适宜棉花成苗的咸水灌溉方式及矿化度指标确定

为大规模开发利用河北低平原浅层地下咸水,保障棉花生产,该文采用畦灌和沟灌2种造墒方式,设计5种灌溉水矿化度水平,开展了连续6 a的大田咸水造墒植棉试验,分析了不同造墒方式下灌溉水矿化度对棉花出苗及幼苗生长的影响。结果表明,当灌溉水矿化度达到一定水平后棉花齐苗率显著降低(P0.05),由于棉花萌发和出苗阶段抗逆性差,棉花齐苗率显著降低时的灌溉水矿化度阈值年际间差异较大;2种造墒方式下棉花齐苗率与耕层土壤盐度显著相关(P0.01),且相关方程的斜率相近,但畦灌处理的耕层地温和其他土壤性状指标优于沟灌处理,导致土壤盐度相同时畦灌处理的棉花齐苗率高出5.5~7.7个百分点;4 g/L以上灌溉水矿化度处理的耕层土壤盐度呈现出随灌溉年份增加而累积的趋势,因此长期灌溉对棉花齐苗率的负面影响存在累积效应。在保证与淡水灌溉相比棉花齐苗率不降低的情况下,畦灌和沟灌处理的适宜造墒水矿化度应分别控制在6和4 g/L以下,正常情况下畦灌较沟灌更有利于棉花齐苗和幼苗生长。该研究为指导当地咸水造墒植棉提供参考。     

微咸水造墒对油葵生长及土壤盐分分布的影响

为了研究微咸水造墒对油葵生长及土壤盐分分布状况的影响,采用盆栽试验与田间小区试验相结合的方式,将底墒水矿化度划分为5个级别,分别为淡水（＜2 g/L）、3、4、5、6 g/L。结果表明：不同矿化度的微咸水造墒对油葵的出苗率及出苗时间有着不同程度的抑制作用;当底墒水矿化度相同时,与盆栽相比较,小区各处理的出苗率较低,出苗时间较长;利用3 g/L的微咸水造墒对油葵的生长非但不会造成抑制,反而还有一定的促进作用,使其株高、叶面积指数、根冠比等参数均大于淡水处理;3 g/L处理盘粒数、百粒重均超过淡水处理,空壳率降低19.7%,增产8.1%,4 、5、6 g/L处理与淡水处理相比分别减产7.0%、14.8%、23.9%;生育期结束时,淡水及各微咸水处理0～20 cm土层土壤平均含盐量均达到底墒水前的初始值附近,无显著的脱盐与积盐现象;20～40 cm及40～120 cm土层土壤均处于不同程度的积盐状态,随着底墒水矿化度的增大,积盐程度逐渐增大,且土层越深积盐量越大。     

咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响

为持续高效利用咸水资源,在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g/L)咸水连续灌溉第10年土壤水盐分布与棉花生长响应以及历年土壤盐分和籽棉产量的变化特征。结果表明:1)年际间,各处理0～100 cm土层土壤盐分受灌溉和降水影响而波动,但未随灌溉年限的增加而逐渐累积,灌溉水矿化度≤4 g/L处理可基本维持土壤盐分周年补排平衡。单个棉花生长季(2015年),各处理沟底部位的土壤含水率大于垄上,灌溉水矿化度≥6 g/L时主根层土壤含水率高于1 g/L处理;土壤盐分随灌溉水矿化度增加而增大,随棉花生育期的推进先增大后降低,灌水沟剖面土壤盐分呈向垄上和深层运移的趋势;与播种时比,棉花收获后各处理主根层土壤盐分均未出现累积。2)低矿化度咸水沟灌对棉花成苗率、株高和叶面积指数影响不明显,超过一定限值后3项指标显著下降,与1 g/L处理相比,当灌溉水矿化度达到6 g/L时棉花成苗率和叶面积指数显著降低,当灌溉水矿化度达到8 g/L时株高显著降低;咸水沟灌对棉花纤维品质影响较小,5项品质指标在处理间差异均不显著。3)适量浓度的咸水灌溉对籽棉产量影响较小,与1 g/L灌水处理相比,2和4 g/L处理对历年籽棉产量(2006-2015年)无显著影响,大于6 g/L时历年籽棉产量显著降低。在该研究灌溉制度下,推荐试验区咸水沟灌棉花的灌溉水矿化度阈值为4 g/L。     

