微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺,水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础,研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化,探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;在正常降雨年份,使用微咸水进行灌溉是可行的,不会导致土壤的次生盐渍化;微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%,但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理,微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量影响研究

黄淮海平原部分地区分布着相当大面积矿化度在2～5g/L之间的浅层微咸水,有很大开发利用潜力。如何对其进行安全有效地开发利用是目前急需研究的重要课题。通过微区定位试验,研究了鲁西北低平原地区小麦玉米两熟制下微咸水灌溉对土壤盐分与作物产量的影响以及麦秸覆盖对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用。结果表明,麦季利用3～5g/L矿化度的微咸水补充灌溉,两年后没有发生积盐现象,微咸水灌溉带入土体的盐分通过咸淡水轮灌和雨季自然淋洗,1m土体总盐量达到周年平衡。麦秸覆盖能够改善盐分在土体中的垂直分布,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解盐分对作物的危害,并有显著的增产效果。两年试验结果表明,与淡水灌溉比较,微咸水灌溉配合麦秸覆盖对作物年产量无显著差异,而不配以覆盖则导致减产。     

咸淡水交替沟灌对土壤盐分及玉米产量的影响

以玉米为试验材料,在内蒙古河套灌区进行大田试验,研究在灌水定额相同、咸淡水交替沟灌模式下,不同灌溉水质(淡水、低矿化度水、中矿化度水和高矿化度水)对沟顶和沟底土壤剖面盐分累积和玉米产量的影响。试验结果表明,无论是沟顶还是沟底,淡水灌溉下土壤剖面盐分收获前与沟灌前相比无明显差异,其他灌溉水质都引起土壤剖面盐分的累积,累积程度为高矿化度水＞中矿化度水＞低矿化度水。通过对生育期内不同时段沟顶土壤剖面盐分情况分析,同一处理土壤表层(0～5cm)盐分明显高于根系密集层(0～40cm)和土壤1m层(0～100cm);不同处理相同层次下,各个时段土壤盐分累积情况为高矿化度水＞中矿化度水＞低矿化度水＞淡水。与淡水相比,其他处理(低矿化度水、中矿化度水和高矿化度水)作物分别减产7．3％、30．3％和50．2％。     

华北半湿润地区微咸水滴灌番茄耗水量和土壤盐分变化

该文利用3 a试验资料研究了华北半湿润地区滴灌条件下,不同盐分浓度微咸水和土壤基质势对番茄耗水量、水分利用效率和土壤盐分的影响。研究发现总体上番茄整个生育期累计耗水量随着灌溉水盐分浓度的增大而降低,随着土壤基质势控制的降低而降低;而水分利用效率随着灌溉水盐分浓度的增大略微有增大的趋势,随着土壤基质势控制的降低明显升高;3 a微咸水灌溉后,整个土体0～90 cm深度土壤盐分没有明显增加。     

咸水畦灌农田土壤水热盐动态及油葵生长的试验与模拟

为探究中国西北旱区咸水畦灌条件下农田土壤水热盐动态及其对作物生长的影响,采用大田试验和WASH-C模型(Layered Soil Water-Solute-Heat Transport and Crop Growth Model,土壤水热盐迁移和作物生长耦合的模拟模型)模拟相结合的方法,分析油葵全生育期内不同灌水量和矿...     

基于磁感式探测的分层土壤盐分精确解译模型

为了精准解译面域尺度土壤盐分特征,有必要建立分层土壤盐分信息精确解译模型。该文应用通径分析方法,研究获得了土壤全盐量、土壤含水率、体积质量、黏粒质量分数、地下水电导率、地下水埋深等作用因子对土壤表观电导率值的方差贡献率及作用强弱排序。依据各作用因子的方差贡献率大小,结合设定的累积贡献率阀值,选取出磁感式土壤表观电导率的主导作用因子,确定为磁感式土壤盐分信息解译模型的参数体系。采用多因子及互作项逐步回归法,通过引入因子间的互作效应建立优化的基于磁感式探测的分层（0～20,＞20～60,＞60～100,＞100～160 cm）土壤盐分信息解译模型。验证结果表明,模型解译误差基本在10%以内,达到了较高精度水平。     

