黄河下游地区表层土壤盐分对作物产量的影响

应用地质统计学原理与方法，描述了黄河下游地区表层土壤盐分及相应作物产量的空间与时间变化分布趋势及特征，统计分析了不同土、水、肥组合条件下表层土壤盐分对夏玉米和冬小麦产量的影响。分析结果表明，表层土壤盐分及作物产量在周年内表现出相反的空间分布状况和相近的时间变异分布趋势。作物产量的空间分布明显受到表层土壤盐分空间分布趋势的影响，表层土壤含盐量和作物产量在灌区上、下游的分布状态相对稳定，而在中游的变化却呈现出各自明显的季节性差异。不同土、水、肥组合条件下，表层土壤盐分状况对冬小麦产量的影响较大，表层土壤盐分给定时，在相近的施肥水平下，灌溉条件对冬小麦产量的影响较大，而相近的灌溉条件下，不同施肥水平则对两种作物的产量均有明显的影响。研究成果可为灌区制定合理的农田水土管理策略和作物种植模式提供参考。     

水泥硬壳覆盖对盐渍土水盐运动及作物生长发育的影响

通过田间定位试验,研究了水泥硬壳覆盖对盐渍化土壤蒸发、作物蒸腾、土壤盐分变化、作物生长发育状况、产量及水分利用效率的影响。结果表明：硬壳覆盖能减少农田土壤无效蒸发,调节土壤盐分在土体中的分布,促进春播作物苗全苗壮,提高作物产量和水分利用效率。     

盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响

研究了盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响。结果表明,滨海滩涂盐碱地在水田改旱后土壤盐分呈现上升趋势,而土壤pH呈现下降趋势;不同培肥方法对水田改旱后土壤盐分、pH、土壤速效养分及有机质的影响作用不同,石膏处理能明显降低土壤pH值;绿肥处理能增加土壤速效养分和有机质含量;有机肥能抑制和延缓土壤盐分上升、降低土壤pH值、明显增加土壤速效养分和有机质含量,最终促进作物生长,增加作物产量。     

不同改良剂对滨海盐渍土水盐特性的影响

针对滨海盐渍土盐分含量高和土壤导水性能差的问题,采用禾康盐碱土改良剂、康地宝盐碱土改良剂、金满田生物菌剂、腐殖酸和石膏5种土壤改良剂,通过田间小区试验,分析测定了土壤含水量、土壤盐分含量、pH值、容重和饱和导水率等指标,并测定了作物收获产量,筛选适宜于改良研究区滨海盐渍土水盐特性的改良剂.试验结果表明:(1)土壤水分含量变化极大地影响着土壤的含盐量,土壤含水量与土壤含盐量呈极显著线性负相关关系.(2)腐殖酸在抑制滨海盐渍土盐分和降低土壤容重方面效果最佳,经腐殖酸(300 kg/hm2)处理后,0-5,5-20和20-40 cm土层盐分含量较CK分别减少了29.2％,32.6％和25.9％,土壤容重较CK减少了10.2％,土壤孔隙度和饱和导水率较CK也相对提高.(3)5种改良剂不同程度提高了作物的产量,以腐殖酸处理作物增产效果最为明显,玉米和油菜产量较CK分别增加了104.8％和41.6％.     

不同改良剂对滨海重度盐渍土质量和肥料利用效率的影响

为揭示不同改良剂对江苏滨海围垦滩涂区重度盐渍土改良与肥料利用的效应,通过田间试验研究生物质炭、石膏、EM菌剂和黄腐酸4种改良剂对土壤表层盐分的时序动态、大麦产量和肥料利用效率的影响。结果表明:盐分对于作物生长和肥料利用具有明显的抑制作用,各改良剂均有效提高了重度盐渍土土壤肥力与作物产量。其中,低量生物质炭处理(10 t/hm2)和高量黄腐酸处理(3t/hm2)整体效果较好。经低量生物质炭处理后,土壤表层(0～20cm)盐分相对于单施化肥处理降低106%,作物产量增加79%,氮肥利用率提高99%;高量黄腐酸处理较单施化肥处理土壤表层盐分降低95%,作物产量增加68%,氮肥利用率提高93%。该结果表明适宜用量的生物质炭和黄腐酸均可用于滨海滩涂重度盐渍土的加速治理培育和肥料利用效率的提升。     

