间歇灌溉下不同生育时期施硅对水稻生长发育的影响

【目的】探究间歇灌溉模式下不同生育时期施硅肥对水稻生长发育及产量的影响并确定适宜的施硅肥时期。【方法】选取“津原85”为研究对象,采用田间小区试验,在间歇灌溉模式下设6个施硅肥处理(不施硅肥(CK)、分蘖期施硅肥(F1)、拔节期施硅肥(F2)、孕穗期施硅肥(F3)、抽穗期施硅肥(F4)、扬花灌浆期施硅肥(F5))。研究间歇灌溉下不同处理对水稻生长性状及产量的影响。【结果】间歇灌溉下增施硅肥对水稻生长发育、产量及灌溉水分利用效率均具有促进作用,使水稻叶面积指数增长1.15%~11.36%,干物质量增长9.17%~24.24%,产量增长2.05%~8.63%,灌溉水分利用效率增长2.16%~8.63%。不同生育时期施硅肥对水稻的影响也不同,其中分蘖期施硅肥效果最佳。【结论】间歇灌溉模式下,通过增施硅肥可促进水稻生长发育,提高产量及灌溉水分利用效率;可将分蘖期作为间歇灌溉下“津原85”水稻适宜的施硅肥时期。

灌水技术参数对波涌灌间歇入渗特性优化研究

为定量评价波涌灌间歇入渗中灌水技术参数及交互作用对间歇入渗减渗作用的影响,通过室内土柱入渗试验,进行地下水浅埋下间歇入渗试验,以累积入渗量和减渗率作为试验指标,通过两种方法(偏最小二乘法和逐步选择法)对循环率、周期供水时间以及周期数3因素进行回归分析,并建立线性回归方程,对方程及其各因素进行方差分析。采用响应优化分析法对回归模型进行指标优化。试验结果表明:所建回归方程线性相关性较好,其决定系数R2大于0.97,误差平方和SSE小于1.1,较好地反应各单因素及其交互作用下的入渗指标。与偏最小二乘法相比,逐步选择法可满足较高精度要求,当周期数为3、周期供水时间为30 min、间歇入渗循环率为1/4时,入渗量为6.29 cm,减渗率为19.15%,标准误差值均小于0.01,合意值均达0.8以上。为波涌灌灌水技术进一步研究奠定科学基础。

水稻生育期智能间歇灌溉系统研发及应用

结合数理统计学、机械工程学及信息控制技术,成功研发了水稻生育期智能间歇灌溉系统.通过现场试验,对自动测量数据和人工测量数据进行对比分析发现,灌水量、田间水位测量精度满足要求.水稻灌溉试验数据表明:与间歇灌溉相比,智能间歇灌溉灌排水量和灌排次数明显减少.在灌水量方面,智能间歇灌溉模式比间歇灌溉减少51.60~208.90 mm,减少幅度为24.00%~30.40%,灌水次数减少1.5次;在降雨有效利用率方面,智能间歇灌溉模式的降雨利用率较间歇灌溉模式提高了7%;在排水量方面,智能间歇灌溉模式下的田间排水量比间歇灌溉减少18.40 mm,减少幅度为17.9%;在产量方面,在肥料运筹及其他管理措施相同的条件下,早晚稻产量均呈现出智能间歇灌溉模式大于间歇灌溉模式,增产率分别为4.2%和8.9%.水稻生育期智能灌溉系统应用后具有明显的节水、增产效果,对提高中国作物需水量研究测定的科技水平具有重要意义.

波涌灌溉技术田间适应性分析

利用地面灌溉模型对波涌灌溉条件下地表水流及入渗过程进行模拟 ,在模拟结果与田间实测资料对比基础上 ,确定适宜的田间灌水参数 ,即土壤入渗强度、田块规格、田面坡度、入地流量、田间微地形等的变化范围 ,给出适合于波涌灌水方法应用的田间组合条件 ,提出波涌灌水技术对壤类土质的田间适应性 。

波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动数值模拟及试验

考虑到地下水浅埋对上层包气带水分分布造成一定影响,该研究结合波涌灌技术,对地下水浅埋下间歇入渗的土壤水分分布特征和运动规律进行了分析,建立了基于饱和-非饱和土壤条件下一维间歇入渗水分运动模型,根据试验实测资料采用Hydrus-1D软件反推土壤水分运动参数,并对入渗过程进行了模拟。在此基础上,确定了饱和导水率的估算模型。结果表明:所建参数估算模型较好地反映了饱和导水率与间歇周期数、循环率以及周期时间之间的相关关系,所建水分运动模型模拟值与实测值比较,累计入渗量、土壤含水率以及湿润体运移距离总体相关系数高于0.96,均方差在0.5以内,吻合度较高,能够较好地描述了地下水影响条件下波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动特征。该研究为波涌灌技术进一步发展奠定了科学基础。

