微咸水膜下滴灌不同灌水下限对盐碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响

为了研究盐碱地上微咸水膜下滴灌不同灌水下限对土壤水盐运移和玉米产量的影响,在长胜试验站开展了微咸水膜下滴灌玉米的大田试验。试验采用负压计指导灌溉,控制滴头下20cm深处的土壤基质势下限分别为-10,-20,-30,-40kPa,每个处理重复3次,按随机区组布置。结果表明:膜下滴灌湿润体形状在垂直于滴灌带的滴头所在竖直剖面上近似为半椭圆形,随着灌水下限的增大,湿润层土体含水率增大;玉米根部附近均出现盐分低值区,膜外表层均出现盐分高值区;-20kPa和-30kPa灌水下限适中,既能较充分淋洗膜内表层土壤盐分,又不会造成微咸水中的盐分滞留累积;在玉米生育期内,膜内、膜外地下100cm土体均积盐;-10kPa和-20kPa下限处理对应的湿润体垂直深度约为60cm;玉米收获后,地下100cm土体均积盐,需要进行秋浇或春汇,大量淋洗土壤盐分,保证耕地盐分不逐年累积;试验条件下,玉米产量随着灌水下限的降低而减少。     

不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响

为探究不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响。采用室内有机玻璃土柱模拟试验,设置3个梯度灌水水质(蒸馏水、3 g/L微咸水、10 g/L咸水)和2种灌溉方式(结冰灌溉、直接灌溉)的6种不同处理,对土壤的水分入渗特性及脱盐效果进行对比分析研究。结果表明:(1)3个梯度灌水水质下,结冰灌溉方式的土壤初始入渗速率分别是直接灌溉方式的8.2,4.6,5.8倍。结冰灌溉方式下,灌溉水矿化度越高,土壤入渗速率越快;(2)Kostiakov模型适合拟合不同矿化度咸水结冰灌溉方式下的土壤水分入渗过程,Horton模型适合拟合不同矿化度咸水直接灌溉方式下的土壤水分入渗过程;(3)3个梯度灌水水质下,直接灌溉方式0—60 cm土层土壤含水率较结冰灌溉方式分别提高1.4%～6.3%,1.6%～3.6%,0.9%～7.6%;(4)各处理下0—30 cm土层土壤脱盐效果较为显著,盐分不断向土层60 cm处迁移,各处理土壤脱盐率逐渐降低。0—30 cm土层处,淡水直接灌溉方式下土壤脱盐率最大(93%～97%),3 g/L微咸水结冰灌溉的脱盐率次之(87%～91%)。50—60 cm土层处,淡水结冰灌溉方式下土壤脱盐率最高(13.3%),其次为3 g/L微咸水结冰灌溉方式(9.1%)。综合考虑,3 g/L微咸水结冰灌溉能够提高土壤水分入渗速率,有效降低0—60 cm土层的土壤盐分含量。     

膜下滴灌条件下灌水水质和流量对土壤盐分分布影响的田间试验研究

膜下滴灌是一种既节水，又能抑制土壤盐分上移的灌水技术。该文着重研究在田间条件下，滴头流量、灌水量和灌水水质对微咸水点源入渗水盐运移的影响。研究结果表明，在充分供水条件下，水平湿润锋和积水锋面随时间的推进符合幂函数关系；滴头流量越小，沿土壤深度方向上的盐分含量越小；滴头流量越大，水平方向含盐量随距离增加的趋势越不明显；灌水量是微咸水灌溉条件下控制盐分累积的一个重要因素，灌水量不足，没有足够的入渗水量以确保盐分的淋洗；灌水矿化度的升高会显著增加土壤表层的含盐量。     

