不同种植年限对压砂地土壤盐分及西瓜产量的影响

通过大田试验,研究了宁夏环香山地区不同种植年限对压砂地土壤盐分以及西瓜产量的影响,以期为压砂地持续利用及西瓜生产力预估提供参考.结果表明:随着种植年限增加,压砂地0~80 cm土层内土壤盐分总值不断降低;在种植6,10,15 a后,盐碱性压砂地0~80 cm土层内盐分含量较3 a的分别降低了70.3%,21.4%和56.4%,非盐碱性压砂地0~80 cm土层内盐分分别降低了50.6%,62.4%和34.8%;随着土层深度增加,盐碱性与非盐碱性压砂地的土壤盐分含量均呈增大趋势;非盐碱性压砂地在0~80 cm土层内,pH值呈先减小后增大趋势;西瓜产量与盐分含量关系密切,盐碱性压砂地的西瓜产量随着盐分降低不断增大,西瓜产量随土壤盐分降低先增大后减小.     

压砂地土壤盐分、土壤水分及坡向对西瓜产量的影响

通过田间调查及取样的方法,研究了宁夏环香山地区土壤盐分本底值、土壤水分及坡地坡向对压砂地西瓜产量的影响,并采用独立样本T-检验的统计方法对数据进行了分析,以期为不同压砂地西瓜生产力评价提供参考依据。研究结果表明:在种植管理相同前提下,土壤盐分含量高压砂地西瓜产量比盐分含量低的增加了50.4%;土壤水分含量高压砂地的西瓜产量比土壤水分含量低增加了12.6%;旱地阴坡土壤含水率显著大于阳坡(P0.05),但阴坡的西瓜产量在数值上高于阳坡,差异不显著。压砂措施具有良好的压盐作用,表现为压砂地0~80cm土壤盐分含量随深度增加而逐渐增大。     

压砂地和裸地对比条件下地温与含水率变化差异性分析

为探明压砂地和裸地土壤温度与含水率变化的差异性,以室外模拟降雨试验为基础,同时对自然无降雨条件下的压砂地和裸地温度进行观测,对比分析了压砂地和裸地地温、含水率变化规律及两者之间的相互关系。结果表明:自然无降雨条件下对照组压砂地0～50 cm各土层温度比裸地高0.5～4.5℃,10 mm降雨条件下压砂地5 cm处地温比裸地低0.5～4.0℃,10～50 cm处地温比裸地高0.5～3.5℃;10 mm模拟降雨条件下,压砂地和裸地0～15 cm处土壤含水率变化幅度较大,15～50 cm处含水率变化幅度较小,裸地蒸发速率大于压砂地;分别对压砂地和裸地的土壤温度与含水率进行皮尔逊相关性分析,结果表明不同土层含水率和温度之间存在相关关系,对土壤温度和含水率呈显著相关的土层采用回归分析法建立了函数关系,依据该函数,可通过土壤温度推测水分状态。     

天津经济技术开发区绿地土壤盐分动态变化特征

【目的】掌握天津经济技术开发区土壤盐分的动态变化及分布情况,保证城市绿地的可持续性。【方法】通过长期定位监测,分析了研究区2007―2014年的土壤含盐量及pH值。【结果】研究区土壤含盐量整体上均呈逐年降低趋势,截至2014年3月研究区0～80 cm各层次土壤含盐量均在0.11%～0.14%之间,已经达到了滨海地区绿化种植土壤标准对土壤含盐量要求;土壤pH值整体随时间呈波动减小趋势,土壤pH值整体下降了0.33;研究区绿地土壤含盐量分布不均,但随着时间变化,研究区土壤总体的盐分水平分布的均一性有所提高,研究区土壤pH值分布较为均一。【结论】"暗管排盐"措施对天津经济技术开发区的绿地土壤盐分调控效果良好,但仍要加强对绿地土壤水盐动态的监测,减少土壤次生盐渍化的发生。     

