南疆矮化密植高产优质香梨节水灌溉模式筛选

为探讨香梨节水灌溉模式,提高水分利用效率(water use efficiency,WUE)和产量,于2021–2022年在新疆29团5年生香梨园开展灌溉方式和灌溉定额双因素完全随机试验,设置了3种微灌方式:地表滴灌(M1)、地下滴灌(M2)、根区渗灌(M3),3种灌溉定额:低水(I1)、中水(I2)、高水(I3),以传统漫灌(CK)为对照,研究不同灌溉方式和灌溉量对土壤电导率和脱盐率、香梨生长、产量、WUE、果实品质和净效益的影响。结果表明:M2的产量和WUE最高,且可以促进香梨生长,提高果实品质以及促进盐分淋洗。M3前期的投入成本最大,但获得的净利润仅次于M2。灌溉方式相同时,增加灌溉定额有利于香梨生长、提高产量和盐分淋洗。基于主成分分析、优劣解距离法和秩和比法3种综合评价方法从环境效益、果实品质和经济效益3个方面,选取15个评价指标进行综合评价,M2I3处理综合得分最高,M1I1处理综合得分最低。因此,对矮化密植初果期的香梨进行灌溉时,推荐地下滴灌模式且生育期灌溉定额为6 750 m^(3)/hm^(2)。研究可为南疆干旱区林果业节水控盐高效生产提供理论依据和技术支撑。

春玉米低压膜下滴灌适宜技术参数研究

节能节水,提高资源利用效率和效益是保障我国经济、社会持续发展的基本国策,开展精量低耗灌溉技术研究,显得十分必要。为进一步推广低压灌溉技术,在民勤绿洲灌区通过对低压滴灌条件下灌溉水扩散与入渗规律、灌水均匀度、作物产量与水分利用效率的研究,提出了适宜的滴头流量、压力水头及毛管铺设模式等技术参数。结果表明,在不同作物种植模式下,额定流量为2L/s的滴头及4.0m的低压水头组合处理可满足作物需水及生长要求,提高抗风抗倒伏能力,在相同灌溉制度下可保持较高的产量及水分利用效率,是低压滴灌较为适宜的技术参数,可根据作物、土壤等实际条件选择应用。

不同灌溉方式和灌水量对土壤水盐及燕麦生长特征的影响

[目的]探究不同灌溉方式和灌水量对土壤水盐变化规律及燕麦生长特征的影响,为提高盐碱地作物的生产效能和土壤水分管理提供科学参考。[方法]采用盆栽试验,设置3种灌溉方式:常规灌溉、固定单侧灌溉(fixed unilateral root zone irrigation,FURI)、交替灌溉(alternative partial root zone irrigation,APRI),3组灌水量:W_1(60%θ_f~70%θ_f,θ_f为田间持水率),W_2(70%θ_f~80%θ_f)和W_3(80%θ_f~90%θ_f),以常规灌溉作为对照,共9组交互处理。[结果](1)不同灌溉方式下,土壤各层含水率变化趋势基本一致,随灌水量增加洗盐效果越显著,常规灌溉的深层含水率总体高于其他两种灌溉方式。(2)燕麦株高、叶绿素相对含量(relative chlorophyll content of leaves,SPAD)、品质随灌水量的增加而上升,与常规灌溉相比,W_2灌溉水平下,分根交替灌溉处理的粗脂肪,粗蛋白,β-葡聚糖含量分别增加7.02%,3.76%,6.06%,但降低了燕麦叶片的SPAD值,影响其光合能力。(3)随着燕麦生育期的推进,土壤盐分均呈现不同程度的累积,分根交替灌溉的积盐率最低,同时对燕麦根系生长、水分利用效率及产量影响显著,其中根系总长、根系总表面积、根系总体积较相同灌水量(W_2)的常规灌溉分别增加6.75%,6.92%,12.5%,水分利用效率提高17.32%。[结论]采用分根交替灌溉方式下的中等灌水量(W_2)有利于提高燕麦的生产效能,对盐分累积的控制效果较好。

