滴灌土壤湿润区对棉花生长及产量的影响研究

针对棉花作物,以桶栽试验为基础,通过控制滴头流量得到不同宽度的土壤湿润区,观测了棉花相应的生长状况及产量。试验结果表明,棉花的生长发育和产量与滴灌土壤湿润区的大小密切相关,宽的土壤湿润区可以使棉花的生长发育提前,其株高、叶面积、产量都比窄的土壤湿润区条件下的棉花相应指标高;宽的土壤湿润区下的棉花叶面积衰老速度比窄的土壤湿润区下的棉花叶面积衰老速度慢。另外,随着土壤湿润区变宽,土壤耗水深度变浅,棉花单铃重、衣分和单株产量增加,但单株铃数减少。     

机采棉模式下滴灌毛管布置方式对土壤水盐运移及产量的影响

滴灌毛管布置是膜下滴灌的重要参数,为了研究机采棉模式下其对土壤水分、盐分及生长的影响,通过膜下滴灌测坑试验,设计2种不同滴灌毛管布置方式。结果表明:三管布置下根区的土壤含水率适宜棉花生长,其土层剖面盐分在棉花根系层形成淡化脱盐区,灌水、控盐效果好;由于两管布置在棉花宽行间,湿润峰边缘距离棉花窄行较近,在一定程度上会使得棉花根区受水分、盐分的胁迫。滴灌毛管布置不同导致土壤水分分布、盐分分布不同,进而对棉花的生长及产量产生了影响,最终导致棉花的水分利用效率存在着差异,三管布置下的灌溉水分利用效率为1.35 kg/m~3,明显高于两管布置的1.28 kg/m~3。综上,建议在新疆地区种植机采棉可大力推广三管布置。     

滴灌条件下土壤湿润比的田间试验研究

以田间试验实测资料为基础,通过计算有膜和无膜滴灌条件下土壤含水率占田间持水率的百分比,评价了土壤湿润的有效区域,并进一步与滴灌土壤湿润比的工程设计值进行比较,从而验证了在工程设计中选取的土壤湿润比是否满足作物对土壤水分的需求。结果表明,地膜覆盖条件下,其土壤湿润比高于无膜滴灌条件下的土壤湿润比,由于地膜在一定程度上降低了土壤的蒸发作用,从而使得其土壤湿润体大于无膜滴灌。无膜滴灌低水处理实测的田间土壤湿润比较设计值低0.28,不符合设计要求;覆膜滴灌高水处理土壤湿润比的实测值较设计值高0.27,虽然符合设计要求,但其没有达到滴灌节水的目的。其次,利用土壤适宜含水率指标评价土壤有效湿润区范围,能在一定程度上体现出土壤湿润区与玉米灌水定额之间的关系。     

呼图壁县膜下滴灌棉花灌水时间研究

以大田不同滴灌管铺设方式下的滴灌棉花为对象,研究其最佳灌水时间。试验在同一灌区内不同滴灌管铺设模式下,通过滴头正下方开挖坡面,观察湿润锋的趋势及其随灌水时间的变化情况。结果表明:在大田膜下滴灌条件下,土壤水平湿润锋基本呈圆形分布;在一定灌水量和滴头流量条件下,土壤垂直湿润锋明显地大于水平湿润锋,且随着灌水时间的增大呈二项式关系,拟合公式R~2均大于0.98;由此可以确定该地区滴灌棉花一膜两管方式的滴灌棉花灌水时间8h为合理,一膜三管方式滴灌棉花灌水时间6h较为合理。     

小滴头流量下灌水频率对膜下土壤湿润区的影响

为了探明灌水频率对小滴头滴灌土壤湿润区的影响,在实验室对沙土和中壤土进行了膜下间歇滴灌试验,滴头流量分别为0．3、0．5、0．7L／h;灌水频率分别为1、2、3、4次灌完。在灌水量相同的情况下观测了土壤的湿润区运移过程和含水率分布。结果表明,小滴头流量下改变滴水频率对土壤湿润体的大小影响很小;随着灌水频率的增加,土壤湿...     

东北半湿润区膜下滴灌对农田水热和玉米产量的影响

为从农田土壤水、热循环角度揭示玉米膜下滴灌节水增产机理,于2011—2013年在东北半湿润区开展了玉米田间试验,对膜下滴灌、不覆膜滴灌和地面灌玉米田进行了土壤温度、含水率、田间小气候、作物生长、养分积累及产量的观测和分析。结果表明:与不覆膜滴灌和地面灌相比,膜下滴灌提高了玉米生育前期的土壤温度,苗期5~25 cm的日均土壤温度增加2.3℃,土壤积温增加87℃;整个生育期土壤积温增加115~150℃。覆膜减少了土壤蒸发,膜下滴灌玉米生育期的土壤蒸发量比不覆膜滴灌降低53%,提高了玉米生育前期的土壤含水率。膜下滴灌提高了典型日的冠层空气温度并降低了冠层空气湿度,可能导致作物蒸腾量的增加。膜下滴灌明显增加了玉米生育前期的氮素吸收量,促进了玉米的营养生长,为生育后期的生殖生长积累了更多的营养物质,成熟期的地上部分干物质质量分别比不覆膜滴灌和地面灌增加14%和23%,氮素吸收量分别增加16%和28%。膜下滴灌营造了有利于玉米生长的土壤水、热环境,平均产量分别比不覆膜滴灌和地面灌处理提高11%和21%,水分利用效率分别提高9%和18%。     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。     

