微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

北疆常年膜下滴灌棉田土壤盐分积累特征研究

根据6块北疆常年膜下滴灌棉田生育期内4a的土壤盐分监测资料,分析了不同膜下滴灌年限棉田土壤盐分的积累特征。结果表明,膜下滴灌棉田各层土壤盐分随着种植年限的增加先减少后增加。膜下滴灌前6a,棉田各层土壤初始含盐量较高,随着膜下滴灌年限的增加,表层土壤盐分受滴灌淋洗作用不断减小,各层土壤呈脱盐趋势;膜下滴灌种植6a后,由于灌水量的限制,膜下滴灌不具有深层淋洗作用,积盐区土壤盐分随着膜下滴灌年限的增加不断向上扩大,很容易受到温度、灌水制度、地下水位抬升、蒸发等影响,从而在耕作层附件形成多个积盐区,造成土壤返盐,威胁作物生长发育,使作物死亡或减产,甚至造成土壤次生盐碱化。因此,对种植年限6a的棉田要及时进行漫灌,对于膜下滴灌年限更久的棉田要增加漫灌次数或缩短漫灌周期。如果没有漫灌条件,可以尝试在每年生育期末进行1次或2次穿插灌水,从而抑制盐分上移。     

新疆现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分分布变化

分析了膜下滴灌应用典型灌区新疆石河子121团连续4年的定点监测膜下滴灌棉田盐分。结果表明,盐分在膜下滴灌灌水作用下不断向远离滴灌带的区域迁移,水平方向逐渐向膜间裸地聚集,垂直方向逐渐向下层运移。剖面盐分随滴灌应用年限的增加逐渐由上大下小变化为上下均一的垂线状,这个过程尤其在滴灌应用2~4年表现得比较明显。滴灌应用4年深层(140 cm土层)开始脱盐,滴灌应用5年基本达到作物适宜耐盐含量。盐分降低主要原因在于当地的灌溉制度。灌水特别是较大定额的灌水,改变了盐分自然分布特点。在周期性灌水作用下,各年生育期内盐分含量相对较低,土壤盐分总量呈降低趋势。盐分降低主要时期在出苗水灌后及花铃后期。随滴灌应用年限的增加,300 cm深度范围内土壤盐分也逐渐降低,滴灌应用约10年左右呈铅垂线改良型分布特点。现行膜下滴灌灌水制度在滴灌应用5年以上应适当减少花铃期的灌水定额,灌溉定额可降至618 mm左右,但苗期灌水仍需保持较大的灌水定额。     

膜下滴灌不同盐度土壤棉田水盐运移规律研究

通过对棉田整个生育期的土壤盐分和土壤水分测定,研究不同盐度土壤膜下滴灌棉田不同土层水分和盐分变化及其对棉花生长的影响。结果表明,盐分在0～20cm土层降幅较大;40～80cm土层为膜下滴灌棉田盐分积聚区。整个生育期2种土壤盐分在前期(现蕾期)快速下降,后期有所增加,中度土壤和轻度土壤的各层平均含盐量都有着极显著的差异。中度和轻度盐渍化土壤在棉花整个生育期内平均土壤含水率变化无显著差异。中度盐渍化和轻度盐渍化棉田的单株干物质积累量在生长前期差异显著,后期不显著。     

灌水量对间接地下滴灌条件下土壤盐分离子空间分布的影响

为研究间接地下滴灌下盐分离子空间分布规律,通过小区试验,分析灌水量对枣树根区土壤盐分及盐分离子时空分布的影响,研究结果表明:过大或过小的灌水量不适宜土壤盐分的淋洗,在适宜的灌水量下,间接地下滴灌对0~50cm土层有较好的抑盐效果;单次滴灌前后,在一定的导水装置直径下(D=75mm),Ca2+、Mg2+淋洗量随着灌水量的增加而减少;HCO-3、Cl-在灌水量为13L下,淋洗效果明显,而较大或较小的灌水量淋洗效果较差;SO2-4在较大的灌水量下才得到明显淋洗。     

绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分离子分布

通过比较典型绿洲灌区(新疆石河子市下野地灌区)6个不同膜下滴灌年限棉田总盐、盐分离子分布,尝试揭示长期应用膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,结果表明,受干旱气候条件影响绿洲区膜下滴灌棉田土壤中总盐及Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO~(2-)_4和Cl~-在垂直方向均呈现出"浅集表聚"的分布特征。以膜下滴灌年限为横坐标的水平方向表现出,总盐和盐分离子随膜下滴灌年限的延长逐渐降低。但由于棉田土壤中盐分离子本底含量以及化学性质的差异,5种离子年平均降低速率有所不同。结果表明绿洲区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田盐胁迫作用逐年减轻的同时棉田土壤化学性质也在发生变化。研究拟为膜下滴灌技术的可持续推广提供一定的理论支持。     

膜下滴灌棉田盐分空间分布特征分析

为探索长期连作膜下滴灌棉田盐分高值区土壤盐分空间分布特征,采用经典统计学方法,根据北疆连作膜下滴灌棉田生育期内2016、2017、2018年土壤盐分监测数据,分析了膜下滴灌棉田土壤盐分不同土壤剖面的积累及变化特征。结果证明该研究区域内土壤含盐率逐年增大,且随时间推移,由非盐渍化土或轻度盐渍化土逐渐转化为中度盐渍化土,部分区域转化为重度盐渍化土,连续三年内各剖面土壤盐分均由北向南呈增大趋势;在水平方向上,盐分主要聚积在6、7、8剖面,垂直方向,0～20 cm土层土壤含盐率变化较大,土壤含盐率随土层的增加而增加,主要积累在80 cm以下土层。     

干旱绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征研究

基于Penman-Monteith公式设计一定梯度的灌水定额和灌水次数双因素组合试验,通过2012—2014年连续3a免冬、春灌膜下滴灌棉花田间定位试验研究,测定分析土壤盐分时空变化规律及其对棉花产量的影响。结果表明:膜下滴灌棉花生育期0~30 cm土壤盐分变幅大于40~100 cm,较小的灌水定额和灌水次数使0~30 cm盐分变幅增大,棉花苗期和花铃期变幅最为明显。灌水定额对土壤剖面盐分变异程度影响弱于灌水次数。增加灌水定额有利于减小棉花各生育阶段0~30 cm土壤盐分含量。土壤剖面盐分呈"C"形分布,0~40 cm土壤盐分含量灌水12次比灌水16次大1.74%,50~80 cm土层土壤盐分含量灌水16次比灌水12次大1.71%,灌水次数对90~100 cm土层土壤盐分影响不明显。同一灌水次数下,460 mm灌溉定额籽棉产量最高,适宜灌溉定额下,16次灌水次数籽棉产量高于灌水12次籽棉产量。灌溉水利用效率随灌水定额的降低和灌水次数的增加而提高,在南疆水资源短缺情况下高频次小定额灌溉可获得最大的灌溉水利用效率。当0~30 cm初始土壤含盐量(2.03 g/kg)小于3.0 g/kg时,棉花生育期460 mm灌溉定额、16次灌水次数,不会产生土壤盐分累积情况,可作为南疆干旱区免冬、春灌适宜棉花灌溉制度。     

绿洲滴灌棉田土壤水盐动态变化研究

采用田间试验对盐渍化棉田不同生育时期、不同深层土壤盐分的动态变化进行了研究,结果表明:膜下滴灌在连续的滴水作用下可在一定时间内降低土壤盐分,并不能从根本上减少土壤盐分;滴水开始后,水平方向上距离滴头越近土壤盐分积累越少,垂直方向盐分的积累主要在40~60 cm土层,60~100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;不同土壤深层间、不同生育期间土壤盐分变化都达到了极显著水平。     

灌溉水盐度对玉米出苗、产量、品质及土壤盐分动态的影响

为探究适宜于我国北方干旱半干旱农业区玉米正常出苗、籽粒高产优质、土壤积盐有限的灌溉水盐分浓度,在内蒙古河套灌区开展了为期2年的膜下滴灌玉米大田试验。设置5个灌溉水盐度水平(1、2、3、4、5 g/L),在土壤基质势下限-20 kPa和灌水定额22.5 mm/次条件下,玉米耗水量、植株干物质量和籽粒产量均与灌溉水盐度呈显著二次函数关系(R²>0.84),当灌溉水盐度为2 g/L时植株干物质量和籽粒产量达到极大值,当灌溉水盐度超过3 g/L时,含盐水灌溉对玉米出苗、植株干物质积累和籽粒产量均产生不利影响。灌溉水盐度在1～5 g/L范围内每增加1 g/L,膜下滴灌玉米对应水分利用效率下降0.29 kg/m³;籽粒蛋白质含量随灌溉水盐度增加而增加,籽粒淀粉含量随灌溉水盐度增加而降低。此外,当灌溉水盐度高于3 g/L时,膜下滴灌对应土壤盐分等值线垂直半径和水平半径均随灌溉水盐度的增加而减小。基于玉米生育期内籽粒高产优质、减少土壤积盐的目标,在试验设计条件下,推荐河套灌区膜下滴灌玉米的灌溉水盐度上限为3 g/L。     

