再生水滴灌作物生育期内土壤中氮素 动态变化规律研究

采用大田试验方法,以地下水滴灌为对照,分析研究了再生水滴灌条件下土壤中氮素随作物生育期的动态变化规律。结果表明：再生水滴灌条件下,表层土壤中NH+4-N浓度的峰值变化情况为：再生水滴灌>50%再生水滴灌>地下水滴灌。NH+4-N在0~40 cm处浓度较高,40 cm以下深度处,NH+4-N积累量极少。在整个生育期内,NO-3-N在土壤中呈逐渐增加的趋势,但增加幅度不明显。     

冷凉地区滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应研究

在北疆冷凉地区开展了滴灌油葵土壤水分运移规律及温度效应试验。结果表明:油葵主要根系分布区域深30cm左右,灌溉水分下渗到50cm以下后只有少量被油葵根系吸收利用,适时适量的灌溉对提高油葵抗性和长期生长能力有利。滴灌灌水对土壤有一定的增温作用,在灌水结束后数小时内使10~70cm土层土壤温度稳定在20~25℃之间,有利于主要根系的生长和吸收;而灌水结束后3~5d内,表层土壤温度显著降低,对油葵主要根系有一定的"冲击作用"。合理安排滴灌灌水周期,适当结合覆盖技术,可以达到提高冷凉地区油葵灌水质量的目的。     

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。     

鲁北平原养鸡场周边包气带与地下水砷化合物分布规律

洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)被广泛用作饲料添加剂,但大部分以原体形式随粪便排出,进入环境的洛克沙胂在微生物和光照作用下最终转化为毒性较大的As(V)和As(III)等,并在雨水或农灌的淋滤冲积下污染周边土壤、地表水和地下水。以鲁北平原某养鸡场为研究区,对鸡粪、饲料、周边表层土壤、鸡粪堆积和背景包气带垂向剖面以及地下水进行洛克沙胂及其代谢物的检测,结果饲料中洛克沙胂浓度为34mg/kg,鸡粪中HAPA(3-氨基-4-羟基苯胂酸)浓度为11 mg/kg,距离鸡场越近的表层土壤砷含量越高。三个包气带垂向剖面均以As(V)为主,As(III)含量较小。鸡粪堆积处垂向剖面上HAPA、As(V)和As(III)在土壤表层含量最高,浓度随深度增加而呈下降趋势,同时受到土壤岩性的影响,砷化合物主要的吸附层位为0~30cm与200cm以下;背景包气带垂向剖面上各砷化合物含量均明显低于鸡粪堆积处包气带垂向剖面的砷化合物含量;在鸡场内旧井中检测到浓度为165μg/kg的As(V)。结果证实鸡粪堆积导致土壤包气带、周边土壤和地下水砷含量增加,且这种污染很难消除。     

干旱区膜下滴灌土壤盐分年内分布特征

土壤次生盐渍化问题是威胁干旱区膜下滴灌条件下棉花生长的主要因素之一,为探明膜下滴灌棉田土壤盐分在生育期内随时间及剖面分布特征,专门针对土壤盐分进行了一个生育期的监测,具体实验结果为:在棉花整个生育期内,土壤盐分在水平方向呈现出滴头行间膜间的分布特征,越靠近膜间,土壤盐分累积程度越剧烈;在深度方向上,基本呈现出随深度增加,盐分值增大的趋势,100cm土层附近出现盐分稳定累积层;棉花苗期表层0-20cm土层土壤盐分呈现出表聚现象,对幼苗生长构成潜在威胁;盛花期(7月中旬左右)出现了由于地下水位抬高引起的土壤次生盐渍化问题,适当控制此时段灌水量及灌水次数对棉花生长有着重要作用。     

滴灌湿润体内土壤墒情监测点位置的试验研究

为了快速精确地监测土壤水分,通过田间试验观测了滴灌带一个湿润体内不同位置的7个中子仪监测点0～120cm深度土壤剖面的水分分布,分析了膜下滴灌湿润体内土壤水分随监测点位置的变化情况。结果表明:土壤含水率的差异,只与监测点与滴灌带的距离有关,距滴头5 cm处的监测点与距滴灌带30 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带55、70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点应布置于距滴灌带0～30 cm范围内,不宜超过此范围。     