基于遥感反演河套灌区土壤盐分分布及对作物生长的影响

土壤盐渍化信息是评价灌区节水的生态环境效应的重要指标。该文主要研究内蒙古河套灌区土壤盐分空间分布及对作物生长的影响。于2015年4—8月在全灌区布设了281个监测点,开展了灌区尺度的逐月土壤盐分、作物生长等野外系统的采样工作,并结合开展了基于Landsat OLI数据的土壤盐分反演,分析了土壤盐分的时空分布特征及其与灌溉、地下水埋深间的关系,探讨了土壤盐分含量对作物生长的影响。结果表明,基于遥感反演的土壤盐分空间分布与样点分析的土层含盐趋势基本一致,二者相关系数高达0.87;结合样点分析与遥感反演可得出重度盐化土和盐土占灌区面积的14%左右,呈零散的斑状分布,主要受灌溉、排水条件及地下水埋影响;当地下水埋深在2.0 m以下时,土壤表层及其主根区含盐量基本在0.20%以内;土壤含盐量对种植结构、作物叶面积指数、株高和产量均有明显影响,对叶面积指数和产量的影响更为明显;向日葵则因耐盐性强而广泛种植于高含盐区,而玉米高产田的根区盐分基本均在0.05%~0.20%之间。研究结果可为河套灌区的盐渍化防治、水土资源的科学管理及农业生产提供参考。     

秸秆还田对微咸水补灌的土壤盐分抑制及作物产量的影响

通过田间小区试验,研究了鲁北低平原地区小麦、玉米两熟制下微咸水补灌对土壤盐分与作物产量的影响以及玉米秸秆还田对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用.结果表明:麦季利用2 ～4 g/L矿化度的微咸水补灌1～2次,秸秆还田的小区没有发生明显积盐现象,对粮食产量基本无影响.用4 g/L矿化度的微咸水连续补灌2次,没有秸秆还田的小区土壤耕层明显积盐,对小麦生长产生明显危害并影响产量.秸秆还田后的土壤耕层结构疏松,容重降低,非毛管孔隙度显著增加,能有效抑制土壤盐分表聚,使作物主要根系活动层保持较低盐分水平而不影响作物正常生长.利用咸淡水轮灌压盐、秸秆还田抑盐、雨季降水淋盐综合措施,能使土壤盐分保持周年平衡,保证了微咸水补灌的安全高效.     

新疆浅层暗管排水降低土壤盐分提高棉花产量

土壤盐渍化问题严重制约着干旱区农业可持续发展,为达到土壤脱盐的效果,增加作物产量,该文针对膜下滴灌棉田,采用完全随机试验方案,在装有暗管的中度和轻度盐渍化土壤上种植棉花,分析暗管降盐技术对轻度和中度盐渍化农田土壤盐分变化规律及棉花产量的影响。结果表明:轻度和中度盐渍化农田土壤盐分剖面特征均由表聚型向脱盐型变化,中度盐渍化土壤0~20 cm土层盐分下降最快,其他土层盐分含量均呈现显著下降趋势;轻度和中度土壤最高脱盐率分别为50.96%和90.89%,中度盐渍化土壤盐分可降低至轻度水平;暗管排水的电导率变化范围为7.53~11.16 dS/m,pH值变化范围7.08~8.20;轻度和中度盐渍化棉田增产幅度分别为25.3%和55%。研究表明与滴灌配套的浅层暗管排水降盐技术可有效治理盐碱土壤,提高作物产量,该研究可为盐渍化土地的可持续利用提供依据。     

滨海盐渍区海水养殖废水利用与减蒸抑盐措施研究

在半干旱的莱州地区,利用微区试验研究了海水养殖废水灌溉和秸秆覆盖双重作用下滨海盐土水盐行为及其耐盐能源作物(菊芋)效应。结果表明:秸秆覆盖能明显抑制土面蒸发,具有很好的保墒效果;秸秆覆盖能明显减弱土壤盐分的表聚作用,有效缓解了盐分对作物的直接接触危害。因海水养殖废水灌溉带入土体的大量盐分通过低频次的补充灌溉措施,以及夏季雨水的自然淋洗,土壤表层盐分在可控范围之内。秸秆覆盖能改善作物株形,显著增加作物产量,为我国滨海盐碱地区高矿化度的咸水资源有效利用以及耐盐能源作物生产提供了基本依据。     