不同种植年限压砂地土壤水分入渗过程及模型分析

为探究不同种植年限对土壤水分入渗的影响,利用室内垂直一维土柱入渗试验分析了不同种植年限(2,5,10,20,30,40 a)压砂地土壤水分入渗速率、累积入渗量和湿润锋运移规律,借助4种入渗模型对土壤水分入渗过程进行拟合并评价其适用性,通过一维代数模型及相关参数预测土壤剖面含水率分布特征.结果表明:随种植年限增加,土壤累积入渗量、入渗速率及湿润锋运移距离均减小,入渗时间为300 min时,5,10,20,30,40 a的累积入渗量相较于2 a分别减少了27.01%,43.32%,53.22%,54.79%和54.68%,湿润锋运移距离减小了24.84%,38.38%,48.56%,52.67%和54.00%.4种入渗模型的R²从大到小依次为Horton模型、通用经验模型、Kostiakov模型、Philip模型.入渗完成后同一深度土壤剖面含水率呈现出随种植年限增大而减小的趋势,一维代数模型拟合的不同种植年限土壤剖面含水率值与实测值间的MAE均位于0.48%~2.09%,RMSE为0.52%~2.13%,D均大于0.782,t检验P值均大于0.05,说明其可以较好地拟合不同种植年限压砂地水分分布状况.压砂地种植年限越长,水分入渗能力越差、土壤剖面含水率越低,建议通过加强农田管理、休耕等措施实现压砂地可持续发展.     

施用氮磷肥对苏北滩涂围垦土壤盐渍化水平的影响

以苏北滩涂围垦土壤为研究对象,采用完全随机区组设计,通过种植碱篷与施用氮磷肥等种植模式,评价不同施肥方式对围垦土壤盐渍化水平的影响。对各处理的土壤盐分八大离子、pH、EC、总碱度(TA)、钠化率(ESP)、钠吸附比(SAR)进行因子分析,提取的3个主因子解释了总方差的84.16%,并且EC、Cl-、Na+、SAR和ESP在因子1上有较高的载荷,代表滩涂土壤的盐碱特征;Ca2+与SO24-在因子2上有较高的载荷,反映土壤的结构状况;TA和CO23-在因子3上有较高的载荷,代表着滩涂土壤的碱化特征。比较盐渍化水平综合评价得分可知,裸地的盐渍化水平最高,与其他各处理相比均达到显著性差异,滩涂围垦土壤种植碱篷后,盐渍化程度均得到明显地降低。尿素与过磷酸钙对围垦土壤的盐渍化水平的影响存在交互作用,其中过磷酸钙对盐渍化的影响起主导作用。     

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。     

覆膜滴灌条件下棉花根层土壤盐分时间稳定性研究

为揭示膜下滴灌棉田主根区土壤盐分的时间变异特性,基于2013—2014年田间实测数据,采用变异系数、平均相对偏差和标准差等方法研究了不同土层土壤盐分的时间稳定性,并进一步确定了可以反映各土层土壤平均含盐量的代表性测点。结果表明,研究区域0~40 cm土层土壤盐分随时间序列的变异性只有少数几个测点属于强变异,其余均属于中等变异;在棉花主根层(40 cm)内,土壤盐分的时间稳定性随土层深度增加呈现先增强后略微减弱趋势,在30 cm土层深度稳定性最强,平均相对偏差浮动范围最小、且其平均标准差最小;反映各土层平均含盐量的代表测点分布较为集中,可选取代表地块对区域土壤含盐量进行估算(决定系数R2为0.791 2~0.917 1)。棉田主根层土壤盐分时间稳定性研究有利于指导田间灌溉;选取少量且具有代表性的测点可为区域合理布设土壤盐分监测点提供理论依据。     

典型干旱区绿洲棉田土壤返盐、积盐特征研究

为防治干旱区棉田土壤次生盐渍化,通过研究典型干旱区绿洲棉田土壤盐分在生育期始末的变化特征,分析了当地棉田土壤盐分迁移累积趋势。研究结果表明:研究区棉田土壤盐分在生育期始末的变化趋势基本相同,即呈现出随深度的增加而增大的趋势;土壤盐分在剖面的累积程度生育期初比生育期末大。对比分析认为,生育期始末,土壤表层0~20 cm土层呈现返盐趋势但其程度较弱,基本属于非盐化土或轻度盐化土壤,能够满足棉花出苗及后期生长要求;在生育期初,研究区各地块100 cm土层土壤盐分值高达7 g/kg左右,属于中度盐渍化土壤,具有较大的潜力导致后期土壤返盐现象的发生。大量积雪及秋季茬灌能较好地对土壤盐分起到淋洗作用,有效防止灌区棉田土壤次生盐渍化的发生。     

引黄灌区枸杞地土壤电导率空间格局及条件模拟

土壤电导率是影响土壤养分有效性和化学反应的重要因素,研究土壤电导率空间分布特征对探索该区土壤盐渍化程度和肥力质量特征等具有重要意义。运用地统计学方法对引黄灌区枸杞地土壤电导率空间分布特征进行研究。结果表明,土壤表层电导率属中等空间相关性,20~40和40~60 cm深度电导率为强烈空间相关性,其空间分布差异主要源于坡度、植株密度以及土壤管理模式等因素的影响。普通Kriging、与p H值协同Kriging法的估值范围均小于实测数据,均值略高于实测数据。序贯高斯条件模拟的土壤表层电导率范围、均值以及变程均与实测值相近,而20~40和40~60 cm深度下土壤电导率模拟结果与实测值存在一定差异,其范围和均值低于实测数据,变程大于实测数据,其误差来源于序贯高斯模拟过程中独特的Kriging算法及高斯特性。     

