咸水非充分灌溉下制种玉米水分利用效率研究

为了制定制种玉米的灌溉制度,在甘肃省石羊河流域开展了咸水非充分灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和制种玉米生长指标,研究了咸水非充分灌溉对制种玉米耗水规律、产量、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响。研究结果表明:制种玉米耗水量随着灌水量的减小而减小,随着灌水矿化度的增大而减小,适当降低灌溉水量和灌水矿化度,土壤水分能够得到充分利用;轻度缺水灌溉和微咸水灌溉对作物产量影响较小,与淡水充分灌溉相比,2ETc/3、3 g/L微咸水灌溉的制种玉米减产了10.3%。在研究区制定制种玉米灌溉制度时,灌溉水量采用370 mm左右的非充分灌溉和灌水矿化度采用3 g/L以下的咸水灌溉,制种玉米的产量减产幅度较小,并且能够提高水分利用效率和灌溉水分利用效率。     

灌溉定额与灌溉水矿化度对春玉米水分利用效率影响研究

通过在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对春玉米耗水量及水分利用效率的影响.研究结果表明:春玉米耗水量随着灌溉定额的增大而增大,随着灌溉水矿化度的增大而减小.而从充分利用土壤贮水的角度考虑,非充分灌溉能够提高土壤播前贮水的利用量,而咸水灌溉则会降低土壤贮水利用量;非充分灌溉有利于提高春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率,而咸水灌溉会降低春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率.本次试验得到淡水轻度缺水灌溉处理的水分利用效率和灌溉水分利用效率最大值分别为2.90 kg/m~3和4.23 kg/m~3.与淡水充分灌溉处理相比,在研究区若采用灌溉定额为340 mm和灌溉水矿化度为0.71 g/L的灌溉方式,春玉米的水分利用效率和灌溉水分利用效率可提高25%以上,同时可节水170 mm.     

石羊河流域咸水灌溉下土壤水盐动态及春玉米产量模拟

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,利用春玉米咸水灌溉田间试验观测资料对SWAP(SoilWater-Atmosphere-Plant)模型参数进行了率定和检验,并利用率定参数后的SWAP模型模拟了较长时期咸水灌溉对土壤盐分动态及春玉米产量的影响。研究结果表明:土壤含水量、土壤含盐量和春玉米产量的实测值与模拟值吻合较好,均方误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)均在允许的误差范围之内,经过率定和检验后的SWAP模型可以用于研究区春玉米咸水灌溉的模拟;较长时期咸水灌溉模拟结果表明,在模拟期内,矿化度在3. 0 mg/cm~3以下的微咸水灌溉土壤盐分累积量在2. 8 mg/cm~3以下,春玉米减产幅度在20%以内,矿化度在6. 0 mg/cm3以上的咸水灌溉土壤盐分累积量在4. 0 mg/cm~3以上,春玉米减产幅度在38%以上。在研究区可以较长时期利用灌水矿化度低于3. 0 mg/cm~3的微咸水进行灌溉,土壤积盐量较少,对春玉米产量影响较小,可以达到合理利用地下咸水资源的目的。     

不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量、土壤含盐量、作物生长及产量指标,研究不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量的影响。研究结果表明咸水灌溉处理土壤含水量高于淡水灌溉处理,且随着灌溉水矿化度的增加,土壤含水量越大;各土层土壤含盐量和盐分累积量随着灌溉水矿化度的增加而增大,灌溉水矿化度为3 g/L的咸水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,而在0~40 cm土层累积量较少。随着灌溉水矿化度的增加,春玉米的生长和产量均逐渐下降,与淡水灌溉处理相比,3 g/L的咸水灌溉减产幅度为11.16%。该研究区在淡水资源短缺的情况下,短时期采用灌溉水矿化度低于3 g/L的地下水进行农田灌溉,盐分不会在土壤产生大量累积,对作物生长和产量影响较小,可以用于生产实践。     

水盐胁迫对油菜生长、产量和积盐量的影响

为了探寻油菜微咸水灌溉的适宜模式,设计紫色土盆栽试验,研究了不同矿化度水平(0.6、1.0、3.0、5.0 g/L)和水分处理(控制土壤水分分别为田间持水量θf的65%、75%、85%)对油菜生长、产量和积盐量的影响。结果表明:相同土壤水分条件下,随着微咸水浓度的增大,土壤含盐量呈增大趋势,当矿化度超过3.0 g/L时,油菜的形态指标和产量指标均受到严重影响;相同矿化度水平下,增大土壤含水量,能促进油菜的生长和提高产量,但是水分利用效率呈现先增大后减小的趋势;采用矿化度约为3.0 g/L的微咸水灌溉配合土壤水分控制在75%θf左右,是紫色土地区微咸水灌溉油菜的适宜模式。利用矿化度为3.0 g/L及以下的微咸水灌溉油菜,对油菜全生育期的生长是安全的。     

