适宜深播提高地下滴灌夏玉米出苗率促进苗期生长

通过连续2次的防雨棚小区试验,研究地下滴灌供水条件下不同播种深度对夏玉米苗期生长的影响。在地下滴灌供水条件下分别设置3、5、7、9和11 cm 5种播种深度,结果表明:地下滴灌条件下水分上移扩散至距地表10 cm以内,下渗到距地表80 cm。除3 cm播深处理外,夏玉米的出苗时间随着播种深度的增加而延长。出苗时间延长导致3和11 cm播深处理夏玉米出苗率和地上部干物质积累量最低,其株高和单株干物质积累量的变异系数显著高于其他处理。7和9 cm播深处理的出苗率最高,其株高和干物质积累量的变异系数较低。综上,地下滴灌条件下,播深7~9 cm,既能保证出苗率,避免缺苗断垄的现象,又能提高玉米的整齐度及单株干物质积累量,是较为适宜的播种深度,研究可为夏玉米运用地下滴灌提供技术参考。     

层状土壤质地对地下滴灌水氮分布的影响

以均质砂土（S）、均质壤土（L）和上砂下壤层状土壤（SL）为对象,采用室内土箱试验,研究了土壤质地及其层状结构和地下滴灌灌水器流量对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响。结果表明,SL层状土壤中,砂-壤界面增加了水分的横向扩散而限制了水分的垂向运动,致使界面下部形成水分和硝态氮积聚区。土壤硝态氮分布还受肥料溶液浓度和土壤初始硝态氮浓度影响,对试验采用的土壤初始硝态氮浓度较低而肥料溶液硝态氮浓度较高的情况而言,灌水器周围的硝态氮浓度与肥料溶液的硝态氮浓度相近,随着离开灌水器距离的增加,土壤硝态氮浓度减小。灌水器周围的土壤含水率和硝态氮浓度随灌水器流量的增大而增大。施肥灌溉使灌水器周围5～10 cm范围内的铵态氮浓度出现峰值,而土壤质地和灌水器流量对铵态氮浓度分布没有明显影响。因此地下滴灌水氮管理措施的制定应综合考虑土壤质地及其结构、初始土壤水氮状况、灌水器埋深及流量、灌水量、肥液浓度等因素。     

灌水下限与毛管埋深对温室番茄生长的影响

为探明番茄根系生长与水分分布之间的互反馈机制,通过日光温室地下滴灌试验,设置了4种毛管埋深(0 cm、10 cm、20 cm和30 cm)和3种灌水下限(保持土壤含水量为50%、60%和75%田间持水量),研究了不同灌水下限与毛管埋深对番茄根系生长及干物质分配的影响。研究结果表明,轻度、中轻度水分亏缺(灌水下限为75%和60%田间持水量)时,毛管埋深对番茄耗水量有显著影响,10~20 cm毛管埋深提高番茄耗水量。毛管埋深增加会减少0~20 cm土层根系分布,促进20~60 cm土层根系生长;毛管埋深对0~10 cm、20~30 cm、30~40 cm土层根系生长影响显著,对50~60 cm土层根系生长无显著影响。灌水下限对细根(d1 mm)、粗根(d1mm)的根长与根表面积影响显著,毛管埋深对细根的根长与根表面积有显著影响;轻度水分亏缺及20 cm毛管埋深有利于细根根长和根表面积生长,减少粗根比例。本研究结果表明,轻度水分亏缺及毛管埋深为20 cm更有利于全株干物质积累,灌水下限为75%田间持水量能够增加根系干物质分配比例,而20 cm毛管埋深则能促进干物质向茎叶转移且减少根系干物质的分配比例。     

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。     

滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响

合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显著水平(P0.05),但土壤含水率空间分布结构相似性随灌水均匀度的增加而减小;对高灌水均匀系数处理,0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。     

不同灌水处理对干旱区滴灌核桃树土壤温度的影响

为探究不同灌水处理对干旱区滴灌核桃树土壤温度的影响,通过大田小区试验,研究6年生核桃树在不同灌水处理（灌水定额为15 mm滴灌C₁;灌水定额为30 mm滴灌C₂;灌水定额为45 mm滴灌C₃;灌水定额为30 mm涌泉灌C₄）对核桃树土壤温度的影响。结果表明:灌前0-20 cm的含水率对0-20 cm的土壤温度有显著影响,灌前20-40 cm的含水率对0-40 cm的土壤温度有显著影响;灌后0-20 cm土壤含水率对0-40 cm的土壤温度的影响要显著大于20-40 cm的土壤含水率对其影响。各处理各土层日均土壤温度在各生育期都呈单峰曲线。C₁,C₂,C₃处理各层日均土壤温度随着深度增大呈先增大而后减小的趋势,而C₄处理的涌泉灌各层日均温度随着深度增大呈减小趋势,且C₄处理各层灌前灌后土壤温度变化幅度最大。由于灌溉方式不同,灌后C₄处理土壤温度要小于C₂处理。综合考虑土壤温度、产量及品质情况,灌溉定额为435 mm（C₂）处理的土壤温度最稳定,产量最高,品质最好,是最有益的处理。试验结果将对核桃土壤温度和最优灌溉制度研究,提供一定的理论依据。     