砂田抑制蒸发功能随覆砂年限的演变规律

【目的】研究压砂覆盖(砂田)保温及抑制蒸发功能随砂田退化程度的演变规律。【方法】基于多年Landsat卫星数据,使用辐射传输方程法反演香山地区砂田地表温度(LST),结合田间地表温度监测,对比砂田与裸地的地表温度变化,分析了砂田抑制土壤蒸发的机理,并探讨了砂田的功效与砂田使用年限的关系。【结果】砂田在LST-NDVI梯形空间中贴近于暖边,其土壤水分比耕地少,接近于干土层。因此,砂田可以隔离辐射与土壤表层,从而减小潜热通量,抑制土壤蒸发。砂田昼夜温差明显比裸地大,且对于西瓜等作物,砂田的有效地表积温也比裸地提高了10%。【结论】砂田退化过程可分为纯砾石阶段、砂土混合阶段和砂土连通阶段,从砂田的保温及抑制蒸发功能来看,砂田的有效使用年限为25～30 a。     

Effects of gravel-sand mulch, plastic mulch and ridge and furrow rainfall harvesting system combinations on water use efficiency, soil temperature and watermelon yield in a semi-arid Loess Plateau of northwestern China

In the northwestern Loess Plateau of China, low precipitation results in poor crop yields, with a great fluctuation from year to year. The adoption of gravel-sand mulching has shown improvements in the growth of crops such as watermelon. The ridge and furrow rainwater harvest system (RFRHS) has been shown as an easy and efficient way to collect rainwater. A field experiment was conducted from 2007 to 2009 at Gaolan, Lanzhou, Gansu, China, to measure the effects of RFRHS, plastic mulch and gravel-sand mulch combinations on soil temperature, evapotranspiration (ET), water use efficiency (WUE) and watermelon yield. There were eight treatments: (1) flat gravel-sand mulched field, (2) RFRHS with a sand mulched furrow, entire plastic mulch and the ratio 1:1 of ridge and furrow, (3) RFRHS with a sand mulched furrow, entire plastic mulch and the ratio 4:3 of ridge and furrow, (4) RFRHS with a sand mulched furrow, entire plastic mulch and the ratio 5:3 of ridge and furrow, (5) RFRHS with a sand and plastic mulched furrow, bare ridge and the ratio 4:3 of ridge and furrow, (6) RFRHS with an entire plastic mulch and the ratio 4:3 of ridge and furrow, (7) conventional ridge planting with a plastic mulched ridge, and (8) flat gravel-sand mulched field plus 23 mm supplementary irrigation. Soil temperature for RFRHS with a gravel-sand plus plastic mulched furrow was slightly lower than that of flat gravel-sand mulch. The RFRHS caused a significant increase in watermelon yield and WUE. The increase in watermelon yield and WUE was greatly influenced by the ratio of ridge and furrow when RFRHS was combined with gravel-sand mulch. Watermelon yield was highest for the 1:1 ratio, and WUE was highest for the 5:3 and 1:1 ratios of ridge:furrow, and these were significantly greater than that of flat gravel-sand mulch, without or with irrigation. The use of ridge with plastic film mulch increased the beneficial effect of RFRHS on yield. The watermelon yield and WUE for non-plastic-mulched ridge were even lower than that of flat gravel-sand mulch. In summary, the findings suggest that RFRHS with gravel-sand mulched furrow plus plastic film mulch, and 1:1 ratio of ridge:furrow, would facilitate the use of limited rainfall most efficiently in improving watermelon yield, by reducing ET and increasing WUE in this semiarid region.     

