干旱区绿洲农业生态系统土壤优先流量化方法可行性综述

归因于多孔介质的空间变异性和各向异性,非饱和带中土壤水流运动与溶质运移对优先流响应机制的研究十分具有挑战性。绿洲农业生态系统作为新疆主要经济支柱,如果忽略土壤优先流现象,可能会降低灌溉用水利用效率,减少土壤吸附污染物时间,进而导致地下水污染,最终制约农业发展。因此,该研究以新疆干旱绿洲区121团场的棉花种植区作为研究对象,旨在探明与探究在干旱绿洲区中可能导致优先流发生的潜在因素以及适合该地区观测优先流现象的量化技术。总体而言,在121团场,冻融循环,残膜现象,深耕棉秆还田的耕作方式以及土壤盐渍化会影响并改变土壤耕层孔隙度与结构,形成大孔隙式的优先入渗路径,进而引发大孔隙流。与此同时,因为该地区的主要土壤类型为壤土,其斥水性驱动着水流不稳定运动,导致指流或漏斗流的发生。通过对量化技术的总结与评估,染色示踪成像方法由于其能直观表述土壤水的非均匀运动,在121团场具有能很好地评价土壤优先流的潜力与实用性。其他的量化技术虽然具有各自的优势,但相较于染色示踪成像试验成本高,前期准备工作量大,评价尺度不统一,因此不适用于干旱绿洲区优先流的量化评价。在未来的研究中,需要适当地采用将微尺度观察与大尺度调查相结合的方法来对优先流现象进行全面评估。该研究有望为新疆及世界其他类似地区干旱绿洲生态系统优先流的研究提供理论参考。     

机采棉滴灌带布置方式的选择

[目的]研究在机采棉种植模式下不同滴灌布的布置方式,对棉花生长的影响.[方法]采用大田试验法,分别选取3个灌水小区,以机采棉种植模式下滴灌系统中的滴头作为研究对象,各灌水小区内布设相同滴头设计流量下的两种不同滴灌布置方式.滴头设计流量分别为1.8、2.6和3.0 L/h;支管管径分别为75和90 mm,3种滴灌带的管径均为16 mm,滴头距均为30 cm.从毛管进口处开始依次为A、B、C、D、E分别计算出5点处的毛管水头,计算出管道系统压力,从而筛选出最适合机采棉种植模式下的最佳滴灌带布置方式.[结果]不同滴头设计流量和不同滴灌带布置方式下,毛管上的工作水头和系统工作压力存在明显差异.认为在设计条件下最佳模式应为1膜2管布置方式,滴头流量为2.6 L/h.[结论]在此种布置方式下棉花对水分的利用率达到最高,可以起到节水、增产的效果.     

长期膜下滴灌对根区土壤盐分及棉花生长影响研究

通过比较典型灌区内7个(试验设计两个研究区共14块棉田)不同膜下滴灌年限棉田盐分分布,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤中盐分演变趋势。两研究区均表现为,应用膜下滴灌技术棉田根区盐分随着该技术应用年限的延长而逐渐降低;且表现为滴灌<6a为迅速脱盐阶段,6~8a为平稳脱盐阶段,>8a为盐分稳定阶段。头年10月至翌年4月,膜下滴灌棉花根层盐分降低显著。滴灌棉田根层盐分的逐年降低,使得棉花根区生境得到改善,应用膜下滴灌技术5~7a内,其对棉花根层生境改良效果较明显,3~7a棉花成活率年均增幅大于26.75%、产量年均增幅超过19.57%。滴灌7~9a以上,棉花根层生境良好,成活率大于82%,产量超过5200.00kg/hm2。     

生物炭施加对微咸水滴灌棉田土壤水热盐及棉花生长的影响

为解决北疆淡水缺乏和土壤质量下降的问题,通过大田试验探明不同灌水矿化度及生物炭施加量对棉田土壤水热盐环境及棉花生长的影响。设置4个生物炭施加水平(B0:0 t·hm^-2、B1:20 t·hm^-2、B2:40 t·hm^-2、B3:60 t·hm^-2)和3个灌水矿化度水平(S1:1 g·L^-1、S2:3 g·L^-1、S3:5 g·L^-1),采用双因素完全随机组合试验,研究不同处理对土壤水盐温分布、棉花生长指标、干物质积累量、产量及水分利用率的影响。结果表明：施加生物炭与灌水矿化度的增加均使得土壤含水率和含盐量升高。生物炭施加量的增加使得平均土壤温度升高,升高幅度介于5.9%～15.1%,灌水矿化度对平均土壤温度存在显著影响,但各处理间差异不显著。生物炭施加提高棉花株高、叶面积指数和地上部干物质量。棉花籽棉产量和水分利用率最大值均出现在B2S2处理,为6526.4 kg·hm^-2和2.01 kg·hm^-2     

