不同灌水下限对设施滴灌无土栽培红掌水分利用和生长的影响

为指导设施基质盆栽红掌科学灌溉,该文以连栋温室基质盆栽花卉-红掌为试材,控制灌水下限分别为基质持水率(θFC)的90%(T1)、80%(T2)、70%(T3)、60%(T4)和50%(T5),研究了滴灌条件下不同灌水下限对基质含水率、田间水利用、红掌生长和耗水的影响。结果表明:供试基质田间水利用系数仅0.4～0.5左右,随着灌水下限的降低,基质含水率、田间水利用系数均降低,灌溉渗漏损失量增加,灌水周期延长;各处理红掌花朵数差异不大,与T1相比较,灌水下限为60%θFC时,红掌佛焰苞大小未受影响,株高和冠幅显著增加了19.3%和14.7%(p=0.05),提升了观赏品质,其余处理除T5佛焰苞减小外,均与T1差别不大;试期内红掌耗水量介于2 522～2 986 g/盆之间,与T1相比较,T2、T3、T4和T5耗水量降低了4%～16%;60%θFC处理在降低耗水量的同时,提高了品质,是适宜的灌水下限。     

西辽河平原覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响

为对比研究覆膜和浅埋对滴灌玉米生长的影响,以西辽河平原为研究区,设置膜下滴灌与浅埋滴灌2种灌溉方式和高、中、低3种灌溉水平,对滴灌玉米生长指标、根系分布、耗水量及产量等进行分析,寻求适宜试验区玉米高效节水灌溉模式。结果表明:(1)平均叶面积指数膜下滴灌较浅埋滴灌处理高13%～20%。膜下滴灌根系在30 cm土层内分布均匀,浅埋滴灌根系分布较膜下滴灌深10 cm。(2)膜下滴灌总耗水量较浅埋滴灌低9%,节水效果明显。(3)平水偏枯年膜下滴灌处理产量高于浅埋滴灌7%～15%,平水偏丰年膜下滴灌处理的产量低于浅埋滴灌处理6%～19%(p0.05)。(4)中水处理产量高,水分生产率最大,为最佳灌水处理。(5)对不同研究区通过多年平均降雨量和当年降雨预报推算生育期降雨量,对于268.32 mm的地方推荐使用膜下滴灌更佳,灌溉定额为186.1 mm,灌水7次。降雨量268.32 mm的地方推荐使用浅埋滴灌更佳,灌溉定额为228.0 mm,灌水8次。研究结果可为试验区及类似地区玉米高效灌溉生产提供理论依据。     

深蓄灌溉对夏玉米农田水分动态的影响

为探究深蓄灌溉利用汛期雨洪资源补充土壤水和地下水的可行性,于2020年6—10月在玉米田间小区开展试验研究,监测不同计划储水深度(T1:H_p=60 cm; T2:H_p=90 cm; T3:H_p=120 cm; T4:H_p=150 cm; T5:H_p=180 cm)且以饱和含水率为灌水上限的一次深蓄灌溉条件下土壤水分动态变化特征,研究量化补充土壤水的农田水分动态,为制定有效补给土壤储水的深蓄灌溉制度提供依据。结果表明：深蓄灌溉可有效补充农田土壤水分,灌溉10天后不同处理0—200 cm土层平均含水率增幅范围为11.90%～40.85%,T5处理含水率增幅最高;随着计划储水深度的增加,夏玉米农田蒸散量先增加后降低最后上升至最高水平,在计划储水深度为90 cm的处理达到最大;计划储水深度为60,90 cm时,补充水量主要用于补给浅层土壤和农田蒸散,不利于进行土壤储水;计划储水深度为120 cm以上时,灌水及降雨对深层土壤水分补给量达243.39 mm以上,占总供水比重27.29%以上...     

