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膜下滴灌棉田土壤水盐分布特征分析

更新时间:2009-03-28

1 资料与方法

1.1 灌区概况

阿瓦提县老大河灌区农牧业生产用水由阿克苏老大河供给,根据已实施的塔里木河流域近期治理五年实施方案,阿瓦提全县灌溉引水量从老大河可分配限额水量P=50%条件下为9.34亿 m3,P=75%(90%)条件下为 8.65亿 m3。灌区在 75%(90%)来水情况下由于全年来水的不均,2-6月份出现不同程度的缺水,且灌区上游无水库等调节工程措施导致缺水。通过地下水工程补充水资源,灌区缺水状况得到一定缓解,但2月春灌期间及6月用水高峰期间地下水的开采超过机井月开采能力,仍为缺水月份。

1.2 试验设计

按照随机原则设计试验区组,共6个区组:4 562 m3/hm2(Ⅰ)、3 692 m3/hm2(Ⅱ)、3 600 m3/hm2(Ⅲ)、3 172 m3/hm2(Ⅳ)、2 749 m3/hm2(Ⅴ)、2 816 m3/hm2(Ⅵ),各个区组面积均为400m2。灌区地质土壤为低液限粘土、低液限粉土、粉细砂,不具较好的抗冲性,土壤中CL-/SO42-<0.20,属于SO42-盐类型(见表1)。项目区种植作物主要为棉花,种植方式采用统一的农机具进行膜下点播,种植模式为宽窄行,行间距为0.20~0.50~0.20 m模式,株距0.10 m。通常在每年4月28日左右开始播种,基肥用450 kg/hm2磷酸二铵,各播种系统在水泵进出水管位置配置1~2套300 l容量的施肥罐,灌溉同时注入的易溶肥料便顺着灌溉设备随灌溉水到达植物根系土壤,据测试,可使肥料的利用率由30%~40%提高到50%~60%。阿瓦提县各灌区棉花作物在生育期根系土壤深度最大可达45 cm,田间持水量平均为29%,土壤含水率最大值和最小值分别为持水量的90%和60%,计划湿润深度Z棉=0.45 m。根据项目区作物生长期、气候条件和当地经验,本次滴灌系统设计供水强度为Ia=Ea=6.50 mm/d,则作物生长期最高日需水时灌水周期Tmax=5.20 d。灌溉水质详见表2。

 

表1 灌区试验土壤性质表

  

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表2 灌区水质分析成果表

  

试样编号ZK6 ZK13 ZK21矿化度(g/L)1.82 2.28 3.13 K++Na+Mg2+Ca2+SO42-CL-HCO3-CO32-(mg/L)168.20 237.20 367.70 68.30 64.60 100.50 299.30 278.50 301.40 83.50 86.70 82.00 89.10 97.90 85.60 276.20 221.30 112.30无无无PH 4.32 4.50 4.12

2 结果与分析

2.1 膜下滴灌土壤水分布特征

滴灌前随着土壤深度的增大土壤水分逐渐增大,滴灌实施后在研究土层并未出现明显的土壤水分含量峰值,而呈由浅至深缓慢增大的均匀分布,但是对应不同灌溉量的土壤湿润峰区别明显。Ⅰ、Ⅱ区组作物土层的持水量在滴灌结束后2 d内显著增加,而在第3-4 d明显减少,随着滴灌时间的推移,土壤润湿峰开始扩散,灌溉结束时,土壤水持续入渗,直至形成比较稳定的土壤水分布。随后开始的蒸发使土壤内含水量由上而下逐渐减少,这一过程持续到灌溉后6 d土壤水分含量恢复至灌溉前水平,此时应开始新一轮滴灌。

2.2 棉花根系层土壤水分平衡

棉花需水量计算如下:

 

式中:ET—棉花需水量(mm);W1—开始时土体储水量(mm);

本文针对IR-UWB穿墙雷达对动目标的探测问题,分析回顾了IR-UWB穿墙雷达3种不同的动目标检测算法,并利用自行研制的IR-UWB穿墙雷达进行穿墙探测实验。分析了动目标在不同运动状态下的实验数据,以距离历史图给出了实验结果。结果表明,对于指数加权法而言,α取值在[0.75,0.85]范围内,对径向运动、切向运动的探测性能有较大的改善;对于作径向运动的目标,脉冲对消法、指数对消法与积累平均背景对消法都表现出较好的探测性能,但是脉冲对消法在转向时出现目标轨迹丢失;而对于目标切向运动、原地踏步时,指数对消法与积累平均背景对消法具有较好的检测能力。

由表3可知,滴灌模式下作物在播前需水量较少,在各生长期内逐渐增大,花铃期需水量最大,吐絮期开始减少。试验表明第Ⅲ区组灌溉模式所对应的棉花产量最高,所以由此确定阿瓦提县老大河灌区膜下滴灌棉花需水量为523.40 mm。

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下界面土壤水流通量按下式确定:

 

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表3 滴灌模式下作物灌溉与耗水对比表

  

