不同灌溉方法对保护地土壤有机质及氮素影响的研究

分层采集连续7年分别用渗灌、滴灌和沟灌灌溉的保护地0～80cm土层土壤样品,测定有机质、全氮及无机态氮和有机态氮含量,研究灌溉方法对土壤氮素形态及其数量剖面分布的影响。结果表明,三种灌溉处理0～80cm剖面土壤有机质含量变化范围为8.47～36.48 g kg-1,渗灌与滴灌有机质剖面分布相似,二者与沟灌差异较大;沟灌除30～40cm层次有机质含量低于渗灌和滴灌外,其它层次有机质含量均高于渗灌和滴灌处理。土壤全氮含量变化范围为0.72～3.97 g kg-1,在0～20cm土层不同灌溉方法之间差异显著,渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。无机硝态氮、铵态氮含量的变化范围分别为19.16～1442.06 mg kg-1和0～15.28 mg kg-1,在0～20cm土层各处理之间差异较为明显,以渗灌最大,沟灌次之,滴灌最小。有机态氮含量的变化范围为683.79～2512.87 mg kg-1,各处理之间的差异主要表现在0～30cm土层,其中0～10cm土层以渗灌处理有机态氮含量最高、沟灌次之,滴灌最低,10～30cm沟灌处理有机态氮含量却高于渗灌和滴灌处理。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。     

灌溉方式对蔬菜栽培设施土壤黑碳的影响

采集连续13年定位灌溉试验的蔬菜栽培设施0~20 cm和20~40 cm两层土壤样品,测定总有机碳、黑碳和腐殖酸含量,探讨沟灌、滴灌和渗灌处理对土壤黑碳含量的影响及黑碳与其他形态土壤有机碳的关系。结果表明,各种有机碳组分含量均以0~20 cm土层最高;3种灌溉处理间0~20 cm和20~40 cm土层总有机碳、黑碳含量差异明显,总体上呈滴灌最高、渗灌次之、沟灌最少分布趋势;腐殖酸含量则为沟灌滴灌渗灌。在0~20 cm土层,总有机碳、黑碳、腐殖酸含量变化范围分别为21.15~25.53、5.30~7.59和3.64~5.75 g/kg;在20~40 cm土层,三者含量范围分别为11.62~17.55、3.39~5.40和3.54~3.83 g/kg。0~40 cm土层黑碳、腐殖酸占总有机碳的比例分别在22.81%~30.85%和16.60%~33.03%之间。土壤中黑碳与总有机碳之间具有极显著的相关性,而与腐殖酸不具有相关性。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0~50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮。在0~80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%~60%之间,只有渗灌处理0~10 cm,10~20 cm及沟灌处理0~10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%~36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0～50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮〉氨态氮〉氨基酸态氮〉氨基糖态氮。在0～80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%～60%之间,只有渗灌处理0～10 cm,10～20 cm及沟灌处理0～10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%～36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

灌溉方式对保护地土壤微团聚体及其碳、氮分布的影响

以连续13年沟灌、滴灌和渗灌3种不同灌溉方式灌溉的保护地土壤为对象,研究不同灌溉处理保护地土壤微团聚体的分布及其碳、氮含量变化.结果表明,不同灌溉处理间,0-10 cm和10-20 cm土层土壤微团聚体含量均以渗灌处理最高,且0-10 cm土层灌溉处理间差异大于10-20 cm土层;各灌溉处理0-10 cm土层和10-20 cm土层土壤微团聚体均以0.01～0.05 mm粒级为优势粒级,0.05～0.25 mm粒级为次优势粒级,而＜0.01 mm粒级土壤微团聚体含量最少;灌溉处理间0-10 cm和10-20 cm土层各粒级土壤微团聚体全氮含量分布的总体趋势是滴灌高于沟灌和渗灌,且颗粒越小、这一处理间差异越明显,而处理间各粒级土壤微团聚体总碳含量差异不明显;0-10 cm土层某粒级土壤微团聚体总碳和全氮含量高于10-20 cm土层同粒级土壤微团聚体,而在同一土层微团聚体粒径越小、其总碳和全氮含量越高.从土壤结构及养分性状考虑,滴灌和渗灌比沟灌更适合于保护地蔬菜栽培灌溉.     

