不同水分条件对草坪草耗水及生长影响的研究

利用小型蒸渗仪,开展了不同土壤水分条件下,早熟禾、高羊茅、结缕草、野牛草4种草坪草的耗水规律及生长特性的试验研究。研究发现草坪草的耗水在时间上的变化为双驼峰型,第一个耗水高峰期出现在5月中旬到6月末,第二个耗水高峰期出现在7月中旬到9月中旬。各年中草坪草耗水随降雨的变化而变化。且S1处理的草坪生长量、根重均高于S2和S3处理,但S2和S3处理的草坪生长量、根系发育差异不大。草坪草累积耗水量和日平均耗水量均随控制土壤水分下限的降低而显著降低。在草坪灌溉管理中灌溉控制土壤水分下限可控制在40%~60%的田间持水量。     

温室灌溉控制策略研究进展

灌溉是温室生产中的一个重要环节,不合理的灌溉控制方法会造成水资源的浪费。通过对温室灌溉控制策略的发展和应用情况进行综述,从基于蒸腾模型、土壤/基质湿度传感器、作物特性3个方面阐述当前温室生产中灌溉控制策略的研究进展。针对用于制定灌溉控制策略的不同蒸腾模型分析对比各自优缺点和适用条件;针对常见湿度传感器,分析其测量原理并讨论具体应用;从形态学和生理两个角度对基于作物特性的灌溉控制测量进行分类讨论。最后,对当前温室灌溉控制策略从控制策略融合度、灌溉控制策略与灌溉控制装备匹配度和泛化性以及普适性方面进行总结和展望,通过分析展望发现土壤水分传感器和植物信息传感器很有发展前景。在未来的发展中,灌溉控制策略与灌溉控制装备的发展将会不断交互融合,温室节水灌溉控制技术的发展趋势必定向着更高效、更简便以及更智能化的方向发展。     

中国北方城市草坪蒸散特征及影响因素研究 ——以河北张家口市某早熟禾草坪为例

中国北方城市不合理的草坪灌溉以及草坪扩张导致的地表水分大量蒸散,不仅加剧了北方干旱区水资源短缺,也严重制约了水资源可持续发展以及节水城市的建设.以中国北方干旱区河北省张家口市典型早熟禾草坪为研究对象,通过蒸渗仪实测和基于气象和土壤水分要素构建的主成分回归模型,明确了月、日、时不同时间尺度上的草坪蒸散规律及关键影响因子.结果表明:①草坪蒸散呈现"夏季高、冬季低"的季节性特征,最高/最低出现在6/2月份,平均值为5.27/0.29 mm/d;②典型日逐小时草坪蒸散呈现"早晚低、中午高"的单峰型变化,蒸散变化受日照时长和气温影响最大;③10 cm和20 cm深度的土壤水分消耗动态与草坪蒸散变化高度同步;④蒸散与影响因子建立主成分回归模型拟合程度较好,R2=0.70(p<0.01),与蒸散相关性大的影响因素依次为:光合有效辐射>气温>10 cm土壤含水率>空气湿度>风速>20 cm土壤含水率>30 cm土壤含水率.研究结果解析了城市草坪蒸散耗水规律,对城市节水灌溉提供了科学依据.     

再生水灌溉对草坪草生长的影响

在北京市北小河污水处理厂进行了再生水灌溉草坪草试验,选用3种再生水(二级处理水、一般三级处理水超滤、深度三级处理水反渗透)灌溉6种草坪草(草地早熟禾、高羊茅、多年生黑麦草、匍匐翦股颖、结缕草、野牛草),再加上自来水灌溉作为对比。研究表明：在草坪草生理方面,与自来水对比,二级处理水和一般三级处理水超滤灌溉能显著促进草坪草的生长,较明显地增强草坪草抗性,而深度处理的三级处理水反渗透则不显著,这表明草坪草在再生水灌溉中有非常良好的优势;在草坪草矿质元素含量上,自来水灌溉与再生水灌溉差异很小。土壤中有害的矿质元素,如重金属、氯化物、氟化物等被草坪草大量吸收,通过修剪被移走,从而有效地减轻有害矿质元素对土壤和环境的不良影响。这表明草坪草在修复污染土壤上可能有良好的应用前景。     

