基于HYDRUS模型的盐碱地土壤水盐运移模拟

为了解陕西卤泊滩盐碱地的水盐运移情况,基于当地2009—2013年田间水盐监测资料,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运移理论,利用HYDRUS-1D数值模型对当地土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了盐碱地的水盐变化状况,确定合理的田间灌水定额。结果表明:在玉米整个生育期内,不同灌溉处理的土壤含水量变化趋势基本一致,从节水控盐的综合标准衡量,农田灌水定额为500 m3·hm-2时有利于控制土壤盐分的累积。采用HYDRUS-1D模型对盐碱地农田土壤水盐运移的模拟结果与田间试验实测结果基本吻合,该研究结果可为类似盐碱化地区农田水盐管理提供科学依据。     

膜下滴灌水量对土壤水盐运移及再分布的影响

通过对2009年膜下滴灌土壤水盐运移的试验研究,结果表明:膜下滴灌条件下土壤水分的再分布决定了土壤盐分的分布特征,土壤平均含水率在棉花全生育期内呈现逐渐上升的趋势.在棉花生长阶段,随着灌水量的增加,土壤盐分峰值位置呈现下移的趋势.当灌水量从3 000 m3/hm2增加到4 800 m3/hm2时,盐分峰值位置向垂直方向...     

不同矿化度水源膜下滴灌棉田土壤水盐动态和作物生长模拟

为构建适用于干旱区膜下滴灌条件的土壤水盐动态分布和棉花生长模型，基于2020—2021年的田间试验，经过对SWAP模型的土壤、土壤水力功能和作物生长等模块进行率定和验证，对灌溉水矿化度为1、2、3、4、5、6 g·L^-1时的土壤水盐分布特征、作物生长过程和干物质累积分配进行数值模拟。结果表明：（1）土壤含水率与土壤含盐量的模拟精度以20～100 cm土层较好，0～20 cm土层模拟精度较差，其中土壤含水量的模拟效果优于土壤含盐量；随着灌溉水源矿化度的增加，土壤含水率和含盐量的模拟误差逐渐变小。（2）不同矿化度水源膜下滴灌棉花叶面积指数模拟效果较好（R²=90.72%，RMSE=0.35 cm²·cm^-2，NRMSE=8.73%，IOA=0.98）。（3）不同矿化度水源膜下滴灌棉花茎干物质累积量模拟效果较好（R²=89.08%，RMSE=6.12 g，NRMSE=23.16%，IOA=0.96）。研究结果表明，SWAP模型可以较好地对不同矿化度水源膜下滴灌的土壤水盐动态分布和棉花生长过程进行模拟。     

膜下滴灌布置方式对土壤水盐运移和产量的影响

以棉花主要根系层各生育期保持适宜土壤含水率为灌水目标,设置一膜单管四行和一膜双管四行两种毛管布置方式,以TRIME-T3管式TDR测定土壤含水率指示灌水,开展膜下滴灌大田试验,研究了干旱区膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律及分布特征,并对不同滴灌模式下的棉花产量和灌溉水生产效率进行评价。结果表明:膜下滴灌单、双管布置棉花生育期内灌溉定额分别为390、550 mm;双管布置在10~40 cm棉花主要根系层形成适宜作物生长的淡化脱盐区,生育期内棉花主要根系层土壤含水率处于适宜的范围,灌水均匀度高,控盐效果好,棉花生长不受水盐胁迫;单管布置盐分随水分运移至湿润锋边缘至外行,棉花主要根系层有积盐的趋势,加上滴头流量大,不利于淡化脱盐区的形成。膜下滴灌毛管布置方式决定土壤水盐分布特征,进而影响植株对水分和养分的吸收,单、双管布置棉花产量分别为5 355、6 075 kg·hm~(-2),灌溉水生产效率分别为1.38、1.11 kg·m~(-3),单管布置灌溉水生产效率较高。     

基于HYDRUS-2D模型模拟耕荒地水盐运移规律

在野外实测资料的基础上,利用HYDRUS-2D模型对作物生育期耕地与盐荒地间土壤水盐的迁移进行了模拟和分析。结果表明,在强蒸发作用下,盐分在表层土壤中积聚,20、40、70 cm土层分别上升了67.23%、62.37%、37.2%。经检验,HYDRUS-2D模型对土壤含水率和含盐率运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和水分运移规律。     