微咸水滴灌对绿洲棉田水盐运移特征及棉花产量的影响

在南疆绿洲棉田,以河水为对照(CK),利用咸水与河水混合方式,设置矿化度为3,5g/L的微咸水,研究微咸水滴灌对棉田水盐运移特征及棉花产量的影响。结果表明:矿化度为3,5g/L处理的土壤含水量、含盐量在整个生育期呈上升趋势,且随矿化度增加而增大,盛花期(7月21日)前土壤含水量差异不显著,CK的土壤含盐量最高,盛花期后土壤含盐量5g/L3g/LCK,差异显著(p0.05)。垂直方向,土壤深度增加土壤含水量增大,且随着微咸水矿化度增加土壤含水量呈增大趋势,不同处理在盛花期以后差异显著;随土壤深度的增加土壤含盐量呈下降趋势,滴灌次数越多处理间差异越大,至盛铃期(8月4日)达显著水平。水平方向,距离滴头越远土壤含水量越小,且随着矿化度增加土壤含水量逐渐增大;3,5g/L土壤含盐量在盛花期前低于CK,盛花期后距离滴头越远土壤含盐量下降越小,且与矿化度呈正相关。与CK相比,3g/L皮棉产量下降2.1%,差异不显著,5g/L则下降9.6%,差异显著,产量下降主要原因是单株结铃数和单铃重显著下降,而对衣分影响不显著。因此,棉花盛花期前可利用微咸水进行滴灌,且微咸水矿化度不宜超过3g/L。     

咸水畦灌条件下土壤水盐运移规律

在环渤海地区采用咸水播前造墒方式,研究不同土层的水盐运移规律以及土壤含盐量周年变化,为确定合理的灌溉指标提供理论依据和技术参数。结果表明：在不同的土壤含水量条件下,土壤剖面的水分和盐分分布呈现显著差异,其中0-60cm和0-40cm土层分别是土壤水分和盐分的易变层;土壤含盐量不仅和土壤水分存在密切关系,而且随着灌溉水矿化度的增加而增加;为实现土壤可持续的生产力水平,土壤盐渍化状况应控制在轻度水平,从这个意义上讲,灌溉水矿化度最好控制在6g/L以下。咸水播前造墒方式有效扩大了咸水的可利用范围。     

微咸水膜下滴灌对棉花生长发育及其产量的影响研究

微咸水膜下滴灌是缓解全球农业用水短缺的有效途径之一。通过开展不同灌溉水矿化度条件下的农田控制试验,围绕微咸水膜下滴灌对棉花叶面积、地上生物量积累及其分配、棉株叶片含水率、棉花产量及产量构成因素等的影响进行了研究,同时结合Logistic模型,对地上干物质积累规律进行了探讨。结果表明:利用矿化度低于6.0g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花叶面积的生长;微咸水矿化度在2.0g/L时会促进棉花干物质的积累,而当矿化度≥4.0g/L时,干物质积累量随着矿化度的增加而减少,矿化度的增加会使干物质快速积累起始时间推迟且持续时间缩短。当矿化度≤4.0g/L时,棉花生育后期生殖器官所占比重随灌水矿化度的增加而增大,但当矿化度达到6.0g/L时生殖器官所占比重减小;灌溉水矿化度对棉花产量的影响有明显的分段性,民勤绿洲区种植棉花的灌溉水矿化度阈值为3.51g/L,即在矿化度3.51g/L时,微咸水灌溉的棉花产量与淡水灌溉产量差异不明显,高于此阈值时,则会造成减产。     