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。     

冻融期膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律研究

为探究冻融期膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律,于2016年12月～2017年4月在石河子大学节水灌溉试验站进行田间试验。结果表明:在3月4日棉田土壤最大冻深为60 cm。土壤温度受气温变化的影响随深度增加而逐渐减弱,并表现出一定的滞后性,土壤温度变化的滞后性随深度增加没有一定规律性。土壤冻结期,土壤水分由非冻结层向冻结层运移,盐分随着土壤水分自土壤深层向表层聚集;土壤消融期,在强烈地表蒸发作用下土壤表层水分下降,土壤盐分不断向地表运移,使上层土壤盐分含量升高。冻融过程使土壤各土层的水分自上而下呈现出增加-减少-增加的变化规律,形成土壤水分再分布现象。而土壤盐分呈现积盐-脱盐-返盐的规律,形成土壤盐分再分布的现象。冻融期土壤水分和土壤盐分的变异性变化趋势基本保持一致,符合盐随水走的运移规律。冻融过程中90 cm处的土壤水盐和变异系数都达到最大值。该研究结果对绿洲膜下滴灌可持续发展以及土壤次生盐碱化的防治,有着重要的意义。     

张掖大满灌区混凝土渠道冻胀特征试验研究

针对张掖大满灌区混凝土衬砌渠道阴坡冻胀破坏现状,选择代表性冻胀破坏渠段作为研究对象,定期监测渠道阴坡面地温、渠基土壤含水率及典型渠段渠道冻胀变形量。结果表明,在冻融交替过程中地温与气温的变化规律一致,项目观测期内表层5 cm处的地温变幅最大为18℃,随着土层深度增加地温变幅逐渐减小,且地温总体随着外界温度上升而上升,地温变化较气温存在一定的滞后性;土壤含水率随土壤深度的增加而增加,表层20 cm处含水率在3.06%~7.1%之间变化,整体表现含水率最低,变幅4.04%;最下层100 cm处含水率在17.25%~20.69%之间,变幅3.44%。渠道冻胀量随着气温持续降低,混凝土板冻胀隆起变形也会不断增大,最大变形发生在24号板,变形量为1.71 cm;随着气温逐渐升高,各冻胀板不同程度回落,回落量最大板为24号板,回落量为1.458 cm。     

稀土尾矿库湿地土壤重金属污染生态风险评价

以白云鄂博稀土尾矿存放地包钢尾矿库南侧湿地土壤为研究对象,以相对无污染的昭君岛黄河湿地和小白河黄河湿地自然保护区为对照样地,在不同深度进行采样,研究了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的累积效应和富集特征,并利用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数、土壤污染负荷指数法进行污染程度评价,利用潜在生态风险指数法进行生态风险评价。结果表明:湿地土壤中重金属元素Cd、As、Pb、Cr和Ni均超过背景值,As元素超过了《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中二级标准;单因子污染指数评价显示As、Cd对尾矿库周边土壤造成了严重污染;内梅罗综合污染指数评价结果显示所有样点土壤均为重度污染,其中尾矿库湿地土壤污染程度明显高于黄河湿地的;土壤污染负荷指数显示在尾矿库采样点耕作层(0~40 cm)土壤污染程度为重度,黄河湿地采样点为中度;整体而言,土壤重金属潜在生态风险随着深度的增加而降低,表层土壤重金属潜在风险最高。     

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。     

滴灌带埋深对田间土壤水氮分布及春玉米产量的影响

地下滴灌是在滴灌技术日益完善的基础上发展而成的一种新型高效节水灌溉技术。本文以春玉米为研究对象,在一种砂壤土上使用压差式施肥罐和比例施肥泵两种施肥装置,研究了3种滴灌带埋深（0cm,15cm,30cm）对田间土壤水氮分布及作物生长的影响。田间春玉米滴灌小区试验的结果表明：滴灌带埋深影响田间土壤垂直剖面中水氮的分布状态;在本试验条件下,经过多次滴灌后,0cm埋深处理的地表滴灌其土壤剖面下部70cm以下土层的土壤含水量和NO3^-N含量均高于15cm和30cm埋深处理的地下滴灌;15cm和30cm埋深处理的地下滴灌其春玉米籽粒和鲜穗产量均显著高于0cm埋深处理的地表滴灌,以T区为例,15cm和30cm埋深处理的籽粒产量比0cm埋深处理的地表滴灌分别提高10．1％和11．6％,鲜穗产量分别提高5．6％和6．6％。     

