犁底层深度对膜下滴灌土壤水盐运移影响的模拟研究

为了探寻膜下滴灌条件下犁底层深度对土壤水盐运移的影响规律,采用室内土柱模拟试验与数值模拟相结合的方法,对不同犁底层深度（无犁底层,CK;25 cm深度,PB25;30 cm深度,PB30;35 cm深度,PB35;40 cm深度,PB40;45 cm深度,PB45）下土壤水盐运移规律进行了研究,结果表明:犁底层可以阻碍水分运移,降低水分入渗速率且有一定的阻水性,蒸发结束后PB处理表层10 ~ 20 cm土壤含水率比CK处理大;犁底层有一定的抑盐作用,CK处理上部10 ~ 20 cm土层的“洗盐”效果比PB处理好,蒸发结束后上部10 ~ 20 cm土层盐分最大的是PB30处理,最小的是PB45处理;利用HYDRUS-1D模型对膜下滴灌条件下犁底层对土壤水盐运移的变化规律进行模拟,经过实测数据验证,模拟效果较好。在现行以旋耕为主的传统耕作模式下,可根据不同作物根系吸水和耐盐的特点适度深耕打破犁底层,为作物生长创造适宜的水盐环境。研究结果可为新疆地区盐碱地改良、农业生产可持续发展提供参考。     

膜下滴灌棉田土壤呼吸特征及其影响因素

为探讨膜下滴灌条件下棉田土壤呼吸的动态变化及其影响因子,在棉花生长期采用Li-8100A土壤碳通量自动测定仪连续观测垄上、垄间和裸地土壤呼吸速率及环境因子.结果表明:3种样地的土壤呼吸速率日变化均表现为单峰型曲线,峰值出现在14:30;月变化呈现先升高后降低的趋势,7月中下旬土壤呼吸速率最高.3种样地的土壤呼吸速率和土壤有机碳质量比差异性显著,由高到低依次为垄上、垄间、裸地,且垄上的土壤呼吸总量最大,是垄间和裸地的1.5倍和2.8倍,而土壤温度的差异性由大到小依次为裸地、垄上、垄间.采用相关分析法研究表明,土壤呼吸速率与土壤含水率的相关性较弱,与土壤有机碳质量比呈显著正相关.土壤温度能够解释土壤呼吸速率变异性的75.1%~84.4%,两者表现出较高的指数正相关关系;3种样地的土壤呼吸对温度的敏感系数差异显著,敏感系数由大到小依次为垄上(2.208)、垄间(2.160)、裸地(1.675).     

盐分对棉花光合特性及根际土壤CO2浓度的影响

为了探寻不同盐分含量土壤棉花生长根际CO2浓度与光合指标之间的关系,通过桶栽试验,对4种盐分(CK:0%,F1:0.2%,F2:0.4%,F3:0.6%)处理下2种质地(砂土和壤土)土壤CO2浓度和棉花光合特征的变化规律进行了研究。结果表明:随着棉花生育期的推进,壤土和砂土的土壤CO2浓度均呈先升高后降低的"单峰"曲线变化趋势,峰值出现在花铃期,分别高达17 061.95,17 572.00μmol/mol。在盐分处理下不同质地土壤CO2浓度随土层深度的增加而增加,50cm处土壤CO2浓度均值为13 540.32μmol/mol,是表层10cm处的近2倍。随着盐分含量的增加,2种质地土壤CO2浓度差异显著,均呈下降趋势,且壤土CO2浓度明显高于砂土;盐分和土壤质地类型的相互作用对棉花净光合速率(Pn)达到极显著水平(P0.01)。同一土壤质地类型条件下,各生育期棉花Pn随着盐分含量的增加而减小,均在F3处理下达到最小值,盐分含量较低时对棉花光合指标的影响不显著(P0.05);同一盐分处理下,不同土壤质地棉花Pn差异显著,表现为壤土砂土。不同盐分处理下2种质地土壤CO2浓度与棉花净光合速率之间密切相关,棉花Pn能够解释根际土壤CO2浓度变化的81.2%,说明盐分和土壤质地类型通过棉花净光合速率影响土壤CO2浓度的大小。研究结果可为作物生长环境提供理论参考。     

基于CA-Markov模型的石河子垦区土地利用变化及预测

【目的】研究新疆石河子垦区绿洲人工化进程中土地利用时空演变规律以及驱动机制。【方法】以1990年、2000年、2010年和2020年的TM/ETM影像为基础数据,运用RS和GIS技术分析近30年垦区土地利用时空变化特征,利用CA-Markov模型和土地利用重心迁移模型,模拟预测2030年和2040年研究区的土地利用/覆被格局。【结果】(1)1990-2020年石河子垦区土地利用/覆被格局以未利用地为主,占总面积的41.18%以上,呈小幅波动变化状态;(2) 林地的重心迁移最显著,由北向南迁移了0.6°,耕地动态度变化最活跃,30年间平均每年增加2.72%,林地次之;(3) Kappa系数的一致性检验结果均高于80.36%。【结论】CA-Markov模型可信度较高,适合石河子垦区土地利用/覆被变化及空间格局预测。     

滴灌水量与温度对表层土壤CO_2通量的影响

采用土柱试验法,设计3个灌水量(1.0 L、1.5 L、2.0 L),研究了不同灌水量在灌水后土壤表面CO_2通量的变化过程及特征,进一步分析了温度、含水率对土壤CO_2排放的影响。研究结果表明:表层土壤CO_2通量在灌水后连续48 h内呈现出先降低后升高再降低再升高的变化特点,与土壤温度的变化具有一致性;土壤温度对表层土壤CO_2通量的影响显著,呈指数关系,土壤含水率与表层土壤CO_2通量的关系随着滴灌水量的增加逐渐减弱,无显著性;采用通径分析发现,土壤温度和含水率交互影响表层土壤CO_2通量,土壤温度是表层土壤CO_2通量的最主要影响因素。     

新疆棉田小区域碳变化量研究

为研究膜下滴灌条件下棉田小区域碳变化量,在棉花生长期内采用Li-8100A土壤碳通量自动测定仪和LCpro+光合仪连续观测不同样地土壤呼吸速率和净光合速率。结果表明:不同样地的土壤呼吸速率日变化均表现为单峰型曲线,峰值出现在16:00;而棉田净光合速率日变化则表现为单双峰曲线交替变化规律。两者月变化均呈现先升高后降低的趋势,7月土壤呼吸速率和净光合速率达到最大值。不同样地间土壤呼吸速率和净光合速率存在差异,土壤呼吸速率表现为垄间>垄上>裸地,净光合速率表现为垄间>垄上。棉田小区域在棉花整个生育期内均表现为碳汇,6-9月棉田净固碳总量为2 203.7 C g/m^2,光合作用固碳量为土壤呼吸排碳量的2.67倍。