论文摘要
微咸水合理利用是实现农业水土资源可持续利用的主要途径之一。本论文在借鉴国内外微咸水地面灌溉研究成果的基础上,采取了室内、田间试验与模型模拟相结合的方法,以河北省沧州市南皮县微咸水田间畦灌试验为例,研究了微咸水入渗特征、对土壤理化性质和作物生长的影响以及合理的田间灌溉制度等内容,取得如下结论：（1）在系统分析微咸水入渗特征基础上,对具有明确物理意义的入渗公式对描述微咸水入渗特征可行性进行了研究,结果显示Green-Ampt模型和一维代数模型均可较为准确地描述微咸水入渗过程,但与实测值的误差随着矿化度的升高逐渐增大,一维代数模型对于参数的精度要求比Green-Ampt模型更高。（2）在入渗水矿化度为3g／L条件下,微咸水的钠吸附比对土壤含盐量无明显影响,但钠吸附比高于8.18 （mmol/L）0.5时会导致Na+成为土壤溶液中的优势阳离子,可使部分交换性Ca2+、Mg2+被Na+所取代,最终结果会导致土壤在亚类分级上向碱化土壤发展。（3）通过3年的淡水灌溉试验显示,旱作处理从拔节后均处于土壤干旱状态,所以在灌区进行补充灌溉是必要的,冬小麦最佳耗水量是508.04mm,对应的最高产量为6904.15 kg／hm2；生育期降水量一般年和湿润年灌水量为210mm时含水率边际效用最大,偏旱年灌水量为270mm时有最大边际效用。（4）通过3年的微咸水地面混灌试验结果分析显示,无论从土壤水盐分布和作物产量来看,采用3g/L微咸水灌溉相对比较安全,4g/L以上的微咸水会造成土壤的碱化趋势；咸淡轮灌试验结果显示,对于河北冬小麦而言,生育期采用1（次）咸2（次）淡轮灌处理,最佳灌溉次序为淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）,采用2咸1淡轮灌处理的最优灌溉制度为咸（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）。（5）微咸水胁迫灌溉导致土水势下降,土壤孔隙被空气充满,使养分扩散路径的曲折度增加,影响作物产量。随着缺水阶段的后移,土壤水分得到了高效利用,且水分胁迫对株高、叶面积指数和产量及构成因素有滞后效应,因此应尽量将胁迫阶段后置。（6）微咸水波涌灌在可以使水盐分布在畦首～畦尾方向上离散度更小,微咸水传统地面畦灌产量比波涌灌有显著降低；采用SRFR模型对灌水效率和均匀度进行分析,显示当田面坡度为0.15%、畦长为200～250m、入畦流量为3.0～4.0L／m.s、周期数为3、循环率为1／3、单次供水时间为30min时,进行波涌灌能达到最高的灌水质量。
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摘要Abstract1 绪论1.1 研究意义1.2 国内外研究进展1.2.1 微咸水入渗特征研究1.2.2 微咸水地面灌溉技术研究现状1.2.3 微咸水灌溉与作物生长关系研究1.2.4 微咸水灌溉对土壤质量的影响1.3 技术路线2 研究内容与试验方案2.1 试验区概况2.1.1 试验区基本条件2.1.2 试验地区降水分布和水文地质条件2.2 试验方案2.2.1 土柱入渗试验2.2.2 小区灌溉试验2.2.3 微咸水大田波涌畦灌试验3 微咸水垂直一维土壤入渗特征研究3.1 试验材料和方法3.1.1 试验装置3.1.2 试验材料和试验内容3.2 微咸水矿化度对入渗和土壤盐分分布特性的影响3.2.1 微咸水矿化度对土壤入渗特征的影响3.2.2 微咸水矿化度对土壤剖面含盐量和脱盐深度的影响3.2.3 淡水入渗模型描述微咸水入渗过程适用性分析3.3 