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。     

咸淡水组合灌溉对土壤盐分和棉花生长的影响

为揭示不同微咸水(农田排水)与淡水在“先咸后淡”的组合灌溉模式下对土壤容重、盐分迁移和棉花生长的影响。以淡水灌溉为对照(CK),设置7种不同微咸水、淡水组合灌溉(微咸水∶淡水=1∶14(T1)、2∶13(T2)、3∶12(T3)、6∶9(T4)、9∶6(T5)、12∶3(T6)),T7处理采用全额微咸水灌溉,于2022年4-9月进行了棉花田间试验。结果表明,采用微咸水灌溉造成土壤表层盐分积累,0～40 cm土层出现积盐现象,棉花生育期结束后,各处理与淡水对照(CK)比较,T1～T6在0～40 cm土层的电导率分别增加1.16%～26.61%,T7处理电导率增加86.40%;与淡水对照相比,组合灌溉后各处理土层0～40 cm土壤容重明显增加,土壤孔隙度降低,以全额微咸水灌溉T7处理最为显著(容重增加10.24%);微咸水组合灌溉有效提高棉花株高、叶面积指数、茎粗。合理利用微咸水组合灌溉能够为棉花生长提供良好的水盐环境,提高棉花产量,能够为极端干旱区合理利用微咸水提供一种新的灌水模式,为灌区发展节水灌溉及农业可持续发展提供理论支撑。     

生物炭添加量对冬小麦花后干物质积累及转运的影响

【目的】提高微咸水灌溉效率并降低土壤盐渍化风险。【方法】以冬小麦为研究对象,设计避雨条件下不同微咸水-生物炭处理(CK,淡水;B0,5 g/L微咸水;B15,5 g/L微咸水及15 t/hm²生物炭;B30,5 g/L微咸水及30 t/hm²生物炭;B45,5 g/L微咸水及45 t/hm²生物炭)的田间试验,探讨了微咸水灌溉下生物炭添加量对土壤特性和冬小麦花后干物质积累及转运的影响机制。【结果】生物炭添加后土壤表层(0~20 cm)体积质量降低了2.27%~8.33%,总孔隙度增加了4.52%~13.47%,有机质量增加了30.02%~111.12%,土壤表层(0~20 cm)及主根区(0~40 cm)钠吸附比降低了23.88%~33.27%和22.34%~30.80%;15 t/hm²能够促进盐分淋洗,降低了微咸水灌溉下土壤含盐量,然而高剂量时将加剧盐分累积。单独微咸水灌溉下冬小麦生长受抑,最终产量下降了12.04%。生物炭能够缓解盐胁迫下叶片早衰,促进光合作用能力,并增加花前干物质转运量及花后干物质积累量,进而获取了更高的籽粒质量和收获指数。B15、B30、B45处理的最终产量较B0处理分别增加9.18%、7.73%、2.74%。【结论】15 t/hm²添加量的生物炭效果最佳,可促进微咸水资源的农业利用。     

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.     

长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

于2013—2015年研究了不同咸水利用方式(CK,淡水;T1,咸水与淡水混配为1.8 g/L的混合水灌溉;T2,3.6 g/L咸水与淡水交替灌溉;T3,3.6 g/L咸水灌溉;T4,无灌溉)对冬小麦光合特征及土壤盐分的影响。结果表明:T3和T4处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期、叶绿素含量、最大净光合速率(Pnmax)、表观光量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd)和产量较淡水处理显著下降,且连续灌溉3.6 g/L的咸水导致土壤发生积盐,不宜连续灌溉。T1和T2处理与CK的株高、光合特性无显著差异,土壤盐分虽有一定积累,但未影响作物的生长。可见,T1(咸淡混溉)和T2(咸淡水交替灌溉)处理的咸水利用方式对冬小麦生长无负调控效应。从土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑,混灌和轮灌既能保证作物产量较淡水灌溉不减产,土壤未发生次生盐渍化,同时节约淡水资源。     

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.     

改良材料对微咸水滴灌农田土壤盐分分布与离子组成的影响

【目的】探究微咸水滴灌及改良材料配施对节水灌溉农田土壤盐分的影响规律。【方法】以内蒙古河套灌区典型重度盐碱地为对象,分别开展了常规黄溉、微咸水滴灌、微咸水滴灌配施生物炭和微咸水滴灌配施石膏4个处理的田间小区试验,对比分析不同处理对于土壤盐分及其离子组成的效应?【结果】微咸水滴灌的平均脱盐率(13.46%)大于常规黄河水灌溉(7.14%),不会造成显著的盐分积累,但土壤盐分中Na~+、Cl~-量分别增加了91.12%和47.21%,全盐占比也随之增加,从而引起土壤钠质化,并导致土壤盐分在20～40 cm土层积累;微咸水滴灌配施生物炭或石膏可提高土壤脱盐率并消减土壤钠质化危害,且以微咸水滴灌配施石膏处理脱盐率最高,可达到46.30%;相比其他处理,微咸水滴灌配施生物炭表现出更为强烈的生育期土壤返盐现象,且土壤K~+、Mg~(2+)?SO_4~(2-)的全盐占比有所提高,而微咸水滴灌配施石膏处理则会降低Na~+、Cl~-、Mg~(2+)的全盐占比,提高Ca~(2+)和SO_4~(2-)的全盐占比?【结论】微咸水滴灌配施生物炭或石膏具有调控盐分运动与离子组成的双重效应,这为河套灌区盐碱地节水改良利用提供了一定理论基础?     

