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。     

咸淡水交替淋溶下土壤盐分运移试验

为确定咸淡水交替灌溉后土壤盐分的运移规律,采用2 g/L,4 g/L两种矿化度的咸水分别与淡水连续、交替淋溶室内土柱,初步研究了咸淡水交替淋溶下土壤盐分的变化规律。研究结果表明:咸淡水交替淋溶下土壤表层盐分逐渐下移,两个试验处理的土柱都出现积盐情况,且4g/L时的积盐量大于2 g/L时的积盐量,土壤溶液中Na+,Ca2+的分布与EC值的变化规律基本一致,在此条件下盐分的增加没有引起土壤的碱化,灌水结束后,两个试验处理的土壤溶液EC值都小于4 dS/m,在作物耐盐的范围内,可推广应用到大田咸淡水交替灌溉中。     

盐渍化土壤环境下微咸水利用模式探讨

为探讨盐渍化土壤环境下微咸水的利用模式,在内蒙河套灌区的典型盐渍化试验区开展了微咸水灌溉试验,并针对盐渍化土壤的空间变异性,以试验实测数据及SWAP模型为基础构建了区域土壤水盐运移模型系统。田间试验结果表明,在盐渍化土壤上进行咸水灌溉,生育期土壤呈积盐状态,但其未对作物生长及产量构成较大威胁;基于区域土壤水盐运移模型系统进行了不同微咸水利用方案的数值试验,结果显示,生育期各方案都有所积盐,但经过秋浇灌溉后,土壤积盐大幅度减少,研究区整体处于脱盐状态,并得出盐渍化土壤条件下对区域土壤环境影响较小的生育期咸淡水轮灌优化方案,即1水90mm （淡水） 、2水75mm （淡水） 、3水115.5mm （3.84g/l微咸水）、4水115.5mm （3.84g/l微咸水） 的 “淡咸咸” 灌溉模式。     

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。     

河北省农业灌溉咸水利用机理研究

通过对河北省平原区咸水分布情况、典型区咸水的盐度、碱度计算、咸水灌溉条件的实验研究、咸淡水混合灌溉技术分析,河北省咸水灌溉矿化度应控制在3.0 g/L以下.在矿化度大于3.0 g/L的咸水区,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.结合河北省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,即减少淡水的开采量,而且对改善地下水超采取的生态环境也发挥了重要作用.     

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。     

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。     

黑龙港地区浅层地下咸水利用与改造

河北省黑龙港地区淡水资源短缺,是农业生产发展的制约因素.南皮试区十年咸水灌溉的研究结果表明:利用咸水灌溉小麦、玉米两茬亩产464～557kg,比不灌溉地旱作增产1.2～1.6倍;在集中降雨淋洗条件下,根层土壤不积盐;实行咸淡(碱)水轮灌、混灌有利于作物稳产高产;抽咸用咸,蓄补淡水,淡化地下水质,改造土地盐碱.     

微咸水灌溉对土地整治项目区水土环境的影响

为了研究不同灌溉模式对土地整治项目区土壤环境、地下水矿化度和埋深的影响,在内蒙古河套灌区选定具有代表性的红卫试验场进行了枸杞田间微咸水灌溉试验,探讨对土壤环境、地下水环境影响最小的枸杞微咸水灌溉模式。结果表明:不同轮灌模式下土壤盐分均发生表聚现象,在枸杞根系发达区淡-咸-咸灌溉模式下土壤盐分最低,对枸杞生长影响较小;地下水矿化度存在显著差异,淡-咸-咸灌溉模式下枸杞整个生育期内地下水矿化度最低,咸-咸-咸灌溉模式下最高;不同轮灌模式下地下水埋深差异不大,并且在生育期末基本回到了开春时的水平;淡-咸-咸灌溉模式对地下水环境影响较小,是适合当地土地整治采用的最优灌溉模式。     

低平原引黄灌区咸淡水资源的综合开发与利用

在引黄条件下,实行井渠结合、咸淡水轮灌,可有效地减缓作物根区盐累积所造成的危害。试验结果表明,7～9g/1咸水与淡水轮灌,小麦、玉米产量分别达到5298kg/hm~2和6297kg/hm~2与同期咸水灌溉相比较,分别增产98.4％和11.2％。总结提出低平原引黄灌区井渠结合、咸淡水轮灌的水资源利用管理技术和引用外水条件下的咸淡水联合运用的优化调配模型,为缺水盐渍区合理引调外水,充分发挥调水效益,保障农业的持续发展提供了科学依据。     

宽垄沟灌对夏玉米生育进程及产量的影响

通过2013～2015年3年的大田试验,研究了宽垄沟灌和传统种植模式对夏玉米生育进程及产量的影响.结果表明:不同种植方式下,水分胁迫均对作物的生育进程有影响,夏玉米生育周期随着水分处理的增大而延长;与常规种植方式相比,宽垄沟灌方式下,夏玉米的生育周期延长了1～4d.过低或过高的水分胁迫均会抑制作物的正常生长,导致灌浆速度缓慢,适当水分处理(L-70)能有效促进籽粒增长,达到节水高产的效益.2013～ 2015年夏玉米的产量及其构成因子基本上都随着灌水量的提高而增加,较常规种植,宽垄沟灌方式下夏玉米平均增产率为2.38％～6.04％.说明宽垄沟灌能有效改善夏玉米穗部性状,促进籽粒灌浆,达到夏玉米节水高产的目标.     

