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。     

干旱区膜下滴灌定向排盐和盐分上移地表排模式研究

干旱农业区采用覆膜滴灌技术,在无覆膜的膜间裸露区内设置排盐浅沟,探讨不同灌水定额和不同排盐梯度条件下,覆膜滴灌土壤盐分定向运移和盐分上移地表排盐效果.研究结果表明,膜下滴灌定向排盐效果明显,滴头附近形成盐分淡化区域,排盐沟周边形成盐分集中区域.地表以下0~60cm平均土壤盐分普遍呈现膜下的盐分低于膜外,而膜外裸露区积盐作用显著的特点.灌溉用水量愈大,排盐作用愈强烈,相应的积盐数量也愈大.通过农田排盐沟灌水冲洗后的地表排水矿化度随时间呈减小趋势,排盐梯度最小的试验小区冲洗排盐量最大.总体来说,在排盐沟冲洗定额1515m3/hm2条件下,各小区总排盐量达到4521~6351kg/hm2,表明盐分上移地表排的脱盐效果显著.     

新疆实施暗管排盐技术可行性分析

文中主要从实施暗管排盐所产生的土地利用限制因素分析、新增耕地来源分析、水土资源分析、生态环境影响分析四个方面,阐述了暗管排盐治理盐碱地措施的可行性。     

新疆地区不同排水模式对膜下滴灌棉田春灌洗盐效果分析

农田排水是棉花非生育期排盐的有效措施之一。不同的棉田排水措施不仅影响地下水盐分的动态变化,也影响棉田春灌洗盐效果。分析了常规排水、控制排水、不排水处理棉田地下水盐分在春灌前后的变化情况。结果表明不排水处理灌前、灌后地下水平均含盐量上升了3.9 ms/cm,因此不排水会弱化春灌的洗盐效果;而常规排水,控制排水灌前、灌后地下水平均含盐量均有所下降。     

膜下滴灌棉田不同春灌淋洗定额压盐效果分析

随着节水灌溉技术的发展,新疆节水灌溉面积已达到178.53万hm2,其中膜下滴灌棉田面积达到59.133万hm2。滴灌棉田盐碱化是节水灌溉中产生的新问题,春灌是水利措施改良盐碱地的方法之一。通过对新疆巴州试验站膜下滴灌棉田的现场试验数据进行分析,得出合理的春灌淋洗定额,以减轻盐碱对土壤的影响。     

膜下滴灌土壤水盐定向迁移分布特征及排盐效应研究

为探索干旱区膜下滴灌条件下土壤水盐定向迁移机制和地表排盐模式,以灌水定额M和田间排盐梯度TD 两因素的不同组合,形成9个试验小区与大田膜下滴灌CK1、常规沟灌CK2、畦灌CK3等3个对照区,在新疆慰犁县西尼尔镇开展大田膜下滴灌试验研究。试验结果表明,在田间水平方向上,1—9试验小区的土壤水盐在0~50cm区域尺度范围由膜中向膜边和膜外运移积累,具有明显的“水盐定向迁移”机制,适宜的灌水定额M=300~375m3/hm2,排盐梯度TD=10~30cm;而CK1不明显,CK2和CK3不具有定向迁移特征;在田间土壤垂直深度层面上,土壤盐分在40~60cm层深明显多于0~20cm层面,且下层土壤水盐具有向膜边裸露地表提升迁移机制,而CK2和CK3无此水盐运移特征。基于膜下滴灌条件下土壤水盐向田间地表膜边和膜外运移机制和积累效应,采用田间两膜之间的裸露地表排盐沟实施地表排盐,结果表明,试验区地表排盐土壤盐分下降36.7%~63.3%。     

不同排水模式下新疆滴灌棉田盐分变化分析

地处西北干旱地区的新疆面临着缺水与土壤盐碱化严重等环境问题[1],膜下滴灌高效节水灌溉技术已运用到实际社会生产中。在新疆运用膜下滴灌技术时,维持灌溉量与排盐量平衡是关键。通过对滴灌棉田播前、春灌前后土壤盐分变化情况的监测,分析不同排水措施即不排水、控制排水、常规排水对春灌洗盐效果的影响。     

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。     

北疆膜下滴灌棉田冻融过程中土壤水盐运移研究

为研究非生育期北疆膜下滴灌棉田在冻融过程中的土壤水盐运移规律,在石河子121团试验地开展了常规水分、盐分和温度监测试验。研究结果表明:气温对土壤温度的影响很大,随着土层深度的增加,各土层温度逐渐减小,气温对各土层的影响也逐渐变小。冻结前期,各层土壤水分随深度的增加而增加,水分主要集中在40~100 cm土层,盐分主要分布在80~100 cm土层。冻结期,水分波动较盐分剧烈,盐分大部分都集中在100 cm层。融解期,由于多次的冻融循环作用,各土层的水分含量变化比较大,而盐分在10~80 cm层变化不大,80~100 cm层盐分累积比较大。经过一个冬季,盐分主要分布在80~100 cm土层。     