典型干旱区土壤盐分空间异质性的步长大小优化选择

采用不同步长研究典型干旱区土壤盐分空间变异的半方差函数参数,并对比精度进行优化选择,进而研究其空间异质性。对研究区域进行移动式磁感调查,获取大地表观电导率信息,经校正解译成土壤盐分信息,拟合不同步长下最优半方差函数,对比误差参数优选最优步长。研究结果表明,地统计插值拟合半方差函数以15m为最佳步长,具有高拟合精度;对土壤盐分空间异质性预测精度较高。     

矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究

对渭北旱原矿区130个农田土壤样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定,结果显示,Cd、Cu、Pb平均含量均高于陕西省土壤背景值,而Cr和Zn含量低于背景值。利用地统计方法得到的土壤重金属含量分布图显示,土壤各重金属含量由西向东呈下降趋势,水泥厂周边土壤重金属含量最高。相关性分析和主成分分析结果表明,5种重金属之间呈极显著正相关,说明其存在较高的同源性或复合关系。第1主成分主要由Cd构成,且主要反映了人为活动的影响,而第2主成分中的Cr所占负荷最高,体现了成土母质的作用,Cu、Pb和Zn含量受人为活动和成土母质共同影响。分别利用污染负荷指数(PLI)法和潜在生态危害指数(PER)法对研究区域土壤污染风险进行了评价,评价结果为煤矿区呈无污染或轻微到中度污染,水泥厂区土壤呈中度污染水平,单一元素污染程度由高到低依次为Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

基于遥感数据同化的土壤含盐量估算方法

为探究同化遥感数据对监测区域尺度土壤含盐量时空信息的适用性,以河套灌区沙壕渠灌域为研究区,以高分一号卫星影像为数据源,通过灰度关联法筛选光谱指数,采用岭回归法构建不同深度的土壤含盐量反演模型,使用集合卡尔曼滤波同化算法将遥感数据应用于HYDRUS-1D模型中,开展区域尺度不同深度土壤含盐量的同化研究。结果表明,基于不同深度土壤含盐量的岭回归法模型,其R²均在0.64以上,RE为0.14～0.22,反演精度较高,得到的反演值较为准确;在单点尺度上,与模拟值、反演值相比,同化值更接近实测值,其EFF为0.84～0.93,NER为0.61～0.73,均为正数,且RMSE降低到0.006%～0.011%,提高了HYDRUS-1D模型模拟精度;在区域尺度上,不同深度同化值的r均为0.94以上,NER为0.61以上,优于模拟值和反演值,且同化精度随着深度的增加而降低。本文基于遥感数据和HYDRUS-1D模型的集合卡尔曼滤波同化研究,提高了土壤含盐量的模拟精度,对提高监测区域尺度土壤含盐量时空信息的精度具有一定的参考价值。     

不同滴灌年限土壤盐分分布及对棉花的影响初步研究

随着膜下滴灌应用年限增加,农田土壤盐碱变化及对作物影响引起关注.通过在新疆石河子121团,选择地块相近连续应用膜下滴灌2～14 a棉田8块进行盐分变化监测.结果初步表明,膜内0～20 cm土壤脱盐;40～80 cm积盐;膜间裸地盐分表聚,60 cm以上积盐,100 cm以下与膜内土壤盐分接近.滴灌4 a以内盐分含量较高,滴灌6 a以上较低.生育期末0～40 cm土壤盐分随滴灌年限增加而降低;60～100 cm以滴灌4 a积盐最高.滴灌8 a以上棉花成活率较高、株高和单株铃数相差不大.棉花产量以滴灌8 a地块最高,滴灌8 a以内随滴灌年限增加产量增加,滴灌8 a以上随滴灌年限增加产量降低.建议滴灌6 a以内农田加大盐分调控力度,滴灌8 a以上要对土壤盐分进行综合调控.     

渭-库绿洲土壤剖面盐分分布特征及驱动因子分析

[目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TW( I 地形湿度指数)、地下水矿化度5个驱动因子对土壤盐渍化的影响。[结果]①研究区表层土壤(0~10 cm)属于重度盐渍化土壤,10~20、20~40、40~60 cm各深度剖面土壤属于中度盐渍化土壤。土壤EC1:5有强的空间变异性,其分布格局受灌溉等人为驱动因素的影响较大。②绿洲内部(即耕作区)表层土壤属于非盐渍化区域,绿洲东部10~20、20~40、40~60cm土层有轻、中度的盐渍化现象。绿洲内部表层以下土壤盐分高于表层,绿洲存在潜在的盐渍化风险。耕作区外围绿洲-荒漠交错带区域各剖面层均属于盐渍化区域,随着剖面深度的增加,盐渍化程度在不断减弱。③样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TWI、地下水矿化度与土壤EC1:5的灰色关联度大小次序为:0~10 cm土层:地下水矿化度>TWI>样本点的海拔>植被覆盖度>地下水位;10~20、20~40 cm土层:地下水矿化度>样本点的海拔>TWI>植被覆盖度>地下水位。[结论]渭-库绿洲土壤盐渍化主要分布在绿洲-荒漠交错带区域,土壤盐分表聚强烈,地下水矿化度是造成该研究区土壤盐渍化问题的首要原因。     

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     

季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响.试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值.消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻.5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显.