不同灌溉方式下底墒水矿化度对棉花出苗率的影响

采用二因素随机试验设计,在田间进行了底墒水灌溉方式和矿化度对棉花耐盐特征值影响的试验研究。结果表明,畦灌和沟灌方式下,随着底墒水矿化度的增高,棉花出苗时间延迟;无论何种灌水方式,棉花的出苗率均与底墒水矿化度和土壤盐分含量呈线性负相关关系,采用矿化度小于4 g/L微咸水造墒,处理间出苗率差异未达极显著水平,畦灌和沟灌方式...     

咸水灌溉对棉花耗水特性和水分利用效率的影响

采用田间对比试验,连续3 a研究了1、3、5、7 g/L 4个矿化度咸水(记作S1、S2、S3、S4)灌溉对棉田土壤水盐、土壤蒸发、棉花阶段耗水量、籽棉产量和水分利用效率的影响。结果表明,棉花生育期内根系层土壤含水率和电导率有随灌溉水矿化度的增加而增大的趋势,土壤电导率增加尤为明显;年际间,各处理土壤含水率和电导率差异非常大,经过连续3 a灌溉,根系层土壤电导率均未逐年增加。S3和S4处理的平均土壤蒸发强度大于S1处理,S2与S1处理间的差异很小;7 g/L以下咸水灌溉对棉花耗水过程产生了一定影响,但对总耗水量影响并不明显。3 a的平均籽棉产量和水分利用效率由大到小顺序均为:S2、S1、S3、S4,S2比S1处理增产2.43%,水分利用效率增加1.15%,S3和S4比S1处理减产1.67%和8.88%,水分利用效率降低0.25%和7.31%,其中,S2和S3与S1处理间差异不显著,S4处理产量和水分利用效率降低显著。     

咸水灌溉对土壤水热盐变化及棉花产量和品质的影响

为了充分利用咸水资源,采用田间对比试验,研究了1、3、5、7 g/L等4个矿化度咸水(分别用S1、S2、S3、S4表示)灌溉对棉田土壤水热盐变化特征及棉花长势、产量和纤维品质的影响。结果表明,棉花生育期内各处理0~40 cm土层土壤含水率及地下5 cm处土壤温度总体上都随着灌溉水矿化度的增加而增大,但差异不大;处理间土壤电导率差异明显,灌溉水矿化度愈高,土壤电导率愈大,棉花生育期结束后,降雨对各处理盐分的淋洗率介于29.40%~40.40%。土壤水分和盐分剖面分布受制于土壤质地、降雨和棉花蒸发蒸腾耗水;干旱时期,土壤干燥,盐分表聚,湿润时期与之相反。棉花成苗率、株高、单株最大叶面积和霜前花率均随着灌溉水矿化度的增加而降低,籽棉产量从大到小依次为S2、S1、S3和S4,其中,S4与S1处理间的差异达显著水平。咸水灌溉通过改变马克隆值对纤维品质产生了负面影响,尤其是S4处理。研究结果可为丰富棉花咸水灌溉技术体系提供理论支撑。     

棉田滴灌水盐模型及动态变化规律

建立了棉田滴灌条件下土层盐分平衡方程,对不同盐渍程度的棉田土壤水盐动态变化进行了初步研究。结果表明,滴灌能够降低地下水和土壤中的总盐含量,使地下水中的总盐含量保持在3.0g/L左右,土壤中CI-和SO42-含量变化趋势和总盐含量变化一致;土壤含盐量主要集中土壤表层0～25cm,0～100cm土壤含盐量呈指数函数关系,经模型验证与实测值较为吻合;土壤的含盐量直接影响棉花的出苗率、生长发育和生理特性,进而影响棉花的产量和品质。研究为土壤盐碱化防治和棉田水分管理提供科学依据。     