基于HYDRUS-1D的秸秆覆盖条件下黑土区玉米田土壤水盐运移规律

为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明：秸秆覆盖可以增强土壤保水性、抑制土壤盐分积累,随秸秆覆盖量增加,秸秆覆盖对土壤水盐运移的作用效果更加明显,在玉米全生育期内秸秆半量覆盖及全量覆盖较裸地40 cm耕层内各土层平均含水率分别提高3.38%~5.78%和5.26%~9.62%、平均电导率分别降低4.61%~8.93%和8.87%~12.41%。基于HYDRUS-1D模型模拟结果可知,土壤含水率模拟值与实测值的决定系数介于0.903~0.940,标准误差介于0.010~0.014 cm³·cm^-3,平均相对误差介于3.46%~4.64%;土壤电导率模拟值与实测值的决定系数介于0.817~0.853,标准误差介于0.091~0.111 mS·cm^-1,平均相对误差介于4.06%~5.46%。误差分析表明HYDRUS-1D模型模拟精度较高,能够用于模拟研究区秸秆覆盖条件下农田土壤水盐运移过程。     

不同灌水下限对膜下滴灌棉花土壤水盐运移和产量的影响

通过2014年在新疆巴州灌溉试验站开展的棉花膜下滴灌大田试验,在各生育期选取不同的灌水下限,设置4个水平的灌水量处理(处理A、B、C、D分别为425 mm·30次~(-1)、345 mm·22次~(-1)、545 mm·18次~(-1)、595mm·16次~(-1)),研究不同灌水下限对膜下滴灌棉花土壤水盐运移规律、盐分分布及积累特征的影响,并对土壤水盐运移规律、分布特征及棉花产量进行评价。试验以TRIME-T3管式TDR监测土壤含水率指示灌水,初步得出:不同灌水下限影响棉花的田间灌水及产量,灌水下限定的高时(处理A、B),灌水频率增加,增大了田间耗水量且滴灌土壤水分水平运动距离和范围有限,对盐分的淋洗效果一般;灌水下限较低时(处理C、D),次灌水量大,灌溉定额增加,综合控盐效果较好,棉花产量较高。基于不同灌水下限对膜下滴灌棉花生育期内的生长有显著影响,对棉花产量有一定的影响,B处理(345 mm·22次~(-1))可获得最高的灌溉水生产效率为1.79 kg·m~(-3),D处理(595 mm·16次~(-1))可获得最大籽棉产量为6 630 kg·hm~(-2)。     

膜下滴灌灌水频率对土壤水盐运移及棉花产量的影响

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了灌水频率对土壤水盐运移和分布规律的影响,并对不同灌水频率的保墒、控盐、增产效果进行了评价.试验结果表明:在灌溉水质为淡水且定额为375 mm时,低频(10 d)和适频(7 d)灌溉下膜内0～60 cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频(3 d)灌溉下各土层在花铃期处于轻度干旱...     

长期膜下滴灌棉田残膜对土壤水盐、养分和棉花生长的影响

为了研究不同覆膜年限棉田残膜对棉花及棉田土壤的影响,在典型绿洲区长期膜下滴灌棉田开展了不同残膜量的田间试验.选取自然条件下覆膜年限分别为7 a、9 a、11 a、13 a、15 a、17 a和21 a共6个不同残膜量棉田,标记为A、B、C、D、E和F处理,监测棉花出苗率、株高、茎粗、叶面积以及棉田土壤水盐分布和养分含量...     

膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化

通过对轻度和中度盐渍化棉田整个生育期土壤水分、盐分含量的动态监测,分析了膜下滴灌棉田土壤水、盐动态变化及其相互作用的关系。结果表明：整个生育期中度盐渍化棉田土壤水分含量要高于轻度盐渍化棉田,土壤水分含量变化规律和土壤盐分含量变化规律相似,均表现出生育前期下降、中期稳定、后期略微增加的趋势;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤中表层0～40 cm盐分含量,下层40～80 cm土壤为盐分聚集区域;以0～20 cm土壤盐 分含量模拟0～40、0～60、0～80、40～80 cm土壤盐分含量,幂函数和线性函数模拟结果较好,模拟0～40、0～60 cm的盐分含量结果达极显著相关,0～80 cm的模拟结果达到显著相关,模拟40～80 cm的土壤盐分变化结果不显著。     

