微咸水灌溉下粉垄耕作土壤水盐运移特性

【目的】明确微咸水灌溉条件下粉垄耕作土壤水分入渗规律及水盐运移特征。【方法】基于室内土箱试验,分析3种微咸水矿化度(0g/L(S1)、3g/L(S2)和5g/L(S3))和2种耕作(粉垄耕作(FL)和传统翻耕(FG))条件下的土壤水分入渗特征和水盐运移规律。【结果】水分平均入渗速率和垂直湿润锋推进速率随着微咸水矿化度的升高呈先增大后减小的变化趋势,水平湿润锋运移速度随着微咸水矿化度的升高而持续增加。FL处理下的土壤水分入渗速率、湿润锋推进速率相比FG处理有明显提升。Kostiakov模型可较好地拟合2种耕作措施下的土壤累积入渗量与入渗时间之间的关系(R²>0.99)。灌溉后20 d,FL处理下的土壤含水率均小于相同微咸水矿化度下的FG处理;同一耕作措施下,土壤含水率随着微咸水矿化度的升高而增加。【结论】微咸水灌溉与粉垄耕作对土壤水分入渗、土壤湿润锋运移和土壤水盐再分布具有改善作用。与灌溉前相比,灌溉后20 d,FL处理下的土壤平均脱盐率为42.95%～55.98%,而FG处理下的土壤平均脱盐率为32.34%～43.29%。随着矿化度的增加,FL处理下的平均土...     

圩区现状排涝标准反演分析研究

分析圩区的现状排涝能力和现状排涝标准,对于合理评估除涝减灾效益,探讨相应的治理对策具有重要现实意义。探讨了圩区现状排涝能力的影响因素,并对现状排涝能力的测算方法进行系统论述;借鉴平均排除法计算排涝模数的过程,提出用现状排涝模数反推典型降雨量,进而反演现状排涝标准。     

微咸水-淡水交替灌溉对玉米生长指标及产量的影响

以隆平206玉米品种为载体进行了温室避雨盆栽试验,试验设计"咸-淡-淡"、"淡-咸-淡"和"淡-淡-咸"3种交替灌溉模式,即分别在壮苗期、拔节期、抽雄—乳熟期3个阶段灌溉微咸水,微咸水矿化度设计为1、3和5 g/L,监测生长生理和产量指标。结果表明,任一时期灌溉矿化度1 g/L微咸水对玉米株高、叶面积、SPAD和产量影响不明显;随微咸水矿化度的增加,玉米受抑制作用增强;微咸水灌溉后壮苗期玉米株高、叶面积、SPAD受影响显著,由于玉米前期补偿生长能力强,随生长推进,壮苗期微咸水灌溉处理与CK间差异逐渐减小,玉米株高、叶面积、SPAD受抑制最显著的为拔节期微咸水灌溉处理,其次是壮苗期,抽雄—乳熟期最小;对玉米产量影响最大的是抽雄—乳熟期微咸水灌溉处理,其次是拔节期,壮苗期影响最小,故生殖生长阶段不宜采用微咸水灌溉;滨海农区可根据淡水、微咸水资源的时空分布特征设计交替灌溉制度,利用淡水灌溉的补偿效应确保玉米产量。     

