民勤绿洲边缘荒漠植被滴灌恢复试验研究

应用滴灌技术对民勤绿洲边缘退化植被梭梭、白刺进行灌溉恢复试验研究。结果表明:(1)滴灌条件下,退化植被梭梭、白刺生长良好,可使梭梭新稍增长1.3~1.5倍,新梢数目增多1.1~1.2倍,新梢生物量增加1.5~1.8倍;使白刺冠幅增大1.9~2.8倍,叶片数增多1.6~2.2倍,叶生物量增大2.8~6.5倍。(2)滴灌植物梭梭、白刺光合生理作用强。相对免灌对照,梭梭在100 m³.hm^-2和150 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率(CO2)提高1.30 μmol.m^-2.s^-1和3.42 μmol.m^-2.s^-1,白刺在200 m³.hm^-2和300 m³.hm^-2的灌溉定额下光合速率提高0.76 μmol.m^-2.s^-1和1.35 μmol.m^-2.s^-1,滴灌植被光合速率随灌溉量的增加而增大。(3)灌溉林地土壤水分状况得到较大的改善,在0~250 cm土壤层次内,梭梭林地水分为3\^07%~3\^34％,相对对照林地提高了1.0~1.3百分点;白刺林地水分为2.76%~4.43％,相对对照提高了0.7~2.3百分点。     

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲--喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0～40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0～60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1～2 次灌水。     

膜下滴灌对梨树生长发育、果实品质及营养元素含量的影响

为筛选出甘肃中西部沙漠边缘区梨树高效优质栽培适宜的灌溉模式,研究梨树抗旱生理机制,选用9年生"黄冠"梨树,以常规漫灌为对照（CK）,设计5种膜下滴灌处理（依灌溉时期和单次灌溉量,分为T1~T5）,测定并分析了叶片和一年生枝条生长情况、果实产量和品质以及不同器官中营养元素的含量,综合评价不同处理的效果。结果表明：与CK相比,灌溉处理下叶片面积和叶绿素a、b含量无明显变化,但叶片的物质积累、失水速率、水分饱和亏缺均存在显著差异。灌水量与枝梢长度、粗度显著负相关,T5处理更有利于枝梢的生长。不同处理对营养元素含量的影响明显,T3最有利于促进叶片营养元素的积累,T2处理下果实中营养元素积累显著提升,并且灌水量与叶片中P含量显著负相关。T3、T4和T5处理单株产量与CK无明显差异,但果实品质性状差异较大,T5处理可溶性固形物含量显著高于CK,且品质性状综合评判值最大,而T3处理果实品质表现较差。因此,根据树体枝叶生长、果实产量和品质综合表现,处理T5（冬灌1次、每年滴灌9次,生长季节灌水量5 670 m³·hm^-2,年灌水总量7 340 m³·hm^-2）为沙漠边缘区梨园适宜的节水灌溉模式。     

灌水量对土壤水肥分布与春小麦水分利用效率的影响

通过对春小麦不同灌水量土壤剖面水分和可溶性养分分布、农田实际蒸散量、作物水分利用效率及生物指标等的测定与计算,对沙坡头层次性土壤种植春小麦最适宜灌水量进行了研究。结果表明:(1)在春小麦拔节期及扬花期,以500 m³·hm^-2、750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2水量灌溉,土壤剖面30~100 cm深度土壤含水量随灌水量的增加而明显增加。(2)拔节期3个灌溉水平土壤剖面可溶性养分含量分布的峰值均出现在 0~20 cm土层,但其浓度的下移随灌水量的增加而降低;扬花期土壤剖面可溶性养分含量的峰值随灌水量的增加而下移。在灌水量为500 m³·hm^-2时可溶性养分浓度最高。(3)作物耗水量和农田实际蒸散量均随灌水量的增加而增加,春小麦的水分利用效率则随灌水量的增加而降低,与灌水量为500 m³·hm^-2相比,灌水量为750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2时籽粒水分利用率分别降低83.33%和147.50%。可见,在该土壤上种植春小麦的最适宜灌水量为500 m³·hm^-2,灌水量可保持在土壤田间持水量40%左右。     

