新疆干旱内陆河灌区棉花膜下滴灌最优灌水参数的选定

通过对棉花生育期的监测实验数据分析，研究了滴灌条件下不同灌水量对土壤盐分变化的影响及不同灌水量和灌水频率对棉花产量的影响。结果表明，灌水量对棉田盐分和产量的影响十分显著，其次是灌水周期。土壤盐分含量随着距滴头距离的增加而增加，在水平方向距滴头50cm以内基本无明显的盐分累积情况。并从以下几个方面对灌水参数进行选定：①通过棉花生育期前后土壤盐分变化来确定最优的洗盐模式；②通过棉花产量分析选择最优灌溉模式；③综合洗盐和产量因素确定最优灌水参数。最终得出最优灌水参数为：灌水周期为7d（即灌水次数为12次），灌水定额为3900m^3/hm^2的处理方案。     

咸水膜下滴灌对棉花品质和产量的影响

在相同灌溉水量条件下,以不同比例混合塔里木盆地干旱区矿化度为3.56g/L的地下咸水和矿化度为0.4g/L的地表淡水,设置6种处理,采用膜下滴灌技术充分灌溉新陆早13号棉花,探求土壤水盐的动态变化规律和咸水灌溉对棉花品质与产量的影响。结果表明:在整个灌溉期,不同咸水灌溉0～20cm表层土壤的含盐量变化最大,0～50cm次之,0～100cm最小;非灌水期土壤含盐量随着体积含水量的减少而增加,灌水期土壤含盐量随着灌水量和灌水次数的增加而显著减少;咸水灌溉虽然使单株铃数减少、棉花减产,但对棉花衣分和单铃重没有影响。     

灌区地下水控制埋深与利用量对洗盐周期的影响

灌区地下水位调控可增加作物对浅层地下水的利用量,但当地下水含盐量较高时,作物对其利用会加快盐分在根区的累积速度,进而影响灌溉淋洗制度。本文根据农田水盐平衡的基本原理,考虑不同埋深的浅层地下水利用条件下根区土壤盐分的累积过程,建立了土壤盐分淋洗周期的理论模型,并根据两组试验数据进行了应用分析。计算结果显示,位于半干旱区的研究区,地下水含盐量4.43 g/L,埋深维持在1 m和1.5 m时,多年平均降雨条件下,棉花生长期内需要排水洗盐的周期分别为100 d和140 d;埋深大于2 m时,淋洗周期超过了生长期。另一研究区位于干旱区,滴灌棉田地下水埋深为1.5 m时,用含盐量为2.81 g/L的微咸水进行滴灌,棉花生长期内需要排水淋洗的时间为78 d左右。因此,即使在灌区水位调控抬高地下水位后,在一个生长周期内,根区土壤盐分的增长过程仍然相对缓慢,为灌区制定淋洗制度提供了时间窗口。     

膜下高频滴灌棉花田间耗水规律的试验研究

棉花在充分供水条件下的田间耗水强度变化过程是制定田间灌水决策的依据，本文在膜下滴灌条件下对棉花分别进行不同频率的灌溉，以研究相应的田间耗水强度变化过程。试验中，灌水周期分别为2d、4d、6d，另设一对照处理，同时观测土壤含水率、棉花主根、棉花产量。试验结果表明，相对于对照处理，高频处理表层土壤含水率水平较高，耗水深度浅，花铃期耗水强度大，最大可达12mm／d，其他生育期耗水强度小。随着灌水频率的增大，棉花花铃期耗水强度增大，单株铃数增多，棉花主根短，产量提高7．3％～17．4％。     

膜下高频滴灌棉花田间耗水规律的试验研究

棉花在充分供水条件下的田间耗水强度变化过程是制定田间灌水决策的依据,本文在膜下滴灌条件下对棉花分别进行不同频率的灌溉,以研究相应的田间耗水强度变化过程.试验中,灌水周期分别为2 d、4 d、6 d,另设一对照处理,同时观测土壤含水率、棉花主根、棉花产量.试验结果表明,相对于对照处理,高频处理表层土壤含水率水平较高,耗水深度浅,花铃期耗水强度大,最大可达12 mm/d,其他生育期耗水强度小.随着灌水频率的增大,棉花花铃期耗水强度增大,单株铃数增多,棉花主根短,产量提高7.3 %～17.4 %.     