基于水量平衡原理的裂隙优先流双域渗透模型及其应用

针对农田裂隙在灌溉过程中造成灌水效率降低和养分淋失等现象,基于表层入渗、裂隙边壁层流通量、裂隙边壁水平吸渗三者与灌水强度平衡原理,构建了基于水量平衡的优先流双域渗透模型,采用染色示踪试验进行了验证,并基于该模型进行了初始/边界条件旋转设计模拟应用。结果表明,试验优先流模式可显著区分为基质流态（土层深度0~10cm）和优先流态（土层深度大于10cm）,染色覆盖率在土层深度大于10cm的区域内呈线性骤降趋势;对比分析实测和模拟流态可知,本文提出的裂隙流双域渗透模型可有效预测土壤上边界入渗特征、基质流入渗深度和染色覆盖率随深度的变化,实测和模拟染色覆盖率极显著相关（P<0.01,R2为0.981）,裂隙流发育可分为供水强度控制、表层入渗能力/裂隙边壁层流控制、表层/裂隙边壁入渗能力控制3个阶段。基于该模型采用初始体积含水率（θi为0.20、0.25、0.30、0.35cm3/cm3）和灌水强度（R0为0.10、0.08、0.06、0.04、0.03、0.02cm/min）旋转设计,分析了初始及边界条件下优先流特征,模拟结果表明,增大灌水强度可使优先流指数增加而降低灌水均匀度,而当初始含水率升高时,优先流强度减弱且基质流深度增加。本文基于水量平衡原理模拟了裂隙流湿润锋推移过程,消除了传统双域渗透模型难以量化裂隙边壁糙率和层流厚度的缺点,丰富了膨缩性土壤裂隙优先流预测理论,可为农田水分管理和水肥渗漏淋失抑制提供依据。     

农田裂隙优先流对灌水模式/初始墒情响应机制及其模拟研究

农田灌溉管理过程中优先流降低水肥利用效率,加剧地下水污染风险。基于碘化钾-淀粉染色示踪试验,分析了地面灌DM、微喷灌WP1(20 mm/h)、微喷灌WP2(40 mm/h)处理下的裂隙优先流特征,验证了基于水量平衡的双域渗透模型的有效性,并采用4组初始体积含水率（0.20、0.25、0.30、0.35 cm3/cm3）与5组灌水强度（12.0、24.0、36.0、48.0、60.0mm/h）旋转组合设计进行模拟应用分析。结果表明,WP1、WP2处理整体上水分以均匀的基质流形式入渗;DM处理下的土壤剖面染色区域在垂直方向上可明显划分为基质流区（0～6.9 cm）和优先流区（>6.9 cm）。此外,DM处理下的基质流深度、灌水均匀度显著（P<0.05）小于WP1、WP2处理,而其优先流指数及湿润锋弯曲度均极显著大于（P<0.01）WP1、WP2处理,这表明地面灌可以激活更多的优先流路径,增大优先流发育程度和空间异质性,降低灌水质量。基于水量平衡的双域渗透模型可有效预测不同灌水强度下的基质流深度和土壤剖面染色面积比变化趋势（R2≥0.927 6、NSE≥0.884 4、RS...     

基于小型湿地的农田排水处理系统设计与实现

针对我国目前农业面源污染严重的现状,在前人研究的基础上提出基于小型湿地的农田排水处理模式。通过理论分析和实例研究表明,该系统可以有效地降低农田排水的氮磷浓度,改善农田排水水质,减少农业面源污染。     

天津滨海地区原生盐碱土盐分淋洗规律研究

通过滨海地区原生盐碱土的淋洗试验,分析了滨海地区盐碱土的水盐运移规律,发现淋洗过程中淋滤液呈脱盐碱化趋势,淋洗后土壤中离子组成由原来的Cl-、Na+和Ca2+为主转变为以HCO3-、Ca2+和Na+为主,淋洗后土壤各项指标均符合植物生长要求。     