耗水量(mm)时段播前苗期蕾期花铃期吐絮期全生育期灌溉周期频次 开始2月10日5月20日6月11日7月11日8月25日5月20日结束3月10日6月10日6月19日8月20日9月5日9月5日灌溉天数(d)28 20 9 40 10 79ⅢⅡⅣⅤⅥ1 2 3 4 5 6Ⅰ30.10 54.50 99.20 339.50 133.90 644.20 35.40 53.40 93.20 297.60 127.80 517.00 34.10 54.20 85.30 288.00 113.70 523.40 33.90 57.50 84.50 266.90 117.80 562.60 36.70 51.60 86.00 255.10 97.40 478.50 32.50 55.10 73.40 222.70 82.40 442.10

W2—结束时土体储水量(mm);I—灌水量(mm);BW—土体下界面土壤水分交换量(mm)。

2.3 膜下滴灌土壤盐分布特征

膜下滴灌实施后土壤盐分布呈明显的“Y”状,且膜下和膜间土壤盐分布截然不同,膜下土壤盐分含量小且“两头小”,形成这种分布状态的原因主要是滴灌的实施使膜下土壤上层的盐分向下淋洗,在水分蒸发过程中下层盐分逐渐上升,累积在上层土壤。土壤湿润体向外扩展,湿润体外缘盐分的累积使膜间盐分含量逐渐增大,60 cm以内土层含盐量明显高于膜下。滴灌量增大的过程中,土壤湿润峰和盐分峰值开始下移,滴灌量从2 816 m3/hm2增加到4 256 m3/hm2,湿润峰从60 cm下移到100 cm,盐分峰值从30 cm下移到60 cm。结果表明,滴灌土壤水盐平衡关键是预留盐分排除的空间,如田间夹杂荒地的做法。

2.4 膜下滴灌土壤盐分平衡

滴灌土壤水盐平衡表示如下:

试验表明,灌溉量与地层盐分含量正向变化,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区组膜下0~60 cm土壤盐分含量分别减少4.30、3.78、2.23、1.48、0.79、0.71 g/kg;脱盐率分别为 38.40%、27.90%、15.80%、13.90%、7.90%和6.10%;0~100 cm土壤盐分含量分别减少4.30、3.76、2.69、2.33、0.81、1.65 g/kg;脱盐率分别为36%、37.40%、21.60%、15.70%、8.60%和5.00%。可见,作物生育期,膜下滴灌加速土壤盐分降低,但只发生在根系浅层,难以到达深处,如水量减少,深处盐分通过蒸发返回浅层积留。

式中:Jw—水流通量;Ks—饱和导水率(cm/d);—水势梯度。

 

式中:△S—灌溉实施前后土壤盐分变化量(g/kg);S1、S2—灌溉前、后土壤盐分含量(g/kg)。

3.由主题开始,用粗线条表示主分支,将每一个主要的观点或内容与主题相连,并在线条上写下可表示该观点或内容的一个关键词。

膜间土壤盐分变化正好相反,由于膜间无直接灌溉水,其土壤积盐主要由膜下侧向盐分运移产生,膜间裸地的干排盐作用缓解了灌溉水量缺乏而导致的盐分失衡,实现短期内盐分的平衡。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区组膜间0~60 cm土壤盐分含量分别增加 0.65、2.29、1.95、2.21、3.62、2.51 g/kg;积盐率分别为4.20%、35.60%、18.10%、26.10%、29.90%和22.00%;0~100 cm土壤盐分含量分别增加0.09、1.14、0.57、2.51、4.44、3.62 g/kg;积盐率分别达到0.70%、11.60%、14.00%、32.10%、45.70%和48.10%。棉花根系大部分分布在膜下,土壤盐分的短期累积并不影响棉花生长,而生育期过后,大量盐分会累积于膜间,进而影响下一季棉花生长,必须在生育期之后至下一季棉花播种前继续灌溉,以达到淋洗盐分的目的。

3 结论

膜下滴灌土壤水盐分布特征受滴灌条件影响较大,“盐随水来,盐随水去”规律决定了膜下滴灌土壤盐分的“Y”形分布态势,文章研究结果表明,膜下滴灌使浅根系土壤脱盐,而难以彻底淋洗去除土壤盐分,膜间仍存在大量积盐,为此必须在下季棉花播前继续灌溉,以淋洗盐分,并配合以一定的排水技术,加大农田土壤盐分的迁移。

参考文献:

[1]于晓瑞,虎胆·吐马尔白,杨鹏年,朱海清,李萌.长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布变化及其对棉花生长影响[J].节水灌溉,2016(2):63-66+69.

[2]朱海清,虎胆·吐马尔白,马合木江·艾合买提,赵经华,赵永成,朱冬桥.干旱区长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究[J].节水灌溉,2015(8):54-57+62.

[3]庄亮亮,张胜江,邢旭光,曹伟.播种方式对膜下滴灌棉田土壤水盐分布及出苗的影响[J].灌溉排水学报,2015,34(2):89-91.

 
韦国义
《河南水利与南水北调》2018年第04期文献

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