玉米浅埋滴灌工程综合效益及对地下水位影响分析：以科尔沁区为例

内蒙古自治区通辽市科尔沁区近年来完成100万亩农田由传统地面灌(管灌)转为浅埋滴灌的高效节水工程建设和改造。本文根据该工程实施2年来的实地调研和2010—2019年地下水观测资料,以常规管灌为对照,采用层次分析法,从节水、经济和生态等方面对浅埋滴灌技术和高效节水工程进行综合效益评价,并对地下水埋深的变化情况及影响进行了分析。研究结果表明,2018年和2019年浅埋滴灌技术比管灌技术分别节水41.83%和37.66%,灌溉水生产率提高1倍以上,净收益增加51.96%和49.88%。地下水水位监测数据对比可知,地下水埋深下降速率由工程实施前0.36 m/a下降至0.24 m/a,浅埋滴灌工程实施能明显减缓地下水埋深下降速率。浅埋滴灌技术的综合效益均高于管灌,可在本地区或者相似区域推广应用。     

冬小麦地下滴灌氟乐灵注入制度对根系生长及作物产量影响的试验研究

通过田问试验,研究了地下滴灌施加氟乐灵对滴头根系入侵堵塞的控制效应及其对冬小麦产量、品质和根系分布的影响.试验选取施药日期和施药浓度2因素.施药日期取返青末期和抽穗初期2个水平,施药浓度取0,50,75mg/1和150mg/1共4个水平.冬小麦收获后,采用土钻法在滴头附近沿垂直方向分层取样,测定各土层的根长密度和氟乐灵含量,并统计各小区的产量.同时,在每个小区内随机抽取25个滴头,观测滴头流道内是否有根系残留.从而判断滴头是否发生根系入侵堵塞.试验结果表明,施药可以有效地削减滴头附近区域的根密度,从而减小根系入侵堵塞的发生.在对照小区内(0mg/1)抽取的25个滴头中有4个出现了根系堵塞现象(堵塞率16%),而在施药的各个处理中均未发现根系堵塞的滴头(堵塞率0).施药浓度对根系分布及作物的产量、品质均无显著影响.而施药日期对冬小麦根系的垂直分布影响较为显著,晚期施药导致滴头埋设深度处小范围内(15～30cm深度)的根系有所减少,而早期施药则使滴头下方较大区域内(15～40cm深度)的根长密度显著减小.     

灌水模式对冬小麦根系空间分布及多年产量的影响

以田间连续多年试验为手段,探讨了精细地面灌（水平格田灌）、地表滴灌和地下滴灌3种灌水模式分别在4种灌溉制度下对冬小麦根系空间分布以及多年产量的影响,试验结果表明,在灌水下限和灌溉定额相同时,灌水方式对冬小麦根系在行上和行间的空间分布规律存在显著影响,精细地面灌和地表滴灌显著促进根系在0—50cm土壤中的分布,而地下滴灌条件下作物根系在0～100cm土壤中分布的相对均匀一些;冬小麦的产量与灌溉定额呈现一定正相关性,灌溉制度对冬小麦产量存在显著影响,滴灌模式下作物产量多年连续稳定的几率大于精细地面灌。此外,非充分灌条件下,滴灌模式较精细地面灌提高作物产量的优势明显。     

番茄地下滴灌施药对根系分布的调控效应试验研究

通过日光温室内的盆栽试验，研究了地下滴灌施药(氟乐灵)对番茄根系分布的影响及其对滴灌灌水器周围根系的控制效应。试验共设置了2个施药处理和1个不施药的对照。2个施药处理的施药量相同 (均为50ppm的氟乐灵溶液300ml)，施药日期取2个水平：处理1在定植后的第3d施药，处理2在定植后的第24d施药。收获后取根样，用WinRHIZ0软件对各处理的整根特征参数和根密度分布进行分析。结果表明：施药处理1的整根特征参数(包括总根长、总表面、总体积、总根干重)与不施药的对照的各相应参数均无显著差别，而施药处理2的各整根特征参数均明显小于不施药对照。同时，2个施药处理滴头附近的根密度均明显小于不施药的对照，说明施药可以对灌水器周围的根系进行一定的调控，缓解灌水器的根系堵塞问题；2个施药处理的果实中均无农药残留，且各处理与对照的地上部分的生物量无显著差异。     

地下滴灌条件下水热运移数学模型与验证

基于土壤水、热运动基本方程,结合地下滴灌水分运动特点,建立了地下滴灌水热运移数学模型。利用HYDRUS-2D软件对模型进行了求解,并用田间实测数据进行验证。模拟和验证结果表明,模型对地下滴灌条件下的土壤水分和土壤温度运移变化动态的模拟效果较好,该水热运移数学模型可以用来监测和调控作物生长所需的土壤水、热环境条件。模拟值和实测值的结果对比表明,上层土壤的水分和温度的模拟值较下层土壤值差异较明显,且数值波动大,主要原因是上层土壤易受到土壤蒸发和大气温度剧烈波动的影响。     

西瓜和蜜瓜咸水滴灌的作物系数和耗水规律

在采用测渗仪测得内蒙古河套地区进行的西瓜、蜜瓜咸水滴灌田间试验的数据,利用水量平衡原理,计算出在不同灌水量条件下的耗水规律,得出作物在适宜生长条件下的耗水量,即作物需水量。根据美国A级蒸发皿和中式皿的自由水面蒸发量的关系以及美国A级皿的蒸发量和参照作物需水量之间的关系,推算出了作物各生育期的参照作物需水量ETr,计算出作物各生育期的作物系数KC和以中式蒸发皿为基础的作物需水系数。所得参数可为类似地区的西瓜和蜜瓜滴灌系统灌溉制度的设计提供参考。     

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显.灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌.     

基于排水输泄量模型的农田沟塘组合工程滞涝效应评估

农田沟塘组合工程可有效缓解农业水旱灾害和改善农村生态环境。为评估农田沟塘组合工程的滞涝效应,采用模型模拟的方法估算流量峰值消减率和流量峰值延时率两个评估指标,以表征流量峰值的消减作用和峰值发生时间的延迟效应。融合改进SCS曲线数法和Gamma方程构建的排水输泄量模型准确地模拟了沟道排水和沟塘组合条件下的排水流量过程,模拟结果的统计参数NSE和R2均大于0.94。流量峰值消减率和流量峰值延时率受堰宽(Lw)、堰深与堰宽之比(Rdw)及塘堰与排区的面积比(Ksp)三参数的影响。流量峰值消减率和流量峰值延时率均随Ksp增加和Lw减少而增加,两者受Rdw的影响较小;60%流量峰值消减率和85%流量峰值延时率的变化量均源于Ksp和Lw两参数,Ksp的影响强于Lw。三参数在流量峰值消减率和流量峰值延时率的影响上存在交互作用,调整Ksp和Lw可使农田沟塘组合工程消减70%的流量峰值或延迟5倍的流量峰值发生时间。