膜下滴灌水源矿化度对棉花生长的影响及AquaCrop模拟

利用微咸水灌溉是缓解干旱区灌溉淡水资源短缺的有效途径。为探讨膜下滴灌水源矿化度对棉花植株体内盐分累积、生长及产量的影响，该研究开展了2 a（2020－2021年）测坑试验，共设置 6个灌溉水矿化度，分别为1、2、3、4、5和6 g/L，分析了棉花生育期内不同土层盐分累积规律，构建了不同矿化度水源膜下滴灌棉花的AquaCrop作物生长模型。结果表明：1）不同矿化度水源膜下滴灌棉花土壤盐分在40～60 cm土层积累量达到峰值，80～100 cm土层盐分积累较少。不同矿化度水源膜下滴灌棉花2 a末40～60 cm土层盐分分别累积44.29%、42.68%、43.40%、34.92%、35.69%、39.32%。2）灌溉水源矿化度为3～4 g/L时棉花生长指标和产量优于其他处理，且从盐分积累看也不会造成盐分过高，灌溉水源矿化度为4 g/L与1 g/L相比棉花各生长指标和产量受到影响较小，综合考虑棉花适宜灌溉水源为3～4 g/L之间。3）通过构建AquaCrop作物生长模型模拟冠层覆盖度、地上干物质量模拟值与实测值的决定系数大于等于0.812，标准均方根误差不大于24.1，一致性指数不小于0.984，模拟效果较好。棉花产量模拟值与实测值的相对误差RE小于9.28%，可见AquaCrop作物生长模型能较好地模拟不同矿化度水源膜下滴灌棉花生长发育过程，可用于产量预测和农业水资源优化管理。研究结果可为干旱区咸水资源膜下滴灌技术可持续利用提供依据。     

不同矿化度咸水灌溉对小麦产量和生理特性的影响

为充分利用河北低平原区蕴藏丰富的咸水资源,缓解淡水资源匮乏的矛盾,在连续定位灌溉田间试验的基础上,采用裂区设计,以灌溉水矿化度作为主处理,以不同小麦品种作为副处理,研究了不同矿化度梯度咸水灌溉对小麦产量、叶片相对电导率、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量以及叶片Na+、K+、Ca2+及K+/Na+等指标的影响及其与品种耐盐性的关系。研究结果表明,随灌溉水矿化度的增加叶片的细胞膜透性增强,同时膜脂氧化产物MDA增加、渗透调节物质脯氨酸增多、叶片中Na+累积增多,而高矿化度下Ca2+和K+/Na+比值明显降低;从品种的产量和耐盐指数来看,"石家庄8号"较"衡4399"表现较强的耐盐特性。从生理指标来看,"石家庄8号"较"衡4399"细胞膜更稳定,"衡4399"用2 g.L 1以上咸水灌溉其膜透性显著增加,而"石家庄8号"需要4 g.L 1以上咸水灌溉膜透性才显著提高。另外"石家庄8号"的耐盐性还与其维持较高的K+和较低的脯氨酸水平以及较高的K+/Na+比值有关,而与Na+、Ca2+绝对含量关系不明显。从MDA来看,返青期和孕穗期"石家庄8号"较"衡4399"水平低,但到抽穗期和灌浆期其积累量较"衡4399"反而要高。灌溉水的矿化度超过4 g.L 1时,两个小麦品种产量明显降低但耐盐性强的"石家庄8号"减产幅度相对较小。因此咸水灌溉小麦品种选择十分重要,从作物耐盐性和产量考虑,多年连续灌溉咸水的矿化度不宜超过4 g.L 1。     