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。     

咸淡水交替灌溉下土壤盐分再分布规律的室内实验研究

咸水灌溉是解决目前淡水资源短缺的重要途径。为寻求合理的咸水农田灌溉方法,进行了不同矿化度和不同灌水模式的室内土柱咸淡水交替灌溉模拟试验,分析了咸淡水交替灌溉条件下土壤溶液电导率(EC)值和钠吸附比(SAR)的变化规律。结果表明：两种灌水模式下,灌水结束时土壤溶液EC值在22.5 cm处达到最高,且4 g/L>2 g/L,且与试验初期相比,土壤溶液EC值明显提高,土柱整体积盐明显。灌水模式对土壤溶液EC值的影响大于矿化度;两种灌水模式不同矿化度处理的SAR值变化规律基本一致。     

莫索湾灌区土壤剖面盐分的季节性变化特征

以新疆莫索湾灌区为研究区域,通过对该地区春季和秋季土壤剖面取样,得到土壤盐分值并采用Arc-gis 10.0软件对土壤盐分进行地统计学分析,从而探索莫索湾灌区不同季节土壤剖面盐分的空间变化特征。结果表明：研究区土壤剖面盐分含量随土层深度的增加而升高,属于底聚型;盐分含量总体表现为东南部高于西北部,2014春季高于2013年秋季,是因为灌区春季温度高于秋季,且积雪融化造成部分地区地下水位升高,强烈的地表蒸发使得底层盐分上移到耕层。不同季节各层土壤盐分含量值都符合对数正态分布,变异系数在66％~92％之间,具有中等强度的空间变异性,表层土壤变异大于底层;半方差分析得出2013年秋季和2014年春季各土层土壤盐分含量可以用高斯模型、指数模型和线性模型拟合,拟合模型的R2均大于0.75;土壤盐分含量的块金系数 C0/( C0＋ C )值在31％~42％之间,盐分含量值均表现为中等强度的空间自相关,0~100 cm土壤盐分受自然因素和人为因素共同作用。研究结果可为莫索湾灌区盐渍化土壤的分区、改良和利用提供理论基础。     

河套灌区咸水灌溉试验研究

以内蒙古河套灌区红卫节水示范园的咸水灌溉试验为基础，以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤—水分—大气—作物系统模拟软件SWAP为工具，应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证。在此基础上设计了示范园不同灌溉水量、不同灌溉方式、不同灌溉次数的多种灌溉方案，并应用SWAP模拟了各种方案的水盐平衡。以作物产量为指标，采用正交设计进行直观分析，提出了适合当地条件的以咸淡水轮灌作为灌溉方式，灌水3次，灌溉定额2812.5 m³/hm²的咸水灌溉指导方案。研究结果对河套地区的咸水利用具有一定的借鉴意义。     

气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分及其灌水量的影响

气候变暖加剧了土壤水分蒸发,带动土壤盐分向上移动,引起土壤盐分增加,导致土壤盐碱危害加剧。采用近35 a来的土壤盐分定位观测资料和气象资料,研究气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分变化的影响。研究结果表明：近 35 a随着全球变暖,宁夏引黄灌区土壤全盐含量呈明显的增加趋势,轻盐化土壤、中盐化土壤和重盐化土壤全盐质量分数分别增加0.08、0.13和0.19 g/kg;当温度增加0.5～3.0℃时,宁夏引黄灌区轻盐化土壤、中盐化土壤和重盐化土壤淋洗土壤增加盐分所需的灌水量分别增加8.2%～9.1%、8.2%～8.7%和8.3%～8.8%,总灌水量增加1.29～1.40亿m3。     