膜下滴灌棉田土壤水盐分布特征及灌溉制度试验研究

在新疆库尔勒市西尼尔镇开展了膜下滴灌棉田土壤水盐分布特征及灌溉制度的试验研究,根据不同灌溉定额(375、525和675mm)及灌水间隔(3.5、7和10.5d)组合设置7个试验处理,通过对比分析研究了膜下滴灌条件下的土壤水、盐分布规律及其对棉花生长性状及最终产量的影响。试验结果表明:(1)主根区土壤含水率自靠近滴灌带的宽行往外至膜间逐渐降低,土壤含盐率则呈相反的规律分布,灌溉期靠近滴灌带的主根区土壤处于脱盐状态,远离滴灌带的土壤处于积盐状态;(2)相同灌水间隔下,灌溉定额越大,主根区含水率越高,主根区以下渗漏水分越多,棉花产量提高但灌溉水生产效率降低;相同灌水定额下,灌水间隔过大或过小均不利于棉花的生长;(3)在试验区的砂性土壤条件下,675mm灌溉定额和7d灌水间隔的灌溉制度可获得最大籽棉产量为6816kg/hm2,375mm灌溉定额和7d灌水间隔的灌溉制度可获得最高的灌溉水生产效率为1.33kg/m3。     

干旱扬黄灌区漫灌方式下土壤水盐运移模拟

干旱扬黄灌区田间灌溉过程的水盐运移具有独特性。选取甘肃景电灌区的典型试验点,构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟了间歇性定额灌水-蒸散发条件下饱和-非饱和土壤盐分的运移过程。结果表明,经过两次灌水-蒸散发循环试验,各试验点耕作层土壤平均含盐量均大幅下降,土壤盐分缓慢下移,耕作层土壤脱盐趋势明显。各试验点耕作层土壤在灌水压盐及蒸散发返盐双重作用下,交替发生了脱盐和积盐现象。灌溉和蒸散发是影响干旱扬黄灌区田间土壤水盐运移的重要因素。灌水定额取4 000~6 000 m3/hm2的土壤脱盐效率较高,且首轮灌溉使田间0~100 cm土层含水率达到饱和、后几轮灌溉逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分。     

膜下滴灌灌溉制度对棉花生长和产量的影响

在新疆开展了2a的棉花膜下滴灌试验,研究了滴灌灌水量对土壤含水率、棉花生长状况和产量的影响,主要结论如下:1灌水量增加对表层土壤含水率的影响较小,在20~60cm的根区土壤中,土壤含水率随着灌水量增加明显增大;过高的灌水量会增加主要根系层(60cm)以下土层中水分的淋失;从提高水分利用的角度,中灌水量处理最为适宜。2棉花的株高和叶面积指数随灌水量增加而增加,差异达到显著水平;灌水量增加使棉花皮棉产量显著增加,处理间最大差异达到48.8%;高灌水量会明显增加未开铃数。3综合考虑土壤水分利用状况和棉花生长及产量因素,新疆地区棉花膜下滴灌灌水量取充分灌溉水量的75%较为适宜。     

汾河三坝灌区的咸水灌溉

汾河三坝灌区，地处汾河灌区最下游，是一个缺水灌区，水源靠区间来水及地下水，但地下水矿化度较高，影响其开发利用，研究咸水灌溉是开发利用地下水的重要问题。咸水灌溉，在增加土壤水分的同时，增加了土壤盐分，既有利于作物生长，盐分多了又对作物产生危害。经试验，四种作物的耐盐能力：棉花＞高粱＞冬小麦＞春玉米＞绿豆。比较各生育阶段的耐盐能力：中后期＞前期。前期即拔节前，浇咸水对产量影响较大，后期即抽穗以后，浇咸水对作物产量影响较小，浇咸水土壤含盐量不超过作物耐盐度临界值。浇咸水应掌握不旱不浇，不宜早浇，即使天旱也宜迟浇（拔节以后）、少浇（灌水１～２次，灌水量４０～５０ｍ￣３／亩）。上述各种作物在大定额河水春灌的基础上，按各阶段土壤全盐量、土壤含水率、土壤相对溶液浓度控制指标，适当浇１～２次咸水，对作物生长，提高产量是有利的。     

新疆阿拉尔灌区棉花苗期耐盐度研究

根据新疆阿拉尔灌区棉花耐盐试验观测资料,建立了棉花的分段线性和S型曲线2种耐盐方程,通过对2种方程进行分析比较,表明S型曲线方程能更好地反映盐分对作物产量的影响.S型曲线方程计算结果表明,0.42%、0.33%分别为0～20 cm土层和0～40 cm土层含盐量影响灌区棉花产量的阈值.     

灌溉水中盐分对土壤结构性质及水流运动特征的影响

再生水和微咸水等用于农田灌溉对缓解农业用水紧缺、保证粮食稳产高产方面作用显著。但这些非常规灌溉水中的盐分进入受灌农田土壤会引起土壤结构性质的改变,进而引起入渗水流运动特征的变化,增大了农业灌水和施肥的管理难度及地下水受污染的风险。本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水盐分浓度(0、1.0、3.0和5.0 g/L)、灌水频率(1天1次、2天1次、4天1次)、含盐灌溉水-清水交替灌溉模式(纯清水灌溉、纯含盐灌溉水灌溉、含盐灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤容重、团聚体结构稳定性、孔隙结构特征、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的影响。结果表明,适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低入渗水流运动的非均匀性。研究成果对再生水和微咸水农田灌溉制度设计具有参考价值。     

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。     

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.     