水肥耦合对南疆沙区滴灌红枣光合特性及产量的影响

为探究南疆沙区常年漫灌改滴灌后红枣适宜的水肥灌溉制度,以当地8a成龄‘骏枣’树为供试材料,结合大田试验,在滴灌条件下进行水肥二因素三水平完全处理小区试验。结果表明:灌水对红枣叶片光合特性、生长及灌溉水利用效率(iWUE)的影响达显著性水平(P0.05)或极显著水平(P0.01),施肥对肥料偏生产力(PFP)的影响达到显著性水平(P0.05),水肥耦合效应对红枣叶片光合特性、生长、灌溉水利用效率(iWUE)和肥料偏生产力(PFP)均达到显著性水平(P0.05)或极显著水平(P0.01)。新梢前期,通过提高水肥使用量促进红枣生长,从新梢中期开始,中水中肥处理(W2F2)为红枣生长提供最适宜的水分和养分;中水低肥(W2F1)的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO_2浓度(C_i)和产量最高,同时,在产量最优基础上其iWUE和PFP值也达到较高水平。W2F1处理红枣叶片P_n、T_r、G_s、C_i比漫灌(CK)分别提高12.61%、17.32%、8.89%、10.66%;产量、iWUE和PFP相对于CK分别提高6.77%、29.89%、193.41%。综上,研究认为灌溉定额820mm(W2)、施肥量200-100-150kg·hm~(-2)(F1)为南疆沙区滴灌红枣适宜的灌溉制度,对南疆沙区改善传统农业水肥管理方式将具有积极的作用。     

滴灌种植模式下土壤水热盐及棉花生长研究

为了研究北疆地区滴灌种植模式对棉田土壤水盐运移、土壤温度、生长、产量及水分利用效率的影响,通过测坑试验,以传统漫灌种植模式(一膜两管四行模式M4)为对照,设置了3种滴灌种植模式(一膜两管六行模式M1、一膜三管六行模式M2、一膜两管四行模式M3)。结果表明,相同灌溉定额下,M2模式下根区的土壤水盐分布对于棉花的生长和水分吸收利用是最为有利的,M1和M3模式次之,M4模式最不利;除M4模式外,其它三种种植模式下的土壤增温快,降温慢,表现出了较好的保温、提温作用。故不同种植模式下滴灌带布置方式、灌溉方式、覆膜宽度等造成了土壤水盐分布、温度变化的不同,进而对棉花的光合作用、生长产生了影响,最终导致棉花的产量及水分利用效率存在着差异,其中M2模式平均产量与WUEET最高,分别为6 701 kg·hm~(-2)、1.07 kg·m~(-3),M4模式最低,分别为4 908 kg·hm~(-2)、0.77 kg·m~(-3)。因此,从提高水分利用效率与增产的角度分析,推荐在北疆地区以一膜三管六行模式(M2)的超宽膜机采模式为主要种植模式。     

典型绿洲区长期膜下滴灌棉田残膜分布现状研究

【目的】优化管理农田地膜。【方法】于2016年9月在新疆典型绿洲区石河子121团对6块覆膜滴灌棉田(应用膜下滴灌年限分别为5、9、11、13、15和19 a)土壤进行取样,研究了样品中的残膜面积和残膜质量。【结果】6块棉田地膜残留密度分别为127.11、215.85、250.63、294.17、327.83和348.83 kg/hm~2,残膜密度以每年16.37 kg/hm~2的趋势递增;残膜主要集中分布在土壤0～15 cm土层内,且面积大于30 cm~2,随着覆膜年限的增加,逐渐下移到15 cm以下土层内,且这部分残膜逐渐碎裂并均匀分布在土壤20～30 cm土层。随着覆膜年限的增加,棉田土壤中残膜的数量和密度均呈逐年上升趋势,表层土壤中面积较大的残膜在耕作过程中逐年碎裂并向深层土壤下移且均匀分布;同时随着覆膜年限的增加,在35～40 cm深层土壤中面积和质量较小的残膜呈明显增多的趋势。【结论】新疆绿洲区棉田地膜残留远超国家标准限值,应采用厚度大于0.008 mm地膜,同时采取措施提高农田地膜回收率。     

