宁夏半干旱区玉米滴灌灌溉制度试验研究

为了促进宁夏半干旱区节水灌溉技术的推广应用,本文针对宁夏扬黄灌区规模推广玉米大田滴灌缺乏相关滴灌灌溉制度的突出问题,采用大田小区对比试验与示范区技术应用监测相结合的方法,开展了玉米裸地滴灌灌溉制度试验研究。在综合分析玉米生育期灌溉定额、土壤含水率变化、耗水量、作物产量、水分生产效率的基础上,研究提出了玉米生育期滴灌11~12次、灌水定额300~450 m3/hm~2,灌溉定额4 200~4 425 m3/hm~2的滴灌灌溉制度。研究结果表明:玉米大田滴灌目标产量15 000 kg/hm~2,水分生产效率达到3.0 kg/m3,玉米滴灌较大田畦灌可提高经济效益3 735元/hm~2,同时节水1 800 m3/hm~2、节水30%以上。     

新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅰ:模型与参数验证

新疆地区广泛应用膜下滴灌技术进行棉花种植,易在膜下浅层根区(0~40 cm)形成淡化区域,而深部根系层(40~60 cm)却始终处于积盐状态,具有较大的积盐和返盐隐患。为了更为便捷地探索节水、高效的暗管排盐模式,在开展蓄水淋洗条件下暗管(埋深60 cm、间距500 cm)排水、排盐田间试验和分析建立相应数值模型的基础上,利用HYDRUS软件和田间试验数据对所建立的数值模型和水盐运动参数进行了校验,结果表明模拟值与实测值之间整体吻合较好,剖面土壤含水量分布的最大均方根差(RMSE)和最小决定系数(R2)分别为0.025 cm~3/cm~3和0.88,含盐量分布的最大RMSE和最小R2分别为2.74 g/kg和0.93,基本在可接受范围之内。尽管剖面土壤脱盐率可达77.5%,但绝大部分盐分都被淋洗至暗管以下土层,暗管排盐量十分有限,仅占60 cm以上土体盐分总量的11.7%,因此有必要探索膜下滴灌棉田暗管排盐的改进模式或方法,以有效提高其排盐效率。本文所建立的数值模型和相关水盐运动参数可以较好地描述暗管排水、排盐过程中的土壤水盐动态,并进一步用于当地膜下滴灌棉田不同暗管排盐模式的数值模拟与分析,从而为新疆膜下滴灌棉田高效排盐模式的探索提供科学依据。     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

河套灌区暗管排水稻田盐分空间变异及排盐效果

暗管排水和稻田淹灌相结合治理盐碱地,是当前应用较广泛的排盐措施。为了探索暗管排水和稻田淹灌联合应用的排盐效果,对内蒙古河套灌区120 hm~2暗管排水稻田3次主要排水前后土壤盐分变化进行监测,基于地统计学方法分析排水前后区域盐分空间变异特性,并对不同生育期的排盐规律进行总结。结果表明:暗管排水促进了稻田土壤盐分的均质化,0～20、20～40、40～100 cm土层经过3次排水后,变异系数CV分别为35.66%、30.85%、29.43%,表现为中等变异,空间结构比下降54.3%、77.7%、5.2%,内在因子的不断强化使得土壤具有空间自相关性,3次排水因不同生育期需水特性的影响,分形维数关系为D_2 D_1 D_3; 3次暗管排水后,盐分由高盐异质性向低盐均质性转移,3次排水前含盐量分别小于临界点7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤,排水后可降至2.0～6.0、2.1～6.4、1.1～4.8 g/kg之间,区域内的绝大部分样点朝着均一化方向发展,第1次排水(4月16日)含盐量小于9g/kg时,脱盐率与初始值呈正相关关系,第2次(7月16日)和第3次(9月6日)排水脱盐率随着含盐量的增加而增加;对高盐-低盐的转化过程的定量分析来看,经过暗管排水,重度盐渍土面积降低了69.12%,轻、中度盐渍土面积上升了20.99%、51.15%,不同等级土壤在不同深度的区域分布情况趋于一致,总体呈现东北高西南低的趋势,离强排泵站越近(远),土壤的含盐量越高(低)。研究成果对于内蒙古河套灌区盐碱地改良和土地资源的高效利用具有重要的指导作用。     

新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅱ:模型应用

为了降低新疆地区盐碱棉田根区土壤盐分含量,尤其是排走长期使用膜下滴灌技术造成的下部根系层(40~60 cm)累积盐分,针对当地实际情况设计了2种改进排盐模式,分别是淋洗防渗排盐模式(情景1)和暗管局部冲洗排盐模式(情景2),利用经过校验的模型和参数对不同模式下暗管排水、排盐动态过程进行模拟。情景1在暗管下方铺设一定宽度(L_f,分别设定为20、50、100、250和500 cm)的防渗材料以增加汇流面积,提高排水、排盐量;情景2先通过暗管直接供水湿润周围土壤,达到设定时间(T_i,分别设定为0.25~10 d的9种情形)后停止供水,然后再通过暗管进行排水、排盐,以期利用较小的冲洗定额达到排盐的目的。对情景1进行模拟时,以0~40 cm和40~60 cm土壤含盐量分别低于3 g/kg和6 g/kg作为结束淋洗的标准进行对比分析,结果表明:当暗管处于非饱和区域、下方无防渗处理(传统暗管排盐模式)时,其排盐率仅为9.8%,单方水的排盐效率约1.86 kg/m~3;在暗管下方进行防渗处理有利于增加暗管排盐量,排盐率可达11.9%~32.1%,排盐效率可提高至2.27~3.15 kg/m~3;然而,随着Lf增加,施工难度和成本均会大幅上升,尤其是当Lf100 cm,单方水排盐效率的提高程度却较为有限,因此建议Lf在100 cm以内。而采用暗管供水进行局部冲洗(情景2)时,即使在暗管下方进行防渗处理,其单方水的排盐效率最高也不超过0.6 kg/m~3,整体表现并不理想,在新疆地区使用不太现实。