膜下滴灌棉花根系发育特征及其与土壤水盐分布的关系

为探讨膜下滴灌条件下水分和盐分对棉花根系空间发育的影响,在花铃期选择相同灌溉制度、咸淡水灌溉的两个膜下滴灌处理田块采集距滴灌带不同距离、不同深度上的根系样品144 件。用1 mm 土筛和手拣将棉花根系从土壤中筛分出来,去除死根,冲洗干净后用扫描仪扫描成tif 格式图像,再用DT-SCAN 软件计算根长密度。对比分析发现膜下滴灌及盐胁迫条件下,咸水灌溉的根系分布范围较大,其总根长密度比淡水大31.69 mm/cm3,根系生长深度也远大于淡水灌溉。咸水灌溉根系分布主要受盐分胁迫,淡水灌溉根系分布主要受水分胁迫。水平方向上距滴头40 cm以远,水分胁迫对根系发育起主导作用。土壤体积含水率在20% 以上、电导率在2 000 μs/cm 以下时可以满足根系的正常生长发育。     

微咸水膜下滴灌对土壤和棉花元素组成及产量的影响

通过微咸水和淡水膜下滴灌对比试验,研究灌溉水质对土壤和棉花元素组成及产量的影响.结果表明:微咸水灌溉处理,土壤窄行和膜间微量元素(尤其是铜、铁、锌)含量明显高于宽行,Na+增长率低于宽行;多数棉花器官中钾钠比、钙钠比并未因灌溉水质的区别而产生显著差异;微咸水滴灌有利于促进棉花前期营养生长及后期生殖生长,棉花干物质、单铃重、单位面积铃数及籽棉产量均高于淡水处理;棉株内锰、硼与钙元素间存在显著的相关关系,在一定阈值内,硼、锰促进棉花对钙的吸收.试验证明:微咸水中含有一定量的微量元素,合理利用微咸水灌溉,不会对棉花生长造成胁迫,相反能有效抑制土壤中Na+增长,增强棉花对盐分胁迫的抵抗能力、提高棉花产量.      

微咸水膜下滴灌灌溉制度试验研究

为了探讨科学合理的微咸水膜下滴灌灌溉制度,在新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处国家重点灌溉试验站进行了不同灌溉定额、灌水频次的微咸水膜下滴灌大田试验。研究结果表明:①灌溉定额4500m3/hm2、灌水频次10次,灌溉定额3000m3/hm2、灌水频次7次,均有利于保持土壤水分。②当灌溉定额≤4500m3/hm2时,灌溉定额越大,土壤积盐越严重;在灌溉定额一定时,灌溉次数越多,土壤积盐越严重。③当灌溉定额≤4500m3/hm2时,灌溉定额越大,棉花产量越高,微咸水灌溉影响棉花产量的灌溉定额上限在4500m3/hm2左右;灌溉定额多时,灌水次数多棉花产量高,灌溉定额少时,灌水次数少棉花产量高。④灌溉水分生产率随着灌溉定额的增大而减小,在灌溉定额大时,采用少量多次灌溉,在灌溉定额小时,采用多量少次灌溉,均可提高灌溉水分生产率。⑤以节水、控盐和高产为优选标准,当地较为理想的微咸水膜下滴灌模式为灌溉定额3750m3/hm2、灌水次数20次、灌水间隔为7d。     

微咸水膜下滴灌对沙漠温室黄瓜产量的影响研究

膜下滴灌技术在干旱地区得到了广泛的推广。黄瓜是目前种植面积最大的温室蔬菜之一。此外,水分是影响黄瓜生长和品质的重要因素。西北干旱地区淡水资源总量不足,但咸水资源丰富,因此,在我国西北找到适合黄瓜咸水灌溉方案至关重要。在沙漠温室膜下滴灌条件下,采用咸水灌溉黄瓜。本研究揭示了黄瓜产量及黄瓜水盐生产模型。本文研究了黄瓜产量与作物需水量、土壤电导率等生产函数的估算问题。利用田间试验数据估算作物水盐生产函数,为在我国西北干旱地区,特别是宁夏回族自治区推广咸水膜下滴灌技术提供了科学依据。     

基于染色示踪的膜下滴灌棉田水盐运移规律

采用亮蓝FCF染色示踪剂, 研究膜下滴灌条件的水盐运移规律; 分别在灌溉前、灌溉中和灌溉后等不同时间段共开挖13个时刻的剖面, 观察膜下滴灌湿润面的运移情况; 以10 cm间隔的网格, 用MP406土壤水分探测器原位测定3 120个点的土壤体积含水率, 同时取1 430份土样, 利用1∶5土水比浸提法测定土壤盐分; 并利用WATCHDOG气象站监测研究区气象要素.结果表明: 染色示踪能直观表征土壤水盐运动轨迹; 膜下滴灌条件下, 垂直滴灌带方向土壤水流呈点源入渗特征、沿滴灌带方向近似呈线源入渗特征; 现行灌溉模式下, 壤质砂土湿润锋横向运移速率约为8 cm/h; 滴灌对滴头附近土体有一定洗盐效果, 未覆膜区域地表土体出现盐分积累; 灌水时间越长, 湿润锋越深, 横向扩展速率接近无作物小区(8 cm/h); 从土壤水合理利用角度考虑, 满足研究区一膜一带四行的种植模式和土质的单次合理灌水量应为29.4~69.8 mm.      