微咸水混灌对土壤理化性质及冬小麦产量的影响

根据中科院南皮生态农业试验站2002～2005年的冬小麦微咸水混灌田间试验资料,以淡水为对照研究了矿化度分别为3、4、5 g/t,的微咸水混灌对土壤积盐率、土壤饱和浸提液钠吸附比(SAR)、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响,从而确定适宜的灌溉水矿化度上限.结果表明,微咸水灌溉后土壤积盐程度与灌溉水矿化度呈正相关;微咸水灌溉会使土壤饱和浸提液的SAR升高,且影响深度因灌溉水矿化度而异.通过对冬小麦产量和产量构成因素的分析可得,在非偏早年利用微咸水灌溉的矿化度不宜超过3 g/L,偏旱年不宜采用微咸水进行灌溉,或灌溉后应采取措施缓解盐分胁迫,水分利用效率与灌溉水矿化度呈负相关,综合各种因素可以认为3 g/L是当地微咸水灌溉的矿化度的上限.     

灌水矿化度及土壤含盐量对南疆棉花出苗率的影响

为获知新疆棉花苗期耐盐度阀值及其影响因素,该文进行了不同灌水矿化度单因素及不同灌水矿化度和土壤含盐量2种组合因素对棉花出苗的耐盐性试验研究,结果表明,灌水矿化度及土壤含盐量均与棉花相对出苗率呈线性负相关;而灌水矿化度则随土壤盐碱程度的不同而改变,当土壤盐质量分数在0.33%以下,灌水矿化度不超过5 g/L,土壤盐质量分数在0.33%～0.5%之间灌水矿化度不超过3 g/L,土壤盐质量分数大于0.5%时,则应采用淡水灌溉;从对比这2种因素对出苗率的影响来看,在中度及以下盐渍土壤中,灌水矿化度的影响较土壤含盐量的大;同时结合大田出苗率调查,则表明在轻度盐碱土中灌水矿化度的临界值为4.28 g/L,而对土壤而言棉花苗期的耐盐阀值则为0.58%。该研究为进一步研究棉花耐盐性提供参考,对指导新疆棉花生产具有重要意义。     

冬季咸水结冰灌溉下滨海重盐碱地土壤水盐动态及对棉花出苗和产量的影响

在河北省滨海区,连续3年对当地的盐碱地进行了冬季咸水结冰灌溉,并对土壤的耕层水盐动态、棉花出苗和产量以及植株的盐离子状况进行了观测。结果表明:利用矿化度为8.15~14.27 g.L 1、灌水量为180mm的地下咸水,对滨海盐碱地进行冬季结冰灌溉,后期结合地膜覆盖可显著降低土壤盐分含量和提高土壤含水量。咸水结冰灌溉处理2009—2011年棉花播种期土壤盐分含量分别为0.32%、0.29%和0.17%,土壤含水量分别为26.2%、25.0%和24.2%,保证了棉花正常出苗,3年的棉花出苗率均达到85%以上。结冰灌溉年限越长越有利于土壤盐分的淋洗。苗期棉花根、茎和叶片Na+含量比对照降低57.6%~64.5%,而相应的K+和Ca2+含量显著高于对照(不灌溉不覆膜处理)棉苗,避免了对苗期棉花的单盐伤害。随着当地雨季的来临,棉田耕层土壤可实现周年脱盐,保证了棉花的正常生长,籽棉产量达到2 643.8~3 607.7 kg.hm 2,并且3年的产量呈逐年上升趋势,实现了滨海重盐碱区水土资源的高效利用和棉花丰产。     