微咸水滴灌对黄瓜产量及灌溉水利用效率的影响

试验主要研究了华北半湿润地区微咸水滴灌条件下，滴头正下方0.2 m深度土壤基质势分别控制在－10～－50 kPa时，不同盐分浓度微咸水(2.2～4.9 dS/m)对黄瓜产量、灌水量及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。研究发现当灌溉水电导率(EC)大于1.1 dS/m时，黄瓜的产量随着EC的增大而降低。当滴头下0.2 m深度土壤基质势控制在－25～－35 kPa时，黄瓜表现出来的耐盐性最强，EC每升高1 dS/m产量大约降低3%。总的趋势是土壤基质势控制越高(－10 kPa)处理的灌溉量越多，IWUE越低，而土壤基质势控制越低(－50 kPa)处理的灌溉量越少，IWUE越高。通过研究，在年降雨量大约为600 mm的半湿润地区，当没有足够的淡水用于作物灌溉时，可以在采用一系列灌溉与栽培管理措施条件下，利用2.2～4.9 dS/m的微咸水来灌溉黄瓜等对盐分中等敏感的作物。     

不同灌溉量膜下微咸水滴灌土壤盐分分布与积累特征

于2010年在新疆石河子大学节水灌溉实验站进行膜下微咸水滴灌试验。灌溉水矿化度为3.32 g L-1,三个灌溉定额处理(Q36:3 150 m3 hm-2、Q48:4 200 m3 hm-2、Q60:5 250 m3 hm-2),并分析了土壤盐分分布及其积累特征。在灌溉周期内土壤盐分运移特征为:根区土壤盐分基本表现趋势为湿润体形成阶段降低,再分布阶段聚集;根底土壤盐分表现趋势为湿润体形成阶段增加,再分布阶段降低。秋后土壤盐分剖面与盐量平衡结果显示:Q36、Q48处理中灌溉输入土壤的盐分基本上存于120 cm土壤以内,Q60处理在120 cm以下土壤盐分显著增加。灌前灌后土壤水分入渗剖面显示,三个处理滴灌后36 h土壤水分湿润深度分别达到80、90、120 cm。滴头部位水分携带盐分向深层迁移,在滴灌中起着深层淋溶作用,这对于减缓上层土壤盐分积累具有积极意义。     

微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征

开展田间试验研究微咸水滴灌条件下不同盐分离子在土壤中的分布特征。试验采用5个水平的微咸水灌溉处理：电导率分别为1.1 dS/m(K1)，2.2 dS/m(K2)，2.9 dS/m(K3)，3.5 dS/m(K4)和4.2 dS/m(K5)，重复3次，按随机区组布置。试验结果表明：滴灌条件下各种盐分离子的迁移速度与分布特性不同，Ca²⁺、Mg²⁺与SO^2-₄易于被灌溉水分淋洗，主要分布在湿润体外围，而HCO^-₃、Na⁺与Cl^-主要分布在湿润体内部。生育期内土壤剖面上的平均盐分含量没有增加，但对土壤结构与作物有重要影响，Cl^-、Na⁺、HCO^-₃有增加的趋势。     

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.     

苏北滩涂水稻微咸水灌溉模式及土壤盐分动态变化

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响,利用田间试验资料对SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率,并预测了长期微咸水灌溉对土壤盐分的影响。结果表明:1.5 mg/cm3矿化度微咸水足量灌溉可以获得较高的产量和水分利用效率;各微咸水处理在60~90 cm土层均出现不同程度的盐分累积现象,具体累积深度和土壤盐分浓度与灌水量和灌水矿化度有关;采用1.5 mg/cm3矿化度微咸水进行微咸水长期灌溉研究,10 a的模拟结果显示此灌溉制度不会引起0~100 cm土层土壤次生盐渍化。该研究为滨海地区微咸水合理利用提供了理论依据。     