不同覆盖及灌水对农田冬季休闲期水热影响及调控效应

内陆干旱区农田冬季休闲期长达4个月,为提高农田冬季休闲期抑蒸保墒能力,探索适宜的冬季休闲期灌水及覆盖模式。在民勤绿洲红崖山灌区利用称重式蒸渗仪测定土壤水分、地温、耗水量、累计蒸发量等指标,研究不同覆盖及灌水条件下农田水热变化及耗水特性。结果表明,冬季休闲期覆盖+灌水处理可以减少土面蒸发、减少渗漏,将较多的冬季灌水储存在土壤中,其中T3、T4储水效果显著,有利于来年作物播种及苗期生长,还可调节地温变化幅度,减缓外界温度变化的影响,避免地温大起大落。覆膜和膜+草覆盖处理(T3、T4)可作为冬季休闲期有灌溉条件地区水分调控的适宜选择,而覆膜处理可作为冬季休闲期无灌溉条件地区水分调控的适宜选择。

现代化灌区内涵与建设改造思路刍议

文章分析了灌区现状、存在问题、现代化建设改造的必要性。对现代化灌区内涵进行探究挖掘,提出现代化灌区4大特征及指标体系,结合我国灌区建设改造实际,论述了当前现代化灌区建设改造思路。

隔膜式电磁阀内部流场数值模型构建与流动特性分析

基于k-ε(k为湍流动能,ε为湍流耗散率)湍流模型,以进口质量流量、出口静压为数值计算条件,建立了隔膜阀内部流场的数值模拟模型,并对模型的精度进行了试验验证。在此基础上,应用该模型分析了不同进口流量(2.787~33.273 kg/s)条件下阀体内部流动特性及压力场分布规律,并建立了进口流量与阀体水头损失的精确数量关系。结果表明:(1)数值模拟能较好的预测不同流量条件下阀体的水头损失,在进口流量分别为5.546、11.091和16.637 kg/s时,试验与数值模拟相对误差仅为-6.433%、4.619%和7.264%。(2)在进口流量恒定的条件下,从进口至出口,流道内的静压总体沿程呈减小趋势,在阀体内部由于阀坎的阻挡造成流道收缩以及水流撞击隔膜产生折流而出现较大的静压变化梯度。(3)水流在经过阀坎上的窄流道后,在阀体下游形成明显的空化区,伴随着有一定的回流现象,阀体下游的空化区主要出现在距出口1/3流体域处,随着进口流量的增大,阀体下游的涡流更加剧烈,回流现象更为显著,但回流区的范围并未显著增加。(4)在模型精度验证的基础上,应用该模型进一步分析了18种进口流量条件下阀体内部流动特性及压力场分布规律,并建立了进口质量流量Q与阀体水头损失?P的数量关系,当进口质量流量Q从2.787~15.428 kg/s,雷诺数从37927~215984时的拟合方程为?P=2076.31Q-7567.49,R^(2)=0.964;进口质量流量从17.141~33.273 kg/s,雷诺数从240097~467009时的拟合方程为?P=5688.02Q-67317.39,R^(2)=0.993,为灌溉管网水力计算提供了参考依据。

参考作物蒸散量的计算及不同作物灌溉需水量的特征分析

【目的】研究分析参考作物蒸散量结合作物系数估算作物各生育阶段灌溉需水量特征,为农业用水调配提供依据。【方法】基于新疆阿克苏市气象站点1980~2010年逐日气象数据,采用Hargreaves-Samani(H-S)、Irmark-Allen(I-A)和Priestley-Taylor(P-T)3种方法模拟计算参考作物蒸散量(Reference Crop Evapotranspiration,ET 0),依据R 2、nRMSE和MAPE评价3种模拟方法的精度,并分析ET 0在年际间和月尺度下的变化规律。分析不同典型年冬小麦、棉花、春玉米、夏玉米的需水规律。【结果】(1)H-S法、I-A法和P-T法计算的研究区ET 0模拟值与标准值的R 2分别为0.965、0.949、0.946,MAPE分别为20.85%、26.46%、66.71%。(2)研究区全年ET 0累计值30年均值为960 mm,5~8月较大,12月和1月较小。(3)冬小麦、棉花、春玉米、夏玉米分别在返青-拔节期、开花-吐絮期、抽穗-乳熟期、抽穗-乳熟期的灌溉需水量最大,其对应值为108、308、131和136 mm。(4)全生育期内,冬小麦、棉花、春玉米、夏玉米的灌溉需水量分别为448、533、394和385 mm。【结论】H-S法和I-A法在新疆阿克苏市ET 0计算有良好的普适性;研究区ET 0累计值年际间变化不大,年内呈先增大再减小的趋势;冬小麦、棉花、春玉米、夏玉米的关键需水期分别为返青-拔节期、开花-吐絮期、抽穗-乳熟期、抽穗-乳熟期;全生育期内,棉花灌溉需水量最大,其次为冬小麦、春玉米、夏玉米。