温室优美蕨生产与节水灌溉制度

采用正交试验方法,对温室优美蕨生产与节水灌溉进行试验研究,初步得出温室优美蕨生产的节水灌溉制度:滴灌幼苗期的最优灌水量为60毫升/盆,灌水周期为3天;成苗期的最优灌水量为70毫升/盆,灌水周期为2天。微喷灌幼苗期的最优灌水量为800毫升/盆,灌水周期为4天;成苗期的最优灌水量为1000毫升/盆,灌水周期为6天。人工点灌幼苗期的最优灌水量为400毫升/盆,灌水周期为7天;成苗期的最优灌水量为400毫升/盆,灌水周期为5天。认为滴灌是温室优美蕨生产的最佳灌溉方式。     

膜下滴灌玉米番茄间作农田土壤水分分布特征模拟

间作种植和覆膜滴灌是实现高产和节水的重要技术,已被广泛应用,而掌握覆膜滴灌条件下间作种植农田土壤水分分布特征对于提高水分利用效率以及增产增收都具有重要意义。该文通过2a田间试验设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个灌水定额处理,并通过HYDRUS2D模型模拟了间作滴灌农田不同位置土壤水分的差异性、水平水量交换以及土壤水分二维分布特征。结果表明:基于HYDRUS2D构建的间作种植滴灌农田土壤水分模型精度较高,平均相对误差为5.72%～8.14%,决定系数在0.85～0.90,均方根误差在0.017～0.023 cm~3/cm~3。对于3个灌水处理皆表现为0～40 cm土层含水率出现差异,且在0～20 cm土层含水率差异显著,2014年番茄侧和玉米侧土壤含水率在3个灌水处理下的平均土壤含水率分别较裸地高20.17%和17.83%,2015年为16.02%和12.99%。间作滴灌农田土壤水平水量交换强烈,生育期水流主要由作物侧流入裸地侧,其中对于3个灌水处理在番茄侧0～40 cm土层净流入裸地的平均水量是玉米侧的1.3倍,约为60mm/a,并且0～40cm土层由作物侧流入裸地的水量是40～100cm土层的2.5倍。二维土壤水分分布显示,滴灌湿润体与作物根系分布匹配性较好,灌水后1d湿润饱和区主要集中在0～30cm土层,其中T1、T2、T3处理的饱和区面积分别为559.14,288.61和109.78 cm~2。灌水2 d后,低灌水处理(T3)存在较明显的水分亏缺,缺水区面积是充分灌溉(T1)的30倍。研究结果可为间作滴灌农田制定灌溉制度提供参考。     

土壤含水率监测位置对温室滴灌番茄耗水量估算的影响

土壤水分传感器埋设位置的选择是局部灌溉条件下获得作物根区代表性土壤含水率数据,从而制定滴灌灌溉制度的关键。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究滴灌线源土壤湿润体内含水率分布状况,通过对比距滴灌带不同位置处土壤含水率监测结果估算番茄耗水量的差异,探讨土壤含水率监测的合理位置。结果表明,番茄生育期内14~25 mm的灌水定额主要用于增加0~40 cm土层的土壤含水率,湿润体内日平均土壤含水率分布在75%~100%田间持水率。作物生育期内连续多次滴灌条件下,沿滴灌带单个灌水器形成的湿润土体会充分叠加,形成近似均匀的土壤含水率带状分布,且作物生育期内沿深度方向0~40 cm土层土壤含水率均值无显著性差异,距滴灌带不同水平距离的土壤含水率随时间的变化趋势具有同步特点,无明显的滞后性。以集中80%总根量的土壤深度作为滴灌番茄水分渗漏下界面时,14~25 mm的灌水定额会导致深层渗漏,且深层渗漏量表现出一定的空间变异性。番茄生育期内深层渗漏量约占灌水量的13%。距滴灌带不同位置处的番茄耗水量除在番茄苗期和开花座果期有较大差异外,其余生育阶段的差异均在10%以内。对温室滴灌番茄来说,滴灌高频少量的灌溉特征有利于维持作物根系层适宜的土壤水分状态,监测1个含水率剖面即可满足估算作物耗水量的要求。     

不同施肥条件和滴灌方式对青椒生长的影响

该文通过大田试验,比较了地下滴灌与地表滴灌及其不同施肥量对青椒生长的响应。试验设置地下滴灌和地表滴灌2个灌水处理和0、75、150、300 kg/hm2 4个施肥水平,灌水周期为4 d。另外设1个畦灌对照处理。结果表明,2 a中地下滴灌产量均高于地表滴灌,2007年平均高4%,2008年平均高13%。而地下滴灌耗水量低于地表滴灌,2007年平均低6.7%,2008年平均低7.3%。地下滴灌和地表滴灌0～40 cm土层的根系总根长分别是畦灌的2.44和1.46倍,且地下滴灌10 cm以下各层的根长占总根长的百分比,比地表滴灌高7%,这说明地下滴灌不仅促进作物根系的生长,而且使根系更多的扎入较深土层。地下滴灌150 kg/hm2施氮量为青椒的最优灌溉施肥策略。     