微咸水灌溉对河北低平原区土壤盐分及棉花的影响

基于田间小区试验,研究了河北低平原区的2个试验站进行2g/L咸淡混合水灌溉后,对土壤盐分动态和棉花产量和品质的影响。结果表明,2g/L混合水灌溉的土壤剖面盐分比淡水灌溉总体普遍增加,但增加的幅度没有超过棉花的耐盐阈值,且含盐量能保持年际间平衡。2g/L咸淡混合水灌溉对棉花的产量和品质没有影响。在河北低平原有咸水区内,2g/L混合水灌溉棉花是安全可行的。     

微咸水膜下滴灌条件下对棉花耗水规律的研究

在相同灌溉水量条件下，以不同比例混合塔里木盆地干旱区地下咸水（3.56g/l）和地表淡水（0.4g/l），采用膜下滴灌技术充分灌溉，探求棉花的在微咸水膜下滴灌条件的耗水规律的研究。经研究表明在一处理3的矿化度为分界线下，表现出棉花耗水规律的不同受水盐协迫不同因素影响。     

水氮盐调控对膜下滴灌棉花产量的影响及耦合模型

为探讨水、盐、氮三因素对棉花生长的耦合效应及最优水肥制度,分别设置了4种灌溉定额(1 575,2 100,2 625,3 150 m³/hm²)、4种施氮量(0,150,300,450 kg/hm²)和4种土壤盐分(非盐化土、轻度、中度和重度盐化土),通过盆栽试验,研究了水、氮、盐对膜下滴灌棉花产量的影响.结果表明:灌溉定额、施氮量和土壤盐分与棉花产量之间符合回归模型,模型对水氮盐的耦合效果较好;单因素对棉花产量影响按因素排序由大到小为灌水量,土壤含盐量,施氮量;耦合作用的影响按因素排序由大到小为盐氮,水氮,水盐;水氮施加量对棉花产量的影响均存在阈值,低于此阈值,棉花增产效果较为明显;中、重度土壤盐分含量明显抑制棉花生长;通过回归模型进行耦合分析,最适合研究区的水肥盐耦合方式为轻盐土壤、灌溉定额2 677 m³/hm²和施氮量202 kg/hm².本研究将为盐碱区棉田水肥高效利用提供科学依据.     

7g/L咸水灌溉棉花试验研究

试验研究了 7g/L咸水灌溉的可行性。结果表明 ,采用咸水灌溉能提高土壤含盐量 ,但并未超过棉花的耐盐度 ,而且经过雨季的降水淋洗 ,不会造成土壤明显积盐。同时 ,在秸秆覆盖条件下采用 7g/L咸水与淡水交替灌溉 ,棉花的产量仅比对照减产 4.2 %。这为 7g/L咸水资源的开发利用提供了理论依据和实践基础     

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。     

咸水灌溉对覆膜棉花生长与水分利用的影响

为了揭示棉花生长发育对咸水灌溉的响应特征,采用小区对比试验,研究了不同矿化度咸水灌溉对棉花出苗、株高、叶面积、果枝数、地上部干质量等形态指标以及产量构成、耗水量和水分利用率的影响.结果表明,棉花出苗率和成苗率随着灌溉水矿化度的增大而减小,但3 g/L灌水处理与对照间的差异不具有统计学意义,而5,7 g/L处理与对照间差异极具统计学意义.在移栽补全苗情况下,咸水灌溉对棉花形态生长指标产生了一定的抑制效应,灌溉水矿化度愈大,抑制作用愈大;对株高、叶面积和地上部干质量的影响在蕾期最明显,花铃期之后开始逐渐减弱;对果枝数和棉铃生长的影响程度随着棉花生育进程的推进而降低.处理间棉花的耗水量差异不具有统计学意义,籽棉产量和水分利用率的大小顺序,按灌水处理依次为3,1,5,7 g/L,其中7 g/L处理与对照间的差异具有统计学意义.与灌水前初始值相比,试验结束后1,3 g/L灌水处理的0~40 cm土层盐分未增加,5,7 g/L灌水处理则形成了积盐.研究结果可为咸水安全利用提供重要参考.