河套灌区番茄微咸水灌溉定额探讨

为了探究微咸水灌水定额对作物和土壤盐分的影响,在河套灌区义长灌域以番茄为研究对象,开展了微咸水膜下滴灌大田试验研究。试验设计4个微咸水单次灌水定额水平,分别为20 mm(WH_1),30 mm(WH_2),40 mm(WH_3),50 mm(WH_4),以及一个淡水膜下滴灌对照(20 mm),采用张力计控制滴头下20 cm土壤基质势指导灌溉(-25 kPa),分析了微咸水膜下滴灌对番茄幼苗成活率、番茄生长指标、产量、品质及土层积盐的影响,并进行膜下滴灌效益分析。结果表明:番茄苗期采用微咸水灌溉对应幼苗成活率相对淡水滴灌下降6.38%～19.15%;微咸水灌水定额对番茄植株茎粗、单株果数、茄果的可溶性固形物含量和总糖含量没有显著影响,茄果总酸含量随单次灌水定额的增加而减小;当微咸水灌水定额达到30 mm时番茄产量相对淡水滴灌提高最大达9.86%,膜内土体积盐量最少,且净收益相对淡水滴灌提高最大达11.73%。综合考虑番茄产量、茄果品质、土壤积盐和经济效益,建议在义长灌域取用浅层地下微咸水的单次灌水定额为30 mm,番茄生育期内累计滴灌10次,在番茄苗期宜采取有效的农艺措施保苗,在番茄收获后当年秋季或次年春季需要引黄河水进行淋盐储水灌溉。     

咸水非充分灌溉条件下土壤水盐运动SWAP模型模拟

为了研究咸水非充分灌溉条件下土壤水盐动态变化规律,该文在2013年田间试验的基础上,利用试验观测数据,对SWAP模型进行了率定和验证,并对咸水非充分灌溉条件下土壤剖面水分和盐分通量变化过程进行了模拟和分析。研究结果表明:SWAP模型模拟值较好地反映了实测值的变化趋势,经过率定和验证后的SWAP模型能够较好地模拟土壤水盐的动态变化规律以及制种玉米的产量情况。在制种玉米苗期阶段,3种灌水处理40 cm以上土壤剖面的水分通量主要以向上为主;在灌水和降雨阶段,各处理土壤剖面的水分通量主要向下,且灌水量越大的处理,向下的水分通量越大;在土壤蒸发阶段,各处理60 cm以下土壤剖面的水分通量向下,且向下的水分通量逐渐减小。土壤盐分通量模拟结果与土壤水分通量具有类似的规律,60 cm以下土壤剖面的盐分通量主要向下,表明土壤盐分主要向深层土壤运移。研究结果可为该研究区域咸水非充分灌溉制度的制定提供理论依据。     

不同类型咸水滴灌对土壤盐分的影响及棉花产量响应

棉花是鲁北平原种植的重要经济作物,合理利用微咸水和咸水资源是解决棉花季节干旱问题的重要途径。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同盐分梯度的咸水滴灌处理,研究2种类型咸水滴灌对棉田土壤水分和盐分的分布影响以及棉花产量的响应。结果表明,咸水滴灌条件下主要影响棉田40~100 cm土壤水分的变化,碳酸氢钠型和氯化钠型咸水处理对土壤含水量的影响没有显著差异。利用EC值低于8 d S·m~(-1)的咸水进行补灌,棉田0~40 cm土壤盐分积累不明显,灌溉水EC值为10 d S·m~(-1)的氯化钠型咸水灌溉在0~100 cm土壤盐分有明显的积累。滴灌补灌EC值不大于6 d S·m~(-1)的碳酸氢钠型咸水和不大于8 d S·m~(-1)的氯化钠型咸水对棉花产量没有明显的影响,滴灌补灌7 d S·m~(-1)碳酸氢钠型和10 d S·m~(-1)氯化钠型咸水明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累和棉花产量来看,在鲁北平原可以利用6 d S·m~(-1)咸水滴灌对棉花进行补灌;利用咸水滴灌,要同时考虑灌溉水盐分的数量和盐分组成,碳酸氢钠型咸水要更加谨慎利用。     

滴灌模式对棉花根系分布和水分利用效率的影响

理解膜下滴灌参数对土壤盐分运移和作物生长的影响是制定科学滴灌制度、合理利用水资源的重要环节。毛管布置方式和滴灌水质是膜下滴灌的重要参数,为研究其对土壤盐分变化、棉花根系分布及水分利用效率的影响,设计了2种毛管布置方式（一管四行（Ms）和一管两行（Md））和3个滴灌水质水平（淡水0.24?dS/m、微咸水4.68?dS/m、咸水7.42?dS/m）。结果表明,滴管布置方式对土壤盐分变化和根系分布有显著影响。在相同滴灌水质条件下,Ms处理有利于降低棉花根区土壤含盐量。所有处理根系主要分布于0～40?cm土层内,矿质水滴灌时Md中根系受抑制程度明显高于Ms,但其主要影响根系密度δR＞0.5?kg/m3区域的分布范围,对δR＞0.2?kg/m3区域范围分布无明显影响。生育期内棉花总耗水量随滴灌水矿化度的上升而降低,与滴管布置无关。相对淡水滴灌而言,矿质水滴灌时Ms处理产量有所降低,但其水分利用效率随灌水矿化度上升而升高;而Md处理产量和水分利用效率均随灌水矿化度上升而下降。     