地下滴灌关键技术参数对砂土地区苜蓿根系与产量的影响

为研究地下滴灌条件下,适宜于紫花苜蓿根系生长和高产的滴头流量、滴灌带埋深以及灌水定额,采用田间试验,设3个滴灌带滴头流量(1.38、2.00、3.00 L/h),3个滴灌带埋深(10、20、30 cm)和3个地下滴灌灌水定额(15.0、22.5、30.0 mm),研究了不同地下滴灌关键技术参数对苜蓿根系与产量的单因素影响。结果表明:滴头流量为2.00 L/h时更有利于苜蓿根系的生长,滴灌带埋深对苜蓿侧根的影响显著;灌水定额对苜蓿的根系比表面积、根尖数、侧根发生数、侧根位置影响显著;小滴头流量处理的苜蓿产量总体上高于大滴头流量处理;滴灌带埋深对苜蓿产量的影响不显著;在一定范围内,随着灌水定额的增大,苜蓿产量增加。综合节水与产量因素,建议鄂尔多斯市鄂托克前旗地区紫花苜蓿地下滴灌关键技术参数:滴头流量为2.00 L/h、滴灌带埋深为20 cm、灌水定额为22.5 mm。

膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数的敏感性分析

【目的】探究膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数敏感性。【方法】基于HYDRUS-2D软件,采用单因子扰动分析方法,研究van Genuchten方程中α、n、θr对膜孔灌单点源自由入渗特性的影响。【结果】①单位膜孔面积累积入渗量与α负相关,与n正相关,θr对单位膜孔面积累积入渗量无影响。水平湿润锋运移距离与α负相关,θr对其无影响。垂直湿润锋运移距离与θr负相关,与n正相关。入渗结束时高含水率湿润体面积与θr、n正相关,n的扰动对高含水率湿润体面积影响最大。②单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随α增大而逐渐减小,α的正扰动对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度弱于负扰动。α负扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐增大;α正扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐减小。③n负扰动时,单位膜孔面积累积入渗量与垂直湿润锋运移距离的相对灵敏度均随扰动幅度的增大呈先增加后减小的趋势;n正扰动时,单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随扰动幅度的增大呈先减小后增加再减小的趋势。【结论】n发生扰动对膜孔灌自由入渗特性影响最明显,θr发生扰动对入渗特性影响最小。

多因素影响下膜孔灌单向交汇入渗特性

为研究膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头4个因素对膜孔灌单向交汇入渗特性的影响,通过室内土箱入渗试验资料来验证HYDRUS-3D模拟膜孔灌单向交汇入渗过程的可靠性,用HYDRUS-3D模拟不同膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头条件下的单向交汇入渗过程,分析各因素耦合条件下单向交汇入渗规律,分别建立了各影响因素与单位膜孔面积累积入渗量、交汇时间、交汇面面积之间的经验模型.结果表明:4个因素对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度从大到小依次为膜孔直径、土壤初始体积含水率、膜孔间距、入渗水头;对膜孔交汇入渗交汇发生时间的影响程度从大到小依次为膜孔间距、膜孔直径、土壤初始体积含水率、入渗水头;对入渗结束时交汇面湿润体面积的影响程度从大到小依次为膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头.该研究结果可为确定最优膜孔灌技术要素组合提供理论依据.