绿洲防护林不同滴灌水量下土壤水盐运移初探

为了探明滴灌滴头流量一致条件下,不同灌水量处理对绿洲防护林地土壤水盐随时间分布的影响,采用30L·株-1·次-1(处理I)、40 L·株-1·次-1(处理Ⅱ)、50 L·株-1·次-1(处理Ⅲ)不同处理对比试验,在塔里木河下游喀拉米吉镇绿洲人工栽培的防护林地进行了野外滴灌监测.结果表明:①处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的剖面平均含水量分别达6.68％、8.99％、9.92％,土壤湿润锋运移的水平距离分别为58、62、74 cm,垂直深度分别为40、50、67 cm,表明灌水量决定土壤含水量的高低,灌水量增加有利于水分在水平和垂直方向的渗透.②处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的盐分锋值水平方向位置为40、52、63 cm,垂直方向为41、45、55 cm,脱盐率分别为62.2％、67.0％、76.5％,灌水量的增加有利于土壤的脱盐.③随着时间的推移,处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ土壤0～60 cm主要根系分布层分别在第5天、第11天、第15天土壤贮水亏缺度达到23.91％～59.25％,33.38％～51.75％,39.69％～56.53％,表层积盐同时达到最大.本研究认为防护林地滴灌水量40～50 L·株-1·次-1、滴灌周期以11～15 d比较适宜,可为极端干旱区防护林的合理灌溉和防治土壤次生盐渍化提供科学依据,具有一定的现实意义.     

不同含盐基质对膜下滴灌玉米根系生长及根区水盐含量的影响

针对干旱灌区水资源紧张、土壤次生盐渍化现象严重的现实,在相同灌溉定额下设计不同的盐分梯度,进行干旱灌区膜下滴灌对玉米根系生长及根区盐分运移的影响试验研究,其结果表明：当膜下滴灌灌水量为0.2776 m3\5m-2时,对土壤电导率在1.575 ds\5m-1以内的盐碱地均可进行玉米生产;膜下滴灌可有效抑制土壤盐分上移,在0—40 cm土层内盐分下移明显,QY1、QY2、QY3三个处理平均比对照含盐量减少7.0%、9.5%和23 %,在40—60 cm内盐分积累最高;膜下滴灌可使0—40 cm土层内形成淡化脱盐区,这有利于玉米根系的发育,54%~91%的玉米根系分布在此范围内;膜下滴灌比大水漫灌节水67%,且技术体系成熟,材料国产化,成本降低,完全可以在干旱灌区大面积推广应用。     

塔里木灌区膜下滴灌的棉田土壤水盐分布特征

通过膜下滴灌田间试验,研究了塔里木灌区棉田土壤盐分运移特征。结果表明:膜下滴灌的棉田土壤盐分呈Y状垂直分布,膜下土壤盐分含量小于膜间,膜间土壤盐分从表层到深层呈逐渐增减的趋势。随滴灌量增加,膜下土壤盐分峰值位置下移。滴灌量从2 618 m3/hm2增大到4 265m3/hm2,湿润峰位置从40 cm下移至100 cm,盐分峰值位置从30 cm下移至60 cm。滴灌结束后,膜下0~60 cm及0~100 cm土壤平均含盐量均减小。脱盐程度随滴灌量增大而增加,0~60 cm土层脱盐率从6.0%增加到34.8%;而膜间土壤呈积盐状态,积盐程度随滴灌量减小而增大。随滴灌年限增加,0~60 cm的土层平均含盐量逐年增加,从2005年到2007年,4 265、3 926、3 600、3 271m3/hm2灌溉定额下的土壤平均含盐量年均增加了0.4、0.6、1.1、1.1 g/kg。研究结果指出了塔里木灌区现行棉花膜下滴灌制度存在的积盐问题,成果对完善干旱区膜下滴灌灌溉制度具有一定得指导意义。     

西北干旱区绿洲不同灌溉制度的数值模拟

运用耦合了包含土壤－植被－水文－积雪参数化的陆面过程的非静力平衡中尺度模式MM5,将水平分辨率提高到1km,在“我国西北干旱区绿洲不同水量灌溉对环境影响的数值模拟”一文的基础上,通过数值模拟的方式,运用保持土壤体积含水量稳定的方法确定灌溉制度的方法研究了我国西北干旱区绿洲7月下旬在不同灌溉制度滴灌下土壤、径流与近地层大气的不同变化状况。结果表明：1. 当按50m³/hm²/天的水量进行隔天灌溉,或隔4天灌溉一次,土壤体积含水量不能保持稳定,需要补充灌溉才能保证其稳定,所以这样的灌溉制度不适合于7月下旬的河西绿洲。2. 均匀施灌10天,每天施灌50m³/hm²;施灌5天,隔一天施灌100m³/hm²,以及隔4天施灌一次,每次灌水250m³/hm²这三种灌溉制度中,前者形成的径流最小,土壤湿度变化幅度也最稳定,所以是最优的灌溉制度。但是现实生活中由于设备、人力等一系列客观条件限制,每天平均施灌的灌溉制度难以实现,可以采取相近的灌溉制度,如隔天施灌,尽量缩短两次灌溉间隔时间,每次所需的灌溉量很小,使得滴灌水量最大程度地转化为土壤水,减少地表径流的产生。所以说,为了不造成水资源的浪费,应该在选取合适灌溉水量的基础上,依合理的施灌制度进行灌溉,这样的水其利用率会比较高,达到节水灌溉的功效,从而为干旱区节约有限的水资源。     