不同灌溉方式对保护地土壤酸化特征的影响

自连续13a在同一地块以不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地,分层采集沟灌、滴灌、渗灌3个处理0～60cm土层土壤样品,研究灌溉方式对土壤酸化特征的影响。结果表明,3种灌溉处理土壤活性酸度和交换性酸含量均随着土层加深而降低,各处理间土壤活性酸度在0～40cm土层差异明显,总体为沟灌>渗灌>滴灌;土壤交换性酸差异出现在0～30cm土层,为渗灌>沟灌>滴灌;土壤交换性Al3+随土层加深呈先增加后降低的变化趋势,且以滴灌含量最低。各处理土壤盐基饱和度(BS)随土层加深而增加,在0～30cm土层为滴灌>渗灌>沟灌。土壤pH与交换性酸、硝态氮含量呈极显著负相关,与盐基饱和度、特别是Ca2+饱和度呈极显著正相关;Al3+占交换性酸比例与有机质含量呈极显著负相关。总之,保护地土壤酸化与硝态氮含量、盐基饱和度、有机质含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更利于抑制土壤酸化。     

不同灌溉方式对设施土壤交换性盐基组成及比例的影响

为全面评价不同灌溉方式下设施土壤养分供应状况,以设施土壤为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的方法,对连年采用沟灌、滴灌和渗灌灌溉下的设施土壤有机质含量、阳离子交换量、盐基离子组成及其比列进行了研究。结果表明:3种灌溉方式土壤有机质、阳离子交换量及盐基离子含量表层较高,不同灌溉方式间表层土壤有机质含量及阳离子交换量表现为渗灌高于沟灌,沟灌高于滴灌,土壤交换性盐基离子含量总体以渗灌处理最高。各灌溉方式0—60cm土层土壤盐基离子饱和度大小顺序均为Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)饱和度随土层深度的增加而增大,K~+、Na~+饱和度总体呈随土层加深先降低后上升的变化趋势。Ca~(2+)、Mg~(2+)饱和度在0—30cm土层滴灌最高,30—60cm土层渗灌最高。K~+饱和度总体以渗灌为高,沟灌居中,滴灌最低。土壤Ca/K、Mg/K值总体以滴灌最高,沟灌次之、渗灌较小。从不同灌溉方式对设施土壤交换性盐基组成及比例的影响来看,采用滴灌方法不仅能省水,有效供应养分,更有利于保持养分之间的平衡,是一种较为合适的灌溉方法。     

灌溉方法对设施土壤理化性质及番茄生长状况的影响

以长期定位灌溉设施蔬菜栽培土壤为研究对象,通过田间试验与室内分析相结合的方法,研究滴灌、渗灌、沟灌3种不同灌溉方法对设施土壤理化性质及番茄生长的影响。结果表明:灌溉方法显著影响土壤容重、土壤含水量,且随着土壤深度的变化有不同趋势;各处理土壤硬度在0—20cm内随土层深度的增加而增加,且增加幅度较大;渗灌条件下的土壤硬度在20—30cm随土层深度的增加而减小,随后继续增加;灌溉方法不同,作物根系层土壤速效氮、速效磷、速效钾含量不同;灌水量与土壤容重、土壤含水量、土壤硬度、速效养分含量和番茄产量存在显著的相关关系,与番茄品质的相关性不显著。滴灌方法不仅可以提高番茄作物产量,而且不影响番茄品质,同时达到了高产、高效、节水的目标,为3种方法中最佳的灌溉方法。     