滨海重度盐碱地微咸水滴灌水盐调控及月季根系生长响应研究

滨海盐碱地是滨海地区重要的土地资源,随着滨海地区城镇化进程及生态文明建设的发展,迫切需要低成本、快速、可持续的滨海盐碱地原土植被构建技术。针对滨海盐碱地原土建植与咸水/微咸水资源的利用,该研究以月季(Rosa chinensis)为例,采用微咸水滴灌技术进行滨海盐碱地水盐调控植被构建。试验在渤海湾曹妃甸区吹沙造田形成的典型沙质滨海盐渍土上进行,设计了灌溉水电导率(ECiw)为0.8、3.1、4.7、6.3、7.8 dS/m的5个处理,研究滴灌水盐调控对土壤盐分淋洗及月季根系生长和分布特征的影响。结果表明:在渤海湾滨海地区气候条件下,先进行淡水滴灌盐分强化淋洗和缓苗灌溉,随后采用7.8 dS/m的微咸水滴灌,0～100 cm土层土壤盐分得到了有效的淋洗,尤其是根层0～40 cm土壤盐分经过一个月左右,由初始28.33 dS/m降低到均小于4 dS/m,一个低盐适生的土壤环境得到快速营造;随着ECiw的增加,0～40 cm土层土壤最终趋于稳定的盐分呈增加趋势,土壤脱盐过程可以被logistic方程描述,脱盐过程可划分为快速脱盐、缓慢脱盐和盐分趋于稳定3个阶段;94%以上的月季根系主要分布在0～20cm的表层土壤中,随着ECiw的增加,根系生物量显著降低,根系受盐分胁迫生理干旱影响向土壤深处生长以扩大水分空间。研究认为,采用短期淡水滴灌盐分强化淋洗和缓苗淡水滴灌、随后进行微咸水滴灌的方法,可以实现土壤盐分的快速淋洗并维持在较低水平,但受盐分对根系生长的影响会作用于植物地上部分生长及植物存活,因此需要结合植物耐盐性及生产目标(产量、景观)确定适宜灌溉水矿化度阈值。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水氮利用的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱半干旱地区农业生产的重要限制因素,因此提高水、 肥利用效率和作物产量,减少根区盐分积累和地下水污染风险是这些地区水分养分优化管理的重要目标。通过田间试验研究了滴灌条件下灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水、 氮利用率的影响。试验设置灌溉水盐度和施氮量两个因素,灌溉水盐度（电导率,EC）设3个水平,为0.35（淡水）、 4.61（微咸水）和 8.04（咸水）dS/m,分别用SF、 SM和SH表示;施氮（N）量设4个水平,为0、 240、 360和480 kg/hm2,分别以N0、 N1、 N2和N3表示。研究结果表明,棉花干物质重、 氮素吸收量和氮肥利用率受灌溉水盐度、 施氮量及二者交互作用的影响显著。咸水灌溉处理（SH）棉花干物质重、 氮素吸收量、 产量和氮肥表观利用率均显著降低,而微咸水灌溉（SM）对棉花氮素吸收量和氮肥表观利用率影响不大,但干物质重和产量有所降低。施氮肥可显著促进棉花生长,增加干物质重、 氮素吸收量和产量,但随着灌溉水盐度的增加,其促进效应明显受到抑制。微咸水和咸水灌溉会导致水分渗漏增加、 蒸散量降低,增施氮肥则可显著降低水分渗漏、 增加蒸散量。微咸水灌溉水分利用率最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低;增施氮肥则可显著提高水分利用率。因此滴灌条件下,高盐度的咸水不宜用于灌溉。而短期的微咸水灌溉不会对棉花产量和水、 氮利用率产生严重的负面影响;同时,合理的配施氮肥也有助于促进棉花生长,提高棉花产量和水分利用率。     