沙埋和水分对3种灌草植物种子萌发及出苗的影响

选取柠条、紫花苜蓿和披碱草3种沙区常见灌草植物进行大田盆栽实验,研究种子在不同沙埋深度和供水条件下的萌发及出苗特性.结果表明：1）柠条和紫花苜蓿种子主要在2.5 ～5.0 mm供水量条件下出苗,柠条种子的最大出苗率为59.00％±7.21％,紫花苜蓿种子出苗率未超过40％,2.5 mm供水量条件下紫花苜蓿幼苗死亡率较大,存在萌发后大量死亡的现象,披碱草种子在5.0～9.0mm供水量条件下出苗较好,最大出苗率为52.67％士10.67％;2）柠条和紫花苜蓿种子的适宜沙埋深度分别为0.5～1 cm和0.5cm,随着埋深的增加,二者的出苗率显著降低,在4.5cm埋深时,柠条种子萌发后未出土幼苗数最多,披碱草种子对沙埋的适应性较好,4.5 am沙埋深度时出苗率最大.     

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。     

滴灌灌水均匀系数与灌水量对土壤水分分布及温室番茄产量的影响

为探索灌水均匀系数与灌水量对温室番茄产量和土壤水分变化的影响,确定合理的滴灌灌水均匀系数,本研究设置65%、75%和85%3个灌水均匀度水平, 190 mm、220 mm和250 mm 3个灌水量水平,测量番茄生育期内土壤含水率及番茄产量,计算土壤含水率均匀系数和番茄灌溉水利用效率。结果表明,当灌水均匀系数为65%～85%时,土壤水分均匀系数均值(82.57%～93.76%)接近或高于设置的滴灌灌水均匀系数的最大值(85%)。滴灌灌水均匀系数对土壤含水率均匀系数影响权重最大,灌水量、灌水均匀系数、土壤初始含水率均值3个影响因素与土壤含水率均匀系数均值之间呈线性关系(P0.05),决定系数为0.918。当土壤初始含水率占田间持水量比重60%,灌水量低于15mm时,灌水均匀系数与灌水量二者的交互作用与土壤含水率均匀系数为显著线性关系(P0.05),其他情况下均无显著性关系。灌水量对产量为显著影响(P0.05),灌水均匀系数及二者的交互作用对番茄产量无显著影响,考虑产量及灌溉水分利用效率,灌水量220 mm、灌水均匀系数75%组合为最优组合。因此在西北地区,综合考虑经济性和系统的可靠性,建议下调现行滴灌灌水均匀系数标准。     

柳树农田防护林造林效果及遮荫作用研究

研究了沙埋深度对荒漠植物红砂幼苗出土和生长的影响.进行了0.1,2,3和5 cm共5个深度处理,每个处理5个重复.结果表明,出苗率与沙埋深度呈显著负相关,且集中在O-2 cm的沙埋深度,3cm沙埋深度只有1苗出土,5 cm沙埋深度没有出苗;随着沙埋深度增加,第一次出苗所需天数增加;幼苗生长高度受沙埋深度和生长时间的影响显著,相对高度生长率随沙埋深度增大而增大,幼苗高度随沙埋深度增加而降低,但生长一定阶段后,随着沙埋深度的增大,幼苗高度也增大;生物量并不随沙埋深度变化而变化,但生物量分配却随沙埋深度增大而更多地分配给地下部分,这种变化可将有限的种子能量传给地下茎.进而促进出苗.红砂幼苗出土和生长的最佳沙埋深度约为1 cm.     

移动滴灌系统土壤水分入渗试验与数值模拟

为减少大型喷灌机的喷灌水分蒸发漂移损失,将低压喷头改装成按适当间距布置的大流量压力补偿滴灌管,使大型喷灌机自走时拖拽滴灌管,实现边移动边滴灌。该移动滴灌系统融合了大型喷灌机与滴灌的技术优势,具有较高的节水潜力,研究其土壤水分入渗规律对于设计节水高效的灌溉系统具有重要意义。为确定移动滴灌管灌水后的土壤湿润体形状及土壤水分分布情况,该研究搭建了移动滴灌试验装置,设置30、40与50 mm 3种灌水深度进行移动滴灌土箱试验,同时利用HYDRUS-2D建立移动滴灌条件下的土壤水分运动数值模型。模拟与实测结果对比表明,所构建模型能较准确地反映移动滴灌的土壤水分运动规律,土壤剖面中的水分运动均遵循面源入渗模式,灌水后48 h土壤剖面含水率模拟值的标准均方根误差低于20%,各测点处含水率变化过程模拟的标准均方根误差值总体低于25%。利用所建模型分析了砂壤土、壤土与粉壤土3种不同的土壤质地,20、30与40mm³种不同的灌水深度以及0.050、0.075、0.100、0.125与0.150 cm³/cm³ 5种不同的土壤初始含水率对移动...     