西北干旱区滴灌数值模拟

土壤湿度的保持对作物生长非常重要。本文运用非静力平衡中尺度大气模式MM5,通过数值模拟的方式,分别从地气间水热交换和土壤湿度变化的角度,研究了2002年7月下旬我国西北干旱区绿洲环境在不同水量滴灌条件下的变化,从理论上找到了较适宜绿洲小气候维持的滴灌水量。结果表明:绿洲下垫面为农田时,从土壤保湿和绿洲小气候维持角度考虑,500m3·hm-2·(10d)-1的滴灌水量对7月下旬黑河流域中游绿洲是一个比较合适的灌溉量,水量过大不但造成水资源的浪费,而且对作物生长不利。500m3·hm-2·(10d)-1的灌溉水量仅为同期大水漫灌定额下限的一半和上限的1/3,间接证明了滴灌是一种高效节水的灌溉方式,可以为干旱区节约大量水资源。     

乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田,改造沙漠(包括戈壁)为灌溉农田仍为治沙的重要途径,深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田,保留50 cm的耕作层熟化土壤,分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏土,配置成为3种土壤类型样地,实时监测了当地农民对农田的实际灌溉量与灌水量、土壤含水率及深层渗漏量。结果表明:(1)2017年4月17日的单次灌水量118.64 mm后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层出现渗漏的时间分别为灌溉后的13、72、257 h。(2)单次灌水量118.64 mm的15 d后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层渗漏量分别为110.87、12.2、0.8 mm。(3)2017年生长季内(4月1日至10月30日)5次灌溉水总量为641.53 mm时,渗漏水总量为砂土449.60 mm、壤土270.60 mm;土壤的蓄水量变化为砂土-48.79 mm、壤土-35.32 mm。(4)砂土、壤土和黏土的渗漏水量差异是影响灌溉水量和频率的重要因素。     

干旱气候条件下灌溉方式与灌水定额对辣椒生长的影响

以色素辣椒“美国红”为试验材料,研究了干旱气候条件下两种灌溉方式（畦灌和膜下滴灌）和6种灌水定额（30.0、37.5、45.0、52.5、60.0、67.5 mm）对辣椒生长的影响。结果表明：采用畦灌方式时,45.0 mm灌水定额下的辣椒株高、茎粗、地上部干重、产量等指标综合表现较好,最终产量达到12 655.890 kg·hm-2,比52.5、60.0、67.5 mm灌水定额下的产量分别高11.7%、14.2%、27.1%;采用膜下滴灌方式时,45.0 mm灌水定额下的辣椒长势最好,最终产量高达14 843.295 kg·hm-2,比52.5、60.0、67.5 mm灌水定额下的产量分别高10.0%、12.3%、15.4%。相同灌水定额（45.0 mm）下两种灌溉方式比较结果显示,膜下滴灌方式下的辣椒株高、茎粗和产量分别比畦灌方式下高出11.39%、3.79%和17.28%。这说明在干旱气候条件下,色素辣椒全生育期采用“膜下滴灌,45.0 mm灌水定额,灌水五次”的灌溉组合方式较为适宜。     

秸秆覆盖免耕储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率的影响

在河西走廊的黑河流域中心试验站进行了秸秆覆盖免耕（NTS）储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率影响的试验研究。结果表明:①就春小麦全生育期耗水情况来看,NTS并没有减少土壤水分的消耗,只使春小麦的耗水在时间和空间上有所改变;②NTS的全生育期日均耗水量最高,而全年的日均耗水量最低,这主要是由NTS在休闲期时明显的保墒作用所导致;③为获取高产和提高灌溉水分利用效率,耕作方式为NTS且冬季储水定额为1 200 m3·hm-2的处理是最优的;④随着储水定额的增大,全生育期和全年的日均耗水量增大,而灌溉水分利用效率递减。若仅仅为提高节水效率和灌溉水分利用效率可以将冬季储水定额减少到750 m3·hm-2。     