膜下滴灌间作盐生植物棉田水盐运移特征及脱盐效果

盐生植物改良盐碱地作为改良盐碱地最有效的方法之一,具有成本低,效率高,环境友好等特点,有良好的应用前景。该文包括2个研究目标:1)研究间作不同盐生植物的膜下滴灌棉田水盐运移特性;2)研究不同地下水埋深条件下盐生植物的盐碱地改良效果。针对第1个研究目标,设置了3种(孜然、碱蓬、苜蓿)间作盐生植物,进行大田试验,分析地下水埋深相似条件下间作不同盐生植物时土壤水盐分布状况;针对第2个研究目标,设置了4种地下水埋深(1.5、2.0、2.5、3.0 m),进行均衡场试验,研究不同地下水埋深条件下间作盐生植物时地下水的补给比例和土壤脱盐效果。结果表明:1)膜下滴灌棉田间作盐生植物能明显提高棉花生育期膜间和膜内0~30 cm土层平均含水率,且碱蓬效果最明显;间作条件下苜蓿、碱蓬、孜然、对照0~100 cm土层平均脱盐率依次为55.97%、-18.77%、-21.43%、-307.52%,即苜蓿的总脱盐率效果最好;间作盐生植物能在一定程度上抑制0~100 cm土层钠离子和氯离子的聚集,同时增加棉花产量和提高其水分利用效率,且碱蓬对抑制盐离子累积的效果最好;2)间作条件下,地下水埋深越浅,0~100 cm土层平均含水率越高,膜内膜间的含水率差异越小,土壤的脱盐率越低。与未间作相比,间作种植有效的提高了土壤脱盐率,增加了棉花产量、提高了地下水补给比例和水分利用效率。可见,膜下滴灌棉田间作盐生植物不仅可以有效降低土壤含盐量,增加其含水率,还可以增加棉花产量和提高其水分利用效率,且间作碱蓬和苜蓿的节水、脱盐、增产效果较好,这为膜下滴灌土壤盐碱地改良提供了有效的理论支撑。     

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。     

微咸水滴灌条件下沙穴种植的土壤水盐二维空间分布规律

河套灌区重度盐碱土具有结构性差、导水率低的特点,且该地区淡水资源短缺,为提高土壤水入渗性能,合理开发利用微咸水资源,可在滴头下方设置沙穴并利用微咸水灌溉。为探明不同矿化度微咸水滴灌的沙穴种植条件下二维土壤水盐分布规律,采用室内50 cm×50 cm二维土槽模拟试验,设置蒸馏水(0 g/L),2.0,3.0,4.0 g/L 4种不同矿化度处理,试验历时100 h。结果表明:在深度5 cm距滴头两侧15~20 cm及滴头下方25 cm的盐碱土处,土壤含水量较高,沙土土壤含水率随着矿化度的增加而增加,盐碱土土壤含水率随着矿化度的增加呈现先增加后降低的趋势,采用3.0 g/L灌溉水滴灌时,盐碱土含水率最大(变异系数为7.64%),说明利用3.0 g/L微咸水灌溉可有效提高沙穴种植条件下土壤含水率;入渗100 h后盐分主要聚集在滴头下方25~30 cm处,沙穴结构试验中,灌溉水矿化度为4.0 g/L的情况下土壤平均电导率最大(变异系数为50.59%),水平方向盐分淋洗效果优于垂直方向,且灌溉水矿化度越低,淋洗效果越显著,蒸馏水处理脱盐率为13.99%,灌溉水矿化度为2.0,3.0,4.0 g/L时积盐率分别为7.93%,14.57%,30.05%,脱盐半径随矿化度的增大而减小,3.0 g/L与2.0 g/L积盐量差异不显著(P=0.460>0.05),与4.0 g/L处理下积盐量差异显著(P=0.024<0.05)。结合土壤水盐空间分布规律,利用3.0 g/L微咸水可提高盐碱土土壤含水率,控制沙穴种植结构土壤积盐量,提高根系层土壤保水性。     

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。