河套灌区套种模式下综合作物系数的试验研究

依据FAO56作物需水量指南提供的作物系数计算方法,分别计算了内蒙古河套灌区磴口试验站小麦套种覆膜玉米、小麦套种未覆膜玉米、小麦套种油料向日葵3种套种模式下的综合单、双值作物系数。结果表明,3种套种模式下的作物在全生育期内均可迎来2次综合需水高峰;共生阶段的作物系数,单值方法高于双值方法的计算结果,而单一作物独立生长阶段,双值方法高于单值方法的计算结果;无论单值计算还是双值计算的套种作物田间综合ET,当单一作物处于独立生长期时差别不大,而2种作物共同生育阶段的差别较大;将3种作物在套种模式下的生育阶段划分的更加详细并分别命名,为套种模式下作物蒸散量提供更准确的计算依据。     

干旱寒冷地区冻融期土壤水分和盐分的时空变异分析

在我国西北干旱、寒冷地区,降雨稀少、土壤蒸发强烈、土壤母质含盐、地下水位较高,冻融作用是土壤盐碱化独特的形成机制。利用经典统计分析方法对内蒙古河套灌区1994—2006年度冻融期不同土层(0～200cm)水分、盐分的均值、方差、标准差、峰度、偏度、变异系数等统计特征值进行计算,分析其时间、空间变异特征。     

农膜残留对砂壤土和砂土水分入渗和蒸发的影响

通过室内试验设置5个不同残膜量(0、50、100、200、400 kg/hm~2)处理,研究不同残膜量对砂壤土和砂土水分入渗湿润锋、入渗速率、累积入渗量、土壤累积蒸发量和蒸发速率的影响,并评价了主要土壤入渗、蒸发模型在农膜残留土壤的适用性。结果表明:随着土壤中残膜量增多,砂壤土和砂土入渗速率变慢,土壤湿润锋运移相同距离所需时间均显著增加,其中运移30 cm时,砂壤土残膜量400 kg/hm~2处理(SL5)比无残膜处理(SL1)运移时间增加了27.56%;相同入渗时间内累积入渗量随残膜量增加均显著减小(P0.05),入渗结束后SL5处理比SL1处理累积入渗量减小了52.01 m L(23.12%);残膜量增加导致蒸发速率、累积蒸发量都显著减小(P0.05),蒸发结束后SL5处理比SL1处理累积蒸发量减小了30.63%,且不同残膜量对砂壤土的影响大于砂土。对4个土壤水分入渗及蒸发模型进行拟合,结果显示Kostiakov和Philip入渗模型均能较好模拟残膜条件下土壤水分入渗,其中Philip入渗模型拟合精度高于Kostiakov入渗模型,且对砂土中农膜残留下的土壤水分入渗模拟效果更好;Black蒸发模型随着残膜量增加拟合精度下降,而Rose蒸发模型受残膜量的影响较小,更适合于农膜残留土壤累积蒸发量估算。     

立体种植农田不同生育期及土壤水分的根系分布特征

在立体种植农田中,作物根系分布是影响作物间水肥竞争及利用效率的首要因素。针对滴灌条件下番茄套种玉米立体种植农田设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个土壤水分处理,研究不同水分处理对立体种植农田不同位置土壤含水率、作物根系分布的影响,探讨立体种植农田根系在不同生育期生长发育特征。结果显示:立体种植农田番茄侧土壤含水率平均值显著低于玉米侧,膜内土壤含水率明显高于膜外土壤含水率,膜内不同位置土壤含水率无明显差异;随着生育期的推进作物间根系呈"不交叉—轻度交叉—完全交叉—轻度交叉"规律;随着土壤含水率的增加根系总量呈增长趋势,在0~30 cm的滴灌湿润区,作物根系分布最密集,约占总根系的60%~70%,且高水分处理根量显著大于低水分处理,根长密度、根表面积密度、根体积密度以及根重密度均呈现T1T2T3的趋势,而在非滴灌主要湿润区则正好相反;累积根系分布曲线分析显示随着土壤含水率增加根系向土壤下层生长,随着生育期推进根系向作物中间发展。立体种植农田作物在不同生育期根系分布变化明显,同时土壤水分对根系分布影响较大。     

