河套灌区枸杞种植下微咸水代表性盐离子浓度限值研究

为确定适宜枸杞灌溉的微咸水代表性盐离子浓度限值，于2019—2020年在河套灌区下游开展NaCl、CaCl₂、CaSO₄、NaHCO₃、Na₂SO₄ 5种代表性地下水盐分类型和4种浓度水平(质量浓度0.1、0.5、2.0、4.0 g/L)的田间交叉试验。结果表明：在相同矿化度下，外源NaCl、NaHCO₃影响下枸杞生育期受渗透胁迫、次生胁迫最强，外源CaCl₂质量浓度低于2.0 g/L能够缓解枸杞渗透胁迫，外源CaCl₂、CaSO₄质量浓度低于4.0 g/L能够缓解次生胁迫。枸杞干果产量、百粒干质量随外源NaCl、Na₂SO₄、CaSO₄质量浓度升高而降低，在0.1 g/L时达峰值，随外源CaCl₂质量浓度升高呈单峰分布，0.5 g/L时最高。枸杞果实中总糖含量、黄酮含量、氨基酸总量随外源CaCl     

不同盐渍土中生物炭对玉米生理生长的影响

为研究适宜于不同滨海盐渍土的生物炭改良方案,以江苏滨海垦区2种典型盐渍土(粉砂壤土、砂壤土)和玉米为研究对象,设置0,25,50,75,100 g/kg生物炭水平,探讨了生物炭对不同滨海盐渍土的改良效果及玉米生理生长的影响.结果表明:生物炭添加后,土壤电导率、Na⁺质量浓度降低,Ca²⁺,Mg²⁺,K⁺质量浓度升高,0~20 cm土壤容重减小,孔隙度增大,有机质质量比升高.适量生物炭促进了玉米光合作用,叶片净光合速率、气孔导度、叶绿素质量分数有所增长.同时,生物炭降低了盐渍土对玉米的盐分胁迫,叶片脱落酸物质的量浓度及ω_Na⁺/ω_K⁺比减小,并缓解了氧化应激反应,过氧化氢、丙二醛物质的量浓度明显降低.生物炭改良效果因土壤质地而异,粉砂壤土中,生物炭不宜过多,生理生产指标在50 g/kg时达到峰值,增至75,100 g/kg时,反而导致孔隙堵塞并发生盐分累积,光合受阻,盐分胁迫、氧化损伤加剧,抑制玉米生长生产;砂壤土中,25 g/kg生物炭对土壤及玉米的影响较小,增至50 g/kg及以上时效果显著,但在75,100 g/kg间无明显差异.研究表明,粉砂壤和砂壤质地的盐渍土改良所适宜的生物炭施用量分别是50和75 g/kg.     

盐渍化土壤剖面盐分与养分分布特征及盐分迁移估算

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用冗余分析法探讨了盐渍化改良耕地与荒地春季（4月）和秋季（10月）根层土壤（0～20 cm、20～40 cm）盐分离子与全盐、pH值、养分之间的相关关系,明确了其变化特征与数量关系,并估算了试验区改良耕地和荒地间1 m土体的盐分迁移量。结果表明,改良耕地与荒地土壤阴离子均以Cl^-为主,分别占阴离子总量的45.27%、58.78%,阳离子以Na⁺为主,分别占阳离子总量的60.67%、53.94%。荒地平均全盐含量超过7.0 g/kg,土壤盐渍化程度较重。冗余分析表明,改良耕地土壤全盐含量起主导作用的是SO■、Cl^-、Ca²⁺,荒地土壤全盐含量起主导作用的是Cl^-、Mg²⁺、Na⁺。土壤pH值变化与HCO^-₃有着密切的关系。改良耕地有效磷与Na⁺呈显著负相关（P<0...     