抗盐冬小麦品种(系)筛选及其与土壤盐分的动态关系

采用多点定位调查法研究了冬小麦在拔节期、抽穗期和开花期不同层次的土壤中盐分含量与终产量及产量构成因素的相关关系.不同层次的盐分含量与产量的相关性分析表明在拔节期以30～40和40～50cm层次的对产量的影响最大,与表层10cm土壤中的含盐量相关性最差;在抽穗期则表现为20～30和30～40cm土层与终产量极显著相关性;到开花期表层10cm土层盐分与产量的相关性达到了最大,其它诸层次与之相关性则有减弱的趋势.通体土壤盐分含量与产量的相关分析结果表明拔节期以0～50cm深度盐分水平同小麦产量相关性最好,其次是0～40cm,并且随取样层次变浅,相关性减弱.在抽穗期和开花期,各个深度的盐分含量与产量的相关性都达到极显著的相关性,其中开花期被认为是界定作物的抗盐能力的最佳取样时期.产量构成因素中土壤盐分含量与穗数的相关性最好,与穗粒数和千粒重基本没有相关关系,表明穗数是盐渍化土壤上小麦产量的决定因素.通过大田对比筛选出了抗旱耐盐性强、产量高的济旱197,在小麦开花期0～40cm深度含盐量0.22%的土壤上,产量达到6270kg/hm2.     

适宜肥料与改良剂改善盐碱土壤理化特性并提高作物产量

为了构建黄淮海平原盐碱障碍耕地适宜的培肥改土增产技术体系提供理论依据,在黄淮海平原典型轻中度盐碱障碍耕地进行了2 a的施肥试验,探究肥料结合改良剂施用对盐碱障碍耕地的土壤改良与作物增产效应。研究表明:仅依靠提高化肥施用量能够在一定时期内提高作物产量,但是会造成土壤盐分升高,土壤物理性质恶化,不利于盐碱土改良与可持续利用。在适度增施化肥的基础上,结合施用改良剂或有机肥可以明显降低土壤盐分含量,有利于盐碱耕地养分积累,显著提高作物产量:试验进行2 a后小麦产量分别较当地常规施肥提高21.41%和27.72%,分别达到6.35×103和6.68×103 kg/hm2;玉米产量分别较当地常规施肥提高10.44%和12.85%,分别达到7.68×103和7.85×103 kg/hm2。黄淮海平原盐碱障碍农作区应当重视有机肥与改良剂的施用,在降低土壤盐分含量、培肥地力的基础上提高作物产量,实现区域土壤资源可持续利用。该文可为黄淮海平原盐碱障碍耕地的可持续利用提供技术参考。     

微咸水喷灌对作物影响的研究进展

微咸水喷灌条件下, 作物同时受到土壤盐分和喷灌水盐分的双重影响。大部分作物通过叶片吸收盐分的速率与盐分浓度和喷水历时基本上呈线性函数关系; 同时, 喷灌过程中不仅要监测灌溉水的电导率, 而且与其他水源混合时也要监测离子组成, 尽量降低Mg²⁺、Cl^-和Na⁺的含量。喷灌频率的增加比喷水历时的增加更能增加作物盐分的吸收, 并加重对作物的损伤。微咸水喷灌后短时间的淡水冲洗可以减少作物叶片对盐分的吸收。微咸水喷灌显著降低成熟植被的生物量和作物累积耗水量, 造成作物一定程度的减产, 而且具有累积效应; 但作物产量和叶片汁液离子浓度没有明显的相关关系。今后, 应重点研究以下5个方面的问题: (1)微咸水喷灌下作物的耐盐性评价指标, 建立相应的评价体系; (2)选育耐微咸水喷灌的品种, 尤其是用于草场恢复重建、城市绿化、盐渍土改良等耐盐牧草、草坪草的选育; (3)制定与微咸水喷灌相适应的灌溉制度, 研究微咸水喷灌条件下作物叶片上和土壤中盐分的淋洗对微咸水喷灌具有重要的作用; (4)微咸水喷灌对作物影响的区域性和时效性, 应建立微咸水喷灌对作物产量影响的区域性评价和研究长期微咸水喷灌对作物的影响; (5)微咸水喷灌对土壤盐分积累及分布的影响。     