不同根部微灌水器对云南红壤和黄沙土水分分布的影响

探索根部微灌水器类型对土壤水分分布的影响和作用规律,是提高根部微灌水效率的有效途径。该文研究了根部微灌水器类型对土壤水分分布的影响。试验采用2种灌溉方式(地上滴灌和根部微灌)、2种灌水器(流量可调式灌水器和内镶贴片式滴灌带),测定各处理在3种灌水时长(5、15和30 min),在2种土壤(云南红壤土和黄沙土)时的土壤水分含量。结果表明:1)灌水器种类与土壤类型、灌水器种类与灌水时长对土壤水分有极显著的交互作用(P0.01),但三者之间没有显著交互作用(P0.05);2)流量可调式灌水器四周配有8个水平出水孔,其灌溉水在2种土壤中向四周渗出的水平宽度都较宽(25 cm左右),而内镶贴片式滴灌带只有1个向下单孔,灌溉水向四周渗出的水平宽度均较窄(16 cm左右);3)在红壤土中,根部微灌内镶贴片式滴灌带的高含水率区域更接近于作物根部区域,而地上滴灌的高含水率区域基本上集中在花盆土壤的上部区域;4)在红壤土中,基质势对灌溉水的运移起主要作用,而在黄沙土中重力势起主要作用;5)在红壤土中,灌水时间越短,土壤面积百分比为70%时对应的区域越集中在较窄的和较低的土壤含水率区段,且各区段是连续的,灌水30 min时,它所对应的土壤含水率区段最宽,土壤水分分布均匀性也最高;在黄沙土中,随着灌水时间的增加,土壤面积百分比为70%时所对应的土壤含水率区段范围大,且黄沙土所对应的分布区段大于红壤土,表明红壤土水分分布不均,而黄沙土水分分布较均匀。该文为提高根部微灌系统使用效率提供理论依据。     

滴灌灌溉计划制定中毛管埋深对负压计布置方式的影响

为了为采用负压计拟定滴灌灌溉计划提供充分依据,对不同毛管埋深条件下滴灌番茄根区土壤基质势的时空分布进行监测,以探讨采用负压计拟定滴灌番茄灌溉计划的适宜布置方式。试验于2006和2007年在日光温室内的砂质壤土上进行,滴灌毛管设0、15和30 cm 3个埋深,监测距毛管水平距离0、15和30 cm 3个剖面上10、20、30、50、70和90 cm深度的土壤基质势。对番茄根区土壤基质势时空分布和番茄耗水量与土壤基质势变化的相关性分析表明,水平距毛管0、15和30 cm 3个剖面间土壤基质势差异较小,负压计距毛管的水平距离对耗水量与土壤基质势变化的相关程度影响不大;毛管埋深对20～70 cm土层土壤基质势影响显著,负压计埋置深度对耗水量与土壤基质势变化的相关性影响显著,应依据毛管埋深确定负压计适宜埋置深度。建议采用负压计制定灌溉计划时在毛管所在垂直剖面上安装1支即可,该研究条件下,毛管埋深0、15和30 cm时,用于制定灌溉计划的负压计宜分别埋置在毛管所在剖面上30、50和70 cm深度。     

浅埋滴灌土壤水分变化特征及作物耗水规律

为探明玉米节水增粮的浅埋滴灌灌溉模式，于2021年在内蒙古通辽市开展田间种植试验。按作物各生育期设置低水(W1=125.4 mm)、中水(W2=153.6 mm)、高水(W3=166.8 mm)不同定额灌水水平，以滴灌100%水量为对照(CK=179.8 mm),分析不同处理下土壤水分变化特征及对作物耗水量、水分利用率及植株生长的影响。结果表明：0—60 cm耕作土层土壤含水率随灌水量增加而变化明显；随着生育期的推进，在拔节期至灌浆期，土壤含水量均呈下降趋势。玉米作物耗水量整体存在差异，表现为CK>W3>W2>W1。玉米生长特征变化趋势差异较大，W2处理的株高、茎粗和叶面积指数最高；各生育期玉米耗水量总体变化呈波动变化趋势，在拔节期—抽雄期达到峰值。玉米产量不随灌水量增大而增加，处理W2玉米产量最高，较CK处理增产5.65%,且水分利用率最大，为3.48 kg/m³。在进一步优化节水技术之前，浅埋滴灌W2处理为灌水最佳方案。研究结果可为我国半干旱地区玉米节水灌溉提供参考。     