不同生育阶段间歇灌溉对镉污染稻田双季稻产量构成与镉累积的影响

为给镉污染稻区水稻合理灌溉提供理论与技术参考,通过盆栽试验研究了不同生育阶段间歇灌溉对双季稻产量构成与镉累积的影响。结果表明:(1)2季水稻总产以全生育期淹水灌溉处理最高,其次是全生育期间歇灌溉与齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理,孕穗至齐穗期间歇灌溉处理产量显著降低;全生育期淹水灌溉处理有利于提高结实率,而全生育期间歇灌溉与分蘖至孕穗间歇灌溉处理有利于提高有效穗数。(2)灌水方式显著影响水稻各器官成熟期镉含量,其中全生育期间歇灌溉有显著提高效果,而全生育期淹水灌溉有降低效应。孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理早、晚稻籽粒镉含量显著低于其他生育阶段间歇灌溉处理。(3)地上部镉累积量以全生育期淹水灌溉处理最低,全生育期间歇灌溉处理最高;各间歇灌溉处理中,孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理地上部镉累积量相对较低。综上所述,为确保双季稻产量、降低稻米镉含量,镉污染稻区最佳灌溉方式为全生育期淹水灌溉,在水资源较紧张的情况下,齐穗至灌浆中期可采取间歇灌溉方式。

微咸水间歇供水土壤入渗特征

为了合理开发利用微咸水,以缓解农业淡水资源短缺的问题,该文通过室内微咸水垂直一维间歇入渗模拟试验,研究了微咸水矿化度为2、3、4、5和6g/L,及不同周期和循环率下土壤的间歇入渗特性。根据Philip入渗公式分析了吸湿率S与矿化度间的关系。研究结果表明,微咸水间歇入渗符合间歇入渗的一般规律,但微咸水间歇入渗具有增加湿润深度的特点;不同矿化度微咸水累积入渗量和湿润深度不同,土壤吸湿率随矿化度的增大而增大(矿化度6g/L除外),间歇入渗第一周期吸湿率最大,以后各周期吸湿率逐步减小,但变化幅度不显著,并趋于稳定。

基于Green-Ampt和Philip模型的波涌灌间歇入渗模型研究

为了进一步揭示波涌灌间歇入渗的影响机制与规律,基于Green-Ampt和Philip入渗模型理论,建立了波涌灌间歇入渗分区模型,将第2供水周期及其后的供水周期内形成的入渗湿润区分别划分为重力势湿润区和基质势湿润区,并阐述了基于间歇入渗过程湿润区的分区入渗理论,通过Green-Ampt模型和Philip模型参数间的内在联系,建立了关于土壤体积含水率增量与累积入渗量之间的数学模型,并进一步根据土壤体积含水率增量与累积入渗量之间的线性图形特征,确定了不同分区下各供水周期的水分运动参数,分别为湿润锋面处吸力hf与表征饱和导水率Ks,且各间歇周期供水阶段的hf随着周期数的增大呈减小趋势,最后,利用分区模型将不同供水周期下的累积入渗量与湿润锋运移距离计算值同实测资料相比较,与实际值相比总体平均相对偏差分别为3.6%和8.6%,改进模型的适用性较好,拟合精度较高。因此,该模型可以较准确地描述波涌灌间歇入渗机理,为波涌灌灌水技术的合理设计提供了理论依据。

咸淡水间歇组合灌溉对盐碱耕地土壤水盐运移特性的影响

为探明土壤水盐在咸淡水间歇组合灌溉条件下的运移情况,采用室内一维垂直积水入渗试验,以全淡水和微咸水直接灌溉作为对照,设置了四种间歇时间,分别为0、30、60、120 min,三种咸淡水组合比例,分别为2∶1、1∶1、1∶2,进行咸淡水间歇组合灌溉。结果表明:在同一入渗时间,间歇组合灌溉的累积入渗量大于淡水灌溉,与微咸水直接灌溉差异较小;累积入渗量(I)与湿润锋运移深度(Zf)的决定系数R2均大于0.99,I和Zf呈良好的线性关系;间歇组合灌溉的土壤含水率、灌水均匀度均远远大于淡水灌溉,但间歇组合灌溉的灌水均匀度随着淡水所占灌水定额比例的增加而减小;在5~45 cm作物根系密集区,土壤整体脱盐,但间歇组合灌溉土壤脱盐率显著高于微咸水直接灌溉,与淡水灌溉差异较小;不同间歇时间、组合比例对土壤脱盐率的影响均达到显著性水平。