夏玉米控制性交替灌溉条件下土壤水分动态模拟

在控制性交替灌溉土壤水分动态和根系分布试验观测的基础上,建立了夏玉米控制性交替灌溉条件下土壤水分动态模拟模型,并根据实测资料确定了参数,对模型进行验证。通过与田间实测值进行比较结果表明,模型的均方差在0.029～0.038 cm3/cm3范围内,模拟值与实测值的平均相对误差在5.26%～7.85%范围。因此,认为模型能很好地模拟夏玉米控制性交替灌溉条件下的土壤水分动态。     

基于土壤湿度参数的自动化节水灌溉装置在草坪绿地上的应用

草坪建植和养护需要消耗大量水资源，而我国人均淡水量仅有2 240 m3，是世界平均淡水拥有水平的1/4，因此，草坪业在我国发展缓慢，群众接受度较低。基于土壤湿度参数的绿地草坪自动化节水灌溉装置由控制器、传感器、电磁阀及中央控制器构成，理论核心是草坪调亏灌溉理论。装置通过在草坪土层中安装测定土壤持水量的传感器，采集土壤湿度信息，将数据反馈给控制终端，控制终端结合草坪草的性质及传感器反馈的信息，确定出该草坪所处的水分需求状态，从而通过控制电磁阀开闭来控制灌溉量，对灌溉进行有效调控。该装置具备数据采集、灌溉控制、参数设置和数据处理等功能，可以精准控制土壤湿度，减少草坪耗水量、提高水分利用率，并设置适当水分胁迫，使草坪在更低的耗水量下长势更优。该文论述了装置的组成及运行原理，并结合市场现有灌溉装置进行对比与分析。结果表明，该装置实现了对草坪需水程度的实时监测与智能调控，减少无效灌溉，提升灌溉效率，可以发展出以减少灌溉定额、提升草坪质量为目的的新型灌溉模式，降低草坪养护成本。      

雨水灌溉对高羊茅草生理生态指标影响的试验研究

针对当前城市绿化面积不断增加、草坪耗水量需求巨大现状,提出雨水灌溉观念并开展实验。利用非常规水源——库存雨水与自来水灌溉高羊茅草,分析在不同水源不同水分梯度灌溉条件下,高羊茅草在相对生长速度、叶绿素及光合作用等不同方面的生理生态指标的差异性,确定库存雨水灌溉高羊茅草的可行性和优越性。并为利用雨水灌溉长江中下游地区草坪草提供依据。     

淮北平原基于ARIMA模型的冬小麦日土壤水分预测

准确预测土壤水分动态变化对农作物生长以及节水灌溉至关重要。为反映逐日土壤水分动态变化,利用五道沟水文实验站蒸渗仪2017-2018年土壤水实测资料,采用时间序列分析方法,分别建立了冬小麦全生育期10、30、50 cm土层的土壤水分计算模型。结果表明:10、30、50 cm土壤含水量变异系数有明显差异,随土层深度增加逐渐减小,分别为0.190、0.103、0.040。利用ARIMA模型对土壤水分进行拟合,10、30、50 cm土层土壤水分计算模型分别为ARIMA(4,1,7)、ARIMA(1,1,2)、ARIMA(2,1,3),拟合优度R^2均大于0.95;不同土层土壤水分计算模型均具有较好的预测能力,且随深度增加预测精度提高,由10 cm增至50 cm最大相对误差从15.6%降至5.1%。研究成果为进一步制定淮北平原节水灌溉制度,提高田间水利用率具有重要意义。     

北京市城区冷季型草坪节水灌溉制度研究

对几种不同的草坪灌溉制度进行中试研究,结果表明:不同水文年份需制定不同的灌溉制度,且灌溉制度的计划灌水量应小于草坪草的需水量,灌溉次数则可根据绿地实际情况而灵活调整.     