绿洲灌区春灌效应及定额研究

春灌是干旱绿洲灌区内一种常规的水盐管理措施,具有储水降盐等多种作用。实际生产中采用的定额常较大,造成了水资源的过度利用,采用合适的定额成为必然选择。通过在新疆库尔勒灌溉试验站开展的不同春灌定额的试验,得出了不同春灌定额适合于不同土壤盐渍化程度。1 350 m3/ha的定额适合于轻度盐渍化土壤,灌溉水量的87.3%可保持在1.0 m的深度内,表层盐分可被淋洗至10~50 cm;1 800 m3/ha的定额适合于中度盐渍化土壤,灌水量的53.7%将渗漏至1.0 m以下,可将表层盐分淋洗至30~60 cm;2 250 m3/ha的定额适合于重度盐渍化土壤,灌水量的48.9%可将表层盐分淋洗至40~80 cm。同时,这三种定额均会对表层30 cm土层的硝态氮产生较强的淋洗作用,定额越大,下移的深度也越大,从而造成氮素的流失。从保持土壤肥力的角度看,对于非盐渍化或轻度盐渍化的土壤,可以考虑采用替代常规春灌的一些新方法,如干播湿出、滴水春灌等近年来兴起的播种方式,是常规春灌定额的50%左右,作物出苗率较常规春灌并未降低甚至还有所提高,有利于绿洲地下水环境的改善,同时也将更新对春灌作用的传统认识与观念。     

咸淡水混合灌溉技术应用与实践

咸水与淡水混合灌溉技术,将两种矿化度不同的灌溉水混合使用,目的是降低灌溉水的含盐量或改变其盐分组成.咸淡水混合灌溉在提高灌溉水水质的同时,也增加了可灌水的总量,使以前不能使用的高盐渍度的咸水得以利用.通过对邢台市平原区咸水灌溉条件的实验研究、咸淡水混合灌溉技术分析,邢台市咸淡水混合后矿化度应控制在3g/L以下.结合近年来开展咸淡水混合灌溉实践,在咸水区开展咸淡水混合灌溉,充分利用咸水资源,既减少了淡水的开采量,又对改善当地的生态环境发挥了重要作用.     

NaCl和Zn对棉花生长及营养元素吸收的影响

微咸水在西北干旱区广泛分布, 越来越多地被运用于灌溉棉花(Gossypium hirsutum L.)等作物.微咸水中NaCl和微量元素含量比淡水高, 有关NaCl和微量元素各自对棉花生长的影响已有大量研究, 而他们对棉花生长的相互作用研究比较缺乏.选取对棉花生长作用敏感的NaCl和微量元素Zn, 开展不同NaCl和Zn浓度灌溉水盆栽试验.结果表明, 缺Zn环境下, 在灌溉水电导率为2.90~3.95 dS/m的范围内, 随着电导率增大, NaCl促进棉花根和地上部生长及皮棉产量增加.富Zn环境下, 灌溉水电导率大于5.04 dS/m时, 随着电导率增大皮棉产量明显下降.在灌溉水中Zn浓度为0.192 0~3.068 0 μmol/L的范围内, Zn浓度越大棉花营养生长越快; 大于0.767 6 μmol/L时, 随着Zn浓度增大皮棉产量下降.灌溉水中NaCl和Zn对棉花生长和产量的影响作用, 表现为相互拮抗作用关系.棉花叶的Ca、K、Mg、B和Fe含量以及铃的Cu和Zn含量高于其他组织, Na和Mn不易迁移, 易富集在棉花根部.Zn在盐胁迫条件下影响棉花对营养元素的吸收, 使棉花体内相关营养元素含量发生变化, 进而影响棉花生长及产量.      