六道沟小流域地形序列土壤碳剖面分布特征及影响因素

为了更好地理解黄土高原植被恢复与生态重建过程对土壤碳循环过程的影响,研究选取位于黄土高原六道沟小流域的典型土壤地形序列(东北坡NE序列,西坡W序列),分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:六道沟小流域地形序列土壤有机碳含量在0—50cm土层内随土层深度增加而显著降低,50cm土层以下基本趋于稳定,且剖面上层(0—50cm)有机碳含量显著高于剖面下层(50—200cm,p0.05),但在同一深度土层(0—50,50—200,0—200cm)不同坡向林地和草地土壤有机碳平均含量均没有显著差异(p0.05)。与有机碳相比,无机碳含量相对较高并且主要在剖面下部(50cm以下)不同深度土层富集。NE序列林地和草地剖面无机碳平均含量接近(p0.05),而W序列林地剖面无机碳平均含量显著高于草地(p0.05);不同坡向草地剖面无机碳平均含量无显著差异(p0.05),但不同坡向林地剖面无机碳平均含量表现为W序列显著高于NE序列(p0.05)。0—50cm土层有机碳含量与pH、容重和土壤含水量均呈极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度呈极显著正相关关系;50—150cm土层无机碳含量与pH和土壤总孔隙度均呈极显著负相关关系,而与容重、黏粒含量和土壤含水量均呈极显著正相关关系。NE序列和W序列2 m土体总碳密度相当,分别为15.2~47.4kg/m~2和18.3~51.3kg/m~2,其中无机碳密度占78%~94%,1—2m土层总碳密度占2m土体总碳密度的35%~74%。若只考虑土壤有机碳库或只考虑浅层1m土壤碳库,六道沟小流域2m土体总碳储量平均将被低估88%和51%。     

塑料大棚条件下灌溉方法对土壤磷分布的影响

Water-saving irrigation methods have been increasingly used for vegetable cultivation in greenhouse or plastic film house.However,there is limited information concerning the effect of water-saving irrigation methods on soil phosphorus (P)behavior.In this experiment,drip and subsurface irrigation methods were applied,with furrow irrigation method as control,in Mollic Gleysols.Soil P distribution throughout the depth was significantly affected by irrigation methods.Total, Olsen,organic and inorganic P contents were greater in the topsoil(0–10 and 10–20 cm)than in the subsoil(20–30,30–40, 40–50 and 50–60 cm).The Olsen P content throughout 0–60 cm layer under drip and subsurface irrigation treatments was lower than that under the furrow irrigation treatment.However,the total,organic and inorganic P contents from 20 to 60 cm under drip irrigation treatment were higher than or close to those under furrow irrigation treatment,but were lower under subsurface irrigation treatment than under furrow irrigation treatment.Under subsurface irrigation treatment,the contents of total,organic and inorganic P at the 0–10 cm layer were 78.0%,1.3% and 3.7% greater than those at the 10–20 cm layer,respectively.But Olsen P content at the 10–20 cm layer was 5.7% larger than that at the 0–10 cm layer.These suggested that soil P behavior could be manipulated by soil water management to some extent.     

灌溉方式对保护地土壤磷素淋失风险的影响

自连续12年以相同试验方案、不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地采集土壤样品,对不同灌溉处理土壤磷素淋失风险进行评价,并对影响土壤磷素淋失临界值大小的因素进行了探讨。灌溉处理设滴灌、沟灌和渗灌三种灌溉方式,采样深度为0~80 cm。结果表明,0~20 cm沟灌、渗灌和滴灌处理土壤的磷素淋失临界值Olsen-P含量分别为59.44 mg kg-1、65.39 mg kg-1和68.57 mg kg-1;而20~40 cm层次的土壤淋失值分别为60.61 mg kg-1,66.8 mg kg-1和70.58 mg kg-1;40~80cm土层则无临界值存在。影响土壤磷素淋失临界值Olsen-P含量的主要因素有土壤pH和有机质、活性Fe、活性Al、有效磷含量;土壤pH值越大、有机质、活性铁、活性铝和Olsen-P含量越高,磷素淋失临界值越大。对三种灌溉处理表层土壤磷素淋失风险进行综合评价,其风险大小顺序为沟灌、渗灌和滴灌,这提示人们在保护地生产中要充分注意土壤磷素有效性,通过选择合理的灌溉方式、改善施肥技术以加强保护地土壤水肥管理,保证作物生产高效、优质和降低环境风险。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