水盐胁迫下老化生物炭对温室气体与玉米生长的影响

为揭示不同灌水量和灌水盐分下老化生物炭对温室气体排放与玉米生长的影响，设置2个生物炭水平：0 t/hm²(B0)、60 t/hm²(B1),2个灌溉水含盐量：0.71 g/L(S0)和4.0 g/L(S1),2个灌溉水平：充分灌溉(W1)和亏缺灌溉(W2,1/2 W1),于2022年4—9月在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了春玉米田间试验。结果表明，亏缺灌溉相较于充分灌溉CO₂累积排放量减少24.13%～52.68%,但二者的N₂O排放没有显著差异。微咸水灌溉导致CO₂和N₂O累积排放量分别增加9.06%～24.79%、9.95%～18.03%。在4种灌溉处理下，老化生物炭使CO₂和N₂O累积排放量分别减小7.33%～18.78%和21.14%～29.76%。不同处理间的CH₄排放无显著影响。亏缺和微咸水灌溉抑制了作物的生长；老化生物炭显著提高了春玉米生物量，总体增加7....     

盐阳离子类型对红壤裂缝开闭规律的影响

为了探究灌溉水中盐离子浓度及类型对土壤裂缝变化过程的影响,为南方灌溉用水安全提供数据理论支持,采用蒸馏水配置15,10,5和2.5 g/L等4个质量浓度梯度的NaCl,KCl,CaCl₂和MgCl₂等4种类型溶液,分别浸泡南方亚热带地区的典型红壤,并且采用恒温蒸发模拟干燥过程和喷湿法模拟增湿过程,结合数字图像技术提取土壤表层开裂闭合过程中裂缝主要几何参数,分析盐阳离子类型对红壤裂缝发育过程特征的影响.结果表明:红壤干燥过程中,裂缝在土壤质量含水率由30%降至10%时增长最快;在质量含水率低于10%后达到最大值并保持稳定不变.红壤的裂缝面积密度与4种盐阳离子浓度呈极显著正相关关系,裂缝长度密度与K⁺及Mg²⁺呈极显著负相关,与Ca²⁺呈显著负相关关系.4种盐阳离子对红壤开裂面积促进程度深浅顺序为Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺;4种不同离子浓度的处理中,NaCl质量浓度为10 g/L,而KCl,CaCl₂和MgCl₂质量浓度为15 g/L的溶液对红壤开裂促进效果最好,其裂缝面积相比于蒸馏水处理分别增大了155.0%,160.1%,109.4%和39.2%.红壤的开裂含水率低于闭合含水率,4种盐阳离子浸泡后会使红壤的开裂含水率和闭合含水率均升高.     

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...     

再生水水质和灌溉模式对红壤阳离子交换性能的影响

选取再生水原液及其稀释2,4,6倍作为灌溉水源,设置再生水单一灌溉(4种处理RW,RW-2,RW-4,RW-6)、再生水-蒸馏水交替灌溉(4种处理ARW,ARW-2,ARW-4,ARW-6)2种灌溉模式,以蒸馏水灌溉(CK)为对照,对红壤阳离子交换性能的影响进行研究.结果表明:与CK处理比较,单一灌溉模式下各处理交换性...     

引黄春灌对盐碱土区地下水动态及理化性质的影响

[目的]探究引黄春灌对区域浅层地下水动态及地下水理化性质的影响.[方法]通过监测试验区盐碱地春灌前后地下水位、八大离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-、SO42-、CO32-)质量浓度、地下水EC值、pH值、土壤电导率等指标,运用数理统计和水文地球化学分析的方法,分析春灌前后地下水动态及春灌后地下...     