河套灌区覆盖对盐渍土壤养分迁移与分布的影响

在河套灌区对盐渍土壤覆盖后进行秋浇田间试验,研究不同覆盖下秋浇、冻融及玉米生育期3个阶段的土壤养分含量变化规律。试验设7个处理,分别为秸秆覆盖量1.2(F1.2)、0.9(F0.9)、0.6(F0.6)、0.3 kg/m2(F0.3)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。结果表明,秋浇后地下水位较高,秋浇至冻融期间土壤水分与地下水具有补排关系,土壤养分的转化、迁移同时发生,秋浇后至冻融期内土壤养分的变化规律复杂;地表覆盖改变了土壤的水土环境,不同处理间养分含量存在差异,在试验期内全效养分的变化幅度较小,速效养分变化幅度较大;分析玉米播前耕层土壤供肥能力,秸秆覆盖处理的全氮、全磷含量小但供应强度大,春播时需补充氮肥、磷肥,以保证作物的生长。秸秆覆盖处理的全钾含量与钾素供应强度均高于CK,与CK相比较,秸秆覆盖使耕层土壤较好地满足了玉米播种及后续生长过程中的钾肥需求;相同施肥条件下,经过一年试验后,对于土壤耕层,处理DM的全氮含量较试验前降低了0.10 g/kg,其余处理变化幅度较小。各处理的全磷含量较试验前增加。处理CK、DM的全钾含量较试验前增加,处理F1.2、F0.9降低了全钾含量。处理YZ、F1.2和DM的碱解氮含量升高,其余处理则降低。各处理的速效钾、速效磷含量均较试验前升高。处理F1.2、F0.9和CK的有机质含量较试验前增加,其余处理则降低。     

秸秆覆盖对沟灌水盐迁移与玉米水分利用效率的影响

为研究河套灌区盐渍化土壤垄背地膜和秸秆覆盖下的沟灌土壤水盐迁移特征,明晰沟灌作物产量及水分利用效率的变化规律,设置垄背秸秆覆盖量分别为0.3（P0.3）、0.6（P0.6）、0.9（P0.9）、1.2kg/m 2 （P1.2）和常规覆膜（DM）、裸地不覆盖（CK）6种处理,于2019年进行沟灌灌水试验,对比分析了不同秸秆覆盖量下玉米生育期前后沟断面土壤水盐分布、作物产量及水分利用效率的变化情况。结果表明：玉米苗期,覆膜和秸秆覆盖处理能显著降低作物无效耗水,保证生育后期对水分的需求;抽雄灌浆期,覆膜增温效应促进了作物生长,DM处理玉米耗水强烈,土壤储水量最低;玉米成熟期,垂直方向土壤水分运动较前期减弱。整体来看,P1.2、P0.9处理蓄水保墒效果较好（P<0.05）。沟灌灌水定额较小、盐分淋洗效果较差,且受土壤蒸发及地下水补给作用,因此造成根系层盐分累积。覆膜和秸秆覆盖处理均能有效抑制盐分聚集,P1.2和P0.9处理生育末期的土壤含盐量较初始含盐量增幅较小,分别为14.10%和24.74%。P0.9和DM处理产量和水分利用效率较CK分别提高20.01%、25.46%和11.32%、15.29%,增幅较大;过量秸秆覆盖造成播期土壤温度偏低,会影响玉米出苗,P1.2处理玉米产量和水分利用效率较DM处理略有降低,但差异不显著（P>0.05）。采用主成分分析法对沟灌秸秆覆盖下土壤保墒抑盐效果、玉米出苗、产量以及水分利用效率等因素进行综合评价,初步确定适宜的沟灌秸秆覆盖模式,建议采用0.9~1.2kg/m 2 的垄背秸秆覆盖量代替常规地膜覆盖,以减小地膜残留带来的环境污染。本研究可为灌区农业栽培提供一定借鉴。     