钠吸附比对土壤入渗和盐分分布特性的影响3.3.1 微咸水的钠吸附比对土壤入渗特性的影响3.3.2 入渗水钠吸附比与土壤含盐量的关系+、Mg2+、Ca2+的影响'>3.3.3 微咸水钠吸附比对土壤中Na+、Mg2+、Ca2+的影响3.3.4 利用一维代数模型分析入渗过程3.4 土壤初始含水率对土壤理化性质及入渗特性的影响3.4.1 土壤初始含水率对土壤水分运动特征的影响3.4.2 初始含水率对土壤剖面电导率的影响3.5 本章小结4 冬小麦耗水特征研究4.1 引言4.2 试验方法4.3 淡水灌溉下冬小麦耗水特征4.3.1 土壤水分分布特征4.3.2 土壤盐分分布特征4.3.3 灌溉定额对冬小麦生长与产量的影响4.3.4 水分利用效率4.4 本章小结5 微咸水混灌对土壤水盐分布和冬小麦产量的影响5.1 引言5.2 试验方法5.2.1 试验材料和试验方案5.2.2 灌溉水质5.2.3 观测项目和方法5.3 灌溉水矿化度对土壤表层和主根区含盐量动态变化的影响5.4 微咸水灌溉对0-100cm土壤盐分含量的影响5.5 土壤碱化趋势分析5.6 微咸水矿化度对冬小麦产量及产量构成因子的影响5.7 微咸水矿化度对水分利用效率的影响5.8 本章小结6 微咸水轮灌对土壤水盐动态和作物产量的影响6.1 试验方法6.2 试验设计6.3 轮灌对主根区土壤水分分布的影响6.4 轮灌对土壤盐分分布的影响6.4.1 轮灌对土壤主根区盐分分布的影响6.4.2 轮灌对100cm土壤盐分盈亏的影响6.5 轮灌对冬小麦产量构成因子和产量的影响6.5.1 轮灌与冬小麦产量的关系6.5.2 轮灌对冬小麦产量构成因子的影响6.5.3 轮灌对冬小麦耗水量及水分利用效率的影响研究6.6 本章小结7 微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量影响7.1 引言7.2 试验材料和方法7.2.1 试验地点和试验设计7.2.2 冬小麦生育期内大气相对湿度、温度及降雨变化特点7.2.3 测定项目和方法7.3 冬小麦耗水特性对水分胁迫的响应7.3.1 各时段的土壤水分状况7.3.2 冬小麦的需水特性及缺水灌溉对耗水规律的影响7.3.3 冬小麦不同阶段的耗水量及组成7.4 非充分灌溉对主根区盐分分布的动态影响7.4.1 土壤主根区含盐量的动态变化7.4.2 100cm土壤剖面盐分的时空变化分析7.5 微咸水非充分灌溉对冬小麦叶面积指数的影响7.6 非充分灌溉对株高、冬小麦产量及构成因素的影响7.6.1 非充分灌溉对株高效应7.6.2 非充分灌溉对产量及构成因素的敏感性分析7.7 非充分灌溉对水分利用效率的影响7.8 本章小结8 微咸水波涌灌溉技术参数优化研究8.1 引言8.2 试验方法8.2.1 试验设计8.2.2 观测内容和取样方法8.3 水流推进规律与周期数和循环率的关系8.3.1 波涌灌和连续灌水流推进消退规律对比分析8.3.2 水流推进消退规律研究8.4 微咸水波涌灌土壤水盐运移及分布特征8.4.1 微咸水波涌灌沿畦长方向水分分布特征8.4.2 微咸水波涌灌沿畦长方向盐分分布特征8.4.3 微咸水波涌灌和连续灌的产量及产量构成因素分析8.5 SRFR模型在模拟和评价灌水质量方面的应用研究8.5.1 灌水质量评价指标8.5.2 入渗参数和田面糙率的计算8.5.3 SRFR模型对微咸水波涌灌的模拟8.5.4 波涌灌和连续灌的灌水质量评价对比分析8.6 本章小结9 结论和需要进一步研究的问题9.1 结论9.2 需要进一步研究的问题致谢参考文献附录
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