Use of saline–sodic waters through phytoremediation of calcareous saline–sodic soils

Use of poor-quality groundwater has become inevitable for irrigation to compensate rapidly increasing water demands in many arid and semiarid regions. Salinity and sodicity are the principal soil and water quality concerns in such areas. Many saline–sodic and sodic soils have saline or saline–sodic subsurface drainage waters. Amelioration of these soils needs a source of calcium (Ca²⁺) that can replace the excess exchangeable sodium (Na⁺). Most of these soils, however, contain calcite (CaCO₃) of extremely low solubility. The native calcite does not supply adequate levels of Ca²⁺ for soil amelioration as do other chemical amendments. Phytoremediation may help ameliorate such soils through cultivation of certain crops tolerant to ambient soil salinity and sodicity. This amelioration strategy works through plant root action to help dissolve CaCO₃ to supply adequate Ca²⁺ without the application of an amendment. During a 3-year field experiment conducted under irrigated conditions, we evaluated phytoremediation against soil application of gypsum and farm manure, and water treatment with sulphuric acid on a calcareous saline–sodic soil (pH_s=8.0–8.4, EC_e=24–32 dS m⁻¹, SAR=57–78, CaCO₃=45–50 g kg⁻¹ for the top 0.15 m depth; Calcic Haplosalids). A saline–sodic water (EC=2.9–3.4 dS m⁻¹, SAR=12.0–19.4, RSC=4.6–10.0 mmol_c l⁻¹, SAR_adj=15.6–18.4) was used to irrigate the rice (Oryza sativa L.) and wheat (Triticum aestivum L.) crops grown in rotation. Active desalinisation and desodication processes were observed in all the treatments. After the final wheat crop, the 1.2 m soil profile EC_e was 7±0.5 dS m⁻¹ and SAR was 15±2 with non-significant treatment differences, indicating comparable soil amelioration effect of phytoremediation with other treatments. Better crop yields were obtained from the manure-treated plots, owing to its annual addition to the soil that possibly improved soil fertility. Phytoremediation needed minimum capital input because no initial investment was made to purchase the amendments.     

不同粉垄深度和春灌灌水量对土壤水盐运移规律影响研究

为了解决南疆干旱区盐碱地改良问题,探讨不同粉垄深度和灌水量在春灌期间对土壤的水盐运移规律.基于新疆图木舒克市盐碱地试验田,以传统翻耕CK(20 cm)为对照,设置3个粉垄深度S1(40 cm)、S2(60 cm)、S3(80 cm)和3个灌水量W1(2400 m3/hm2)、W2(3000 m3/hm2),W3(360...     

新疆滴灌施肥棉花生长和产量的水肥耦合效应

在新疆石河子棉花种植区,研究了滴灌施肥棉花生长和产量的水肥耦合效应.试验设置3个灌水水平和5个NPK施肥水平.结果表明,滴灌施肥条件下,灌水量对株高、有效铃数、百铃质量、籽棉产量、水分利用效率和灌溉水利用效率影响均在0.05水平下具有统计学意义,对和叶面积指数的影响在0.01水平下具有统计学意义,其变化随着灌水量的增加而增加;施肥对株高、叶面积指数、有效铃数、百铃质量和籽棉产量影响在0.01水平下具有统计学意义,水肥交互作用对单株有效铃数、百铃质量和籽棉产量影响在0.01水平下具有统计学意义.施肥过高对作物生长有一定的抑制作用.灌水量为60%ET_c,施肥量为300 kg/hm²∶120 kg/hm²∶60 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)时氮、磷、钾的利用效率均最高,灌水量为100%ET_c,施肥量为150 kg/hm²:60 kg/hm²∶30 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)时氮、磷、钾养分回收率最高.从产量、水分利用效率和肥料偏生产力等角度综合考虑,灌水量100%ET_c、300 kg/hm²∶120 kg/hm²∶60 kg/hm²(ω_N∶ω_P2O5∶ω_K2O)为最佳滴灌施肥策略.     

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.     

不同措施对土壤脱盐及棉花生理特征的影响

为明确不同改良措施对膜下滴灌棉田土壤脱盐效果及棉花生理特征的影响,在野外大田设置了3种类型的改良措施试验:膜间间作的生物改良方式(苜蓿+棉花、孜然+棉花、碱蓬+棉花);土壤中施加不同剂量石膏的化学改良方式(分别施加0.75,1.50,2.25 kg/m²);生物和化学并用的综合改良方式(苜蓿+石膏、孜然+石膏、碱蓬+石膏)以及1组对照(共10个处理),以期为新疆盐碱地改良提供参考.结果表明:与对照相比,3种改良措施均有一定的脱(抑)盐和增产效果,其中苜蓿处理的脱盐效果最好,整个土层和膜间的脱盐率分别达到了56.0%和20.9%;碱蓬+石膏处理的增产效果最好,增产率达到了22.4%;化学改良和综合改良使得Na⁺和Cl^-在生育期末的膜间土层出现聚集,而生物改良则使其在宽行出现了聚集;不同的改良措施均提高了棉花的蒸腾速率、气孔导度和光合速率,且日平均值从大到小表现为综合改良、化学改良、生物改良、对照;各种处理均在一定程度上提高了水分利用效率和灌溉水利用效率,从小到大依次为生物改良,化学改良,综合改良.因改良措施不同,对应的效果差异较大.若追求单一脱盐效果,可选用膜间种植苜蓿的生物改良方式.但是,碱蓬+石膏的综合改良处理不仅具有较好的增产效果,且水分利用效率也较高,在新疆盐碱地的改良中具有较好的前景.