降解膜覆盖和磁化水滴灌对加工番茄土壤水分、产量和品质的影响

为探求北疆地区降解膜覆盖和磁化水滴灌技术对加工番茄土壤水分、加工番茄产量和品质的影响。设置黑色降解膜(M1)、白色降解膜(M2)2个覆膜水平,1000 Gs(T1)、2000 Gs(T2)、3000 Gs(T3)、4000 Gs(T4)、5000 Gs(T5)5个磁化水平进行完全组合试验,以塑料地膜覆盖无磁化水滴灌(M3T0)作为对照。结果表明：磁化水滴灌可使0-60cm土层土壤含水率显著提高,在磁化强度为T3时达到最大。磁化水滴灌可促进加工番茄植株生长,M1T3处理产量最高且灌溉水分利用效率最大,较M3T0处理分别极显著增加29.71%和29.70%(P<0.01)。磁化水滴灌提高了加工番茄可溶性糖、有机酸、维生素C、可溶性固形物含量,基于主成分分析对灌溉水分利用效率、产量和品质指标进行综合评价,得出最优处理为黑色降解膜覆盖,磁化水3000 Gs磁化强度滴灌(M1T3)。经济效益分析M1T3处理产投比和净收入最高,分别为1.836,38378元/hm²,与对照处理相比每公顷增收13281元。综合主成分分析和经济效益分析,研究认为黑色降解膜覆盖,磁化水300...     

可降解膜覆盖对一维土柱水分蒸发的影响

为解决残膜污染问题、探讨降解膜覆盖对土壤水分蒸发过程的影响规律,开展室内土柱蒸发试验,研究了在2种辐射方式(连续、间断)下5种覆盖层(CK:无膜;PE:普通地膜厚0.008 mm;BD1:A型降解地膜厚0.010 mm,诱导期45 d;BD2:B型降解地膜厚0.010 mm,诱导期60 d;BD3:C型降解地膜厚0.012 mm,诱导期60 d)对土壤水分蒸发特性的影响.结果表明:地膜覆盖对土壤蒸发影响显著,连续辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为34.2 mm,与 CK 相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为31.22%,15.61%,15.94%和15.35%;间断辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为32.5 mm,与 CK 相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为25.84%,15.69%,16.74%和12.15%,抑制作用从大到小依次为PE,BD2,BD1,BD3,CK.在相同的辐射方式下,降解膜处理累积蒸发量的Rose模型拟合效果优于其他处理.从2种辐射方式下降解膜的蒸发特性和其拟合效果得出,B型完全生物降解地膜相对于A,C型完全生物降解地膜,能更有效地抑制水分的蒸发散失,其模型拟合效果更好.     

弱光胁迫对滴灌玉米叶绿素荧光及生长特性的影响

以新疆主播品种新玉9号为供试品种,采用人工控光来模拟不同强度的光照条件,在全生育期、抽雄吐丝期、成熟期分别进行20%、50%和70%的遮阴处理,研究不同生育期弱光胁迫下玉米的光合生理机制。研究表明,遮阴处理后,玉米叶片叶绿素相对含量SPAD值显著增加,荧光参数ΦPSII、Fv/Fm和qP升高,NPQ降低,且随着遮阴程度的增加其变化越显著,解除遮阴处理后逐渐恢复至对照(CK)水平。遮阴处理后玉米干物质积累和产量均不同程度减小,全生育期遮阴玉米株高、茎粗、叶面积和产量均显著减小,抽雄吐丝期和成熟期遮阴玉米雌穗变化显著,株高、茎粗和叶面积变化不显著。与CK相比,全生育期遮阴、抽雄吐丝期遮阴和成熟期遮阴对玉米生长发育进程也有明显影响,全生育期遮阴和抽雄吐丝期遮阴延迟玉米生育进程,成熟期遮阴提前玉米生育进程。