不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

覆盖对盐渍土壤冻融特性与秋浇灌水质量的影响

在河套灌区进行不同覆盖措施秋浇田间冻融试验,研究其对盐渍土壤冻融特性及秋浇灌水质量的影响,试验设5个处理,分别为秸秆覆盖量0.9kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。研究表明:覆盖秋浇后,不同地面覆盖的输热能力对地层的热响应有着不同的影响,不同覆盖影响了土壤冻结融化推进过程,改变了土壤冻结深度对气温负积温的响应关系,通过初步确定冻结期冻土深度与负积温变化的定量关系,可用气温负积温来判断和预测冻结期内土壤冻结深度的变化。从冻融期结束后春玉米播期的土壤水、盐、热3方面综合考虑不同地面覆盖对秋浇灌水质量的影响,各覆盖处理均较CK显著提高了春玉米播期0~10、0~40和0~120cm的土壤储水量,但覆盖使得土层0~20cm土壤含水率偏高,不利于春玉米播种及出苗。覆盖处理均较CK显著降低了表层0~10cm及耕层0~40cm土壤含盐量,整秆覆盖YZ的控盐效果最好。地膜覆盖下春玉米的适宜播期较CK提前了7d,而秸秆覆盖较CK延后了6~7d。覆盖措施显著提高了玉米的出苗率,处理YZ与F0.9出苗率显著高于F0.6和DM。     

秋灌对冻融期土壤水盐热时空变化规律影响及灌水效果评价

为探究河套灌区秋灌条件下冻融期土壤水盐热变化规律及其灌水效果,采用田间试验的方法,对秋灌前至土壤冻融结束期间温度变化下水盐运移规律及玉米播种前的土壤水盐热条件进行了研究分析。结果表明:冻融期各层土壤温度在各时段具有相同的变化趋势,土壤温度的变化直接影响到水盐的运移过程;冻结期在温度梯度作用下非冻结区水分向冻结区运移使得冻结区土壤含水率增加,平均增幅4.02%~18.18%;进入消融期后上层土壤出现返浆现象,0~10 cm土壤含水率平均较冻结期增加11.54%~111.15%;随着温度的升高,在水势梯度的作用下盐随水向表层运移出现春季返盐现象;秋灌后土壤盐分被淋洗到作物根系层以下,但还存在于田间,所以冻结期随着水分的上移,根系层以下盐分又被带到上层土壤中,各土层含盐量平均增幅11.19%~50.19%;消融结束后下层土壤由于消融水下渗,盐分随之向下运移,20~100 cm土层含盐量平均降幅15.71%~44.95%,呈现脱盐趋势。研究表明秋灌灌水定额为1 500 m3·hm-2播前土壤水、盐、热状况较适宜于灌区玉米覆膜沟灌种植模式。     

不同压实水平下铁尾矿砂和土壤的水力学特征比较

由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。     

基于三轴试验的根土复合体抗剪性能试验研究

以沙地柏群落中的土壤及其根系为研究对象,模拟采样地含水率与土壤密度,制备根土复合体。对试样进行常规三轴试验中的不排水不固结试验(UU试验)。分析不同根系分布形式及根系直径大小对根土复合体抗剪强度的影响。结果表明,沙地柏根系的加入能够提高土体抗剪强度。各级法向应力下,在特定的含根量下,且根系直径相同时,根土复合体抗剪强度与布根方式之间关系为:水平布根方式下抗剪强度最小,垂直布根居中,复合布根最大。在相同的布根方式下,根土复合体抗剪强度大小与所含根系直径间的关系为含1mm根的根土复合体抗剪强度最小,含2mm根的根土复合体抗剪强度居中,含1.5mm根的根土复合体抗剪强度最大。     

覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐及产量的影响

为探讨寒旱盐灌区覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐状况的影响,2013年10月—2015年10月在河套灌区盐渍土壤进行覆盖秋浇后翌年春玉米田间试验,设5个处理,秸秆覆盖量0.9 kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6 kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。试验于每月中旬进行取土测定土壤含水率、电导率,玉米收获后测定籽粒产量及生物产量与经济系数。结果表明:秋浇前地面覆盖影响翌年春玉米生育期内各处理的土壤温度,地膜覆盖处理耕层地温均值最高,秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理,且秸秆覆盖使得春季土温升温缓慢而不利于春播作物生长;各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于未覆盖处理CK,无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量,秸秆覆盖处理的蓄水保墒性地膜覆盖处理及未覆盖处理;各处理0~40 cm覆盖秋浇后的土壤含盐量均值均低于CK,其中处理YZ的土壤含盐量最低;地面覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于未覆盖处理CK,籽粒产量最高的是处理YZ;各处理中,玉米整杆覆盖处理YZ和粉碎的玉米秸秆覆盖量为0.9 kg/m2的产量与经济系数较高。研究可为覆盖秋浇农艺节水应用提供参考。     