不同离子微咸水对土壤水力特性和生菜生长的影响

为探究不同微咸水水质对土壤水力特性和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试作物开展2季盆栽试验.以CaSO₄的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加不同氯化盐形成电导率相同而阳离子组成不同的微咸水处理(分别为Na⁺∶T_Na;Na⁺/K⁺比为1∶1:T_Na-K;K⁺∶T_K),研究连续灌溉下土壤容重、持水性能、水盐运移,以及生菜生长响应,并采用van Genuchten模型对水分特征曲线相关参数进行拟合分析.结果表明:与CK相比,微咸水灌溉均增加了土壤容重,降低了土壤孔隙度;随着微咸水持续灌溉,土壤孔隙分布明显改变,微小孔隙比例增加,土壤持水能力显著提高,以处理T_Na最为显著.连续微咸水灌溉下,灌溉水钠吸附比、土壤结构稳定性阳离子比与土壤进气值参数存在负相关关系(R²均为0.78).土壤中盐分逐渐积累,表现为第2季生菜生长季末(播后80 d)各处理0~20 cm土壤饱和提取液电导率较第1季显著升高,其中CK显著低于其他处理(P<0.05),且表层土壤(0~10 cm)中盐分积累更为明显.生长季末土壤表层含水量较高,与盐分分布基本一致.与CK相比,处理T_Na,T_Na-K和T_K显著降低了生菜生物量的积累(P<0.05),其中T_Na最低.     

新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分变化

为研究新疆绿洲区盐碱地应用膜下滴灌技术是否对荒地土壤盐分质量比及组成产生影响,以新疆典型盐碱绿洲区域(玛纳斯河流域下野地灌区)膜下滴灌棉田之间荒地为例,通过2009—2013年的定点监测,分析了年际间0~140 cm土层盐分及盐分离子变化.研究结果表明受滴灌棉田灌溉影响,地下水位提升以及地下水矿化度增加,造成新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分在4月中旬至10月中旬的增加量大于10月中旬至翌年4月中旬的降低值,盐分和SO^2-₄,Cl^-,Mg²⁺,Ca²⁺,Na⁺以及Cl^-/SO^2-₄和钠离子吸附比都在逐年递增;荒地土壤碱度逐年提升,阴阳离子组成也在逐年变化,但试验期间内研究区域荒地盐碱土类型一直属于氯化物-硫酸盐盐土.滴灌技术在绿洲区推广后,区域内的荒地成为农田排出盐分重要的聚集场所之一.     

寒旱灌区灌排水体盐分离子特征

土壤盐碱化是影响寒旱灌区农业可持续发展的关键因素之一,传统研究通常以盐分总量变化作为指标评估盐碱化演化趋势,而很少关注离子组成的变化。为深入研究盐分离子在农业灌排系统各水体间的分布、运移规律,本文以灌区灌排过程中的各种水体观测数据为依据,系统分析灌区不同水体水盐及离子的分布和变化特征。研究表明：灌区不同水体的盐分离子组成差异明显,灌水以Ca²⁺和HCO₃^–为主,地下水、排水以Na⁺、Cl^–和SO₄^2–为主。灌水水质较好,总体为HCO₃^–-Ca²⁺型水。地下水呈弱碱性,总体为Cl^–·SO₄^2–-Na⁺和Cl^–·SO₄^2–-Na⁺·Mg²⁺型。排水受区域地下水和灌溉退水等因素的影...     