不同水源灌溉对玉米田Pb、Ni、Cr迁移积累的影响

再生水资源化是缓解区域水资源紧张和发展农业用水的良好解决方案。试验以河水(R0)、混合水(河水∶再生水=1∶1,R1)、再生水(R2)和井水(CK)为不同处理的灌溉水源,以大田玉米为研究对象,探究不同水源灌溉对不同层次土壤(0~200 cm)和玉米植株各器官中Pb、Ni、Cr的迁移和累积规律以及对玉米生长和产量的影响。结果表明,灌水定额相同时,短时间内(>32 d)再生水灌溉导致了Pb向土壤深层(>70 cm)的迁移和Ni、Cr在土体0~200 cm范围内的累积,其中,Pb含量减少了9.8%~38.7%,Ni、Cr含量分别升高了2.5%~21.2%和5.5%~166.8%。但是,试验结束时各处理土壤中重金属含量均低于苗期。对于植物体,灌水前后,CK处理植株体内重金属相对累积量均高于R0、R1、R2处理,Pb分别高23.2%、3.5%和24.4%,Ni分别高12.7%、0.1%和1.1%,Cr分别高19.7%、1.6%和6.5%,玉米成熟期各处理籽粒中重金属含量无显著差异,但植株体内重金属总量均表现为R0>R2>CK、R1>CK。与井水相比,各处理均增加了玉米株高、叶面积和地上生物量,R0、R1、R2处理与CK相比,2022年分别增产1197.9 kg/hm^(2)、1296.6 kg/hm^(2)和447.4 kg/hm^(2),2023年分别增产472.1 kg/hm^(2)、638.4kg/hm^(2)和243.9 kg/hm^(2)。因此,混合水灌溉增产效应最大,但与井水灌溉相比,混合水也较易导致重金属在植物体内的富集,而采用再生水灌溉时,土壤中重金属的残留风险较大,探讨两者合理的掺灌比例尤为重要。研究为不同水资源优化配置利用提供了参考,对于非常规水灌溉利用具有一定借鉴意义。

一种末级渠系精量计控闸推广应用及效果评价

末级渠系是灌溉系统的“毛细血管”,其水量计控是节约用水、提高水资源利用效率的重要环节。推广实用新型末级渠系量测水设备是高标准农田及节水型灌区建设的重要内容。通过对专利产品“一种末级渠系精量分水装置”进行推广应用,对其使用效果及经济、社会、生态效益开展分析,并结合材料性能与其他灌溉水计控设备做了对比评价。认为该精量计控闸性能良好,效益明显,可提高末级渠系灌溉水管理水平,在进一步改进后可大量推广应用。

基于大数据分析的灌区配水渠道流量预测分析研究

为提升灌区配水渠道流量预测效果,有效指导灌区水资源管理,研究基于大数据分析的灌区配水渠道流量预测分析方法。以玛河灌区的玛纳斯县灌区为研究工程,在灌区配水渠道上下游分别安装水位计采集配水渠道水位信息,通过RTU终端汇总水位信息后,通过GPRS无线通信传输至上位机流量预测终端,流量预测终端利用大数据分析技术构建基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的流量预测模型,以水位信息为模型输入,输出灌区配水渠道流量预测结果。分析研究结果显示:该方法可有效预测灌区配水渠道流量,且流量预测结果与实际流量之间的相对误差较小。该方法具备灌区配水渠道流量预测实际应用性,可为灌区水资源规划提供数据基础。

不同灌溉方式下水氮供应对冬小麦水氮利用效率的影响

【目的】探究不同灌溉方式下水氮耦合对冬小麦产量、产投比(VCR)、土壤氮素残留(NR)、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(NPFP)的影响,进而优化河南省冬小麦水氮管理制度。【方法】本研究以济麦22为研究对象,设定2种灌溉方式(宽垄沟灌(F),畦灌(Q)),3个灌水下限(60%田间持水率(W1)、70%田间持水率(W2)、80%田间持水率(W3)),3个施氮量水平(120 kg/hm^(2)(N1)、220 kg/hm^(2)(N2)、320 kg/hm^(2)(N3)),建立综合评价小麦产量、灌溉方式、水分利用效率、氮肥偏生产力、土壤氮素残留以及产投比的多目标优化模型,使用遗传算法进行寻优。【结果】①灌溉方式、灌水下限和施氮量对冬小麦水分利用效率、氮肥偏生产力、0~100 cm深度土壤硝态氮残留和产量均有极显著影响(P<0.01)。产量和水分利用效率均随灌水下限和施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势。②FW2N2处理的产量、水分利用效率以及净利润达到最大值,分别为9686.93 kg/hm^(2)、1.97 kg/m^(3)、15142.93元/hm^(2),相较于FW1N1处理分别增加了44.71%、56.65%、56.59%,这说明恰当的水氮供应具有增产与节水有机统一的良好潜力。【结论】冬小麦最优的水氮耦合管理措施为:灌溉方式采用宽垄沟灌,灌水下限为70%田间持水率,施氮量232.64 kg/hm^(2)。