水质对膨润土防水毯防渗效果影响研究

针对我国西北干旱寒冷盐渍化地区渠道防渗存在的问题,对拟引进使用的膨润土防水毯的膨胀性能及防渗效果进行研究,提出推广应用一种新型复合土工合成材料（膨润土防水毯）。选择3种膨润土防水毯产品。采取室内试验,分析了不同浓度及离子溶液对膨润土防水毯防渗效果的影响。试验表明溶液浓度膨润土膨胀性能影响较大．当矿化度大于5g／L时膨胀量明显减小。离子及浓度对韩国1号（两层聚丙烯薄膜防护）防渗性能影响最小,除与膨润土成分及含量有关外,两层聚丙烯薄膜防护层结构对防渗性能也有较大的影响。     

盐渍化灌区节水改造后土壤盐分时空变化规律研究

为探明沈乌灌域节水改造后因地下水水位变化造成的土壤盐分重分布规律,采用区域土壤信息定点监测,并结合经典统计学、空间插值、缓冲区分析和空间自相关分析方法,研究节水改造前后沈乌灌域土壤盐分空间变异、时空分布规律及不同改造年限区域土壤盐分变化差异。结果表明:节水改造后,秋浇前土壤整体含盐量平均降幅7. 30%,秋浇水量减少,秋浇后土壤盐分淋洗效果减弱9. 26%;空间上,土壤盐分高值区(大于6 g/kg)多位于地下水埋深较浅的东北和南部区域,低值区(小于2 g/kg)位于西南和东部沙区。节水改造后,秋浇前土壤盐分全局Moran’s I指数平均增幅为5%,空间相关性增强;秋浇水量减少,全局Moran’s I指数变化不显著,秋浇作用对土壤盐分空间自相关影响度减弱。由LISA集聚分析可知,改造后、秋浇前南部高-高显著区向不显著和高-低区转变,秋浇后南部集聚特征仍十分显著,存在盐渍化风险,改造后仍是盐渍化防治重点区域。针对中度耐盐作物,沈乌灌域耕层作物生长安全区和深层非盐渍土面积比例分别为49. 66%和71. 57%;改造后,秋浇前耕层作物生长安全区和深层非盐渍土分别增加4. 82、1. 85个百分点,秋浇后,耕层作物生长安全区面积增幅下降5. 02个百分点,深层变化不显著。不同距离缓冲区对平均土壤含盐量的解释能力较强,长期改造区和短期改造区受渠道影响半径分别为1. 5 km和0. 7 km,长期改造区缓冲区内平均土壤含盐量下降速率高于短期改造区,均一化程度较高。综上所述,节水改造工程实施后,土壤盐渍化程度减轻,作物生长安全区面积增加,表聚作用弱化,秋浇水量减少,土壤盐分淋洗效果减弱,土壤环境有所改善。     

饱和—非饱和流溶质运移的实验及数值模拟研究

本文在水盐运移实验基础上,正确地采用了考虑土壤不动水体与吸附作用的溶质运移数学模型和以v为因变量的土壤水分数学模型。在非饱和蒸发条件下对各种求解溶质运移方程的数值方法进行了系统比较,采用了适合于本研究特征—饱和—非饱和流的特征—有限元法对灌溉入渗、蒸发和再分配条件下饱和—非饱和土壤溶质运移规律作了较系统的计算机数值模拟与预测研究。     

油料向日葵根系生态与生理特性分析

长期以来对作物地上部分的结构功能和叶光系统进行了大量研究,对向日葵的根系发育规律的研究相对较少,盐渍化地区向日葵根系发育规律的研究就更少。为了有效地研究油料向日葵根系吸水过程和根系分布的关系,本文对向日葵根系生长发育规律和根系密度分布进行研究。