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。     

不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响

为了探究北京地区夏玉米适宜的耕作和灌溉施肥方式,开展了夏玉米野外田间试验,试验设置了4个处理,分别为不起垄高灌中肥处理(AE)、不起垄低灌高肥处理(BF)、不起垄低灌中肥处理(BE)和起垄不灌低肥处理(CD)。通过测定夏玉米生育期内的土壤含水率、生长及产量指标,研究不同耕作与灌溉施肥方式对夏玉米水分利用效率的影响。研究结果表明:起垄CD处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化不明显,不起垄处理夏玉米生育期内的土壤含水率变化明显,在垄作方式相同情况下土壤含水率随着灌溉水量和施肥量的增加而增大;夏玉米产量随着灌溉水量和施肥量的增加而增大,不起垄AE处理的产量最大,为10 768 kg/hm~2,起垄CD处理与不起垄AE处理相比,夏玉米产量减产12.86%,起垄CD处理对夏玉米的产量的影响较小;起垄CD处理与不起垄AE处理具有相同的夏玉米水分利用效率,为2.29 kg/m~3。因此,在试验区种植夏玉米,采用起垄不灌溉低肥的方式可以提高夏玉米的水分利用效率,对夏玉米生长及产量影响较小,可以达到节水节肥的目的。     

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。     

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。     

黏弹性人工边界地震动输入方法及实现

本文对实现黏弹性边界的常用方法进行了总结,对相应于黏弹性边界的地震动输入公式进行了详细推导,把自由场应力的求解也转化为自由场速度的求解,简化了地震动输入公式,并给出了地震动输入的简化方法。基于ABAQUS软件,进行算例分析并和理论解进行对比,验证了各种黏弹性边界实现方式及本文地震动输入方法的合理性和正确性。最后,对大朝山重力坝典型挡水坝段进行地震响应分析,通过施加黏弹性边界并输入相应地震动,评价了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行了比较。结果表明,考虑辐射阻尼效应后坝体地震响应明显降低,故在实际工程抗震分析时对其影响应予以适当考虑。     

河北省 5 个县域冬小麦-夏玉米连作灌溉需水特性分析

利用河北平原区5个县域及周边的雨量站、气象站和农气站资料,综合考虑降水、土壤和作物特性,提出修正的SCS-CN模型用于计算作物有效降水量,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算作物需水量,探讨研究区不同水文年份作物灌溉需水量的时空分布特性。结果表明,研究区冬小麦-夏玉米连作多年平均作物有效降水量、作物需水量和灌溉需水量分别为389、736和347mm,丰水年、平水年和枯水年冬小麦-夏玉米连作灌溉需水量分别为321、382和423mm。冬小麦生育期灌溉需水量271～350mm,返青-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期灌溉需水量各占全生育期的26%、26%和29%;夏玉米全生育期灌溉需水量0～49mm,抽雄期和成熟期分别占全生育期的52%和48%。作物有效降水量空间分布,石家庄3县西高东低,邯郸2县西低东高;作物需水量石家庄3县高于邯郸2县;研究区灌溉需水量空间分布不均,大致呈带状分布。     

基于农业灌溉需水量计算的黄河三角洲作物结构优化EI北大核心CSCD

为优化黄河三角洲作物结构,以东营市垦利区为例,计算了当地主要作物各生育阶段及整个生育期内的作物需水量、有效降水量以及淋洗需水量,并对不同作物的水分盈亏情况进行了分析。结果表明:作物补充灌溉需水量从小到大依次为玉米、棉花、小麦、水稻;玉米水分亏缺程度最低,应适当增加玉米种植面积或者把冬小麦、夏玉米轮作更换为一年种植两季玉米(春玉米和夏玉米);减少棉花在中、轻度盐碱地的种植面积,对耐盐性较好的棉花改用排水回用或微咸水灌溉;兼用灌溉用水和洗盐用水种植水稻,在经水稻种植改良成轻度盐碱地的土壤上种植玉米和小麦。     

Innovative uses of vegetated drainage ditches for reducing agricultural runoff.

Vegetated agricultural ditches play an important role in mitigation of pesticides following irrigation and storm runoff events. In a simulated runoff event in the Mississippi (USA) Delta, the mitigation capacity of a drainage ditch using the pyrethroid esfenvalerate (Asana XL) was evaluated. The pesticide was amended to soil prior to the runoff event to simulate actual runoff, ensuring the presence of esfenvalerate in both water and suspended particulate phases. Water, sediment, and plant samples were collected temporally and spatially along the drainage ditch. Even with mixing of the pesticide with soil before application, approximately 99% of measured esfenvalerate was associated with ditch vegetation (Ludwigia peploides, Polygonum amphibium, and Leersia oryzoides) three hours following event initiation. This trend continued for the 112 d study duration. Simple modeling results also suggest that aqueous concentrations of esfenvalerate could be mitigated to 0.1% of the initial exposure concentration within 510 m of a vegetated ditch. Observed field half-lives in water, sediment, and plant were 0.12 d, 9 d, and 1.3 d, respectively. These results validate the role vegetation plays in the mitigation of pesticides, and that ditches are an indispensable component of the agricultural production landscape.