膜下滴灌田间土壤水分动态变化规律

利用统计学方法,研究了南疆棉花膜下滴灌条件下田间土壤含水率随时间的动态变化规律,以及土壤水分在垂直方向的变化趋势,以便为棉花膜下滴灌自动灌溉系统中的墒情预测提供理论依据。结果表明,整个灌季的田间土壤含水率具有中等程度的空间变异性,随着时间的推移土壤含水率的空间变异强度逐渐减小,灌水后土壤含水率的空间变异强度大于灌水前,随着取样深度的增加土壤含水率的空间变异强度先增大后减小。     

滴灌棉田土壤水分空间变异的尺度效应

在昌吉滨湖乡下泉子村共布置40个观测点,观测0―60cm深度土壤剖面水分分布。结合田间观测,研究了棉花膜下滴灌土壤水分空间变异的尺度效应。结果表明,在一维条件的hmin=5―10m采样尺度,二维条件的10m×15m和20m×15m采样尺度,水分变异函数的变程及变幅较稳定,最优性检验指标I值随采样尺度增大而增大。     

不同土壤质地的土壤含水率的空间变异性

本文以头屯河灌区农十二师头屯河农场试验区为依托开展试验研究,采用经典统计学和地统计学方法,通过分析膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律,建立其土壤水分空间变异的结构模型。结果表明,不同土壤质地的条件下,膜下滴灌棉田土壤含水率的空间结构性不同;粘土土壤含水率的随机因素带来的空间变异性大于壤土的。     

干旱区土壤含水率和盐分的空间变异性及其关系研究

为探明西北干旱区土壤水分和盐分的空间分布特征,在乌兰布和沙区布设38个样点,获取3个土层(0～10cm、10～30 cm、30～50 cm)的土壤含水率和土壤EC数据,利用空间信息科学——统计学,同时结合经典统计学与长序列上的谱分析,对干旱区土壤水盐参数的空间分布特征进行分析。结果表明:干旱的乌兰布和地区土壤含水率、土壤EC的变异系数分别介于38%～57%和35%～98%,均属于中等偏弱变异程度,且两者变异系数随土层深度自上而下逐渐增大;研究区0～50 cm土层的土壤含水率和EC均值分别为7.09%～12.01%和0.16～0.28μS/cm,30～50 cm土层含水率均值最大,对于整个干旱沙区,土壤水分和盐分含量普遍较小;由块金系数可知各深度土层的土壤含水率及EC值变化具有较强的空间相关性,最小变程大于采样间距,网格布设基本满足空间分析要求,但应缩小采样间距,增加采样点,以寻求最佳采样点间距;克里格插值结果显示,不同土层含水率呈逐月升高的趋势,土壤盐分则逐月降低,5月土壤表层(0～10 cm)盐分均值最大、分布最广;谱分析结果显示EC值在含水率序列上随生育期呈现先长程正相关(5月)后长程负相关(6-8月)。     

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。     

土壤空间变异对滴灌水氮淋失风险影响的模拟评估

滴灌水氮淋失是系统设计和运行管理需要考虑的重要因素。本研究利用HYDRUS-2D软件构建了滴灌条件下的水氮运移模型,通过局部敏感性分析和全局敏感性分析方法研究了砂壤土土壤水力参数、初始含水率和土壤溶液中初始NO3--N 浓度的空间变异对水分渗漏率和NO3--N 淋失率的影响。结果表明,水分渗漏率和NO3--N 淋失率随饱和含水率的增大而明显降低,随土壤初始含水率的增大而明显升高。弱变异条件下,水分渗漏率和NO3--N 淋失率的变异性主要由土壤初始含水率、饱和含水率和饱和导水率的空间变异引起;中等变异条件下     

砾石土质条件下葡萄滴灌生育期土壤含水率变化规律研究

为探究酿酒葡萄在砾石土质条件下的土壤含水率变化规律及合理灌溉制度,选取贺兰山东麓砾石土典型试验区,以五年生赤霞珠品种为研究对象,设计2 550、2 850、3 225、3 600 m3/hm24个不同定额的灌水处理,应用TDR土壤水分剖面仪和土壤水势仪,监测生育期滴灌前后不同土层含水率与水势变化,针对监测数据从灌水处理整体与单个生育期不同角度进行分析,研究酿酒葡萄在砾石土条件下不同滴灌定额土壤含水率变化规律,最终提出生育期适宜灌溉制度。研究结果表明:随着灌溉定额的增加,土壤含水率在0~40cm土层范围内变化较明显;不同深度土层土壤水势变化规律与灌溉定额的大小有关;1m深土壤水分蓄存比并不是随着灌水量的增加而增大,而是当灌水量达到某一定额时,随着灌水量的增加,土壤水分蓄存比减小,砾石土单次灌水量高于300 m3/hm2时,土壤水分蓄存比较低,易产生深层渗漏。     

黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应研究

为研究黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应,测定32 m×32 m、48 m×48 m、64 m×64 m、80 m×80 m和96 m×96 m 5种采样面积上的土壤含水量,运用传统统计学、地统计学和多重分形等理论,分析土壤含水量空间变异性随采样面积的变化规律。结果表明:研究区不同采样面积土壤含水量的平均值介于31.13%~33.57%,均存在由小于采样尺度和实验误差导致的变异,空间相关范围介于25.80 m~123.60 m,空间相关程度介于16.742%~29.874%,空间变异程度介于0.0292~0.1026;随采样面积的增加,土壤含水量的平均含量和变异程度都逐渐减小,由小于采样尺度和实验误差导致的变异与空间相关范围都先降低后增加,空间相关程度先增加后降低,造成不同采样面积土壤含水量空间变异性的局部信息有所差异。     

不同条件下小尺度土壤热导率空间变异分析

为探究不同采样间距条件下小尺度土壤热导率的空间变异性，选取典型农耕田块，分别以20 m、12 m、4 m为采样间距进行采样，对100 m×100 m(H),60 m×60 m(M),20 m×20 m(L)3种尺度下0～40 cm土层深度以10 cm为间隔分层测量热导率，对试验数据进行统计分析和空间分析。结果表明，土壤热导率在同一土层面上呈现出弱变异，各尺度同一取样点下热导率在垂直方向上亦呈现为弱变异，变异系数随尺度的减小而减小。在3种小尺度中结构比随着尺度的减小而增大，表明空间相关性随尺度减小而减小。H尺度呈现出较强空间正相关性，M尺度弱空间正相关性，L尺度呈现较小空间负相关性且置信度较低，说明热导率取样点间距可以进一步优化。随采样尺度增大，莫兰指数呈增大趋势，土壤热导率的空间聚集效应不断增强。     

内蒙古河套灌区土壤性质空间变异性分析——以解放闸灌域和永济灌域为例

以河套灌区解放闸灌域和永济灌域中的田间土壤粒径、含水率及电导率为研究对象,探究灌域土壤性质的空间变异性。对研究区田间土壤进行采样,运用经典统计学与地统计学方法对土壤性质的空间变异性和分布规律进行研究。结果表明：研究区内土壤粒径、含水率、电导率的变异系数介于10％~100％之间,属于中度变异;研究区内土质以壤土和粉砂壤土为主,占研究区总面积的72％~76%,秋季土质多样性高于春季;不同土壤质地下含水率和电导率的空间变异性不同,其中壤土的土壤含水率空间变化最大,壤土和粉砂壤土的电导率空间变化最大。解放闸灌域和永济灌域土壤性质的空间变异程度为中等变异。     

不同尺度网格膜下滴灌土壤水盐的空间变异性分析

进行土壤水盐空间变异性的研究对于膜下滴灌取样设计和抑盐效果的评价有实际参考价值。在新疆玛纳斯县进行了0.5m,5m和50m3个尺度网格田间土壤水盐取样,分别采用经典统计、地质统计及分形理论对土壤水盐的空间变异性进行了分析。传统统计分析表明,3个尺度网格下土壤含水量均具有中等偏弱变异特征且服从正态分布,而土壤含盐量具有中等偏强变异特征且服从对数正态分布。地质统计分析表明,在不同尺度和方向上,土壤含水量和含盐量的半方差函数大多可采用球状模型模拟,其变程随尺度增加而增大,土壤含水量显示出更强的块金效应。采用套合模型可精确描述土壤水盐的总体空间结构。0.5m尺度土壤水盐等值线图沿滴灌带分布,但其它2尺度下此趋势消失。基于半方差函数的土壤含水量和含盐量分形维数(D)在3个尺度和5个方向下有所不同但差异不大,表明土壤水盐性质存在一定范围的自相似结构。分形维数D与半方差函数的参数(基底方差与基台值之比)具有较好的线性关系。     

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。     

不同水源膜下滴灌对玉米性状及地温的影响

为了研究不同水源膜下滴灌对土壤地温、玉米生育指标和产量的影响,采用田间对比试验方法,定期对试验小区的地温、土壤含水率以及玉米生育指标进行观测,得出在玉米初期地表水滴灌处理的地温高于地下水滴灌,且随着生育期的推进和土层的增加,两处理的地温差异性减小;在含水率方面两种处理的差异性不明显,综合两处理的含水率和地温,两者成反比关系,但地表水对这种关系有削弱的趋势;在产量上地表水滴灌处理比地下水高4．58％,可见地表水膜下滴灌更利于作物的生长和产量的提高。     