膜下咸水滴灌水肥盐调控对棉花盐离子、养分吸收及干物质分配的影响

【目的】探索南疆地区膜下咸水滴灌条件下水肥盐调控管理模式。【方法】设置不同淡咸水混合比例(1∶0、4∶1和2∶3)和不同施氮量(400、300 kg/hm²和200 kg/hm²)组合方案,其中淡咸水混合比例1∶0、施氮量300 kg/hm²为对照,研究了膜下咸水滴灌水肥盐调控对棉花盐离子、养分吸收及干物质分配的影响。【结果】随着灌溉水矿化度的增大,棉株体内盐离子(Na⁺、Cl^-与Ca²⁺)量呈增加趋势,其中Na⁺与Cl^-量显著增加;吸收的盐离子主要积累在茎和叶,在叶中积累量最高。灌溉水矿化度的增大对棉株N、P和K量及积累量均呈降低趋势。增施氮肥可以有效促进根系干物质的积累和植株对养分与盐离子的吸收,植株体内N和K量显著性增加,有效促进了棉花的生长;同时,增施氮肥也促进了棉株对Na⁺与Cl^-的吸收,淡咸比例4∶1混合灌溉(微咸水)茎和叶中适量的Na⁺与Cl^-积累量有利于抑制高施氮量(400 kg/hm²)营养器官(茎和叶)“徒长”,将高施氮量吸收的更多养分向生殖器官(蕾铃)分配,有利于产量的形成;而淡咸比例2∶3混合灌溉(咸水)Na⁺与Cl^-在棉株体内积累量显著增加,抑制了营养生长及养分向生殖器官的分配,不利于产量的形成。C_4:1N_H处理棉花干物质积累量蕾铃占比较对照提高1.5%,产量(6829.80 kg/hm²)达到了接近对照的水平;而C_2:3N_H处理棉花干物质积累量蕾铃占比较对照提升了0.8%,但由于盐离子在棉株体内的大量积累,单株棉花干物质积累量下降较多,因此产量增加不显著。【结论】淡咸比例4∶1混合灌溉(微咸水)适当的盐分胁迫以及合理的增施氮肥能有效地促进棉花的生长及各器官干物质的分配,在减少20%淡水使用的情况下保障了棉花产量。     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

不同水稻品种在陕北盐碱地的适宜性

陕北定边县部分盐碱地培育和筛选适宜盐碱地种植的水稻品种,对于盐碱地的利用和生态环境的改善有着重要意义.在定边县堆子梁镇营盘梁村开展大田试验,设置4个处理T1,T2,T3和T4,分别为隆优619、宁靖28、东稻4号、水稻FL478,均采用井水作为灌溉水源,以研究不同品种水稻种植对盐碱土壤理化性质、养分、土壤离子变化、水稻生长状况以及产量的影响.结果表明:与种植水稻前相比,各处理土壤pH值和全盐质量比均有不同程度降低(P<0.05,P<0.01).种植水稻后,各处理促进了土壤黏粒含量的降低、粉粒含量的提高,而砂粒含量均有所降低.各处理土壤有机质质量比和全氮质量比均有不同程度提高(P<0.01),但有效磷和速效钾质量比显著降低(P<0.05).处理T1,T2,T3和T4的土壤耕作层有机质质量比较种植水稻前分别提高219.87%,398.34%,218.91%和277.53%;全氮质量比分别提高150.00%,300.00%,160.71%和29.23%.各处理Ca²⁺,Mg²⁺,Cl^-,SO^2-₄,HCO^-₃质量比分别较本底值降低46.76%,63.78%,33.91%,63.78%以及43.18%,种植水稻对土壤脱盐效果显著.各处理与水稻株高生长和每m²穗数之间具有统计学意义(P<0.05);与盐碱地种植水稻百粒质量和产量之间具有统计学意义(P<0.01),处理T1分别较T2,T3和T4提高了4.96%,42.78%和161.64%.种植隆优619、宁靖28水稻产量较高,是较为适宜在陕北盐碱地种植的水稻品种,可在陕北地区进行推广.     

用于土壤中氮钾含量快速测定的非接触电导微流控芯片

[目的/意义]土壤中氮、钾元素在作物生长和农业生产过程中具有关键作用。快速定量检测土壤中氮、钾含量对指导精确施肥具有重要意义。因此,建立一种快速可靠的土壤氮、钾含量检测方法十分必要。[方法]本研究建立一种基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)微流控芯片电泳和电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C⁴D)方法,快速定量检测土壤中氮、钾养分离子。通过微流控电泳芯片实现对土壤中多种离子快速分离,利用C⁴D进行电导率变化的精准测量。基于检测器工作频率输出响应特性,激励电压响应特性和电泳电压,确定最佳分离和检测性能。[结果和讨论]该方法对钾离子(K⁺)、铵根离子(NH₄⁺)和硝酸根离子(NO₃^-)标准溶液的检测限(S/N=3)分别为0.5、0.1和0.4 mg/L。K⁺、NH₄     

