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.     

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。     

内蒙古高原内流区土壤水溶盐空间变异特征及其影响因素

内蒙古高原东部处于中国二三级阶梯和半干旱、半湿润区的过渡区。近20年来,农业的快速发展显著改变了流域的地下水循环和土壤积盐条件。笔者选取安固里淖小流域为对象,基于多元统计学对流域土壤水溶盐空间分布特征、影响因素和生态环境变化进行了分析。结果表明：研究区土壤水溶盐阴阳离子以Cl-和Na+为主,处于土壤积盐的早期阶段;多数土壤水溶盐空间变异较为强烈,特别是溶解度高、迁移性强的Na+、Cl-、SO42-、CO32-沿地下水流向有明显的积聚效应,Na+、Cl-、SO42-贡献了全盐量约60%的含量;土壤积盐易发生于地下水位埋深小于1m、地下水矿化度大于1g/L、地下水水力梯度小于3×10-4的区域;受流域径流区地下水超采与农业灌溉影响,排泄区出现了湖淖干涸和生态环境退化问题,同时径流区有土壤次生盐渍化的风险。     

棉花膜下滴灌水盐胁迫研究

为探寻干旱半干旱区棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度,在南疆地区开展了田间试验,对比分析了水分胁迫及盐分胁迫处理棉花的产量及长势,探讨了膜下滴灌条件下棉花对水盐胁迫的响应。试验采用WDY-500A微电子叶面积测量仪测定叶面积,并进行人工测产,采用原子吸收仪和滴定法测定土壤盐分。结果表明,轮灌处理A(苗期灌淡水)产量最高,为5 427kg/ha,其次是处理C(花铃前期灌淡水),为4 819.5kg/ha;棉花生育期对水分亏缺的敏感性为:花铃前期>蕾期>花铃后期;对盐分胁迫的敏感性为:苗期>蕾期>花铃前期>花铃后期;灌水总量越大,棉花株高越高,叶面积指数也越大;某时段出现水分亏缺,该时段株高和叶面积指数增长幅度减小;越早给棉花灌溉淡水,棉花株高越高,叶面积指数越大;膜下滴灌条件下,淡水灌溉可以有效淋洗棉花根区土壤多余盐分,保证土壤环境安全,但是微咸水灌溉对棉花根区盐分淋洗效果不佳,且对土壤环境有一定的危险性,需在适当时期(如非生长期)采用较大灌水定额洗盐。     

农田大尺度土壤水空间变异试验研究

为了解半干旱地区农田大尺度土壤水空间变异性特征,文章利用传统统计学和地统计学方法对清水河平原105个土壤剖面的6个水平层面的土壤水分进行了分析。发现旱作农田土壤水垂向分布与灌溉农田有较大区别。同一置信水平和精度要求下,同一深度上旱作农田土壤含水量观测试验的合理取样数目明显高于灌溉农田;深层的合理取样数目明显高于浅层。区域土壤水具中等偏弱空间相关性,土壤水高值区与灌溉区具有一致性。结果表明:在半干旱地区,农田类型(灌溉与旱作)是影响农田大尺度土壤水空间变异的重要因素,多年灌溉农田土壤水空间变异性弱于旱作农田;区域土壤水空间变异性浅层弱于深层;土壤水空间分布与农田类型具有一致性。     

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.      

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。     

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.     

黄土高原区域尺度土壤水分空间变异性

土壤水分是黄土高原植物生长发育和生态环境重建的主要限制因子。为揭示黄土高原区域尺度深层土壤水分的空间变异性,在黄土高原共布点234个,采集深剖面土壤水分样品12198个。采用经典统计和地统计学相结合的方法系统分析了土壤水分的分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:①黄土高原地区土壤水分在水平方向上表现出由东南向西北递减,在垂直方向上(0~500cm)表现出先减小后增加的分布特征;②土地利用对区域尺度土壤水分的数量及垂直分布规律具有显著影响;③土壤水分在不同土层深度(0~500cm)的变异系数、空间异质比等参数的垂直分布均呈先减小后增加趋势,这些参数在表达土壤水分变异的效果上具有一致性。相关结果对黄土高原区域尺度水土过程调控、生态水文过程研究具有一定参考价值。     

黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异性研究

以神木生态观测站为例,利用经典统计学方法对黄土高原退耕坡地土壤水分在空间三维不同方向和不同位置的空间变异性进行了研究,并对空间变异的尺度和时间依赖性等问题进行了探讨,以便为坡地水分管理和植被恢复提供参考。研究结果表明土壤水分在垂直方向和水平方向(垂直于坡长方向)的平均变异程度为弱变异;而在东西方向(坡长方向)、二维平面和三维空间上为中等变异性;土壤水分沿坡长方向从坡顶到坡脚表现出先减小后增大的趋势,且在各坡位变异程度不一,呈现出变异程度为坡上>坡中>坡下的趋势;土壤水分沿南北方向表现为阴坡>山脊>阳坡的明显趋势,其变异程度为阳坡>阴坡;在40~200 cm土层深度内,土壤水分在垂直方向表现出先减小后增大的趋势,且在各土层的变异程度与各层平均土壤水分成明显的正相关。     