浅埋式滴灌土壤水分分布规律试验研究

以探寻合理的滴头埋深与流量为目的,开展浅埋式滴灌下土壤水分分布规律的试验研究。试验土箱净尺寸为30cm×30cm×60cm(长×宽×高),供试土壤取自新疆青河县阿苇灌区试验站。试验设置5、10、15 cm 3个滴头埋深,各埋深条件下设置不同流量的处理。结果表明:不同滴头埋深的情况下均存在土体破坏的临界流量,滴头埋深越大临界流量也越大,滴头埋深为5、10和15 cm对应的临界流量分别为1.0、1.7和2.5 L/h;随着流量的增大,滴头埋深过浅时,水量向湿润体上部聚集,当埋深超过一定深度时,水量向湿润体下部聚集;在临界流量情况下,湿润锋前60 min运移速率较快,随着滴头埋深的增大,灌水结束后湿润体的垂向湿润长度越长,土壤平均含水率值越小;滴头埋深为10 cm、流量1.7 L/h时,湿润体水分分布较为合理。     

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。     

浅埋式滴灌条件下毛管间距对苜蓿生长的影响

为了探讨浅埋式滴灌毛管间距对苜蓿生长的影响,在阿勒泰市青河地区进行苜蓿浅埋式滴灌田间试验,试验设置30、60、90 cm 3种毛管间距。通过观测各土层含水率、苜蓿毛细根密度以及生长指标等,研究毛管间距对土壤水分以及苜蓿生长的影响。结果表明:毛管间距为60、90 cm处理的各土层含水率增值优于30cm处理;毛管间距30、60 cm处理苜蓿的毛细根密度明显高于毛管间距90 cm的处理;毛管间距为30、60 cm的处理对苜蓿生长的影响差异较小,其中以间距60 cm处理为优,而间距为90 cm对其影响较大,不利于苜蓿的生长。因此,毛管间距以60 cm最优,适合该地区苜蓿的灌溉。     

精准滴灌农田排水过程数值模拟

因精准滴灌农田土壤水分运动、再分布和时空稳定性有别于传统地面灌溉农田,造成排水过程和排水量也不相同,为了准确模拟精准滴灌农田排水过程,在监测土壤墒情指导滴灌灌溉条件下,根据农田土壤水分的分布特征,利用有限差分法建立基于Richards方程的精准滴灌农田排水过程系统模型,并通过滴灌农田排水过程田间观测,对系统模型进行识别验证。结果表明:在灌溉周期内,农田各点潜水水位随时间逐渐趋于稳定,潜水水位模拟值与实测值的绝对误差在-13～21 mm范围内,潜水水位模拟值与实测值吻合效果较好;在降雨后农田排水过程的模拟中,NO101、NO501和NO505观测孔潜水水位模拟值与实测值的绝对误差分别为-27～47 mm、-27～-76 mm和-27～-79 mm,潜水水位模拟值与实测值在时间和空间上变化趋势一致,两者差异较小,吻合较好;系统模型能较为真实地反映精准滴灌农田的排水过程,可为大面积应用滴灌技术的现代灌区排水系统规划设计和改造以及灌排信息化管理提供参考依据。     

干旱缺水地区根系分区交替灌溉技术探讨

干旱缺水地区的科学合理灌溉模式不仅能为作物提供适宜的水分,降低ET损耗,还能使土壤中的水、气、热维持在良好状态,给作物生长发育带来良性刺激,有利于提高作物产量.本文探讨干旱缺水地区地表滴灌与地下滴灌相结合的作物根系分区交替灌溉模式,包括两种布置方式:1)滴灌带单行直线布置;2)滴灌带双行直线布置.两种布置方式有其不同的适用性,但地表及地下滴灌带单行铺设易于在生产实际中得到推广.地表灌溉与地下灌溉相结合的灌溉模式对于干旱缺水地区推广精准灌溉,发展现代农业具有重要的意义.     

干旱区不同灌溉方式下枣树根系分布特性研究

采用土钻取样和扫描分析法,对干旱区两年的滴灌和沟灌两种灌溉方式下的枣树根系分布进行了调查研究。结果表明:滴灌处理的总根长、吸收根根长、根尖数、分叉数以及根表面积和体积分别比沟灌提高了15.4%、13.9%、24.8%、39.7%、29.9%和47%,说明滴灌使根系增多,从而提高了枣树根系吸收水分和养分的能力。并用指数函数建立了枣树有效根长密度分布的二维模型,为干旱区枣树的滴灌技术改进提供依据。