滴灌方式及定额对北疆冬灌棉田土壤水盐分布及次年棉花生长的影响

为探寻解决干旱区棉田冬季灌水问题,明晰北疆棉田不同冬灌方式及灌水定额对土壤水分、盐分分布以及翌年棉花生长及产量的影响,采用大田试验方法,以未冬灌大田作为对照(CK),设置滴灌和漫灌2种灌水方式下4个梯度的灌水定额(1 800、2 400、3 000、3 600、3600 m3/hm2)共9个处理进行冬灌试验,分析了冬灌灌水后到播种前0~300 cm土层的水分、盐分的动态变化以及翌年各处理棉花的出苗率、群体生理指标(群体光合势、群体净同化率、叶面积指数)和产量数据。结果表明,冬灌对次年播前土壤水盐分布及含量的大小均具有一定的影响,无论漫灌还是滴灌方式进行冬灌,随灌水定额增加土壤水分和盐分的影响深度也随之加深,灌水定额达到3 000和3 600 m3/hm2时,冬灌对土壤水盐影响深度可达300 cm。冬灌可显著改变次年播前土壤盐分的自然分布状态,有效淋洗并降低上层土壤盐分含量;相对漫灌方式而言,滴灌冬灌方式土壤水分入渗更加均匀且规律明显。冬灌对次年滴灌棉花的生长发育及产量均具有重要影响,冬灌后次年棉花群体指标与未冬灌处理的差异随冬灌灌水定额的增加愈加显著,灌水定额3 000 m3/hm2滴灌冬灌处理的次年棉花群体光合势与叶面积指数较未冬灌处理分别提升34.30%和42.60%;冬灌有利于次年棉花产量的提高,滴灌冬灌灌水定额3 000、3 600 m3/hm2处理时的棉花产量相对未冬灌处理分别增产10.66%和12.36%。综合考虑冬灌方式及灌水定额对次年土壤水盐分布及棉花生长和产量的影响,研究认为滴灌条件下灌水定额3 000 m3/hm2的冬灌在试验条件下比较适宜,既可淋洗盐分至耕层以下300 cm处,亦可获得6 107.75 kg/hm2的较高产量。     

不同苜蓿品种种子发芽对盐胁迫的响应

[目的]针对内蒙古西部地区草地土壤盐碱化,选择盐碱土壤的主要成分NaCl和Na_2SO_4配成混合盐溶液进行室内发芽试验,筛选适合当地种植的耐盐苜蓿品种,为内蒙古西部盐碱草场的苜蓿种植提供理论依据。[方法]将NaCl和Na_2SO_4按摩尔浓度1∶1,用蒸馏水配成含盐量0.0%,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%,1.8%,2.0%共11个梯度盐溶液,对25个苜蓿品种进行发芽试验,测定种子发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数,进行耐盐类型的划分。[结果]轻度盐分胁迫(0.2%和0.4%盐浓度)促进了苜蓿种子发芽,提高了种子的发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数;不同苜蓿品种间种子发芽的适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度差异较大。多数苜蓿品种的种子发芽适宜盐浓度是0.0%~0.6%,半致死盐浓度为0.8%,中草3号高达1.4%;极限盐浓度在1.0%~2.0%。[结论]综合聚类分析和种子发芽指标的表现得出,中草3号、新苜2号品种表现出较强的耐盐性,属于耐盐品种,magnumV-wet、赤草1号耐盐性较差,属盐敏感品种     

海岛棉资源自然复合盐胁迫综合评价

为筛选适合盐碱地种植的海岛棉品种,本试验以203份海岛棉进行自然复合盐胁迫筛选及评价。结果表明,株高、始节高、果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率及单铃籽棉产量耐盐系数呈现下降,衣分、铃数、始节数、有效铃数、有效果枝数、单铃皮棉产量、单株籽棉产量及单株皮棉产量耐盐系数略有上升。变异系数表现为单株皮棉、籽棉产量最高。相关分析表明,果枝数与铃数存在显著性正相关,蕾铃脱落率与铃数、始节高、始节数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数存在显著相关性,单株皮棉产量与衣分、铃数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率、单铃籽棉产量、单铃皮棉产量、单株籽棉产量存在显著相关性。相关性分析表明,皮棉产量鉴定值、主成分综合得分、隶属函数值、综合得分D值之间均呈显著正相关(P<0.01),说明可以通过这4个指标结合进行海岛棉综合评价及分类。海岛棉资源以耐盐、中耐盐为主,极端材料相对较少,通过对比发现果枝松散型较紧凑型耐盐性更强;此外,筛选到1份耐复合盐极强品种Pima 4,并通过逐步回归筛选到6个海岛棉耐盐指标。本研究为海岛棉花铃期耐复合盐品种的筛选提供了一定的理论依据、鉴定指标及方法。     

