新疆绿洲盐碱地滴灌条件下地下水局部动态对荒地盐分的影响

为探究新疆绿洲盐碱地应用滴灌技术导致局部地下水位的提升和地下水矿化度的增加是否对附近荒地水分和盐分产生影响。以新疆北部典型绿洲原生盐碱地(下野地灌区)滴灌农田之间荒地为例,于2009—2013年连续5 a进行定位监测,分析土体内不同时期盐分、水分及离子含量的变化。发现荒地0~140 cm土体含盐量和含水率在棉花生育期至冻融期呈"弦式"周期性变化,含盐量在棉花生育期初至生育期末递增,冻融前至消融后递减;含水率的变化趋势与之相反。受滴灌棉田灌溉的影响,棉田地下水位随棉花生育期进程逐步提升,缩短了周边荒地上升毛管水的传导路径,为地下水矿化度的增加提供了相对充足的盐分来源,土体盐分在周边棉花生育期结束后的增加量大于越冬期冻融对其的淋洗量。年际间0~140 cm土体内储盐量以1 179.05 g·a-1的速度递增,盐分的组成离子以Ca~(2+)、Cl~-、Na~+、Mg~(2+)的增加为主。     

膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律研究

基于对下野地灌区、金沟河灌区的试验监测,从土壤盐分年内、年际变化及其与地下水埋深的关系两个方面,研究膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律。研究结果表明:在年际间,下野地灌区、金沟河灌区实施膜下滴灌6～8 a的盐荒地块,深度在60～100 cm的土层土壤含盐率分别保持在0.5%、0.8%上下,形成稳定积盐层,在60cm以上土层土壤盐分基本处于动态平衡;在年内,盐荒地土壤盐分整体上呈现随生育期的推后而降低的趋势,0～60cm土层脱盐效果较为明显,春秋季是两个积盐的高峰期;下野地灌区、金沟河灌区地下水埋深年际均值为3.60、2.26 m,土壤含盐率年际均值为0.49%、0.77%,土壤盐分随地下水埋深的减小而增加,说明石河子垦区土壤含盐量受地下水埋深影响较为明显。     

冻融作用下地下水浅埋区土壤盐分及离子变化特征

冻融作用是地下水浅埋区土壤盐渍化的重要原因之一,了解其对土壤盐分及离子变化的影响对土壤盐渍化防治具有重要意义。为探究冻融作用下土壤盐分及离子的分布及变化规律,以太谷均衡实验站地中蒸渗仪系统为试验设备,结合野外和室内试验分析了2020—2021年冻融期内6种不同地下水埋深下土壤剖面水分、可溶性盐分及离子含量的变化特征以及冻结层在冻融过程中对土壤盐分运移的影响,并采用灰色关联法分析了土壤含盐量与离子间的关联度。结果表明：（1）蒸渗仪土壤中以Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、SO₄^2-及Cl^-为主,土壤含盐量与Na⁺和HCO₃^-极显著相关,与Ca²⁺、SO₄^2-和Cl^-显著相关。（2）冻结层在整个冻融过程中对于Ca²⁺和Cl^-变化影响较小,对Na     

干旱沙区滴灌条件下水盐运移过程试验研究

通过田间滴灌试验，研究了在不同滴头出水流量条件下干旱沙地土壤水分，盐分运移与分异过程，并调查作物的根系分布，结果表明，微灌系统仅给作物根际分布区以内的小面积土壤供水，并未使整个土表面均匀湿润，对于大多数农田而言，其优点是有限的湿润表面积能够限制杂草生长，减少土壤表面无效蒸发，但干旱区潜在蒸发量大，滴灌条件下水分运移的过程将引起和支配耕作层盐分的移动的重新分配，当水盐混合溶液（无机肥料溶液：N：P：K．＝12：6：6）在3种处理中（0．3L／h,0.8L/h,2.0L/h)由滴头流动至根系湿润区内，水分，养分被作物根系吸收，部分水分直接蒸发至大气后，过剩盐分将留存下来，并在土体表面和土体内湿润边界层逐渐积聚，形成高盐分聚集区，由作物根系分布特点看出，处理I，处理Ⅲ有利于提高根系单位土体分布密度，处理Ⅱ次之。     

干旱区膜下滴灌棉田土壤盐分运移及累积特征研究

通过室内和田间结合试验,研究了不同滴头流量、灌溉制度、滴灌年限对土壤盐分运移及累积特征的影响.结果表明:相同灌水量下,滴头流量越小,单点处及交汇区在土壤垂直方向上盐分含量越小;在土壤水平方向,滴头流量越大,土壤盐分随着距离单点或交汇中心越远而逐渐增加.在相同湿润层次上,交汇区的盐分要高于单点处的盐分,单点处土壤脱盐深度...     