间接地下滴灌条件下 红黏土水分入渗特性试验研究

植物护坡效果与根系在土壤中的空间造型和分布(即根系构型)密切相关,研究不同土壤初始含水率和滴头流量对红黏土内水分运移的影响规律,对合理匹配土壤湿润体与植物根系分布情况,准确调控植物根系构型,提高植物边坡固土能力具有重要意义。采用室内试验的方法,在间接地下滴灌的条件下,观测土壤初始含水率和滴头流量对土壤湿润体特征值、湿润锋运移速度和含水率分布情况的影响。试验研究发现湿润锋运移的形状近似椭圆形,而湿润体的形状则近似为椭球体。随着土壤初始含水率的增加,湿润体水平方向对称轴不断下移,水分趋于垂直向下运移,随时间呈对数函数变化。在相同的滴灌量条件下,流量较小的湿润体的范围稍大于流量较大的湿润体范围,但湿润锋的半径均随时间呈幂函数变化。滴灌初期,同一时刻湿润锋运移速度随滴头流量的增大而增大,但随滴灌时间的延长,这一现象逐渐减弱。滴头流量大时,水分向水平方向运移的趋势明显,而滴头流量小时,水分向垂直方向运移的趋势更优。不同滴头流量和土壤初始含水率会形成不同形状和大小的湿润体,也会导致湿润体含水量分布不同。在调控所需的植物根系构型时,可通过控制滴头流量和土壤初始含水率来控制植物根系分布情况,提高植物根系固土的能力。     

覆膜深度对滴灌土壤湿润区运移的影响

地膜覆盖对于滴灌土壤湿润区的形状和大小有很大的影响,灌水结束后,测得无膜和覆膜以及不同的覆膜深度的土壤湿润体是不同的。通过灌水试验,研究沙土和中壤土在相同的单滴头流量和灌水量,不同的地膜膜边的埋深条件下,膜边的埋深对于滴灌土壤湿润区的影响机理。试验过程中观测了土壤水平和垂直湿润锋随时间的运移和地膜覆盖以后,土壤水分的运动规律,同时和无膜的土壤湿润体进行对比。     

不同初始土壤含水率和滴头流量下滴灌土壤湿润体特征及其有效性评价

【目的】研究滴灌条件下土壤湿润体水分分布。【方法】开展单点源入渗试验,探究了不同初始土壤含水率和滴头流量对滴灌土壤湿润体特征及湿润体内含水率分布的影响。【结果】灌溉结束24 h后,湿润体内的含水率达到相对稳定的状态,湿润体体积基本保持稳定;随灌水及再分布时间增加,湿润体宽深比逐渐降低,再分布过程中,宽深比随初始含水率减小而增大,随滴灌流量减小而减小;各处理湿润体体积与入渗时间呈良好的线性函数关系,灌水结束24 h后,各处理实际湿润体积均已超出计划湿润体积;计划湿润体内含水率60%θFC～80%θFC区间占比随初始含水率增大而减小,随滴头流量的增大而增大,其余各区间占比变化规律与之相反,相同滴头流量下,50%θFC初始含水率处理超出计划湿润体的体积最少。【结论】再分布后的湿润体体积主要受灌水量的影响,可以选择较小的初始含水率及较大的滴头流量以提高湿润体内水分有效性。     

干旱区膜下滴灌棉田灌溉制度及土壤水盐运移规律研究

以棉花各生育期适宜土壤含水率上、下限差值为灌水控制指标,设置3水平灌水处理,开展膜下滴灌大田试验,分析研究适宜试验区棉花生长、水分利用效率高的灌溉制度及膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律。结果表明:适宜土壤含水率上、下限差值形成的灌溉制度,决定了土壤水盐运移规律、盐分分布和积累特征。总体表现为:空间上土壤水分分布与滴灌带间距呈负相关系,盐分分布则相反,0~40 cm深度土壤水分在灌后重分布,盐分在滴灌水分的淋洗作用下定向运移,至湿润体边缘积聚。综合分析关键点与主根层的土壤水盐时间序列变化,T2处理(385 mm/18次)主根层0~40 cm深度水分处于棉花生长的适宜含水率范围,并形成淡化脱盐区,对盐分的调控最佳。T2处理棉田产量最高,为6 083 kg/hm~2,水分利用效率为1.05 kg/(mm·hm~2),为适宜的灌溉制度。     