小麦不同滴灌年限小尺度土壤剖面盐分空间分布特征

以1、5年的滴灌不覆膜密植作物冬小麦农田土壤为研究对象,通过采集小尺度土壤剖面(0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm)样品,结合连续性定位监测、描述性统计和地统计分析,探索新疆奇台县不同滴灌年限小尺度土壤盐分积累时空变异规律。研究结果表明,各土层土壤盐分符合对数正态分布。滴灌1年土壤盐分含量平均值随土层深度的增加呈底聚特征,滴灌5年呈抛物线特征。滴灌1年变异系数大部分为弱变异,滴灌5年部分为中等程度变异。半方差函数表明,滴灌1年土壤盐分含量符合球状模型和高斯模型,R~2≥0.76;滴灌5年土壤盐分含量符合高斯模型、球状模型和指数模型,R~2≥0.75。土壤盐分块金系数C_0/(C_0+C)为中等和强烈的空间自相关性,表明土壤盐分受结构性因素和随机性因素共同作用。研究结果可为科学管理和合理利用改良盐渍化土壤提供理论依据和数据参考。     

再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响

为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应,采用室内土柱灌水试验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明:1)再生水灌溉相比自来水显著提高了0~60 cm土层盐分含量、磷素及0~30 cm土层氮素含量也有所提高,降低了土壤细菌群落多样性和OTU数量;充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量,降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2)不同处理土壤细菌类群以放线菌门(24.5%~40.6%)和变形菌门(22.4%~30.3%)为主。非充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例,降低了变形菌门比例;充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例,降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无论是在充分灌溉还是非充分灌溉下,再生水灌溉均对土壤放线菌门表现为促进作用,对变形菌门表现为抑制作用。再生水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和变形菌门具有促进作用,对土壤绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门具有抑制作用;再生水灌水水平越高,越有利于土壤中优势菌群的生长。3)各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢,再生水辅以较高灌水水平能够显著促进表层土壤微生物膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢过程。因此,再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环,且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。     

农田水利工程治理天津市土壤盐渍化的效果

为研究农田水利工程治理盐渍化的效果,以天津市为例,结合ArcGIS9.3与试验分析方法,分析说明农田水利建设对土壤盐渍化改良的作用。结果表明,1982-2008年,盐渍土面积由49.40×104hm2,降低到32.42×104hm2,18.76%的盐渍土完全脱盐化,其他土壤盐化程度也大大降低;2006-2010年,来自于盐渍土的新增耕地面积减少了2.54×104hm2,但有1.11×104hm2的沟渠转换成耕地;0~60 cm内的滨海盐渍土剖面中,排水体系完善的耕地,69.81%以上在轻度盐化以下,而排水体系较差的荒地,40%以上为盐土,仅14.85%在轻度盐化以下。1982-2005年,易形成盐渍化的土壤面积由65.55×104hm2,减少到49.60×104hm2,减少区域与盐渍化降低区的分布区域一致。因此,农田水利建设是通过改良盐渍土的形成环境,从而达到治理盐渍化的效果。对于沟渠分布过密的脱盐化地区,可将部分废弃沟渠纳入宜耕后备资源中,通过土地整治促进农田集中连片,进而推进高标准农田建设。     

Estimation of soil salinity in semi‐arid land using a geostatistical model

Soil salinity is one of the great problems in arid and semi‐arid environments. The estimation and prediction of spatial soil salinity may be considered as a stochastic process, observed at irregular locations in space. Environmental variables usually show spatial dependence among observations which is an important drawback to traditional statistical methods. Geostatistical techniques that analyse and describe the spatial dependence and quantify the scale and intensity of the spatial variation, provides spatial information for local estimation of soil salinity. In this paper we propose a Gaussian Spatial Linear Mixed Model (GSLMM), which involves a non‐parametric term, accounting for a deterministic trend given by exogenous variables, and a parametric component defining the purely spatial random variation, possibly due to latent spatial processes. We focus here on the analysis of the relationship between soil electrical conductivity as a parameter related directly to soil salinity as well as sodium content (sodicity) to identify spatial variations in these parameters. This kind of methodology is demonstrated as a useful tool for environmental land management. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

