低定额畦灌技术参数研究

基于有限水资源的农田补充灌溉,以寻求不产生深层渗漏的节水型地面畦灌灌水定额为目标,在陕西省杨陵区中壤土玉米地,开展了畦田规格和灌水技术要素对灌水效率和灌水均匀度影响的田间试验。通过水流推进、消退过程、土壤水分变化的测定,利用地面灌溉水流运动曲线拟合对畦灌条件下的最佳灌水技术要素组合进行了分析。结果表明:畦田规格和灌水技术要素对灌水效率和灌水均匀度具有明显影响,对于试验田块,田面坡度为1.5‰时,入畦单宽流量控制在3～6L/(m.s)范围内,畦宽2～3m,畦长50m左右,可达到较高灌水效率(Ea>80%)和灌水均匀度(DU>80%),并能将灌水定额控制在设计范围之内,实现畦田的小定额灌溉。

均匀坡度下考虑三偏差的滴灌系统流量偏差率的计算

为了精确地模拟滴灌系统流量偏差率,使滴灌系统的设计既经济又可靠,该文以考虑地形坡度及水力偏差的流量偏差率的计算方法为基础,根据不利组合原则与概率论知识,深入分析了制造偏差对滴灌系统流量偏差率的影响,并通过进一步水力计算和数学推理,建立了均匀坡度下滴灌系统流量偏差率与制造偏差率、水力偏差率及地形偏差率三者之间的函数关系,推导出考虑三偏差的流量偏差率计算公式。该公式不但可以用来模拟不同保证率下的滴灌系统流量偏差率,而且简便实用,可直接应用于滴灌工程设计中。

滴灌条件下不同保水剂在枣林坡地的应用效果研究

利用野外试验方法,在滴灌条件下研究了保水剂在坡地枣林中的使用效果。试验结果证明:施用保水剂的土壤含水量较对照提高了15.3%~39.2%,使10~70 cm土层有较高贮存水量,在年生育期平均降雨量为395 mm情况下,确定红枣整个生育期(为210 d)共灌水4次,按大约每55 d灌溉一次计算,可减少灌溉2次,节约用水264 m3/hm2;0~60 cm土壤平均容重降低0.05~0.16 g/cm3,改善了土壤的通气透水的土壤物理性质,促进了枣树的生长发育,与对照株产5.6 kg相比,四年生红枣单株最高可增产2.85 kg/株;就不同保水剂综合来说,Hs和Hm表现出良好的适宜性。

灌溉方式对黄瓜结果期根系特征与产量的影响

采用小区试验研究了不同灌溉方式对津春4号黄瓜根系特性与产量的影响。结果表明,不同灌水方式之间黄瓜根系的特征值差异达到显著水平,前期交替沟灌结果期常规沟灌处理单株根条数、根长、根体积、根冠比均高于其余五种处理,根系伤流量为19.86 mg/min,根系活力高达0.55 mg/(g.h)。灌水方式对黄瓜单果重的影响不大,前期交替沟灌结果期常规沟灌处理的单株产量显著高于常规沟灌。因此,前期交替沟灌结果期常规沟灌有利于黄瓜根系的发育与产量的提高。

无压灌溉土壤湿润体特征值变化规律与经验解

无压灌溉土壤湿润体形状为球冠,径向和垂向最大湿润距离相等且与时间存在显著的幂函数关系,随着时间的延长,径向和垂向最大湿润距离趋于一定值。湿润体大小与供水压力之间呈抛物线关系,在零压力附近湿润体体积最大。湿润体半径与累计入渗量呈幂函数关系,拟合方程中的系数和指数为一定值,与入渗时间和供水压力无关,在试验条件下,分别为18.467和0.5037。综合以上结果,提出了预测无压灌溉土壤湿润体特征值的经验解模型。

西北地区不同土壤水分处理对温室大棚番茄产量和耗水的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、花期、结果期的土壤水分下限,按照不同的土壤水分上限设置不同的灌水量处理。对番茄不同生育期的灌水量、耗水量、产量、水分利用效率及其关系进行了研究。结果表明,灌水控制上限和下限之间存在交互效应,番茄灌水量、耗水量与其具有显著的正相关性;当灌水控制下限一定时,耗水强度和耗水模数随灌水控制上限的减小呈降低趋势;番茄苗期、花期和结果期的灌水控制上、下限(占田持)分别控制在50%～65%、60%～75%和75%～85%为宜。

施氮和灌水对冬小麦叶片光合特性和籽粒产量的影响

大田条件下设置不同的施氮和灌水水平,研究施氮量和灌水量对冬小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合作用生理及籽粒形成的影响。结果表明,施氮和灌水提高叶片Fv/Fm和Pn,并显著提高冬小麦籽粒产量、单位面积穗数和每穗粒数。施氮明显降低千粒重,而适量灌水明显提高千粒重。