灌溉定额与灌溉水矿化度对春玉米生长影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对春玉米生长的影响。研究结果表明相同灌溉水矿化度不同灌溉定额下,株高随着灌溉定额的减少而降低;相同灌溉定额不同灌溉水矿化度处理下,春玉米株高具有较大的差异;春玉米叶面积指数具有与株高类似的变化规律,重度缺水灌溉处理下,生育末期淡水灌溉处理的叶面积指数分别比3 g/L水处理、6 g/L水处理高出8%、20%。春玉米根长密度随着灌溉水矿化度的增大而减小,随着灌溉定额的减少而增大。随着灌溉定额的减少和灌溉水矿化度的增加,春玉米的产量逐渐降低。水盐联合胁迫作用下,3 g/L的轻度缺水灌溉处理、6 g/L的轻度缺水灌溉处理、3 g/L的重度缺水灌溉处理和6 g/L的重度缺水灌溉处理分别比淡水充分灌溉处理减产了29.8%、34.8%、37.9%和46.2%。     

北京地区夏玉米滴灌下土壤水分分布及水分利用效率的研究

在北京地区开展滴灌条件下不同灌溉水量的夏玉米田间试验,通过测定土壤含水量和夏玉米产量,研究滴灌条件下不同灌溉水量对土壤水分分布及水分利用效率的影响.研究结果表明：由于2012年是丰水年份,在相同土层各灌水处理之间的土壤水分分布差异性较小;各灌水处理耗水总量随着灌水量的减小而减小,但在丰水年份均能满足夏玉米需水的需要,各灌水处理夏玉米全生育期内土壤蓄水供水基本平衡;各灌水处理水分利用效率随着灌水量的减小而增大,30豫（ ET0-P）的灌水方式可以获得较高的水分利用效率.因此,在研究区种植夏玉米若采用30豫（ ET0-P）的滴灌灌水方式进行灌溉,耗水量为368.5 mm,灌水量仅为42.9 mm,夏玉米减产幅度较低,提高了水分利用效率,从而实现高效用水的目的.     

不同滴头流量和灌水频率对玉米产量、耗水及水分利用效率的影响

针对河西走廊地区水肥利用效率低、膜下滴灌灌水技术参数尚待改进的现状,在河西走廊地区进行了不同灌水技术参数下的玉米田间试验,探究不同灌水技术参数下玉米耗水量、产量及水分利用效率的变化规律,试验设置了不同的滴头流量(2.0、2.5、3.0 L/h)和灌水频率(6、8、10、12、14 d)。通过试验研究发现,玉米耗水量随着灌水频率的降低呈现先增大后减小又增大的趋势,大滴头流量低频灌溉会使耗水量有所增加。耗水量随着滴头流量的增大呈现先增大后减小的趋势。玉米产量和水分利用效率随着灌水频率的降低呈现先增大后减小的趋势,在8～10 d的灌水频率时达到最大值。玉米产量和水分利用效率在2.5 L/h滴头流量下均处于较低水平,水分利用效率随着滴头流量的增大呈现先减小后增大的趋势。因此,在灌水频率较高(6～8 d)或较低(14 d)时,宜选用2.0或2.5 L/h的滴灌带,在中等频率(10～12 d)灌溉时,宜选用3.0 L/h的滴灌带。     

黄河下游地区微咸水灌溉利用研究

为了研究黄河下游地区玉米适宜的微咸水灌溉模式,本研究在河南省新乡市黄河水利科学研究院节水试验基地进行了微咸水灌溉玉米试验。本研究采用桶栽试验和理论分析相结合的方法,分析了不同矿化度微咸水灌溉对土壤盐分累积及玉米生长的影响,并将土壤水盐动态变化情况、作物蒸发蒸腾量及作物产量代人作物水盐生产函数,求解并分析了玉米在不同生育阶段的盐分敏感系数。结果得出,微咸水矿化度不高于3g／L时玉米产量较淡水灌溉减少低于6．4％,株高较淡水灌溉减少低于8．4％,同时0～20cm内土壤盐分与对照无显著性差异;当矿化度达到7g／L时,玉米产量较淡水灌溉减少20．9％,株高减少9．2％,表层土壤盐分显著性高于对照;玉米不同生育阶段的盐分敏感系数大小顺序为播种～拔节期〉拔节～抽雄期〉抽雄一成熟期,玉米在抽雄～成熟期对微咸水最不敏感,最适宜使用微咸水进行灌溉。综合认为,使用矿化度低于3g／L的微咸水进行灌溉是可行的,微咸水灌溉适宜在玉米生长后期使用,但微咸水的大田灌溉模式及长期使用微咸水进行灌溉对土壤及作物的影响仍需进行讲一彤的研究。     