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0 mm,23 mm,4 mm 5和68 mm）和三种粒径（2~5 mm,5~20 mm和20~60 mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明,砂田西瓜有一个发达的根系,根系最长可扩展到1.5 m的深度,但83%以上的根系集中在1 m以上的土层,西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75%以上。砾石直径20~60 mm的覆盖处理,RLD显著高于2~5 mm直径的处理,降雨量较高的2002年,顶部50 cm土层有更多的根系,降雨量少的年份,下部土层的根系明显增多,但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45 mm和68 mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理,但2002年随补灌量的增加,下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年,补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率,而降雨多的2002年,补灌后根系长度密度减少,水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖,产量没有显著差别,但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发,虽然根系长度密度增加,但水分生产率降低。结果说明,砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响,用5~20 mm粒径砾石覆盖,并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展,而且能提高西瓜的水分利用率。     

半干旱地区播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成的影响

两年大田试验研究了播前灌溉和地膜覆盖对春小麦产量形成及水分利用的影响。试验设4个处理, 对照(CK)、播种前灌水30mm(W), 覆膜60d(M)和播种前灌水30mm加覆膜60d(WM)。结果表明, 播前灌溉后土壤水分状况得到明显改善, 但由于土壤温度显著下降, 播前灌水会影响春小麦苗期的干物质积累。地膜覆盖在作物生育前期可以改善土壤水温条件, 促进干物质积累, 在后期则会导致土壤水分状况恶化, 导致收获指数的下降, 影响产量的形成和水分利用。在春小麦生产中将播前灌溉与地膜覆盖相结合: 一方面可以在作物出苗时及苗期改善土壤水温条件, 促进作物生长发育; 另一方面在产量形成的关键时期可以通过更好的水分条件去除覆膜的负效, 获得产量和水分利用效率的显著提高。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

塔里木河下游地区滴灌沙枣防护林地土壤盐分分布特征

为了研究不同滴灌措施对极端干旱区防护林土壤盐分的淋洗作用,以沙枣（Elaeagnus angustifolia）防护林作为研究对象,对塔里木河下游喀拉米吉绿洲沙枣防护林开展了灌溉与不灌溉、不同滴头距离、不同滴灌年限处理的试验。结果表明：①不灌溉林地土壤盐分含量与流动沙丘相似,流动沙丘土壤盐分分布的空间异质性大于不灌溉林地。滴灌林地土壤含盐量低于不灌溉林地。②1.5 m滴头距离处理与其他处理相比压盐碱效果显著（P<0.01）。1.5 m与3 m滴头距离处理在50 cm土体中含盐量差异达极显著水平（P<0.01）,前者比流动沙丘低30.5%～32.7%、后者比流动沙丘高17.1%～13.3%。与3 m滴头距离处理相比,1.5 m滴头距离处理产生水盐运移的“互作”影响,盐峰下移。③滴灌后的第1、2、3年,林地的土壤盐分分别下降至30 cm、50 cm和70 cm以下,基本对沙枣根系生长没有影响。随着滴灌次数增加,根系生物量逐渐增大,根系附近土壤盐分逐渐减少。滴灌能使防护林的根系分布上移,大部分在10～65 cm土层内,土层越深,林木的根系越少。④灌水季节末期,不同林龄的防护林在120 cm土体的含盐量表现为：1 a林＞2 a林＞6 a林,说明滴灌对林龄大的防护林淋洗效果更为明显;非灌溉季节里,防护林的林龄越大,其土壤盐分表聚现象越明显。     

半干旱荒漠草原带沙地果园覆草效应

在半干旱荒漠草原带沙地,采用覆盖45t·hm^-2的麦草,且保持覆草厚度 25cm,可以使在减少灌溉3次的情况下,增加果树产量6300 kg·hm^-2,降低果树生产成本3000元·hm^-2。覆草改变了土壤的解冻时间,将果树开花推后7d左右,增加了果树开花躲过晚霜的可能性,增强了果树生产的稳定性。在地处半干旱荒漠草原地带农牧交错地区用麦草覆盖是因地制宜、就地取材管理果园的经济方法,建议大量推广。