基于HYDRUS-2D模型的膜下滴灌暗管排水棉田土壤盐分变化

为研究膜下滴灌暗管排水条件下棉田土壤盐分变化规律,该研究基于新疆122团盐碱地暗管排水试验,通过膜下滴灌淋洗,监测0～200 cm土层土壤盐分变化,并应用HYDRUS-2D数值模型,模拟分析了暗管排水条件下,盐渍化棉田在2013和2014年生育周期内和秋季返盐阶段土壤盐分变化情况。结果表明:模拟值与实测值之间吻合度较高,模型可用于预测盐碱地土壤层剖面盐分含量变化。模拟结果显示,棉花生育期内滴灌条件下,盐分持续下降;棉花收获后土壤表层开始返盐;2013和2014年棉花吐絮期土壤含盐量与初始含盐量相比,在膜下,0～80cm土层平均脱盐率分别达到了41.11%和55.56%;膜下及膜间,0～80 cm土层平均脱盐率分别达到了14.05%和17.88%;棉花收获后,土壤表层返盐明显,但与初始含盐量相比仍较低,0～80 cm土体盐分分别平均下降了5.55%和10.15%,0～200 cm土体盐分分别平均下降了2.58%和4.96%,说明暗管控制条件下,使用滴灌淋洗和暗管排盐的模式,土体内的盐分总量呈现降低趋势。研究可为西北内陆干旱区暗管排盐技术和膜下滴灌的推广和应用提供理论支撑和科学指导。     

干旱区咸水滴灌土壤盐分的分布与积累特征

通过三年咸水灌溉田间试验,探讨了新疆干旱区膜下滴灌条件下,咸水灌溉后土壤中盐分的分布及积累特征。研究结果表明:膜下滴灌棉田持续利用咸水进行灌溉,土壤中盐分逐年增加,积盐程度随灌溉水盐度的增加而加重。地表滴灌土壤盐分的表聚明显;而地下滴灌在滴灌管上部土层盐分含量较高。与地表滴灌相比,地下滴灌的盐分会被淋洗到更深的土层。两种滴灌方式下,0￣100cm土壤平均盐度均逐年增加,且积累程度随灌溉水盐度增加而加重。在干旱区连续进行咸水灌溉,盐分的累积效应非常明显,如果不采取必要的洗盐措施,土壤中盐分最终会累积到危害作物生长的程度。     

垄沟耕作条件下滴灌冬小麦田间土壤水分的动态变化

试验在池栽条件下研究了滴灌与垄沟耕作条件下冬小麦田间土壤水分的动态变化。结果表明：滴灌对0～60cm土壤水分含量影响比较明显，由于受土壤蒸发和作物根系吸收水分的影响，0～30cm土壤水分含量在整个生育时期内变化最为剧烈，其次是30～60cm层次的土壤，90～120cm层次的土壤整个生育时期水分含量最为稳定。灌溉后土壤水分0～120cm土层中呈现“Z”型分布，且与垄作相比，灌溉对沟播处理各层次的影响更大。另外，通过对不同生育时期各个层次土壤水分含量的分析可以看出，冬小麦的灌浆期是其活跃的耗水期，其次是抽穗期。不灌溉处理的耗水深度主要集中在土壤下层，灌溉处理的耗水程度变化较复杂。与畦播处理相比较（见讨论部分），灌溉后沟播处理土壤水分上升最明显，垄作处理次之，畦播最小。灌溉一周后畦播土壤水分下降最快，垄作次之，沟播最小。而就灌溉后土壤水分运动而言，垄作与沟播处理快于畦播处理。