低压条件下滴灌灌水均匀度试验研究

低压滴灌毛管进口工作压力、铺设长度、地面坡度及毛管管径是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。试验研究结果表明,低压条件下毛管进口压力的变化对灌水均匀度的影响并不明显;灌水均匀度随着毛管铺设长度的增大呈降低趋势,管径越小,降低越显著,但在一定管长范围内,毛管铺设长度对灌水均匀度的影响并不明显;逆坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大而减小,顺坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大呈先增大而后减小的趋势,在2‰的坡度时达到峰值;灌水均匀度随着管径的增大而增大,当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大的幅度减缓。

喷灌均匀系数的三次样条两次插值计算方法

为提高喷灌水量分布均匀性评价的准确性,当雨量筒径向布置时,为考虑所有测点数据对插值点降水深的影响,采用径向和周向两次的三次样条插值计算出未知点的降水深,从而计算喷灌均匀系数。以美国雨鸟30PSH型喷头雨量筒间隔为1m和2m的喷洒试验数据,计算网格点取1m和0.25m,分别采用三次样条两次插值法和邻近四点距离线性插值法计算了克里斯琴森均匀系数。结果表明,均匀系数由高至低的顺序依次为采样间隔为2m的线性插值、采样间隔为2m的三次样条两次插值、采样间隔为1m的线性插值和采样间隔为1m的三次样条两次插值。采样间隔2m比1m计算出的均匀系数总体高3~4个百分点,三次样条两次插值法比邻近点距离线性插值法略低1个百分点,2种计算网格点间距下的均匀系数差值小于1个百分点。结果证明,采样间距、插值方法、计算网格间距对均匀系数的影响依次降低,三次样条两次插值法可以用来评价喷灌组合均匀系数。

陕北风沙滩地区紫花苜蓿地下滴灌带埋设深度初步研究

研究了半干旱沙区不同滴灌带埋设深度下紫花苜蓿的生长特性。通过试验研究分析了滴灌带埋设深度对紫花苜蓿植株高度、茎粗、分枝数、根系生长、根系密度和产量等生长特性的影响。采用主成分分析法对不同滴灌带埋设深度的紫花苜蓿等生长特性进行了综合评价。结果表明,滴灌带不同埋设深度对苜蓿各个生育期生长特性指标影响不同。在苗期,埋设深度为10 cm的处理,有利于苜蓿生长。从分枝期起,埋设深度为30 cm的处理优于其它处理;在整个生育期内,不同埋设深度对苜蓿生长特性影响的综合评判结果为:埋深30 cm>埋深20 cm>埋深10 cm>埋深40 cm。

喷灌分布均匀系数研究

为突出局部灌溉不足或灌溉过量对均匀性的影响程度,提出了基于几何平均数分布均匀系数的概念,将其定义为部分测点水深几何平均值与所有测点算术平均值的比值。并根据部分测点水深数据的提取方法不同,分为1/4低值、1/4高值、1/2低值和1/2高值分布均匀系数。用MATLAB和VC~++语言编制了可以实现上述分布均匀系数计算的软件"SIUEW1.0"。结果初步证明:基于几何平均数的乘法模型要比基于算术平均数的加法模型更加突出了部分低(或高)于平均值的测点水深数据对均匀系数的影响程度,因此更适用于时局部灌溉不足或过量灌溉有严格控制要求地块的灌溉均匀性评价;无论高值和低值,取点数越少,均匀性的评价结果越差。

半干旱区施氮和灌溉条件下覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响

以典型半干旱区干湿砂质新成土(Ust-Sandic Entisols)为供试土壤进行田间试验,研究地膜覆盖、施氮及补充灌水量对春玉米(Zea maysL.)产量、土壤矿质氮(NO3--N和NH4+-N)及氮素平衡的影响。结果表明,0—100 cm土体范围内,随着土层加深,播前和收获后土壤NO3--N含量呈降低趋势,NH4+-N有所增加,但变幅不大;总矿质氮量(NO3--N和NH4+-N)表现为下降。说明地膜覆盖和施氮并没有使NO3--N深层累积量增加,这可能与土壤本身供氮能力严重不足有关。与不施氮相比,施氮各处理氮肥表观损失量增加;与不覆膜相比,作物氮素累积量比不覆膜显著增加(P<0.05)。在低灌(80 mm)覆膜和高灌(160 mm)覆膜条件下,玉米的氮肥利用率均比不覆膜提高了18.8%,说明覆膜低灌在相同施氮条件下,可节约80 mm灌水。但低灌(80 mm)与高灌(160 mm)不覆膜间氮肥利用率差异不显著,表明在相同施氮条件下,覆膜可有效提高氮肥利用率,减少氮素损失。综合考虑子粒产量和氮肥利用率,"覆膜+补灌80 mm+施氮90 kg/hm2"可能为本试验条件下较优的栽培模式。