西辽河平原玉米节水型灌溉条件下需水量研究

为科学确定西辽河平原玉米需水量,制定合理的玉米灌溉制度,在通辽市科尔沁区丰田试验站进行了为期3a(2009-2011年)的试验观测。通过对玉米各生育期不同水平灌水处理对比试验研究,得出玉米各生育期耗水量与耗水模数总体变化呈现拔节期、抽雄期高,苗期、灌浆期低的变化趋势,且拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的一半以上,耗水强度从大到小的顺序依次为抽雄期、拔节期、灌浆期、苗期。在玉米生长的各生育阶段发生不同的水分胁迫均会造成一定幅度的减产,且减产程度取决于水分胁迫的生育阶段,其中抽雄期低水处理最大,达9.5%的极显著水平,拔节期低水处理达6%的显著水平,其余处理不显著。该研究成果可为当地水资源的合理分配提供充分地理论依据。     

不同复垦模式下铁尾矿坡面产流产沙与水力特性

为了揭示降雨条件下铁尾矿复垦坡面的产流产沙特征与水力特性,该文采用室内人工模拟降雨方法研究了不同降雨强度(60、90、120 mm/h)和不同复垦模式(T,铁尾矿;TSH,铁尾矿与高比例生土;TM,铁尾矿与菌糠;TSM,铁尾矿、菌糠与生土;TSL,铁尾矿与低比例生土;植被类型均为胡枝子)25°坡度条件下的侵蚀过程。结果表明:1)产流速率在降雨初期迅速增长,中后期趋于稳定。添加菌糠的复垦模式产流速率高于未添加菌糠的复垦模式;2)产沙速率随降雨历时变化呈现两种模式,添加菌糠的复垦模式为减少型,未添加菌糠的复垦模式为增加型,TSL的减沙效果最为显著,T对降雨强度的响应最为敏感且高雨强下产沙量最大;3)所有复垦坡面平均径流深度范围在0.23~0.93 mm,水流流态均为层流,大部分情况下水流流型为缓流,但TSH在中高雨强下以及T在高雨强下为急流。添加菌糠模式的曼宁糙率系数和水流阻力系数高于未添加菌糠的复垦模式,流速低于未添加菌糠的复垦模式,添加菌糠的基质表面粗糙度较大;4)各复垦坡面的侵蚀形式以溅蚀和片蚀为主,高雨强下T出现细沟侵蚀,其余复垦模式未观察到明显细沟侵蚀;5)产流速率与水流功率、雷诺数(R2>0.998)呈极显著的线性关系,产沙速率与水流功率(R2>0.733)、雷诺数(R2>0.744)呈极显著的幂函数、指数函数关系。该研究可为铁尾矿坡面的复垦模式选择提供理论依据。     

改良盐渍化土壤脱硫石膏施用量与灌水量的最优耦合

脱硫石膏对调节土壤酸碱度，改善土壤的理化性质、促进作物出苗、提高产量起着很重要的作用。通过在内蒙古河套灌区的大田油葵种植试验，以脱硫石膏施用量和灌水量为因素设置12个处理，分析油葵的出苗、产量以及土壤理化性质与脱硫石膏施用量和灌水量的关系。研究表明：脱硫石膏改良盐渍化土壤必须以合适的灌水量耦合才能达到最佳效果；对于改良试验区的中度盐渍化土壤来说，通过作物生长响应关系分析，脱硫石膏理论施用量为[JP2]8.61 t•hm-2；通过土壤理化性质分析，脱硫石膏合理用量为7.46 t•hm-2，与其最优耦合的灌水量均为低灌水。     

残膜埋深对滴灌条件下粉砂壤土水分入渗影响的试验研究

利用室内模拟试验,设置高低两个滴灌流量(0.5、2 L/h),根据残膜在土壤中的上、中、下3个位置研究不同残膜埋深对滴灌入渗湿润体形状、入渗速率以及土体内含水率分布的影响。结果表明:残膜埋深越深滴灌结束时湿润范围越小,残膜区湿润体曲线呈不规则现象;残膜区水分入渗速率明显低于对应其他处理该层的入渗速率(P0.01);残膜区土壤含水率明显高于无残膜区,并且随着残膜埋深增加,土体内最高含水率呈增加趋势,且不同滴头流量处理不同残膜埋深对滴灌入渗的影响相似。故残膜在土壤中埋深位置的不同对滴灌入渗有较大的影响,掌握残膜在土壤中不同位置对入渗的影响对于制定残膜存在下合理的灌溉制度具有重要意义。