Simulation of Soil Water Dynamics Under Surface Drip Irrigation from Equidistant Line Sources

One of the most important aspects of planning and management of a drip irrigation system is the determination of the soil moisture patterns formed under the emitter. In the present study soil water dynamics under surface drip irrigation from equidistant line sources are investigated using a simulation model, which combines hysteresis in the soil water characteristic curve, evaporation from the soil surface, and water extraction by roots. In this model a two-dimensional distribution of roots as well as a more rational way for the temporal distribution of the daily potential evapotranspiration are also incorporated. Soil water distribution patterns for two soil types (loamy sand, silt loam), two discharge rates (2 and 4 l m^?1 h^?1), two irrigation depths (30 and 40 mm), and two drip line sources spacing patterns (60 and 80 cm) are investigated. The numerical results showed that the soil water dynamics mainly depend on the soil hydraulic properties, the irrigation depth, and the drip line sources spacing. The results also showed that the irrigation efficiency and the actual evaporation decrease when the irrigation dose or the distance between the line sources increases. By contrast, the deep percolation increases when the irrigation dose or the distance between the line sources increases.     

华北地区滴灌控制基质势对生菜产量和水分利用的影响

利用三年试验资料研究了华北地区滴灌条件下,不同基质势处理(-10 kPa,-20 kPa,-30 kPa,-40 kPa,-50 kPa)对结球生菜产量、水分利用效率(WUE)及灌溉水利用效率(IWUE)等的影响。结果表明:随着滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势控制的降低,整个生育期结球生菜的灌溉水量、累计耗水量明显减少,而水分利用效率和灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高,但不同处理生菜总产量无显著差异。三年监测数据表明,受生长期降雨影响,大部分时间土壤基质势实际都维持在-30 kPa以上。因此,露地滴灌种植生菜,缓苗后,可通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-30 kPa来指导灌溉。     

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。     

石羊河流域干旱沙漠区滴灌条件下苹果树耗水规律研究

为研究沙漠地区苹果树滴灌的需水规律及土壤水分状况对苹果树生长的影响,在石羊河流域下游民勤茨井东苹果园进行了3年田问试验,结果表明：沙漠地区苹果树滴灌的耗水规律呈单峰型,需水临界期在6月中旬至7月,耗水量最高,进入8月份逐渐下降;不同处理、不同灌水量下,作物系数Kc变化不大,滴灌条件下苹果树的作物系数大大低于地面灌溉条件下的作物系数;并提出了在该地区合理的苹果树灌溉制度,包括灌溉定额、灌水次数、灌水间隔及灌水定额。     

不同滴灌方式对棉田土壤盐分的影响

采用田间抽样调查分析的方法,研究了不同滴灌方式对新疆棉田土壤盐分的影响。结果表明,采用滴灌施肥8年后,0-100cm土体土壤总盐平均质量分数膜下滴灌比地下滴灌高10．98％;在20cm以上土层,土壤总盐平均质量分数地下滴灌比膜下滴灌高出23．35％;在60-100cm土层,土壤总盐平均质量分数膜下滴灌比地下滴灌高出85．99％。造成不同灌溉方式下土壤总盐质量分数差异的主要离子为Cl-和Na＋。膜下滴灌条件下,土壤Cl-和Na＋的质量分数较高。试验区采用地下滴灌时,应防止地表盐分的积累,同时,应结合喷灌或地面灌溉,解决棉花苗期的土壤水和盐的问题。     

再生水灌溉对土壤质量的影响研究

再生水灌溉是解决水资源短缺的有效途径,在北京市选取新河再生水灌区,对土壤质量情况进行研究分析。结果表明：再生水灌区土壤中重金属含量未对土壤产生不利影响：再生水灌溉对土壤碱性的危害性较低;再生水灌区土壤阴离子含量相比井灌区含量变化要稳定,对作物影响程度小;再生水灌溉可以提高土壤有机质含量,对土壤具有较好的保肥能力。