溉定额（D5）比低灌溉定额（D1）分别平均提高21.74%,17.36%,18.73%,18.50%;产量及产量构成在一定灌溉定额下（3 000~6 000 m³/hm²）随灌溉定额的增加而增大,超过一定的灌溉定额（> 6 000 m³/hm²）对玉米的产量及产量构成无显著提高。膜下滴灌条件下,南疆套播玉米灌溉定额在5 250~6 000 m³/hm²内比较合适。     

Soil Salinity Dynamics under Drip Irrigation and Mulch Film and Their Effects on Cotton Root Length

A field experiment based on a monolith method using flooding irrigation under mulch film (FI) as a control was conducted to investigate soil salinity dynamics under drip irrigation with mulch film (DI) and its effects on cotton root length. The average soil salinity increased with duration of irrigation, but salt distribution in the soil profile was uneven and showed strong accumulation in the soil between adjacent mulch films. With advancing growth of cotton plants, the area of salt accumulation gradually expanded, especially from 110 to 125 days after sowing (DAS), when salinity distinctly increased in the 0- to 40-cm soil depth and at distances 30–70 cm from drip lines; the electrical conductivity (EC) under DI in all soil samples was at least 3 mS cm^?1 and in some cases exceeded 5 mS cm^?1. Root length declined significantly by 18.1% from 110 to 125 DAS under DI. The soil area showing the greatest decline in root length under DI coincided with the main site of salt accumulation. Correlation analysis of soil EC and root length density indicated the root length declined when soil salt content exceeded 2.8 mS cm^?1. However, under FI salt accumulation barely exceeded 2.8 mS cm^?1 and no reduction in root length was observed. The results indicated that the main reason for decreased root length in cotton under DI was localized accumulation of salinity.     

膜下滴灌盐碱地水盐运移特征研究

覆膜种植是一种新型的农业种植技术,而滴灌是一种农业节水灌溉技术,将覆膜种植技术与滴灌技术有机结合起来形成一种开发利用盐碱地的新方法。该文通过室内模拟实验,研究了滴头流量、灌水历时、土壤含盐率对滴灌过程中水盐运移特征的影响,并对利用膜下滴灌的技术开发利用盐碱地有关问题进行了深入分析