基于HYDRUS-3D模型的微润灌溉土壤水分入渗模拟

掌握土壤水分入渗规律对于合理制定灌溉方案、设置灌溉参数和改进灌溉技术有重要意义。为探究微润灌溉条件下土壤水分入渗规律,利用HYDRUS-3D有限元模型对微润灌溉下土壤水分入渗进行了数值模拟,讨论了初始压力水头和土壤质地对土壤水分入渗的影响。数值模拟结果显示：在土壤水分入渗的垂直剖面上湿润体以微润管为中心呈同心圆状向外扩散,扩散速率与初始压力水头呈正相关。模拟试验周期为36h,分3个时间段进行土壤水分扩散速率的计算,0~5h内土壤水分平均入渗速率为1.85cm/h,6~15h内的平均入渗速率为0.79cm/h,16~36h内的平均水分入渗速率为0.59cm/h。土壤含水率最大值出现在微润管周围,向外围呈减小趋势。相同时间内土壤湿润峰运移距离随初始压力水头的增大而增大,微润灌溉下水分入渗速率在3种质地的土壤（砂壤土、壤土、粘壤土）中依次增大,并测得在压力水头为-180cm时整个模拟周期中3种质地土壤的平均水分扩散速率分别为：0.69、0.53、0.46cm/h。研究表明,土壤含水率和水分扩散速率随压力水头的增大而增大,随土壤黏粒含量的增大而减小。     

城市道路集雨灌溉中的水质及其污染物控制研究现状

收集道路雨水径流作为路边绿化带灌溉补充水源,不仅能够提高雨水资源利用效率,而且可以大大降低城市绿地养护成本。道路径流水质特点以及污染物控制情况对道路集雨灌溉实现起着至关重要的作用。我国道路雨水水质及污染物控制研究尚处于初级阶段,应针对绿地对灌溉水质特殊要求,进一步开展雨水水质和污染物控制研究,以及雨水冲刷过后植被质量、土壤理化性质变化情况研究,并且根据道路绿化带乔灌草的不同特性开发相应节水灌溉措施。     

内蒙古河套灌区荒地水盐运移规律模拟

该文以内蒙古河套灌区为背景展开荒地水盐运移规律研究。在田间试验基础上,分析荒地土壤水盐的运移机理,利用HYDRUS-1D模型对荒地土壤水盐的迁移规律进行了模拟。荒地做为灌区盐分的贮存地,成为灌区水盐平衡的重要调节因素,荒地水盐动态研究对于干旱灌区具有重要意义。结果表明,强蒸发是荒地水盐运移的原动力,5 cm土层EC值上升了66.10%,20 cm土层EC值上升了63.89%。荒地在作物生育期是积盐的过程,在秋浇期是流失盐分的过程。经检验,HYDRUS－1D模型对盐渍化地区荒地水盐在垂直方向运移的模拟具有较高的精度,为区域水盐管理和灌区的可持续发展提供科学依据。     

不同灌溉控制指标对冬小麦生长及耗水特性的影响

【目的】探究冬小麦适宜的计划湿润层深度和土壤含水率控制下限的组合模式,为冬小麦田间用水管理及自动灌溉控制决策提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,采用大田试验,设置3个土壤含水率控制下限(L:40%,M:50%,H:60%)和3个计划湿润层深度(60、80、100 cm),共9个处理(T60L、T60M、T60H、T80L、T80M、T80H、T100L、T100M、T100H),研究了不同计划湿润层深度与土壤含水率控制下限对华北地区冬小麦生长发育和水分利用的影响。【结果】计划湿润层深度及土壤含水率控制下限的不同改变了处理间灌水定额及灌水次数,计划湿润层深度过高或土壤含水率控制下限过低均不利于冬小麦植株的生长发育。随着计划湿润层深度(60~100 cm)和土壤含水率控制下限(40%~60%)的增大,冬小麦花前及花后的干物质累积量呈先增大后减小的趋势。产量随土壤含水率控制下限增高呈增加趋势,当计划湿润层深度为80 cm时,产量相对最高,同时耗水量也越多,而计划湿润层深度为60 cm时耗水量最少。计划湿润层深度越低,土壤含水率控制下限越高,冬小麦水分利用效率则越高。T60H处理的水分利用效率最大,为19.96 kg/(hm²·mm),比最小值T100L大21.0%。【结论】本试验条件下,计划湿润层深度为60 cm,土壤含水率控制下限设置为土壤有效含水率的60%时,冬小麦节水高产效果相对最优。     