水平微润灌湿润体HYDRUS-2D模拟及其影响因素分析

为探索土壤质地、初始含水率、压力水头和埋深对水平微润灌土壤湿润体特性的影响机理,利用试验数据验证了水平微润灌HYDRUS-2 D模拟结果的可靠性,模拟值与实测值非常吻合。在此基础上,模拟研究了3种土壤质地(砂壤土、壤土、粉壤土)以及壤土中不同初始含水率(0.085、0.106、0.130 cm~3/cm~3)、压力水头(0.6、1.2、1.8 m)和埋深(20、30、40 cm)条件下土壤湿润体动态变化规律。结果表明:土壤湿润锋运移距离皆符合垂直向下水平方向垂直向上的规律,湿润体在形状上差异不大,土壤含水率等值线均为近似"同心圆";土壤质地对湿润体特性有显著影响,土壤质地越黏重,湿润锋运移速率越慢,湿润体体积越小,土壤含水率等值线越密集,其"圆心"越靠近微润管,灌水结束时,壤土和砂壤土湿润体体积分别是粉壤土的1.3倍和2.5倍;在确定的土壤质地条件下,初始含水率和压力水头对湿润体特性有较大影响,湿润锋运移距离及湿润体体积均随土壤初始含水率、压力水头的增大而增大,初始含水率为0.106和0.130 cm~3/cm~3的湿润体体积分别是0.085 cm~3/cm~3的1.2倍和1.5倍,压力水头为1.2和1.8 m的湿润体体积分别是0.6 m的1.6倍和2.2倍;微润管埋深对湿润体分布位置有显著影响,埋深较浅时,湿润锋容易到达地表,埋深较深时,土壤湿润体随埋深下移而同步下移。     

沟灌二维入渗影响因素实验研究

为进一步探明沟灌灌水沟的水分入渗规律,该文研究了沟灌中的灌水沟中水深、沟底宽、沟底导水率及土壤初始含水率等因素对沟灌二维入渗的影响,研究结果表明：减小灌水沟中水深和沟底导水率及增大土壤初始含水率都有利于灌水沟的水平侧向入渗,同时可相应减小垂向入渗;而灌水沟底宽不影响沟的侧向入渗,只影响垂向入渗,底宽减小时,垂向入渗减小。沟底导水率影响最大,计划灌水定额为45 mm,沟底导水率为0时垂向入渗深度较沟底裸露透水时减小41％,明显改善了沟灌入渗体的形状。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。     

不同灌溉模式下水分养分的运移及其利用

以玉米为试验材料通过人工控制水分的微区试验,比较了水肥异区交替灌溉与传统均匀灌溉条件下,水分与养分在200cm剖面上的动态迁移规律,并分析了不同灌水模式下的灌溉效率和肥料利用效率。结果表明,在低灌水量(450m3/hm2)水平下水肥异区交替灌溉,施肥区和灌水区之间存在水势梯度差异,NO3-N含量也有差异;灌溉效率和肥料利用效率均高于均匀灌溉。在高灌水量(900m3/hm2)水平下,水肥异区交替灌水与常规均匀灌水差异不显著,但养分离子发生了强烈的淋洗。收获后,交替灌溉的NO3-N残留量比传统灌溉要高,而水分残留量则相反。研究结果发现,交替灌溉在450m3/hm2时的产量与均匀灌溉在900m3/hm2时的产量相差并不大,即交替灌溉可节水一半。秸秆覆盖能影响060cm土壤水分运动,可减少土壤水分蒸发,但对玉米产量影响不大。     

基于水分供需关系的冬小麦夏玉米节水灌溉模式研究

节水灌溉是解决水资源短缺问题的重要途径之一。在长期田间试验的基础上, 运用Hydrus-1D模型对研究区冬小麦 夏玉米轮作条件下的田间水分运移过程进行了模拟分析, 探讨适宜的节水灌溉模式。结果表明, 表征土壤水分实测值与模拟值精度关系的Nash-Suttcliff效率系数Ens为0.652~0.903, 均大于0.5, 模型效果良好; 在灌水量为520 mm的传统灌溉模式下, 1.6 m土层深层土壤水分无效渗漏量为189 mm, 占地表总入渗补给水量的22.3%, 土壤水分无效渗漏大, 且与降雨和灌溉关系密切; 根据作物水分供需状况及土壤水分状况得出夏玉米、冬小麦季的灌溉量分别为50 mm、320 mm, 比传统灌溉模式共节水100 mm。改进后的灌溉模式对于土壤水分渗漏具有良好的控制作用, 土壤水分渗漏峰值明显降低, 根据作物供需与土壤水分状况提出的节水灌溉模式能减少土壤水分渗漏, 提高灌溉水利用效率。     