EM保水剂施用对烤烟的影响及其施用制度的优选研究

烤烟是我国重要的叶用经济作物,我国是烟草种植面积和烟叶总产量最高的国家,烤烟生产对我国西南诸省(如云、贵、川)国民经济和财政收入水平的提高有重要作用。但烟区出现的阶段性干旱经常影响烤烟的产量及其正常的成熟。因此,加强烤烟节水抗旱技术研究,合理调控烟田水分供应,是确保干旱地区烟叶优质适产的关键。本文分别以MP3005KM保水剂、秸秆、EM活性钙和EM复壮液为主要材料制作EM保水剂,研究了不同EM保水剂处理对烤烟生长、产量和品质的影响,并引入熵权系数评价模型,建立评价指标体系,优选综合效益最优的EM保水剂施用制度。结果表明:不同EM保水剂处理均增加了烤烟单株叶面积,秸秆为主要材料的EM保水剂(T1和T2)对烤烟生长中后期叶面积的增长促进作用更明显;表征烤烟叶面积指数(LAI)动态变化的作物生长模型显示,T2(40 g×株1EM活性钙+300 g×株-1秸秆)和T6(40 g×株~(-1) EM活性钙+6 g×株~(-1)MP3005KM)处理烤烟LAI具备较大的增长空间;EM保水剂明显提高了烤烟旺长期和成熟期的净光合速率(Pn),同时降低了蒸腾速率(Tr),调节了烤烟叶片的光合作用。主成分分析显示,与不施保水剂相比,EM保水剂的施用显著提高了烤烟的"综合品质",秸秆为主要材料的EM保水剂的"提质"效益最优,T1和T2烤烟品质综合主成分值分别达3.25和2.76。综合考虑"高产"、"优质"、"节水"和"节肥"等因素,本研究推荐40 g×株-1EM活性钙结合4 500 kg×hm-2秸秆段作为EM保水剂的施用制度,在该制度下,烤烟产量、灌溉水利用效率和氮肥偏生产力分别为2 433.5 kg×hm-2、0.608 kg×m-3和27.04 kg×kg~(-1)。     

不同坡度下侵蚀性降水对土壤理化性质的影响

土壤侵蚀是全球性环境灾害之一,严重影响土地利用效率。基于野外径流小区观测和室内试验分析,研究不同坡度条件下土壤侵蚀对土壤理化性质的影响。结果表明：(1)侵蚀性降水占所有降水比例较低,但贡献了大部分降水量,约32.84%的侵蚀性降水贡献了76.52%的降水量;侵蚀性降水场数和降水量呈季节性波动,高峰期集中在1月和6—9月。(2)坡度是影响土壤侵蚀的关键因素之一,土壤侵蚀模数与坡度呈正相关,坡度较大的小区出现土体崩塌,底部土壤流失量明显大于顶部,其中E、F、G小区为轻度侵蚀区,A、B、C小区为剧烈侵蚀区。(3)坡度对土壤理化性质有不同程度的影响,土壤机械组成表现为黏粒占比变化较小,坡度较大小区易被冲刷;坡度较大时,粉粒受水力侵蚀影响更大,更容易发生水土流失;土壤体积含水率波动幅度与坡度呈正相关,土壤保水性能与坡度呈负相关,坡面土壤含水率大小基本符合底部>中部>顶部的规律;土壤含盐量的变化较为复杂,需进一步研究。     

咸淡水交替灌溉对滨海垦区夏玉米生理生长的影响

我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源,但土壤含盐量高、淡水资源缺乏,探究合理的咸淡水交替灌溉方法,可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤,使用3种不同矿化度(1、3、5g/L)的微咸水在夏玉米3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行咸淡交替灌溉(“咸淡淡”、“淡咸淡”、“淡淡咸”)盆栽试验。结果表明,微咸水灌溉后土壤上层积盐明显,夏玉米叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)减小,胞间CO2浓度(Ci)由于气孔限制而减小,但随着矿化度的增大,非气孔限制引起Ci增大。微咸水灌溉后夏玉米叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加,同时伴随着超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性的增强。高矿化度咸淡水交替灌溉抑制了玉米的生长和生产,拔节抽雄期夏玉米耗水量大幅增加,导致微咸水灌溉量增加,盐分胁迫最强烈,致使”淡咸淡”的灌溉方式表现最差。夏玉米在灌浆成熟期的抗性增强,此时微咸水灌溉对各生理指标影响较弱。在滨海垦区进行夏玉米种植,可在壮苗期采用较低矿化度的微咸水进行灌溉,而较高矿化度的微咸水仅适合在灌浆成熟期进行。