地下水位下降对干旱区膜下滴灌棉花需水量的影响

膜下滴灌种植方式大面积在西北干旱地区推广应用,使得该区地下水得不到有效补给,地下水位出现大幅下降。水位下降使地下水对土壤水的顶托作用和潜水的蒸发作用减弱,对作物需水量产生一定影响。利用2008~2018年新疆巴音郭楞蒙古自治州国家重点灌溉试验站不同地下水位进行滴灌实验的有利条件,研究地下水位下降对干旱地区膜下滴灌棉花滴灌水量的影响,并使用Penman-Monteith公式计算地下水埋深7～8 m时膜下滴灌棉花的需水量。研究表明：地下水位下降致使干旱地区的膜下滴灌棉花高产的需水量上升;滴灌水的入渗能力具有随矿化度增加而增加的趋势,且适宜的含盐量对棉花的生长具有一定的协同作用;当地下水埋深大于6 m时,水位的进一步下降将不再促使膜下棉花的需水量进一步上升。     

咸水灌溉下制种玉米水分利用效率的研究

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,在西北干旱区的石羊河流域开展了咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水率和制种玉米产量指标,研究咸水灌溉对制种玉米耗水量、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:在相同灌溉水量条件下,不同灌水矿化度对制种玉米的耗水量影响不明显;随着灌水矿化度的增加,制种玉米的产量逐渐降低,3 g/L的微咸水灌溉与淡水灌溉相比,减产幅度在20%以下,而9 g/L的高矿化度的咸水灌溉减产幅度在30%以上;水分利用效率和灌溉水分利用效率具有与产量类似的规律.因此,在研究区短时期采用3 g/L以下的微咸水进行灌溉,对制种玉米减产幅度、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响较小.     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为分析播种前膜下滴灌棉田土壤不同深度水分和盐分的分布特征,对1998年开始利用膜下滴灌种植技术的棉田进行大规模网格取土,主要分析了棉田土壤水盐空间分布特征。研究结果表明:在生育期初播种前,棉田土壤0~5、5~20、20~40、40~60、60~80及80~100 cm对应土层中,水分变异系数小于盐分变异系数,且都属于中等变异性;土壤各层水分和盐分含量总体都呈现出表层土壤水分和盐分含量较低,深层土壤水分和盐分含量较高的分布规律;在0~100 cm土层中,随着深度增加,水分和盐分含量呈现出先增大后减小的趋势;设置排盐沟,能够使土壤盐分向排盐沟运移,有助于棉田改良。     

单双管微咸水膜下滴灌棉田根区土壤水电导率空间变异分析

土壤水电导率可直接表征土壤水易溶盐状况,为分析单、双管微咸水膜下滴灌棉田根区土壤盐分空间分布差异,采用WET探针对0～60 cm深度的剖面土壤水电导率进行网格化监测。通过统计特征值分析、半方差函数构建和Kriging空间插值等,获取土壤水电导率空间变异与分布特征。结果表明:单、双管滴灌模式下土壤水电导率均呈中等强度变异,且最优半方差函数拟合模型为高斯模型。同时,单管模式下结构性因素引起的变异强于双管模式。在试验壤土条件下,双管模式积盐程度相对较高,差异性达到了显著性水平(P 0. 05);单管模式则因相对较大的滴头流量,具有更强的横向渗流扩展洗盐能力。研究结果可为优化微咸水灌溉方式提供一定指导。     

干旱区膜下滴灌农田土壤盐分非生育期淋洗和多年动态

膜下滴灌土壤盐分在生育期和非生育期的累积与淋洗,共同决定了土壤的盐碱化趋势,影响着当地农业的可持续发展。为分析长期膜下滴灌土壤盐分多年动态,于2008—2013年在中国西北干旱区的清华大学-库尔勒生态水文实验基地开展了棉田实验,采集和化验了15 000余个土壤样本,结合SHAW模型模拟,探讨了非生育期冬春灌方式的盐分淋洗效果;基于长期连续观测及理论分析,评估了区域盐碱化趋势。结果表明:冬灌和春灌的盐分淋洗作用明显,冬灌盐分淋洗深度大致为60 cm,效果优于春灌。若膜下滴灌条件下综合采用非生育期冬灌或春灌洗盐,在多年尺度上土壤根区盐分不会出现明显累积,土壤盐碱化趋势可以得到控制。     

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。