不同灌溉方法对保护地土壤有机质及氮素影响的研究

分层采集连续7年分别用渗灌、滴灌和沟灌灌溉的保护地0～80cm土层土壤样品,测定有机质、全氮及无机态氮和有机态氮含量,研究灌溉方法对土壤氮素形态及其数量剖面分布的影响。结果表明,三种灌溉处理0～80cm剖面土壤有机质含量变化范围为8.47～36.48 g kg-1,渗灌与滴灌有机质剖面分布相似,二者与沟灌差异较大;沟灌除30～40cm层次有机质含量低于渗灌和滴灌外,其它层次有机质含量均高于渗灌和滴灌处理。土壤全氮含量变化范围为0.72～3.97 g kg-1,在0～20cm土层不同灌溉方法之间差异显著,渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。无机硝态氮、铵态氮含量的变化范围分别为19.16～1442.06 mg kg-1和0～15.28 mg kg-1,在0～20cm土层各处理之间差异较为明显,以渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。有机态氮含量的变化范围为683.79～2512.87 mg kg-1,各处理之间的差异主要表现在0～30cm土层,其中0～10cm土层以渗灌处理有机态氮含量最高、沟灌次之,滴灌最低,10～30cm沟灌处理有机态氮含量却高于渗灌和滴灌处理。     

小麦/玉米间作畦沟分灌土壤盐分迁移特征

针对内蒙古河套灌区小麦/玉米间作常规灌溉模式下农田灌溉水浪费严重、土壤盐碱化日益加剧等农业生产现状,结合垄作沟灌技术,在灌区开展小麦/玉米间作畦沟分灌,并对畦灌和畦沟分灌两种灌水模式下间作群体作物根系区土壤垂向剖面内盐分的动态平衡进行了对比分析。结果表明:间作群体整个生育期,经历多次灌溉后,并未将土壤盐分有效排除农田,反而在灌溉及矿质化地下水补给作用下表现为积盐态势,将灌溉水及矿质化地下水携带的盐分聚集在根区土壤中,畦灌和沟灌玉米田单位面积土体储盐量平均增加211.08 g/m²,300.34 g/m²,差异显著。常规畦灌小麦田和畦沟分灌小麦田储盐量分别增加202.91 g/m²,200.43 g/m²,差异性不显著。畦灌和沟灌玉米土壤储盐量变化分别以0—60 cm和20—60 cm最大,且沟灌玉米整个生育期耕层0—20 cm土壤处于积盐状态,小麦各土层储盐量变化则以0—40 cm最大。研究结果可为畦沟分灌技术在河套灌区的推广应用提供技术支撑。     

沟灌入渗湿润体运移距离预测模型

为进一步探明沟灌入渗湿润体的影响因素和其运移规律,该文通过黏壤土和砂土的室内沟灌入渗试验,重点研究了土壤容重、沟中水深和土壤初始含水率对沟灌入渗湿润体的影响。通过分析,发现湿润锋垂直和水平方向运移距离与时间的1/2次方呈线性函数关系,建立了包含土壤容重、沟中水深、土壤初始含水率等因素的湿润峰运移距离预测模型,并对模型进行验证,结果表明模型精度较高,用其模拟沟灌入渗湿润峰运移距离是可行的。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

微咸水膜下滴灌不同灌水下限对盐碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响

为了研究盐碱地上微咸水膜下滴灌不同灌水下限对土壤水盐运移和玉米产量的影响,在长胜试验站开展了微咸水膜下滴灌玉米的大田试验。试验采用负压计指导灌溉,控制滴头下20cm深处的土壤基质势下限分别为-10,-20,-30,-40kPa,每个处理重复3次,按随机区组布置。结果表明:膜下滴灌湿润体形状在垂直于滴灌带的滴头所在竖直剖面上近似为半椭圆形,随着灌水下限的增大,湿润层土体含水率增大;玉米根部附近均出现盐分低值区,膜外表层均出现盐分高值区;-20kPa和-30kPa灌水下限适中,既能较充分淋洗膜内表层土壤盐分,又不会造成微咸水中的盐分滞留累积;在玉米生育期内,膜内、膜外地下100cm土体均积盐;-10kPa和-20kPa下限处理对应的湿润体垂直深度约为60cm;玉米收获后,地下100cm土体均积盐,需要进行秋浇或春汇,大量淋洗土壤盐分,保证耕地盐分不逐年累积;试验条件下,玉米产量随着灌水下限的降低而减少。