甘肃河西地区膜下滴灌条件下春玉米田水盐特征分析

通过对甘肃河西地区膜下滴灌春玉米种植条件下土壤水分、盐分的观测,分析了膜下滴灌春玉米生育期土壤水分、盐分动态变化及其产量和水分利用效率。结果表明:不同生育期,同一土层深度,土壤水分含量高低分布与土壤盐分含量高低分布相反,均表现出土壤不同深度盐分含量高的区域相应水分含量低,滴灌带之间土壤盐分积累较滴头之间显著;灌水定额480 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水分在土层纵向运移显著,深层渗漏明显,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水在土壤不同深度横向层面运移显著,有利于作物吸收利用;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤表层0~40 cm盐分含量,土壤下层40~100 cm为盐分聚集区域;灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,春玉米产量构成和水分利用效率较高。从作物生长水盐环境及高效节水的角度出发,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理的效益最优。     

地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移研究

综述了国内外地下水浅埋条件下土壤盐分运移机理研究,滴灌条件下盐碱地土壤盐分运移机理研究,土壤盐分运移模型研究的相关研究成果,为滴灌技术在改造和利用地下水浅埋盐碱土地资源的应用提供了思路,为预报土壤盐碱化提供科学依据,并为地下水浅埋盐碱土滴灌条件下土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议,认为地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移规律的研究仍是今后土壤科学的研究重点.     

微咸水膜下滴灌对土壤盐分及棉花产量的影响

合理利用微咸水资源灌溉对于缓解新疆南部地区淡水资源短缺的问题有着至关重要的意义。本文以库尔勒31团棉田为供试对象,淡水作为对照,利用排碱渠咸水与淡水不同比例混合,设置6种梯度配比,研究微咸水及咸水对棉田土壤盐分分布及产量的影响。结果表明:①随着矿化度的增加,各处理土壤盐分呈现不同程度的增加,其中处理5(全咸)增加程度最大,积盐率为131.03%。②在垂直方向上,随着土层深度的增加,各处理土壤盐分在20~40 cm处达到峰值;在水平方向上,盐分累积程度的大小为:膜间>宽行>窄行。③随着矿化度的增加,棉花的产量逐渐下降,棉花产量下降的主要因素是单株结铃数,而单铃重对棉花产量无明显影响。由膜下滴灌土壤盐分对棉花生长和产量的影响得出,当灌溉水的矿化度在淡咸水比为4∶1(矿化度2.36~3.39 g·L^-1)时对棉花生长的抑制作用较小,较对照处理相比,产量减少11.85%。     

微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄产量的影响

为探明微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄生长和产量的影响,通过大田小区试验,设置灌水矿化度和灌水定额两个因素,其中3个灌溉水矿化度水平分别为S1:1 g·L~(-1)、S2:3 g·L~(-1)和S3:5 g·L~(-1),3个灌水定额分别为W1:305 m~3·hm~(-2)、W2:458 m~3·hm~(-2)和W3:611 m~3·hm~(-2),来进一步寻求适宜本地区加工番茄生长的微咸水膜下滴灌灌溉制度。结果表明:覆膜微咸水滴灌条件下土壤含水量垂直方向的变化趋势表现为0～20 cm土层随深度增加含水量逐渐降低、20～100 cm土层随深度增加含水量逐渐增大、60～100 cm范围内土层剖面含水量最大的分布规律;土壤含盐量随着灌水矿化度的增大而增加,且随着灌水量的增加土壤盐分逐渐向水平距滴灌带35 cm处聚集。灌水矿化度超过3 g·L~(-1)时加工番茄株高、茎粗均受到一定程度的抑制作用,但对产量影响不大。本文通过试验得出:灌水定额为611 m~3·hm~(-2)、矿化度为1 g·L~(-1)处理为本地区最佳微咸水膜下滴灌处理,加工番茄生长健壮且产量最高,达到127 613.2 kg·hm~(-2);同时认为,在我国淡水资源比较缺乏的新疆地区可以考虑采用灌水定额458 m~3·hm~(-2)和灌水矿化度3～5 g·L~(-1)的微咸水对盐分中等敏感的加工番茄进行灌溉。     

膜下滴灌棉花根系吸水模型研究

通过室内三组桶栽水平试验,在不同生育期对棉花根系进行取样,得到棉花根长密度分布函数,并在每次灌水前后对试验桶进行取土样及称重,进而得到土壤剖面的含水量和棉花的蒸腾量;由根长密度分布函数、土壤含水量及棉花蒸腾量,选定根系吸水模型为Feddes模型,经模型计算:土壤水分的模拟值与实测值吻合较好,该模型能够准确地描述膜下滴灌棉花根系吸水,表明建立的棉花根系吸水模型是可行的。     

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。