绿地精准灌溉控制系统设计与最优灌溉量分析

为了提高绿地精准灌溉控制系统中两点法测量土壤墒情的测量精度,通过对土壤水分传感器一体化的研究,设计了双层复合土壤水分传感器,相比于传统的两个传感器策略,使用该复合型土壤水分传感器测量结果更加精确,且降低了能耗。为了获得绿地作物的最优灌溉量,确保灌溉水不浪费且能满足作物正常生长的需求,以高羊茅为例,通过实验,在综合分析高羊茅生长需求、土壤墒情和部分气象资料的基础上,得出适合于高羊茅的最优灌溉量为12 mm。     

内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区及治理模式探究——以新疆焉耆县平原灌区为例

干旱区土壤盐碱化是土地退化的主要问题,并威胁着绿洲农业的可持续发展,而盐碱地改良分区是因地制宜、综合治理盐碱地的前提。通过综合运用地理信息系统的各种空间数据分析功能,以焉耆平原灌区为典型区域,将土地盐碱化现状分为:非盐碱地、轻度盐碱地、中度盐碱地、重度盐碱地、盐土等5个区,并结合地下水、土壤、植被、岩性等调查资料,进行成因分析,建立了内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区模型。立足土地盐碱化的现状,充分考虑地下水埋深和矿化度,把焉耆平原灌区按改良难易程度分为:易改良区、较难改良区、难改良区、不宜改良区,并针对不同的盐碱地改良分区特征、水盐平衡模型和现状灌排模式,提出了相应的综合治理对策。     

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.     

小管出流灌溉技术在日光温室中的应用效果研究

温室内采用的供试作物为青椒,在土壤水分相同的条件下(土壤含水率下限为60%~70%,以占田间持水率的百分比计)通过试验对比分析了日光温室小管出流和沟灌2种灌溉方式对土壤温度、土壤水分、青椒叶绿素含量及长势、产量的影响。研究结果表明,在土层深度为5、15、25、35 cm时,小管出流的土壤温度较沟灌依次高0.24、0.23、0.17、0.30℃。在灌水前后的土壤水分空间分布及含水率均大于沟灌,小管出流灌溉方式下青椒的叶绿素含量较沟灌高6.8%,产量较沟灌增产34%,水分生产率比沟灌提高了0.9倍。     

稻田的水分调节对水稻需水量和产量的影响

稻田水分的不同调节方式对水稻的需水量和产量会产生不同的影响、试验表明，“浅、湿、干”灵活调节的优化灌溉模式与合理施肥的“促、控、养”结合可以减少腾发量而不降低产量，使灌溉水的生产率显著提高。优化灌溉模式能省水增产的原因是可以改善土壤通透性，增强根系活力，提高水稻的分蘖力和有效分蘖率，改善植株形态和产量结构。     

冬小麦节水增产灌溉模式试验研究

针对华北高产粮区进行了冬小麦节水增产试验研究 ,随着灌水次数和灌溉水量的增加 ,冬小麦总耗水量也增加 ,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少 ,主要以消耗灌溉水为主。 2 0 0～ 30 0 cm土层的土壤水随着灌溉水量的增加 ,利用率逐渐减小 ,最佳灌水模式为春季 2水 (试验年份为偏旱年型 )。冬小麦产量为 771 6.7kg/hm2 ,水分利用效率为 1 5 .92 kg/hm2·mm,灌溉水利用效率为 34 .3kg/hm2·mm。