半干旱区海涂海水灌溉菊芋氮肥效应的研究

在连续3年半干旱区海涂海水灌溉试验的基础上,2 0 0 3年在莱州湾海涂进行了不同浓度海水灌溉菊芋氮肥效应的田间试验。结果表明:①在海水灌溉下氮肥对菊芋的增产与增幅均大大高于淡水灌溉,在5 0 %海水浓度范围内,随着灌溉海水浓度增加氮肥的增产效应也逐渐提高,以5 0 %浓度海水灌溉氮肥增产效应最大。②海水灌溉下,施用氮肥能显著促进菊芋对K+ ,Ca2 + 和Mg2 + 等有益离子的吸收与运输,尤其是明显提高菊芋在海水灌溉下的SK ,Na (根/茎)与SK ,Na (茎叶) ,而抑制菊芋对Na+ 及Cl-等有害离子的吸收。③海水灌溉下,施用氮肥明显促进菊芋根部磷的含量,以N3 (15 0kg/hm2 )水平与N1(不施氮)水平相比较,在用淡水、2 5 %海水、5 0 %海水、75 %海水灌溉处理下,菊芋根部含磷量增加的百分数为35 .9% ,4 7.4 % ,30 .6 %和38 0 %。

浑水波涌灌溉入渗机制及其 Green-Ampt 模型

根据不同含沙量连续和间歇供水条件下的入渗资料，分析了ＧｒｅｅｎＡｍｐｔ［１］假定在浑水间歇入渗过程中的适用性，建立了清水、浑水、连续和间歇入渗之间的联系．讨论了模型中参数的确定方法．实验证明，对于间歇入渗ＧｒｅｅｎＡｍｐｔ假定是有效的．

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响。试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显。灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布。此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌。

土壤入渗性能的线源入流测量方法研究

土壤的入渗性能决定了雨水或灌溉水转换为土壤水、在地表形成径流的数量和引发土壤侵蚀的能量,因而在实践中有很重要的价值。该文提出了一种测量(坡地)土壤入渗能力的方法以及相应的计算模型,设计并构建了完整的测量仪器系统,用数码相机记录水流在地表的湿润面积随时间变化的过程,由此推导得到了计算土壤入渗性能的数学模型,并进行了室内试验。结果表明:水流推进面积、土壤入渗性能与时间均具有很好的幂指数相关关系。采用入渗量和供水量对比的方法,计算出上述试验的测量误差为6.1%,说明该方法具有较高精度。研究结果证实了测量方法、计算模型和试验方法的合理性,该方法简单、省时、省水,对土表要求较低,对野外有较强的适应能力,为今后的进一步研究提供理论依据。

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。

水氮耦合对干热区小粒咖啡产量和品质的影响

为探明干热区小粒咖啡优质高产的水肥管理模式,通过连续2 a大田试验研究旱季4个灌水水平（充分灌水W1和亏缺灌水W2、W3、W4,W2、W3和W4灌水量分别为W1的80%、60%和40%）和3个施氮水平（N1：140 g/棵、N2：100 g/棵和N3：60 g/棵,纯氮量）对小粒咖啡产量、品质及水分利用效率的影响,并通过主成分分析对综合营养品质进行评价。结果表明,与W4相比,提高灌水量可增加干豆产量42.8%~151.0%、生豆中绿原酸含量16.9%~31.5%,水分利用效率随灌水量的提高先增后减,W2的水分利用效率最大。与N3相比,提高施氮量增加干豆产量、水分利用效率、生豆中蛋白质和绿原酸含量分别为32.9%~42.6%、32.0%~45.8%、5.9%~9.7%和7.0%~12.6%,N2的干豆产量和水分利用效率最大。与W4N3相比,提高水氮用量能同时增加干豆产量和水分利用效率,分别增加22.0%~307.5%和18.2%~205.3%。W1N2处理获得2 a的最大均产,为5 587.42 kg/hm2。主成分分析结果表明,W2N2的综合营养品质最优,而水氮不协调会导致品质下降。与W4N3相比,W2N2显著提高干豆产量、水分利用效率和生豆中蛋白质和绿原酸含量,降低粗纤维含量。因此,从优质高产角度考虑,干热区小粒咖啡的水氮耦合模式为W2N2组合。