基于氢氧稳定同位素识别干旱区棉花水分利用来源

棉花是我国西北内陆干旱地区主要的农作物,研究干旱区棉花的水分利用来源对合理制定灌溉制度、实现农业节水灌溉和保证作物稳产高产具有重要意义.在新疆生产建设兵团炮台土壤改良试验站,基于水文监测和氢氧稳定同位素方法分析膜下滴灌棉田土壤水中氢氧同位素的动态变化特征,确定棉花不同生育期及灌溉后的水分利用来源,并应用多水源混合模型(IsoSource模型)定量计算了棉花对不同深度土壤水的利用率.研究结果表明:棉花在蕾期、花期、铃期和吐絮期主要的水分利用来源及利用率分别为0~30 cm(78.2%)、30~60 cm(31.9%)、60~110 cm(32%)、110~220 cm(47.3%),整个生育期内水分利用来源存在由浅变深的规律.膜下滴灌后,棉花调整其水分利用来源,显著增加了0~30 cm浅层土壤水的利用率.综合试验结果表明低额高频的灌溉制度可以提高棉花对灌溉水的利用率.      

采用间歇灌溉进行土壤盐分淋洗的适用性

为比较一次性灌溉和间歇灌溉在盐分淋洗效率方面的优劣,采用HYDRUS-1D两区模型模拟分析了不同频次灌溉条件下的土壤水盐运移过程。结果表明存在一个间歇灌溉具有更高淋洗效率的最大深度,并将其称为临界深度。对砂土的模拟显示在灌水总量为20 cm时,随着潜在蒸发强度从0 mm/d升高至6 mm/d,临界深度从60 cm以上降为0 cm;而在潜在蒸发强度为2 mm/d时,随着灌水总量从10 cm增加至40 cm,临界深度相应从20 cm增加至接近80 cm。比较而言,透水性好、不动水体占比高、两部分孔隙之间水分和溶质交换能力差的土壤,临界深度更大;对黏土、黏壤土、壤土、砂壤土和砂土分别进行模拟显示偏砂性土壤具有更大的临界深度,在灌水总量和潜在蒸发强度分别为30 cm和2 mm/d时,黏土和砂土的临界深度分别为56 cm和大于100 cm。总的来看,对于间歇灌溉是否能提高盐分淋洗效率不能一概而论,引入临界深度可以在一定程度上解释研究者们对于间歇灌溉是否能提高盐分淋洗效率的不同认识。     

微咸水膜下滴灌对温室乳瓜产量及品质的影响特性研究

本文采用正交试验,研究了防渗技术、微咸水利用方式对温室膜下滴灌乳瓜产量及品质的影响。结果表明,一定矿化度的微咸水灌溉会增加作物土壤根系层含盐量和阻碍作物根系吸水,在灌溉方式和灌水定额一定的情况下,虽然全塑料薄膜防渗保水效果强于四周塑料薄膜+底部粘土防渗,但是四周塑料薄膜+底部粘土防渗透气性好,土壤呼吸作用强,在高温时可以及时调节土壤温度,并有利于乳瓜根部呼吸和生长,使其光合速率升高,有助于乳瓜水分和干物质积累,从而获得增产。     

膜下滴灌条件下不同质地土壤盐分年际变化浅析

为研究膜下滴灌条件下不同质地土壤盐分年际变化,在新疆农八师选取粘土、壤土、沙土地块长期进行土壤盐分测定,结果表明：膜下滴灌条件下不同质地播种前盐分低于收后盐分;粘土的上层盐分降低明显,中层盐分较稳定,下层盐分略有增加;壤土的上层盐分略有降低,中层盐分较稳定,下层盐分略有增加;沙土的上层和下层土壤盐分明显下降,中层盐分变化不大,这可能由于粘土、壤土颗粒小,比表面积大,吸附能力较强,沙土颗粒较大,比表面积小,吸附能力较弱引起的。     

膜下滴灌微区环境对土壤水盐运移的影响

基于膜下滴灌特有的"膜中"、"膜间"、"膜边"、"膜外"微区环境,利用2011—2013年田间对比试验方法获取的5 960个数据,运用柯布-道格拉斯模型,构建膜下滴灌环境土壤层次、灌水定额、土壤水分、气温、蒸发综合因素与土壤水盐关系及影响效应分析模型.结果表明,在气候干旱、蒸发强烈灌区,地膜覆盖与滴灌结合的地表介面灌溉形式下,土壤水盐具有水平方向由"膜中"向"膜边"地表裸露区定向迁移,垂直方向土壤水盐则由下向上层运移且趋于"膜外"边界积累的趋势,尤其是气温与蒸发因素交互作用,推进膜下滴灌土壤水盐在地膜覆盖与土壤裸露区域空间运移,研究结果进一步揭示了膜下滴灌"土壤水盐定向迁移"形成机理,为膜下滴灌土壤水盐地表排放模式应用提供了依据.     