NaCl溶液处理亚热带土壤水分特征曲线差异与模型优选

携带大量盐分的低质水长期灌溉导致土壤存在极大的物理化学特性退化风险,为了探究盐分对土壤水分特征曲线影响的差异性,采用压力膜法对亚热带地区粘性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种土壤进行室内测定,对比分析了各土壤在0、5、10、15 g/L等4个钠盐浓度水平下土壤水分特征曲线的差异,并利用RETC软件结合数理统计方法确定了各土壤不同钠盐浓度水平下相应的最优拟合模型。结果表明:钠盐处理均可提高各土壤的持水能力,且粘粒含量较高的土壤影响显著;钠盐处理减少了粘性潮土、沙性潮土和红壤的有效含水率,分别最大减少了40.8%、30.5%、31.5%,却提高了紫色土、水稻土有效含水率,分别最大提高了45.7%、28.9%。粘粒含量少或低浓度盐溶液处理的土壤水分特征曲线以BC模型拟合最优,而粘粒含量多且高浓度盐溶液处理的以DP-M模型拟合最优。     

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。     

咸淡轮灌和生物炭对滨海盐渍土水盐运移特征的影响

为利用滨海地区微咸水改良盐渍土,进行了不同咸淡水轮灌(淡淡、淡咸、咸淡、咸咸)和施用生物炭(0、15、30 t/hm^2)的室内入渗试验,探讨了咸淡轮灌和生物炭施用下滨海盐渍土水盐运移过程。结果表明:滨海盐渍土水分运动主要受初始入渗水质的影响,先咸后淡的轮灌方式更有利于土壤水分入渗,入渗速率增加了8.2%~46.9%,并小幅提高了土壤含水率;生物炭可促进咸淡轮灌下的水分运移,增加了相同时间内的湿润锋距离、累计入渗量、入渗速率及入渗后的土壤含水率,添加量为15 t/hm^2时入渗增益最佳,入渗速率提高了3.5%~22.0%;淡咸和咸淡处理的土壤含盐量均低于咸咸处理,脱盐率和脱盐区深度系数更高,咸淡处理可增加脱盐率,而淡咸处理可提高脱盐区深度系数;生物炭有利于咸淡轮灌下的土壤盐分淋洗,脱盐率和脱盐区深度系数分别提高了9.1%~15.0%和1.1%~7.5%,并增加了Ca^2+和Mg^2+含量,促进Na+淋洗,进而降低了微咸水利用风险,但在30 t/hm^2时盐分淋洗效果有所减弱。研究表明,添加15 t/hm^2生物炭配合微咸水-淡水轮灌能够改善滨海盐渍土的入渗特性、持水能力和盐分分布,可为该区盐渍土和微咸水开发利用提供参考。     

粉壤土水盐运移对咸淡水交替灌溉的响应

为了分析不同间歇时间和矿化度对黄河三角洲粉壤土水分入渗特征及盐分分布的影响,进行了咸淡水交替灌溉的室内土柱试验,设置4种间歇时间(0, 30, 60, 90 min)和3种咸水矿化度(3,6,9 g/L),分析了累积入渗量、入渗历时、土壤水盐分布等参数变化.结果表明:相同入渗水量下,咸淡水交替灌溉的入渗历时随间歇时间的增加而显著增大.当咸水矿化度为3,6,9 g/L时,咸淡水交替灌溉处理的平均土壤含水率差异不具有统计学意义,但咸水矿化度为3 g/L处理的平均土壤含盐量低于咸水矿化度为6和9 g/L处理,且间歇90 min的平均土壤含盐量远低于其他处理.因此,当咸水矿化度为3 g/L,间歇时间较长的灌溉方式有利于降低土壤盐分.     