膜孔灌微咸水矿化度对棉花苗期生长影响

利用微咸水灌溉是农业用水开源节流的主要方式之一,将微咸水与其先进的灌溉方法相结合,可高效利用有限的水资源。将微咸水和膜孔灌相结合,通过不同矿化度的微咸水膜孔灌棉花灌溉试验,研究了膜孔灌下微咸水矿化度对土壤水盐运移特征及棉花苗期的影响。试验微咸水矿化度处理包括2、3、5、7和0 g/L(CK),统一灌水量为2 m3/hm2。试验结果显示:微咸水矿化度大于5 g/L时,棉花出苗率随矿化度的增加而减小,叶片净光合速率和蒸腾速率随着微咸水矿化度的增加而逐渐降低,但矿化度为0~5 g/L的灌溉微咸水对棉花苗期生长的影响不明显;随着微咸水矿化度的增加,土壤电导率也在增加,土壤含水率随着土层深度的增大而逐渐减小。上述结果表明,矿化度大于5 g/L的灌溉微咸水能显著影响棉花苗期生长。这对微咸水膜孔灌在棉花种植方面的应用有积极的意义。     

灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和含盐量,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态的影响.研究结果表明:灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤水分影响明显,随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加,土壤含水率越大;灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤盐分影响明显,土壤盐分累积量随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加而增大;收获后与播种前相比,0~100 cm土层,除淡水充分灌溉处理脱盐外,其余各灌溉处理均呈现积盐,并且随着灌溉水矿化度的增大,盐分累积量也越大,其中灌溉水矿化度为6 g/L的轻度缺水灌溉处理积盐量最大,最大值为0.838 g/kg.     

咸水灌溉技术试验研究

汾河三坝灌区咸水灌溉技术试验结果表明：先淡后咸灌水方式比先咸后淡灌水方式冬小麦、春玉米、棉花分别增产６６ ％ 、４２ ％ 、５２ ％ ，比单用咸水灌溉增产３９１ ％ 、７９ ％ 、２６３ ％ 。在淡水资源许可的情况下，应采用咸、淡水轮灌，并且尽可能保证苗期淡水灌溉。三种作物生育期的土壤含盐量、相对溶液浓度以先淡后咸的灌水方式对作物生长较为有利。     

沟灌条件下不同灌溉水质对玉米产量和土壤盐分的影响

通过田间试验,研究在灌水定额相同的情况下,沟灌灌水方式（波涌灌,连续灌）、PAM（0、10和20ppm）处理、灌溉水质(对照即完全用黄河水灌溉,黄河水中加入10%和20%的地下咸水)及入沟流量(3、5L/s)对灌水沟中土壤剖面盐分累积和玉米产量的影响。地下咸水的矿化度从玉米生育初期的3.3dS/m到收获期的4.8dS/m,其钠吸附比SAR为8。方差分析结果表明,4种因素中,只有灌溉水质是影响产量的显著性因素。不考虑其他因素,只考虑灌溉水质的影响,生育期不同的灌溉水质都引起土壤剖面盐分的累积。随着灌溉水中地下咸水含量的增加,盐分累积也在增加,3种灌溉水质灌溉条件下玉米收获期1m土层平均盐渍度分别为：0.41、1.17和2.01dS/m。与对照（黄河水）相比,沟灌灌溉水中加入10%的地下咸水,作物减产9.2%,加入20%的地下咸水,则减产达到13.2%。与传统的地面漫灌方式相比,不同水质沟灌的玉米平均产量提高15.1%,用黄河水沟灌的玉米则较同水质地面漫灌的玉米增产24%。尝试建立了沟灌灌水沟中土壤盐渍度和玉米产量之间的相关关系,并据此确定了当地玉米的零产量极限盐渍度。     

The Pros and Cons of Encouraging Shallow Groundwater Use through Controlled Drainage in a Salt-Impacted Irrigation Area