潮汐强度与咸潮上溯距离试验

采用物理模型实验方法对不同潮差驱动下咸水入侵距离进行实验研究,结果表明存在潮差临界值使得咸水入侵距离最短,当潮差小于该临界值,咸水入侵距离随潮差增大呈快速减小趋势,而大于该临界值则呈缓慢增大趋势。基于实验数据对盐淡水混合进行理论分析,揭示了实验现象的产生机制:①潮差增大过程中盐淡水混合由高度分层变为均匀混合,导致驱动咸潮入侵的动力发生了改变;②当盐淡水为弱混合类型,盐淡水高度分层,重力环流输运是盐进入河口的主要方式,潮汐强度增大减小了盐淡水分层,减弱了重力环流的输运作用,因此入侵距离变小;③当盐淡水为强混合类型,盐淡水混合均匀,重力环流输运作用大大减弱,潮汐扩散成为主要的输运方式,潮汐增强使得扩散能力增大,因此潮汐强度越大,咸潮入侵距离越大。     

灌水定额对玉米膜孔灌土壤水氮运移特性影响试验研究

通过玉米膜孔灌测坑试验,分析了灌水定额条件下的膜孔灌农田土壤垂直剖面水氮分布规律。经研究表明：灌水定额越大,土壤含水量越大,分布范围越广,土壤80~100 cm层的含水量越高;灌水定额越大,土壤表层（0~20.0 cm）含水量变化越大,硝态氮含量越小,变化越大,对深层80~100 cm硝态氮含量影响越大;随灌水定额的增加,硝态氮累积峰越靠下,低、中、高灌水定额的硝态氮累积峰分别出现在30 cm4、0 cm5、0 cm左右,高灌水定额时,增加了硝态氮的淋失,不利于作物对水氮的吸收。     

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

干旱区剖面土壤盐分空间变异特征及随机模拟

利用便携式土壤盐分计测定干旱区膜下滴灌棉田及裸地剖面土壤电导率,利用GS+软件确定其半方差函数,并进行序贯高斯模拟来研究土壤剖面盐分的空间变异特征。结果显示:干旱区剖面上土壤盐分空间变异性强,膜下滴灌棉田符合球形模型,裸地区符合高斯模型,且棉田变程远小于裸地;棉田埋深50cm以浅土壤盐分变化剧烈,埋深50cm以深变化平缓,在垂向上呈现3个高值区(30,50和75cm深度附近)及3个低值区(埋深40,60和100cm附近);克里格法具有明显的平滑作用,降低了土壤盐分的空间变异性,而序贯高斯模拟数据更离散,更能反映土壤盐分的空间变异性,但多次模拟均值随次数增加趋于稳定。     

干旱区膜下滴灌棉田表层土壤盐分日内动态特征

利用便携式土壤盐分计测量膜下滴灌棉田不同位置和不同深度的土壤电导率,来研究膜下滴灌条件下表层土壤电导率的日内变化特征.结果显示:干旱区一膜两管膜下滴灌条件下,窄行处土壤电导率值最低,膜间最大,宽行居中,表层土壤电导率值存在显著的日内变化特征,早晚土壤电导率值低,中午电导率值高,上午的上升速率大于下午的下降速率;窄行处相对变化幅度大,膜间绝对变化幅度大,土壤电导率值日内变化幅度随深度呈减小趋势;膜下滴灌情况下,表层土壤电导率值的变化受土壤温度和气温的影响显著,但二者相关性复杂,不同深度、不同时间段的相关性不同,膜间大多呈显著正相关,窄行大多呈非显著正相关,宽行处上午呈非显著正相关,但下午呈显著负相关.     

地下滴灌（渗灌）的技术状况与建议

万荣县有农户将塑料管打孔埋于地下进行果树灌溉,上接小蓄水池产生微压输水,这种灌溉形式当地称之为“渗灌”,归类于地表下滴灌。在近几年干旱的情况下,取得了较好的经济效益。在技术上应考虑堵塞、灌水的均匀度、管道埋深等问题;更应该注意作好规划设计,培养技术人才,加强研究攻关,使其健康发展。     

新疆塔里木灌区水盐问题研究

土壤盐碱化和次生盐渍化是威胁塔里木灌区农业生产的主要因素之一。作者主要以水田向水盐平衡为指导分析了塔里木灌区当前水土资源利用方式下的灌区田间尺度的盐分动态、灌区尺度的盐碱化趋势及影响因素以及农田排水的解决对策,估算了地下水临界深度及灌排比,初步探讨了当前节水农业条件下灌区所可能存在的主要问题。文中最后强调:理论上应加强对灌区作物需水研究及水盐运移与聚集规律,特别是节水条件下的根区土壤盐分平衡问题研究;实践中通过完善灌排管理、提高常规灌溉技术的灌溉效率,逐步进行种植业的结构调整,是塔里木灌区灌溉农业持续发展的基础。