低洼重度盐碱地滴灌水盐调控的环境效应

采用“咸水滴灌+高垄+覆膜”水盐调控技术模式,开发利用河套灌区水平排水困难的低洼重度盐碱撂荒地时,研究了该区浅层地下水埋深、浅层地下水电导率（ECw）、潜水层地下水电导率（ECi）、土壤饱和泥浆提取液电导率（ECe）、枸杞成活率和保存率等的变化。结果表明：研究区浅层地下水埋深、ECw和ECe明显受周边和研究区灌溉、降雨等的影响;随着枸杞种植年限的延长及植株蒸腾耗水的增加,整个研究区的浅层地下水埋深、ECw、ECi及ECe均逐年降低,0～40 cm土层土壤由极重度盐土转变为重度盐土;该技术模式下,枸杞成活率达到75.4%,保存率达到67.5%。即可以采用“咸水滴灌+高垄+覆膜”滴灌水盐调控技术模式,通过种植枸杞等耐盐碱的多年生林果,来开发利用传统方法难以有效开发利用的地下水浅埋且地下水为咸水的重度盐碱地,通过枸杞生长耗水可以显著降低整个区域的地下水位埋深,ECw和ECe也逐年降低。     

膜下长期滴灌土壤盐分的空间分布特征与累积效应

通过对不同土壤质地和不同滴灌年限两个方面对新疆棉田膜下滴灌盐分的运移与积累规律的研究,结果表明:对于不同土壤质地,壤土中的盐分分布大致呈抛物线型,在40～60 cm处盐分积累量达到最大值.粘土中盐分分布大致呈"S"型,在60～80 cm处土壤盐分积累达到最大值;不同滴灌年限中随着滴灌年限越长,棉田中地表盐分积累越少,而在40～60 cm的盐分积累则越多.分析认为棉田土壤仅通过膜下滴灌淋洗盐分是不够的,必须与一定的灌排水技术相配合才能很好地防止棉田次生盐渍化.     

冻融对北疆盐碱地长期滴灌棉田土壤盐分的影响

为了解北疆积雪覆盖条件下,冻融作用对盐碱地膜下滴灌棉田土壤盐分分布及变化的影响。采用时空变异法,以连续应用膜下滴灌0、4、6、8、10、15 a 6块棉田初春土壤盐分的变化为例进行分析。结果表明,"冻层滞水"及积雪消融入渗对80~100cm深度土体中盐分具有天然淋洗作用,冻融前后土壤盐分分布呈"广口杯"状。4月5日至14日在水分(直接驱动力)运动影响下,60~80 cm土层含盐量降低,其中一部分随毛管水向上蒸发,滞留于0~40 cm土壤;另一部分受重力水作用向下淋洗,80 cm以下土层含盐量升高。滴灌0 a地块0~140 cm土体内储盐量为29 063.00 g,滴灌15 a后,降至5 778.86 g。冻融对盐分的淋洗作用在应用滴灌年限较短地块表现得相对明显,即土壤中含盐量越高,淋洗作用越显著;冻融后滴灌0 a棉田0~140 cm土体储盐量降低8 941.33 g,滴灌15 a棉田降低614.62 g。提出冻融循环对土壤中盐分的天然淋洗作用是北疆盐碱地长期膜下滴灌棉田土壤盐分降低的重要因素之一。     