新疆盐碱地棉花膜下滴灌的特性分析

根据新疆的气候特点、土壤结构、水资源现状，研究盐碱地膜下滴灌条件下水分和盐分的运动规律、施肥种类和施肥量、改良盐碱地和利用微咸水滴灌、对棉花产量和品质以及对土壤热环境影响方面的特性。结果表明：在新疆的盐碱地应用棉花膜下滴灌技术既节水、节肥、节能、保墒、改良土壤盐碱化，又有相当明显的经济效益、社会效益、生态效益。对水资源的合理配置和节水灌溉系统的规划布置有基础性意义。     

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。     

地表水膜下滴灌渗渠法产流效果分析

渗渠法是属于首端水处理,地表水通过渠道中的反滤层,渗入到滤水管中,在汇集到蓄水池,通过加压进入滴灌系统。渗渠法产流效果计算,大多数采用经验公式法,由于缺少试验数据的支撑。文章将经验公式的结果借助国际上广泛流行的地下水渗流三维模拟软件Feflow6.2进行数值模拟,用来评估渗渠法产流效果,为地表水膜下滴灌渗渠法在赤峰地区推广应用提供理论基础。     

基于经验模型的膜下滴灌棉田土壤墒情预报

在分析现有土壤墒情预报方法的基础上,根据新疆膜下滴灌棉花生育期内土壤含水率实测资料及相应气象资料建立了膜下滴灌条件下蕾期、花铃前期和花铃后期棉田土壤墒情预报的经验模型,并对模型进行了检验.结果表明:基于土壤含水率变化与温度、降水量(空气饱和差)的关系建立的两类经验模型预报值与实测值均基本吻合,相对误差平均值在7.5%以内,相对误差平均值最小为4.74%;模型所需参数较少且容易获取,预报精度较高,适合于新疆棉田土壤墒情预报.     

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。     

膜下滴灌棉田土壤水盐分布特征及灌溉制度试验研究

在新疆库尔勒市西尼尔镇开展了膜下滴灌棉田土壤水盐分布特征及灌溉制度的试验研究,根据不同灌溉定额(375、525和675mm)及灌水间隔(3.5、7和10.5d)组合设置7个试验处理,通过对比分析研究了膜下滴灌条件下的土壤水、盐分布规律及其对棉花生长性状及最终产量的影响。试验结果表明:(1)主根区土壤含水率自靠近滴灌带的宽行往外至膜间逐渐降低,土壤含盐率则呈相反的规律分布,灌溉期靠近滴灌带的主根区土壤处于脱盐状态,远离滴灌带的土壤处于积盐状态;(2)相同灌水间隔下,灌溉定额越大,主根区含水率越高,主根区以下渗漏水分越多,棉花产量提高但灌溉水生产效率降低;相同灌水定额下,灌水间隔过大或过小均不利于棉花的生长;(3)在试验区的砂性土壤条件下,675mm灌溉定额和7d灌水间隔的灌溉制度可获得最大籽棉产量为6816kg/hm2,375mm灌溉定额和7d灌水间隔的灌溉制度可获得最高的灌溉水生产效率为1.33kg/m3。     

盐碱地膜下滴灌土壤水盐变化规律试验分析

膜下滴灌技术是一种既节约水资源又能适时调控土壤水盐运移的灌溉技术,在新疆已得到普及推广。在田间情况下,研究盐碱地膜下滴灌土壤水盐变化规律,对合理控制盐碱地土壤盐分具有重要的指导意义。试验结果表明,随着灌水时间和灌水量的增加,盐碱地上层土壤水盐整体呈现下降趋势,待灌水期结束后,盐分又逐步回升。     

棉田膜下滴灌技术推广应用中存在的问题及措施分析

近几年,一种新型的膜下滴灌技术对我国农业节水灌溉技术的发展产生了很大的推动作用。此种新技术是将滴灌技术和塑膜覆盖技术紧密结合,比较适合用在大田宽行的灌溉,特别是常常应用在棉田灌溉当中。文章主要对当前我国的棉田膜下滴灌技术特点、存在的问题等进行深入的探讨和分析,并且针对棉田膜下滴灌技术存在的问题提出了一些有效的解决对策。希望能够对今后棉田膜下滴灌技术的推广与应用产生一些积极影响。     

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。     

地表点源滴灌土壤水分运动的动力学模型与数值模拟

本文提出了一种地表点源土壤水分入渗的数值模拟模型.采用ADI隐式差分格式将土壤水分入渗方程离散，用Gauess-Seidel迭代算法求解非线性差分方程.利用质量平衡原理对地表饱和区进行了动态处理.结果表明，数值计算结果较吻合于实测数据，所提出的数值模型既适用于均质土壤，也适用于成层土壤.     

膜下滴灌技术应用分析与研究

膜下滴灌技术是地膜覆盖技术与滴灌技术的结合,是当今最先进的农业节水技术.该技术具有节水、节肥、节省人力、增产增收和有利于土壤改良的优点.但是在技术应用的推广应用过程中,还存在着这样或那样的问题,就马铃薯采用膜下滴灌技术做了分析,并对推广技术应用与发展提出了一些建议.