基于SWAP模型的春玉米咸水非充分灌溉模拟

为了探究石羊河流域适宜春玉米生长的咸水非充分灌溉模式,应用SWAP模型模拟不同灌溉模式下的土壤水盐平衡、春玉米相对产量和相对水分利用效率,并预测了较长时期土壤水盐动态变化规律.研究结果表明:灌溉水矿化度为0.71 g/L和3.00 g/L的春玉米最优灌溉模式为生育期内灌4次水,灌溉定额均为408 mm,2种灌溉模式均能达到节约灌溉用水、提高作物产量和水分利用效率以及减少土体盐分累积量的目的.较长时期土壤水盐动态变化规律模拟结果表明:在冬灌条件下,春玉米最优灌溉模式下的土壤水分和盐分能够在模拟期内保持相对平稳的状态;在不同年份,相同土层土壤含水率随着土层深度的增加而增大,0.71 g/L的淡水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,3.00 g/L的微咸水灌溉土壤盐分主要累积在10~40 cm土层;5 a的模拟结果表明0.71 g/L和3.00 g/L的水持续灌溉5 a,不会引起土壤次生盐渍化.     

Effect of brackish water irrigation and straw mulching on soil salinity and crop yields under monsoonal climatic conditions

Fresh water shortages are severally restricting sustainable agriculture development in the North China Plain. The scarcity of fresh water has forced farmers to use brackish water from shallow underground sources, which helps to overcome drought and increase crop yields but also increases the risk of soil salinization. To identify safe and effective ways of using brackish water in this region, field experiments were conducted to evaluate the effect of brackish water irrigation and straw mulching on soil salinity and crop yield in a winter wheat-summer maize double cropping system. The experiment was in a split-plot design. Six rates of straw mulching (0, 4.5, 6.0, 7.5, 15.0 and 30.0 Mg/ha) were assigned to the main plots and two irrigation water qualities (i.e. brackish water with salt content of 3.0-5.0 g/L and fresh water with only 1.27 g salt/L) were applied to subplots. The brackish water irrigation significantly increased the salt content at different soil depths in the upper 1 m soil layer during the two growing seasons. Straw mulching affected the vertical distribution of salt in the brackish water irrigation plots and the average salt content of straw mulch treatments (4.5, 6.0, 7.5, 15.0 and 30.0 Mg/ha) within the 0-20, 20-40 and 0-100 cm soil depths was 10.2, 14.0 and 1.8% lower than that without straw mulch (A₀). No salt accumulation occurred to a depth of 1 m in the brackish water irrigation plots and there was no correlation between the value of SAS (salt accumulated in 1 m of soil) and straw mulch rate. In 2000 and 2001, the salt content within the 0-40 cm soil layer in brackish water irrigation plots increased due to high evaporation rates during April-June, and then decreased up to September as salts were leached by rain. For the fresh water irrigation plots, the salt content remained relatively stable. Straw mulching affected the salt content in the 0-40 cm soil layer in brackish water irrigation plots in different periods of 2000 and 2001, but no correlation between salt content and straw mulch rates was observed except in September of 2000. Unlike for wheat, the yield of maize increased as the straw mulch rate increased according to the equation, y = 0.1589x + 5.3432 (R² = 0.6506). Our results would be helpful in adopting brackish water irrigation and straw mulching in ways that enhance crop yields and reduce the risk of soil salinization. However, long-term effects of brackish water irrigation and straw mulching on soil salinity and crop yield need to be further evaluated for sustainability of the system.     

冲水洗盐对滨海盐碱地盐分变化的影响

【目的】改良盐碱地。【方法】通过引水冲刷的方法,研究盐碱地盐分因子的时空变化,采用常规理化分析方法对样点土壤的盐碱度进行分析,并比较土壤的阴阳离子和生态离子之间的相关性。【结果】随着冲洗的次数增多,土壤中SAR从11.87 mmol/L降到3.02 mmol/L,pH值(从8.47降到8.25,夏季盐碱因子量最低,而秋季为返盐期盐碱因子小幅增加;盐度量随着月份的增加而增加,10月份最大为8.30‰;EC和TDC呈先减小后增加的趋势,分别从982.67μS/cm到1 037.67μS/cm和491.33 mg/L到523.67 mg/L;上、中、下层土在不同月份间有差异。本试验盐碱离子主要是Na+、CL-构成,表现为CL->Na+>Mg2+>SO42->Ca2+>HCO3->K+>CO32-,SAR与Na+极显著正相关。【结论】减少土壤中Na+量对治理盐碱地具有极大的作用。     

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。     

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...