节水灌溉对三江平原寒地水稻生理生态需水和产量的影响

通过田间试验研究了不同灌溉处理下三江平原寒地水稻生理生态需水变化特征。试验在三江平原沼泽湿地生态试验站农田综合试验场进行。采用非称重式蒸渗仪(有底无底测坑)和小型蒸渗仪对间歇灌溉(IT)、湿润灌溉(MT)和淹灌(CSF)条件下的稻田蒸散量、渗漏量和棵间蒸发量进行了测定。结果表明:间歇灌溉、湿润灌溉条件下的水稻蒸腾量与淹灌差异不显著,而稻田棵间蒸发量分别减少14.8%,29.6%,深层渗漏量分别减少22.7%,31.8%,水分利用效率分别提高了28.6%,42.9%,在显著减少耗水量的同时还显著的提高产量。与淹灌相比,间歇灌溉、湿润灌溉的实际籽实产量分别增加9.4%和12.7%。湿润灌溉的节水增产效果要略优于间歇灌溉,但差异不显著。

波涌灌溉土壤间歇入渗数学模型研究现状

波涌灌溉土壤间歇入渗数学模型是进行波涌灌溉田面水流运动数值模拟和灌水方案优化设计的基础。本文介绍了国内外波涌灌溉土壤间歇入渗的几类主要数学模型:Richards模型、权重函数模型、Kostiakov-Lewis模型或Kostiakov模型、周期—循环率模型、梯函数模型和其它模型的应用现状,并进行了分析和评价。

微咸水间歇供水方式土壤水盐分布分析

为了研究间歇供水微咸水不同入渗方式对土壤水盐分布的影响,开展了一维积水间歇入渗试验,研究了微咸水矿化度分别为1.75、3和5g/L,及不同周期数和循环率入渗条件下的入渗特性,并对比了不同矿化度、不同周期数与不同循环率对间歇入渗后土壤水盐分布的影响。结果表明,微咸水间歇入渗与一般的间歇入渗规律相同,但在试验取用范围内高矿化度、小周期数和高循环率可以有效促进水分入渗,矿化度提高土壤中盐分含量也随之增加,盐分含量随着间歇入渗周期数的增大而增大。

地下水浅埋下层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt(BC-GA)改进入渗模型,推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性,对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大;供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。

干旱扬黄灌区漫灌方式下土壤水盐运移模拟

干旱扬黄灌区田间灌溉过程的水盐运移具有独特性。选取甘肃景电灌区的典型试验点,构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟了间歇性定额灌水-蒸散发条件下饱和-非饱和土壤盐分的运移过程。结果表明,经过两次灌水-蒸散发循环试验,各试验点耕作层土壤平均含盐量均大幅下降,土壤盐分缓慢下移,耕作层土壤脱盐趋势明显。各试验点耕作层土壤在灌水压盐及蒸散发返盐双重作用下,交替发生了脱盐和积盐现象。灌溉和蒸散发是影响干旱扬黄灌区田间土壤水盐运移的重要因素。灌水定额取4 000-6 000 m^3/hm^2的土壤脱盐效率较高,且首轮灌溉使田间0-100 cm土层含水率达到饱和、后几轮灌溉逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分。

间歇组合灌溉下中度盐碱土壤入渗规律

为了进一步揭示咸淡水间歇组合灌溉入渗的影响机制与规律,在室内采用垂直一维积水入渗试验,研究了不同间歇时间、组合次序下的土壤入渗特征;基于实测资料探讨3种常规的入渗模型对间歇组合灌溉在中度盐碱土壤入渗规律的适用性.结果显示:在同一入渗时间下,累积入渗量从大到小依次为间歇组合灌溉(0 min),间歇组合灌溉(30 min),间歇组合灌溉(60 min),间歇组合灌溉(120 min),且它们之间的差异随时间的延长越来越具有统计学意义;在整个入渗过程中,入渗速率分为初渗阶段和稳渗阶段,且与先咸后淡相比,先淡后咸先到达稳定入渗率;与Green-Ampt模型、Philip模型相比,Kostiakov模型能更加准确地描述间歇组合灌溉的入渗率变化特征,但在Kostiakov模型中,先淡后咸拟合精度低于先咸后淡,说明咸淡水组合次序对模型拟合精度影响较大.