不同矿化度微咸水灌溉冬小麦对下季作物产量和周年土壤盐分平衡的影响

冬小麦夏玉米一年两熟是环渤海低平原主要粮食作物种植模式,该区淡水资源匮乏,但浅层微咸水相对丰富,在降水较少的冬小麦生长季,适当利用微咸水代替淡水灌溉对维持冬小麦稳产高产有重要作用。冬小麦季实施微咸水灌溉后土壤盐分累积如何影响下季作物夏玉米生长以及对土壤周年盐分平衡影响,是微咸水能否长期安全利用的关键。为探究上述问题,于2015—2019年连续4年在环渤海低平原中国科学院南皮生态农业试验站进行冬小麦季不同矿化度微咸水灌溉定点试验,共设置含盐量为1 g·L~(-1)淡水(F)、3 g·L~(-1)微咸水(S3)、4 g·L~(-1)微咸水(S4)、5 g·L~(-1)微咸水(S5) 4个梯度,在拔节期灌水1次,灌水量均为70 mm;另以生育期不灌水作为对照(旱作, CK)。结果表明,不同矿化度微咸水灌溉处理间冬小麦产量没有显著差异,但平均比CK显著增产31.6%。同时,冬小麦生长季微咸水灌溉均增加了收获时1 m以上土层的含盐量,并随灌溉水含盐量增加而增加;对1 m以下土层含盐量影响不明显。夏玉米播种时灌溉70 mm淡水不仅解决了土壤墒情不足问题,并可使0～20 cm土层盐分控制在1 g·kg~(-1)以下,保证夏玉米出苗和群体建立,对夏玉米产量没有显著影响。经过夏季降雨的淋洗, S3、S4和S5处理0～40cm土层含盐量降低幅度超过30%,深层土壤含盐量变化不明显,1m以上土层可以实现周年盐分平衡。本研究表明冬小麦-夏玉米一年两季种植,冬小麦耐盐能力较强的特征使其生育期可以通过不大于5g·L~(-1)的微咸水灌溉维持稳产,在保证夏玉米出苗水进行灌溉的条件下,夏玉米季通过雨季降水淋盐维持0～1m主要根层土壤不发生明显积盐过程,可实现长期微咸水灌溉下土壤和作物安全。     

Yield and water use efficiency of hybrid Bt cotton as affected by methods of sowing and rates of nitrogen under surface drip irrigation

Field experiments were conducted for two years to find out the appropriate sowing configuration and rate of nitrogen (N) for sustained yield and improved water use efficiency of hybrid Bt cotton irrigated through surface drip irrigation. Drip irrigation under normal sowing, in which equal quantities of water and N were applied as check-basin irrigation, resulted in an increase of 389 and 155 kg ha^?1 in seed cotton yield compared with check-basin irrigation during the first and second year, respectively. Normal paired row sowing under a drip irrigation system, in which only 50% of irrigation water was applied compared with normal sowing, produced a yield similar to normal sowing under drip irrigation during both years, resulting in 22% higher water use efficiency. Dense paired row sowing under drip irrigation, in which only 75% irrigation water was applied compared with normal sowing, increased the mean seed cotton yield by 5% and water use efficiency by 19%. Decrease in the rate of nitrogen application (from 150 to 75 kg N ha^?1) caused a decline in seed cotton yield and water use efficiency under all the methods of sowing, but the reverse was true for agronomic efficiency of N.