宁夏引黄灌区盐化土壤盐分特征与相关性分析

选取宁夏典型盐化土壤,研究了土壤盐分、pH和碱化度的垂直分布特征,并对土壤含盐量及各离子组成之间的相关性进行了统计分析.结果表明,研究区主要的盐分离子有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+,0～ 40 cm土层试区土壤类型属氯化物-硫酸盐类型;40～100 cm土层,属硫酸盐-氯化物类型.相关性分析表明:0～40 cm土层土壤含盐量与SO42-含量相关性最大,其次是Mg2,40 ～ 100 cm土层土壤含盐量与Cl-和Na+的相关性最大,其次是SO42-,各土层Cl-与Na+均呈相关系数大于0.97的极显著正相关,SO42-在0～40 cm土层与Ca2+的相关性最大,40～ 60 cm土层与Cl-的相关性最大,60 ～ 100 cm土层与Na+的相关性最大.主成分分析结果表明:SO42-、Mg2+、Cl-、Na+、Ca2可作为试验区土壤盐化状况的特征因子.     

再生水灌溉对典型土壤盐分和离子浓度的影响

为推动再生水安全灌溉,避免土壤盐渍化。该文研究了不同再生水灌溉年限对土壤盐分的影响。结果表明,不同再生水灌溉年限对各层土壤电导率、pH值无显著影响,而钠吸附比有所增加,但仍在适宜范围内。再生水灌溉后土壤中Na+、Mg2+、K+和Cl-含量总体呈现增加趋势,但在0～40 cm层位增加不显著,40～80 cm存在增加明显,土壤盐分在降水淋溶作用下具有向根系活动层以下迁移的趋势,华北地区气候条件下再生水灌溉引起耕层土壤盐分显著累积的风险较低。     

滴灌条件下种植年限对大田土壤盐分及pH值的影响

为研究滴灌技术改良盐碱地的可持续性,该文采用田间定位试验和时空转换相结合的方法,研究了在盐碱地上应用滴灌技术种植糯玉米第1、2、3、4年后,土壤含盐量及pH值的变化。结果表明：在玉米生长季内,不同种植年限的地块土壤盐分都得到不同程度地淋洗,土壤含盐量降低幅度在24.7%～43.9%之间,其中在新开垦的地块上降低幅度尤为明显;随着种植年限增加,土壤剖面上的含盐量呈下降趋势,0～60 cm土壤含盐量下降速度快,而60～150 cm下降慢。同时,土壤剖面上pH值也随种植年限的增加呈降低的趋势。总之,在采用滴灌技术1～4 a后,盐碱地土壤含盐量和土壤pH值呈降低趋势。     

Simulating the impact of irrigation management on the water and salt balance in drained marsh soils (Marismas, Spain)

Abstract. Using the simulation model MACRO, this paper investigates the likely consequences of reduced irrigation inputs on the water and salt balance and crop growth in a drained, saline clay in a Mediterranean climate (Marismas, SW Spain). The model was first successfully validated against field measurements of the soil water and chloride balance, water table depths and drain outflows in the 1989 growing season. Three-year simulations were then performed assuming two different irrigation applications (60 and 75% reductions from the 1989 amount) and two different frequencies (12 or 6 irrigations per growing season). The model predictions suggested that reduced irrigation may lead to up to a 15%) increase in the chloride content of the soil profile after 3 years. Also, despite overall reductions in water discharge, slight increases in chloride leaching via field drains ( c. 4 to 8%) were predicted. The model demonstrated that encroachment of salt into the soil profile may he exacerbated by the non-equilibrium nature of water flow and solute transport ('by-passing flow') in structured clays. With reduced water supply for irrigation, more frequent applications may give marginally better crop yields for the same quantity of irrigation but at the expense of slightly increasing salt concentration in the root zone.