浅埋式滴灌毛管埋深对苜蓿生长的影响

为了研究浅埋式滴灌毛管埋深对苜蓿生长的影响,并得到优化的毛管埋深,于2016年4—10月在新疆阿勒泰阿苇灌区试验站开展田间试验。通过采用毛管埋深为5、10 cm的浅埋式滴灌与传统的地埋式滴灌(埋深20cm)进行对比试验,分析了不同毛管埋深下苜蓿毛细根量和生长指标以及产量等。结果表明,毛管埋深5、10 cm和20 cm处理其20~30 cm土层苜蓿毛细根量分别占总量的12.44%,21.73%和19.31%;埋深为10、20 cm处理苜蓿植株高度分别为71.2 cm和72.5 cm,差异较小,两者与埋深5 cm(65.8 cm)差异显著;埋深为10、20 cm处理苜蓿植株茎粗分别为3.43 mm和3.38 mm,差异较小,两者均大于埋深5 cm(3.19 mm);苜蓿收割时埋深10、20 cm处理两茬总产量分别为16.21 t·hm~(-2)和15.61 t·hm~(-2),差异较小,两者均与埋深5 cm(14.60 t·hm~(-2))差异显著。因此10 cm毛管埋深可以达到与传统的地埋式滴灌相同的根系湿润灌溉效果,同时对苜蓿的生长影响不大,且更加经济方便,为优化的毛管埋深。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物,采用膜下滴灌灌水方式,设定2种不同灌水定额,分别是单次灌水定额20 mm和10 mm,测定试验区土壤水分、盐分含量,利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟,将模拟值与实测值进行对比分析,探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中,水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移,膜下土壤淋洗效果好于膜边;竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大,土壤含盐量降低16.1%,淋洗效果明显;下层土壤盐分淋洗效果一般,土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中,0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%,并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下,而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合,模型可靠。     

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。     

滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1~2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期则随时间的延长而缓慢减少。土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移。在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大于水平方向;灌溉结束24 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展。     

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...     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26．8％～29．0％之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6g·L-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8g·L-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6g·L-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

干旱区盐碱地覆膜滴灌条件下土壤基质势对糯玉米生长和灌溉水利用效率的影响

利用埋在滴头正下方0．2m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限（-5,-10,-15,-20,-25kPa）,研究盐碱地覆膜滴灌条件下土壤基质势对糯玉米（中糯1号）的生长、产量形成过程和灌溉水利用效率的影响。2005和2006年的试验结果表明：糯玉米的株高、茎粗、叶面积指数、地上部分干物质积累量、叶绿素含量等都随着土壤基质势的升高而增加,土壤基质势越高,糯玉米鲜食果穗产量越高,果穗性状也越好;土壤基质势在-5kPa时,糯玉米产量最高;土壤基质势在-10～-15kPa时,灌溉水利用效率最高。     

节水控盐滴灌对土壤盐分、红枣光合及产量的影响

对灌溉定额为1 750、1 970、2 190、2 380m3/hm2的矮化密植红枣滴灌试验研究表明:红枣果实膨大中后期土壤积盐明显,且主要集中在0～30 cm范围内,1 750m3/hm2灌溉定额在红枣生育期使土壤积盐,2 380m3/hm2灌溉定额洗盐效果明显;红枣生育期需水有两个峰值阶段,第一峰值阶段为初果期,第...     

Effects of combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage on water and salt transport of saline-alkali soil in Xinjiang,China

Developing effective irrigation and drainage strategies to improve the quality of saline-alkali soil is vital for enhancing agricultural production and increasing economic returns. In this study, we explored how irrigation and drainage modes (flood irrigation, drip irrigation, and sub-surface pipe drainage under drip irrigation) improve the saline-alkali soil in Xinjiang, China. We aimed to study the transport characteristics of soil water and salt under different irrigation and drainage modes, and analyze the effects of the combination of irrigation and drainage on soil salt leaching, as well as its impacts on the growth of oil sunflower. Our results show that sub-surface pipe drainage under drip irrigation significantly reduced the soil salt content and soil water content at the 0-200 cm soil depth. Under sub-surface pipe drainage combined with drip irrigation, the mean soil salt content was reduced to below 10 g/kg after the second irrigation, and the soil salt content decreased as sub-surface pipe distance decreased. The mean soil salt content of flood irrigation exceeded 25 g/kg, and the mean soil desalination efficiency was 3.28%, which was lower than that of drip irrigation. The mean soil desalination rate under drip irrigation and sub-surface pipe drainage under drip irrigation was 19.30% and 58.12%, respectively. After sub-surface drainage regulation under drip irrigation, the germination percentage of oil sunflower seedlings was increased to more than 50%, which further confirmed that combined drip irrigation and sub-surface pipe drainage is very effective in improving the quality of saline-alkali soil and increasing the productivity of agricultural crops.     

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。