劣质水灌溉对土壤盐碱化及作物产量的影响

长期的劣质水灌溉将导致土壤潜在的次生盐碱化。通过在以色列的大田试验，分析了劣质水灌溉对浅埋地下水位条件下土壤盐碱动态和作物产量的影响。试验在安装有暗管排水系统的试验田中进行。试验田土壤为粉砂粘土，种植有饲料玉米(Zea mays L.)。试验结果显示，高盐碱地下水的侧向运动和蒸发形成了试验田南半部和北半部土壤中盐碱度分布的巨大差异。在试验条件下，0～1.2 m土壤中的盐分在整个玉米生长期内平均增加了7.5%，碱度增大了19.6%。作物产量和植株高度与土壤含盐量成反比，籽粒产量受影响最为严重。利用冬季的降雨淋洗土壤盐分是维持本地区灌溉农业持续发展的关键。     

河套灌区土壤水盐和作物生长的HYDRUS-EPIC模型分布式模拟

土壤水盐是影响干旱灌区作物产量的主要因素。分布式模型可综合考虑土壤、水文和气象因子在灌区的时空变异特征,为评估区域尺度土壤水盐与作物生长状况提供有效工具。该文以河套灌区解放闸灌域为研究区,根据气象-土壤-作物-灌溉等因子的空间分布特征进行均质单元划分,建立基于一维农业水文模型HYDRUS-EPIC的灌区尺度分布式模型。利用2012年和2013年定点观测数据(土壤水分、盐分、叶面积指数和作物产量)进行模型率定与验证;进一步应用模型以求探明现状灌溉条件下研究区土壤水盐与作物生长状况及存在的问题。结果表明:生育期内灌区根区土壤(0~100 cm)有效饱和度为0.44~0.90,基本满足作物耗水需求;根区土壤溶液平均盐分浓度为3.1~13.5 g/L,相应地作物的相对产量为0.35~1.33,土壤盐分过高成为限制研究区作物产量的主因。为调控根区土壤水盐状况,对地下水深埋区(东北部)需进行灌水量的适宜补充,宜将浅埋区(西北、西南等)地下水平均埋深控制在1.3 m以下。     

河北低平原冬小麦长期咸水灌溉矿化度阈值研究

在研究咸水灌溉对土壤和作物的影响过程中,对土壤盐分监测相对困难,而监测灌溉水的盐分更简单易行,但作物不同时期灌溉咸水的矿化度阈值较难确定。本文以2007—2015年在河北省衡水旱农节水试验站进行的长期咸水灌溉试验数据(灌溉水设置1 g·L~(-1)、2 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、6 g·L~(-1)和8 g·L~(-1)共5个矿化度;冬小麦生长期间灌溉3次水)为基础,以矿化度为1 g·L~(-1)灌溉水为淡水对照,调查不同处理小麦的相对出苗率、相对籽粒产量及土壤盐分等作物生长、产量和环境变化指标,并采用FAO分段函数方法,分析了‘石家庄8号’冬小麦多年咸水灌溉的矿化度阈值及其影响因素。结果表明,采用4 g·L~(-1)和6 g·L~(-1)咸水灌溉,多年平均小麦出苗率相当于淡水的93.8%(P0.05)和70.4%(P0.05),多年平均产量相当于淡水灌溉的86.0%(P0.05)和65.3%(P0.05),用小于4 g·L~(-1)的咸水灌溉,籽粒产量(产量变化小于15%)和出苗率不是影响咸水灌溉矿化度阈值的限制因素。经计算冬小麦多年咸水灌溉矿化度阈值为2.14~3.95 g·L~(-1),平均值为3.19 g·L~(-1),变异系数为21.1%。综合考虑产量和土壤盐分累积风险确定河北低平原冬小麦长期灌溉咸水矿化度阈值为2.47 g·L~(-1)。矿化度阈值与播前1 m土壤盐分有一定负相关关系(相关系数-0.587),与淡水灌溉产量呈一定正相关关系(相关系数0.516)。土壤盐分累积风险分析结果表明,按照灌溉咸水矿化度与土壤平均盐分拟合的指数方程预测,采用2.47 g·L~(-1)咸水连续9年灌溉,0~20 cm耕层土壤未达到盐渍化水平(平均土壤盐分预测值0.98 g·kg~(-1)),而1 m土体出现轻度盐渍化(平均盐分含量预测值1.17 g·kg~(-1)),土壤盐分稍有累积,但未对冬小麦产量造成明显影响。由此来看,以2.47 g·L~(-1)咸水长期灌溉造成土壤严重盐渍化的风险较小。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