Encouraging shallow groundwater use through water table management or controlled drainage in irrigated areas can relief crop water stress under water shortage condition. But substituting fresh irrigation water with saline groundwater may speed up salinity buildup in the crop root zone, and consequently increase water use for salt leaching. With a proposed analytical model, this paper presents a case study demonstrating the effect of encouraging shallow groundwater use through controlled drainage on salt and water management in a semi-arid irrigation area in northwestern China. Based on the average rainfall condition, the model assumes that salt accumulates in the crop root zone due to irrigation and shallow groundwater use; till the average soil salinity reaches the crop tolerance level, leaching irrigation is performed and the drainage outlet is lowered to discharge the salt-laden leaching water. For the relatively salt tolerant crop–cotton in the study area, the predicted leaching cycle was as long as 751 days using the fresh water (with salinity of 0.5 g/L) irrigation only; it was shortened to 268 days when the water table depth was controlled at 2 m and 23% of the crop water requirement was contributed from the saline groundwater (with salinity of 4.43 g/L). The predicted leaching cycle was 140 days when the water table depth was controlled at 1.5 m and groundwater contribution was 41% of the crop water requirement; it was shortened to 119 days when the water table depth was controlled at 1.2 m and the groundwater contribution was 67% of the crop water requirements. So the benefit from encouraged shallow groundwater use through controlled drainage is obtained at the expense of shortened leaching cycle; but the shallow groundwater use by crops consists of a significant portion of crop water requirements, and the leaching cycle remains long enough to provide a time window for scheduled leaching in the off season of irrigation. Weighing the pros and cons of the encouraged shallow groundwater use may help plan irrigation and drainage practices to achieve higher water use efficiency in saline agricultural areas.     

基于AquaGIS模型的盈科灌区制种玉米农业用水效率分析

盈科灌区是黑河流域中游绿洲典型灌区之一,该灌区农业用水效率较低,农业用水矛盾十分突出。制种玉米是灌区主要种植作物,研究制种玉米的优化灌溉制度对实现该区域农业用水可持续发展具有十分重要的意义。利用分布式作物模型AquaGIS模型,基于盈科灌区土壤质地的空间变异性对该灌区制种玉米灌溉制度进行了优化,提出了适合灌区实际配水情况的最佳灌溉制度。通过灌溉制度优化,灌区制种玉米蒸散发量减少36~53mm,水分生产率WPET增加5%左右,灌溉水生产率WPI增加25%~48%,极大地提高了灌区农业用水效率。同时,对该灌区不同水文年灌溉制度进行优化,综合对比灌区制种玉米WPET、WPI和产量,其中丰水年灌溉3次、平水年灌溉4次、枯水年灌溉5次可以实现农业用水效率最高,为灌区高效节水灌溉提供理论指导。     

大田玉米配水模式在西营河灌区的应用与研究

通过对大田玉米全膜平作、全膜垄作沟灌、全膜双垄沟播的灌水流量、灌水定额、节水效益、作物产量以及灌前、灌后土壤含水率的研究测定,认为玉米全膜垄作沟灌技术在河西地区推广有较好的效益和前景,随着石羊河流域综合治理的实施,灌区配置水权水量的减少,发展玉米全膜垄作沟灌农艺节水技术,显得十分必要。     

咸淡水交替隔沟灌溉对土壤盐分及夏玉米产量的影响

为研究时空交替模式下咸淡水灌溉对土壤盐分及夏玉米产量的影响,在河北南皮对夏玉米4个生育期(出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期)采用微咸水(4 g/L)、淡水(1 g/L)进行咸淡水交替隔沟灌溉的遮雨测坑试验。根据不同的咸淡水灌溉模式组合,分为4个处理:处理1-全生育期4条沟均为"淡咸淡咸"交替沟灌;处理2-全生育期沟1和沟3均灌淡水,沟2和沟4均灌咸水;处理3-全生育期沟1和沟3淡咸交替,沟2和沟4咸淡交替;对照CK处理-全生育期4条沟均为淡水灌溉。结果表明:夏玉米收获后,各处理土层土壤盐分和离子累积程度大小关系为全生育期灌淡水的CK处理咸淡水交替隔沟灌的处理3 咸淡水固定隔沟灌的处理2和淡咸淡咸交替灌的处理1;较全生育期淡水处理,咸淡水交替灌溉减产率为24. 8%,咸淡水固定隔沟灌溉减产率为22. 1%,咸淡水交替隔沟灌溉减产率为11. 3%;在全生育期相同咸淡水灌溉量的情况下,选择咸淡水交替隔沟灌溉方式土壤盐分累积量最小,较全淡水节约淡水量50%。可为缺乏淡水资源的华北平原灌区夏玉米灌溉提供参考。