疏勒河中下游胡杨林土壤水盐空间变化与影响

基于河西走廊疏勒河中下游绿洲天然胡杨林下8个采样点720个土壤样品和6.8524 hm2的7个样方,应用统计学及相邻格子法等研究了胡杨林土壤水盐的空间变化特征及其影响。结果表明:研究区土壤含水量随深度而增加,土壤全盐量变化与之相反,两者在80 cm土层之上变化剧烈,之下变化平缓;土壤水盐含量变异差异明显,均属于中强度变异。各层土壤水盐含量存在着自中游向下游水分减少、盐分增加、表层聚盐加重的显著空间分布规律。研究区胡杨林生长受到土壤水盐胁迫,种群结构残缺;下游胡杨林分偏老,稀疏矮小,已明显衰退。长此下去,下游胡杨林将因快速衰退演替而全部死亡。     

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤水分的空间异质性分析——以广西环江毛南族自治县西南峰丛洼地区为例

通过网格(5 m×5 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地4个典型植被类型表层土壤（0～10 cm）水分的空间异质特征,探讨了其生态学过程和机制。结果表明,随着干扰强度的降低,植被产生了由农作物(Ⅰ)?人工林(Ⅱ)?次生林(Ⅲ)?原生林(Ⅳ)的变化,土壤水分显著提高,空间变异特征明显不同,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别符合指数模型、高斯模型、指数模型和球状模型,块金值与基台值之比(C0/(C0+C))在0.269～0.500之间,具有中等的空间相关性,Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间结构相似,(C0/(C0+C))值较大,随机因素和自相关异质性各占50%,分维数D值较大,空间依赖性较小,Ⅱ和Ⅳ相反;农业耕作区土壤水分的空间延续范围较大,变程达252.9 m,其他3个植被类型的变程均较小(141.2～163.2 m);Kriging等值线图从不同位置和方向上清楚地表明Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间分布均呈凸型分布,Ⅱ呈单峰分布,Ⅲ呈凹型分布;影响土壤水分空间分布的因子很多,其中干扰通过对植被的调控发挥了关键作用,降低干扰是喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统水资源改善、合理利用及生态恢复重建的重要举措。      

农田土壤水分和盐分空间分布的指示克立格分析评价

运用非参数地质统计学的多元指示克立格法,结合单元指示克立格法,对黄河河套灌区55hm2的盐渍化土地上两个比较关键时期的土壤水分和盐分进行空间分布的分析,给出了同一时期土壤水盐和不同时期土壤盐分满足一定标准的综合概率图,并借助该案例详细介绍了多元指示克立格的原理、步骤及应用范围。指示克立格方法为不同尺度(从农田到区域)上水土资源质量的评价提供了新的方法,能为水土资源的现代决策管理提供指导。     

微波炉法测定遗址土含水率的可靠性研究

古代土遗址病害发展与土的含水率变化密切相关,但土遗址保护现场快速准确测定土的含水率不是一件容易的事。选择遗址土、含盐土、黄土等进行对比试验,研究分析微波炉烘干法（简称微波炉法）测遗址土含水率结果的可靠性。在测定试验土样界限含水率和易溶盐含量的基础上,对比分析微波炉法、烘箱法两种方法测定土含水率的误差来源。试验结果表明,土的塑性对微波炉法的测定有一定影响,但测定误差均在2%以内;土的含盐量影响水分的蒸发速度,不影响微波炉法的测定结果;微波法测定遗址土含水率准确,且具有快速、便捷等优势,值得在土遗址保护工程中推广使用。     

膨胀土壤标准吸湿含水率及其试验方法

提出了土壤标准吸湿含水率的概念，说明了其物理意义，并给出了试验标准。通过试验结果可以看出，土壤标准吸湿含水率与膨胀土的蒙脱石含量、阳离子交换量、比表面积之间是线性相关的，反映了膨胀土的本质属性。土壤标准吸湿含水率不仅在膨胀土的分类中，而且在细粒材料的表面物理性质方面具有很大的应用前景。     

土性参数的随机场模型及桩体沉降变异特性分析

考虑土体参数的空间变异性,建立了土体变形模量的随机场模型并推导了方差拆减系数计算公式,研究了竖向和径向自相关距离对桩体沉降变异性的影响。