污灌和农药对农田土壤假单胞菌种群的影响

随着环境污染问题的日益严重，微生物修复起到越来越重要的作用。假单胞菌是土壤微生物中最重要、研究最多的细菌之一，能降解简单和复杂的有机物，它们因此而广泛的存在于土壤和水体。但有关于石油、重金属及农药污染物对农田土壤假单胞菌多样性及种群结构的影响却缺乏全面和系统的认识。 本论文首次采用传统微生物培养方法与PCR-DGGE等现代微生物分子生态学研究方法相结合的手段，系统评价了长期含石油和重金属污水灌溉对中国最大的石油、重金属污灌区——沈抚、张士灌区农田土壤中的假单胞菌多样性及其种群结构的影响。同时，本论文也研究了乙草胺、甲胺磷对黑土假单胞菌多样性及种群结构的影响。得出以下结果： 石油污灌区土壤中总的假单胞菌多样性显著高于重金属污灌区；石油污灌区旱田土壤假单胞菌多样性接近于对照清洁土壤,同时低于相似污染程度的石油污灌区水田土壤。进一步测序发现，Pseudomonas mendocina、Pseudomonas stutzeri、Pseudomonas aeruginosa是所分析石油和重金属污灌区土壤中的优势类群，说明在长期污染胁迫下这3种假单胞菌分别得到了不同程度的富集。DGGE 结果显示石油和重金属污染土壤样品的可培养假单胞菌多样性没有显著差异，但均低于对照清洁土壤样品。对各个土壤样品可培养假单胞菌菌株进行REP-PCR基因分型，结果表明这些假单胞菌之间有显著的遗传差异。进一步测序表明，土壤样品中可培养假单胞菌优势类群中含有Pseudomonas. fluorescens 和Pseudomonas. Putida两种。 黑土农田土壤中使用乙草胺会严重降低总的及可培养假单胞菌群落的多样性，而且在5周内不能恢复。而甲胺磷处理土壤与对照相比则差异不显著，并且经过一段时间的适应，土壤中的总的及可培养假单胞菌种群不仅得到恢复而且超过对照。对各处理土壤总的及可培养假单胞菌DGGE谱带类型聚类分析，发现乙草胺、甲胺磷处理土壤样品均各自聚为一簇，说明农药污染类型是影响土壤中假单胞菌种群结构的重要因素。

日光温室地下滴灌土壤水分运动数值模拟

依据土壤水分动力学理论和地下滴灌土壤水分运动特征，在测定地下滴灌滴头出流特性、土壤水分运动参数、地表蒸发强度的基础上，引入作物根系吸水模型，建立了地下滴灌土壤水分运动数值模型，用有限单元法中的Galerkin法对模型进行数值求解，田间验证结果表明模型具有较高的精度。 研究发现，地下滴灌滴头流速随供水压力的增大而增加，呈幂函数关系；不同埋深对滴头流速基本无影响；而土壤初始含水量只在灌水开始时对滴头流速有一定影响，最终滴头流速趋于相同且稳定；地下滴灌滴头流速主要受供水压力和滴头孔径的影响。 运用matlab数值分析软件对土壤持水曲线的van Genuchten模型进行求参，所求VG模型计算的不同水势下土壤含水量计算值与田间实测值之间偏差较小，曲线回归模型相关指数高达0.95，能很好地表征土壤水分特征曲线。 建立了地下滴灌土壤水分运动数值模型，确定地下滴灌条件下具体模型应用的边界和初始条件，利用HYDRUS-2D软件进行有限元求解。运行结果表明所建立的数学模型和所采用的数值方法能够较好地模拟地下滴灌条件下土壤水分运动过程。 采用量纲分析法推导了日光温室地下滴灌条件下的土壤湿润模式模型，建立了湿润宽度和湿润深度的经验公式，与实际监测结果对比，土壤湿润宽度和湿润深度模型估计值与实测之间偏差较小，能准确的模拟地下滴灌条件下土壤湿润体的宽度和深度。

水肥措施对文冠果叶片、果实养分分配的影响

文冠果（Xanthoceras sorbifolia Bunge）是我国北方特有的木本油料树种，已被列为生物质能源树种之一。现阶段产量低是限制其发展的重要因素。本文以内蒙古赤峰市翁牛特旗文冠果经济林场内50年生文冠果树为研究对象，对文冠果生物学、生态学特性进行定位观测和试验，分析了文冠果发育节律与积温的关系。野外布置水肥措施试验，测定了文冠果产量和叶片、果实养分元素（N、P、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Cu、Mn）的含量，分析了水肥措施对叶片、果实养分分配的影响。 主要结论： 1.文冠果物候期与积温呈显著的直线函数关系。能够用来预测文冠果年生长发育期有效积温的理论值，为经营管理提供依据。 2.文冠果叶片中主要元素含量随物候期的变化呈下降趋势，但微量元素呈增加趋势。养分重吸收水平由大到小的顺序是：Mg>N>K>P，一定的水肥措施提高了文冠果养分再吸收水平，并降低了功能叶中的N/P、C/N。 3.文冠果果实中Ca和Fe随物候期的变化呈下降趋势，其他元素呈先减后增趋势。水肥措施降低了果实对养分元素的分配和收获系数；提高了养分利用效率。 4.合理的水肥措施能显著提高种子产量，增加含油率。最佳水肥措施为：5月初灌水50mm，施肥量为N 63 g•株-1、P2O5 83.3 g•株-1，于5、7月初分2次等量施入。 5.水分、P是文冠果生长的主要限制性因子，限制性因子具有阶段性。水分对肥效有“激发效应”。