不同沟灌方式下玉米叶片气孔阻力差异

气孔调节在作物适应不同水分环境中起着重要作用,为了阐明作物在不同沟灌措施下的气孔活动规律,在大田分区试验中研究了交替非充分供水与常规沟灌下玉米叶片气孔阻力差异及气孔对水汽传导的贡献。结果表明,在叶片尺度上,玉米叶片气孔阻力自叶基至叶尖处梯度递减;在群体上,叶片气孔阻力自冠层上层向下层呈垂直递增趋势;群体上层叶片气孔阻力相对较小。玉米叶片正面气孔对CO2和水汽的传导贡献大于反面;除玉米苗期外,气孔对CO2和水汽传导贡献的80%以上来自于冠层上、中部叶片。在玉米营养生长阶段,不同叶序的叶片气孔阻力随叶龄的增大而增大,交替非充分供水加大了不同叶龄叶片之间的气孔阻力差异。在玉米生殖生长阶段,较为成熟的玉米叶片气孔阻力受叶龄的影响不明显。与常规沟灌比较,交替非充分供水增大了叶片反面气孔收缩程度,对水分亏缺反应更为敏感,冠层由顶叶至底叶的叶片气孔阻力呈垂直梯度递增,引起气孔导度快速衰减,从而提高了群体上层气孔对水汽的传导贡献。因此,玉米气孔阻力大小受到沟灌方式和土壤水分状况的调控,还与叶龄、叶面积指数等环境因素及气孔自身特性有关,其研究对控制灌溉及土壤—植物—大气连续体(Soil—plant—atmosphere continuum,SPAC)水汽循环研究具有理论意义。     

竖管地表滴灌与普通地表滴灌土壤水分运移特性对比试验研究

为探究竖管地表滴灌和普通地表滴灌土壤水分运动规律及区别,在室外同步进行2种滴灌模式下风沙土入渗和蒸发试验,对比分析了土壤水分分布、蒸发规律和土壤湿润锋运移特性。结果表明:(1)灌水量为2 L,2种滴灌模式下,随着滴头流量的增大,湿润体体积和灌水均匀度逐渐减小,湿润体含水率平均值逐渐增大,当滴头流量一定,竖管地表滴灌的湿润体体积大于普通地表滴灌,而灌水均匀系数小于普通地表滴灌;(2)不同滴头流量处理(0.3,0.4,0.6 L/h)蒸发7天结束后,普通地表滴灌土壤蒸发量分别占灌水量的32.5%,35.0%和40.0%,而竖管地表滴灌土壤蒸发量仅占灌水量的22.5%,说明竖管地表滴灌对土壤蒸发有明显的抑制作用;(3)相同灌水量(2 L)时,普通地表滴灌水平和垂直湿润锋运移距离均随滴头流量的增大而略有减小,竖管地表滴灌垂直向下湿润锋运移规律与普通地表滴灌相同,而水平和垂直向上方向运移规律相反;随着时间的延长,普通地表滴灌与竖管地表滴灌水平和垂直方向湿润锋比值均呈不断减小趋势,最后趋于稳定;(4)构建了包括滴头流量和灌水时间在内的普通地表滴灌湿润锋运移距离经验公式,验证所建经验公式的可靠性,均方根误差介于0.24~0.27 cm,纳什效率系数均大于0.985。研究结果可为竖管地表滴灌技术应用提供理论参考。     

灌水量对宁夏中部干旱带沙地土壤水分的影响研究

通过对宁夏中部干旱带沙地种植甘草的不同灌水定额及次数的研究,结果表明,适当的增加灌水次数和灌水定额对于保持和增加干旱带沙壤土持水率具有积极的作用,有利于植物的生长发育。     

产芝水库灌区农田水分转化及节水灌溉模式分析

在长期田间试验的基础上,建立了产芝水库灌区典型农田的土壤水分运动模型。结果表明,常规灌溉条件下灌区农田水分的无效渗漏量较大,降水和灌溉与土壤深层渗漏和农田蒸散量之间存在明显的正相关关系。基于作物的土壤水分调节标准,模拟得到灌区不同降水年型的节水灌溉模式,与常规灌溉相比,节水灌溉模式在丰水年可节省水240 mm,平水年140 mm,枯水年为90 mm,并且农田渗漏量显著低于常规灌溉,丰水年、平水年和枯水年的全年平均农田渗漏强度分别减少了0.66、0.35和0.27 mm/d。在作物关键生育期合理控制灌水量,能够保证作物正常需水的同时减少土壤水的无效渗漏,从而提高灌溉水的利用效率。     