干旱灌区轮灌方式下的田间土壤水盐运移模拟研究

针对干旱田间灌溉时水盐运移的动态特殊性,从甘肃景电灌区中选取典型试验点,构建基于HYDRUS-2D模型模拟田间土壤的水盐运移,研究了定额间歇性灌水-蒸散发条件下饱和-非饱和土壤盐分的运移过程。结果表明,经过两次灌水-蒸散发循环试验,各试验点耕作层土壤平均含盐量均大幅下降,土壤盐分峰值缓慢下移,耕作层土壤脱盐趋势明显。各试验点耕作层土壤在灌水压盐及蒸散发返盐双重作用下,交替发生了脱盐和积盐现象。土壤在轮灌期为盐分流失的过程,在停灌期为积盐的过程。灌溉和蒸散发作用是影响干旱灌区田间土壤水盐变迁的重要原因。

新疆干旱内陆河灌区棉花膜下滴灌最优灌水参数的选定

通过对棉花生育期的监测实验数据分析，研究了滴灌条件下不同灌水量对土壤盐分变化的影响及不同灌水量和灌水频率对棉花产量的影响。结果表明，灌水量对棉田盐分和产量的影响十分显著，其次是灌水周期。土壤盐分含量随着距滴头距离的增加而增加，在水平方向距滴头50cm以内基本无明显的盐分累积情况。并从以下几个方面对灌水参数进行选定：①通过棉花生育期前后土壤盐分变化来确定最优的洗盐模式；②通过棉花产量分析选择最优灌溉模式；③综合洗盐和产量因素确定最优灌水参数。最终得出最优灌水参数为：灌水周期为7d（即灌水次数为12次），灌水定额为3900m^3/hm^2的处理方案。

非充分灌溉下寒地井灌稻田生态经济效益

通过田间试验,研究间歇灌（IT）、湿润灌（MT）、淹灌（CSF）不同灌溉方式下寒地井灌稻田的生理生态用水、土壤温度、水稻产量、经济效益。结果表明：非充分灌溉（IT、MT）显著减少了稻田本田期的生态用水量,与CSF相比,IT、MT分别节省生态用水24.1%、32.9%;非充分灌溉（IT、MT）显著增加了深层（10-15 cm）土壤温度,IT和MT的10、15 cm地温分别比CSF增加7.9%和11.1%、9.4%和13.4%;非充分灌溉（IT、MT）的产量、经济净效益、经济效率均显著高于淹灌,与CSF相比,IT和MT的产量、经济净效益、经济效率分别提高12.2%和13.1%、28.9%和32.6%、108.6%和150.4%。可见,非充分灌溉（IT、MT）在节约生态用水的同时具有明显的产量优势,经济效益、经济效率均显著提高。

不同灌溉处理寒地井灌稻田地温和产量构成要素研究

通过田同试验研究了浅水-间歇灌溉（SIT）、湿润-间歇灌溉（MIT）、淹灌（CSF）条件下寒地稻田的0～ 15 cm地温和水稻产量构成因素.结果表明,SrT、MIT田间建立浅水层或无水层,有利于0～ 15 cm的土壤温度的提升.由于Srr和MIT处理显著提高了每穴有效穗数,因而最终分别较CSF增产8.6％和11.9％,但SIT和MIT处理间差异不显著.

土壤初始含水率对浑水膜孔灌自由入渗特性影响

为揭示土壤初始含水率对浑水膜孔灌单点源自由入渗的影响,通过开展不同初始含水率的室内浑水膜孔灌试验,研究了土壤初始含水率对浑水膜孔灌自由入渗特性、减渗特性以及土壤含水率分布的影响,并建立了基于土壤初始含水率和累积入渗时间的浑水膜孔灌自由入渗模型和减渗模型。研究表明:当浑水的含沙率和膜孔的直径一定时,随土壤初始含水率的增大,相同时间内的单位膜孔面积累积入渗量呈逐渐减小的趋势,初始含水率为4.96%,7.43%,10.07%和12.40%的分别较风干条件下的减少了19%,33%,45%和56%,减渗效果明显。通过对含水率分布特征研究发现,在靠近和远离膜孔的部位含水率变化梯度较大,平均含水率梯度达到了2%/cm,而中间部位含水率变化较小,平均含水率变化梯度仅为0.65%/cm。