不同灌溉方式和作物类型对西北干旱区耕地土壤盐渍化的影响

土壤盐渍化是西北干旱区耕地发展的主要限制因素之一。近10年来,新疆石河子垦区耕地的灌溉方式和作物类型都发生了很大的变化,并对耕地土壤的盐渍化产生了影响。为此,基于不同作物类型、不同灌溉方式下典型耕地地块的实验数据,采用配对T检验、曼-惠特尼U检验等统计分析方法,研究了垦区灌溉方式和作物类型对耕层土壤盐分的影响。结果表明：（1）漫灌相对于滴灌来说,会降低土壤耕层的总含盐量,但是却使得耕层表层盐分积聚;漫灌条件下盐分在水平方向分布比较均匀,而滴灌条件下其分布离散程度较高。（2）作物类型对土壤耕层总含盐量及盐分在耕层土壤中的水平和垂直分布影响均不显著,短期的作物改种（棉地改为玉米地）对土壤耕层盐分含量没有明显影响。     

苏北沿海滩涂盐土上油葵盐肥效应研究

2008年在江苏沿海海涂进行田间试验研究了不同盐分含量土壤上油葵盐肥耦合效应.结果表明:①土壤盐分含量在2.9 ～ 3.6 g/kg时对油葵籽粒产量影响不大,但随着土壤盐分含量的增加,在5.9 ～ 6.8 g/kg时,油葵籽粒产量显著下降.随土壤盐分含量的增加,茎叶生物产量、根生物产量、株高与籽粒产量变化趋势相似.随着N肥和P肥使用量的增加,油葵籽粒产量显著增加,油葵茎叶和根生物产量与株高随着N肥和P肥使用量增加的变化趋势与籽粒产量变化相似.②随着土壤盐分含量的增加,N和P效应越明显,油葵茎粗、盘直径、盘重、茎叶重和根重在不同土壤盐分含量下,随着施N、P量的增加,其变化趋势与油葵主茎高度的变化趋势相似.③各处理措施均能影响油葵籽粒产量,经方差分析,土壤盐分含量、N肥施用量、P肥施用量、盐肥交互作用、NP肥交互作用均呈极显著关系,从处理间区别看,影响油葵产量的主要因素是土壤盐分含量,N肥和P肥次之.     

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。     

华北半湿润地区微咸水滴灌对番茄生长和产量的影响

为了安全有效地开发和利用微咸水资源,必须了解微咸水灌溉对作物和土壤安全性的影响.该研究连续3a(2003～2005年)在华北半湿润地区就滴灌条件下不同盐分浓度微咸水和土壤基质势对番茄地下、地上部分生长和产量的影响进行了研究.试验结果发现不同盐分浓度微咸水(1.1～4.9 dS/m)和土壤基质势(滴头正下方0.2 m深度土壤基质势下限控制在-10～-50 kPa)处理对番茄根千质量密度、根长密度、最大叶面积指数、总叶绿素含量和产量等都没有明显的影响,且不同盐分浓度和土壤基质势处理间没有显著的交瓦影响.因此,华北半湿润地区滴灌条件下,番茄缓苗阶段后用EC<5 dS/m的微咸水灌溉,对番茄的生长和产量是安全的.