微咸水灌溉条件下含黏土夹层土壤的水盐运移规律

黏土夹层影响着土壤水盐运移及分布,为了研究在含黏土夹层的土壤中进行微咸水灌溉时土壤的水盐运移规律,进行了春小麦微咸水灌溉大田试验,并在此基础上运用数值模型对土壤盐分累积趋势进行了模拟预测。结果表明,黏土夹层对土壤水盐运移具有显著的阻碍作用,黏土夹层以上土壤平均含水量、含盐量呈随灌溉水矿化度增大而增加的趋势,黏土夹层以下各处理土壤水盐分布几乎不受微咸水灌溉的影响;大定额冬溉洗盐后,各处理0～70 cm土层最大积盐率仍高达65.7%,部分盐分滞留在黏土夹层以上;土壤盐分分布预测结果表明,微咸水连续灌溉5 a后,灌溉水矿化度为4和5 g/L的处理土壤盐渍化倾向明显,不宜在含黏土夹层地区长期使用矿化度>3 g/L的微咸水进行灌溉,否则将对土壤环境产生严重危害。     

不同沟灌方式对夏玉米耗水特性及产量影响的模糊综合评判

为了研究模糊数学在夏玉米耗水特性和产量方面的应用,该文采用改进模糊综合评判模型,综合评价夏玉米不同生育阶段耗水量、产量构成因素(穗长、穗粒数、百粒质量)对沟灌方式的响应。结果表明:无论在宽垄种植模式,还是常规种植模式下,夏玉米同一阶段耗水量随灌水下限增加而呈现递增规律,作物全生育期耗水量也随灌水控制下限增加而呈递增规律,实测结果和模糊评价结果一致;灌水控制下限为70%田间持水量的宽垄种植处理的模糊综合评价指数最高,即灌水控制下限为70%田间持水量的宽垄种植处理小区产量最高,水分生产效率也为最高,达到了1.97 kg/m3,此种灌水控制下限的宽垄种植模式为最优。因此,当水资源较充足时,种植灌溉方式建议采取水分处理为70%田间持水量的宽垄种植处理模式;当水资源较匮乏时,种植灌溉方式采取水分处理为60%田间持水量的宽垄种植处理模式。模糊综合评判结果与大田试验结果相吻合,表明该方法可用于评判节水灌溉效应。该研究可为节水灌溉试验结果评价提供参考。     

基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。     

调亏灌溉合理滴灌频率提高大棚西瓜产量及品质

在调亏灌溉条件下,该试验研究了不同膜下滴灌频率对早春大棚西瓜植株生长、果实产量、品质及水分利用效率的影响,从而确定西瓜整个生育期的最佳灌溉频率方案。试验在各生育期设置3个不同的灌溉频率水平,分别为高频(每2 d灌溉1次)、中频(每4 d灌溉1次)和低频(每6 d灌溉1次),并做4因素3水平正交实验设计,共9个处理,各处理总灌水量相等。结果表明:各处理中,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理植株在生长势上表现最好,该处理植株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶片水分利用效率在全生育期中均能保持较高水平,且该处理植株具有较高的坐果率、单果质量,果实总产量和灌溉水分利用效率最高,分别达到63.72 t/hm2和303.64 kg/(hm2·mm)。品质方面,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理的果皮最薄,仅有8.30 mm,且具有较高含量的总维生素C和最高含量的可溶性蛋白质和中心边可溶性固形物。综合考虑生长势、产量、品质和灌溉水分利用效率,适用于西北地区早春大棚西瓜调亏灌溉的最佳灌溉频率方案为苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉。该研究可为实现西北地区早春设施西瓜栽培高效节水灌溉提供理论与技术参考。     

水稻节水高产灌溉模式及土壤水分能量调控标准研究

根据土壤—植物—大气连续系统原理，1989～1998年在沈阳农业大学灌溉试验场通过盆载、蒸渗仪、小区及大田进行试验，分析了水稻的需要水规律及稻田土壤水分能量的变化特点，论述了土壤水分状况与水稻腾发强度之间的关系、不同灌模式对水稻腾发量的调控作用以及水分胁迫对水稻产量的影响，提出了水稻节水高产灌溉模式和土壤水分能量调控标准。     

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。