不同灌水量对南疆棉花墒情及长势的影响研究

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了不同灌水量情况下作物长势与产量影响及土壤墒情变化与分布规律的影响。试验共设了3 300、3 000、2 700、2 400m3/hm2等不同灌溉定额的处理,在各处理试验小区内装土壤墒情传感,并其传感器探头埋在地下10、20、40cm处实时监测不同层面土壤含水量和温度变化,以及同时在相应处取土样采用烘干法测土壤含水率和田间持水量。结果表明:3 300、3 000m3/hm2灌溉定额下,作物长势、土壤含水率和温度变化规律比较好,并与产量的相关性显著最佳状态,灌溉定额对土壤水分与温度灌水前后和灌水周期内变化的影响有明显显著。     

大田棉花膜下滴灌灌溉制度对土壤水盐变化的影响研究

针对新疆棉花膜下滴灌条件下不同灌溉定额和灌水周期对土壤水盐变化的影响进行了大田试验.试验设置了3个灌溉定额和3个灌水周期;观测内容有土壤水分、盐分及棉花生长状况和产量.试验结果表明:土壤含水量随着灌水周期减小而增大,灌水周期为5 d的处理的土壤保持在最适宜含水量;较小灌水周期使得棉株内行和外行土壤含盐量持续降低,降幅相对较大;同一灌溉定额下,较小灌水周期产量较大;中量灌溉定额获得最高产量.     

水温对滴灌土壤水分入渗特性的影响

为了解水温对滴灌土壤水分入渗特性的影响,通过室内滴灌入渗模拟试验,研究了滴灌条件下西安粉壤土在不同水温(4,20,30,40 ℃)时的水分入渗特性．结果表明:水平和垂直湿润锋运移距离均随着入渗时间的延长而增大,相同入渗历时,入渗水温越高,滴头流量越大,入渗的水量越多,湿润锋运移距离越大;分别建立了滴灌条件下不同温度水分入渗时水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和水温的关系模型,其相关系数均大于097．湿润体的平均含水量与入渗水温和时间密切相关,入渗水温越高,土体平均含水量越小;含水率等值线随着到滴头距离由近到远而从疏到密分布,离滴头越近,土壤含水率越高;随着入渗水温的不断升高,入渗到同一深度所需时间逐渐减小,对土层温度的影响越大,在入渗400 min内以土面至土面以下15 cm深度范围内的土温变化更为突出．结论可为更合理发展滴灌技术提供参考依据．     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

灌溉时段及水温对膜下滴灌棉花生长及产量的影响

为探究不同灌溉时段及水温对膜下滴灌棉花生理特性及产量的影响,设置4个灌溉水温梯度分别为15.00(正常灌溉水温),20.00,25.00,30.00℃,2个灌溉时段分别为日间、夜间(分别记为DW,NW)进行完全组合设计,共计8个处理.结果表明,增温灌溉提前了棉花生育进程,促进了棉花株高、茎粗、叶面积增长,有利于棉花光合作用的进行,且在夜间进行增温灌溉效果更显著.增温灌溉使棉花产量显著提高2.95%～14.13%,夜间灌溉较日间灌溉棉花产量平均提高3.34%.基于回归分析确定提高棉花产量的最佳灌溉时段为夜间,最佳灌溉水温为26.38℃,对应的产量为7 482.96 kg/hm².该研究可为北疆膜下滴灌棉花实施增温灌溉技术提供理论依据和技术参考.     

地表滴灌条件下土壤湿润体运移量化表征

基于非饱和土壤水分运动的Richards方程,采用HYDRUS-2D/3D模拟软件对11种典型土质(美国制土壤质地分类系统)中滴灌湿润体的运动过程进行了数值模拟。结果表明,湿润体平均含水率的增量与滴灌流量正相关,与饱和导水率负相关;湿润体垂向迁移距离与滴头流量、饱和导水率和时间呈幂函数关系;湿润体径向迁移距离可用滴头流量、平均含水率的增量、垂向迁移距离和时间来定量表征。据此建立了描述不同土质中湿润体动态变化规律的经验公式,通过与数值模拟结果、文献试验数据等进行对比,表明此经验公式对不同土质中湿润体运移规律的预测效果较好,可为农业生产中地表滴灌设计提供简便实用的计算工具。     

开沟覆膜滴灌条件下土壤水、温变化规律研究

新疆是中国葡萄重要的生产基地,但每年因盐碱与缺水导致减产现象严重。开沟覆膜滴灌技术结合膜下滴灌与开沟技术优点,理论上可有效改善作物生长的水土环境。为研究桁架葡萄下开沟覆膜滴灌技术对土壤水分与温度变化的影响,在石河子147团6连试验地用EM50仪器开展土壤水分、温度监测试验。研究结果表明:①在开沟模式为20 cm×100 cm,灌水定额为300 m3/hm~2时,无论是膜中还是膜边,灌水前后土壤含水量维持在0.22~0.38,满足作物根系吸水。加大灌水定额,在覆膜影响下,滴灌带表面积水区面积增大,使得在滴头下方形成饱和区增大;随着开沟深度的增大,覆膜中土壤含水量变化不明显,覆膜边呈下降趋势。②温度监测表明,无论是温度上升期(12时),还是夜间下降期(24时),土体温度变化幅度均在15~31℃,给葡萄生长提供良好的温度环境,利于葡萄产量与品质的提高。