不同改良剂对河套灌区盐碱土入渗特性及水盐分布的影响

为对比研究改良剂对河套灌区盐碱土入渗特性及水盐分布的影响,设置对照组及2种施用水平(1%和2%)下的2种改良剂(生物炭和脱硫石膏)共5组处理,进行室内土柱试验。结果表明：(1)相比于对照组,1%施用量的生物炭能使入渗时间延缓8.9%,抑制水分入渗,降低相同时间内的土壤累积入渗量,2%施用量的生物炭对水分入渗过程起到先抑制后促进的作用,能使入渗时间缩短35.6%,2种施用量的脱硫石膏都能使入渗时间缩短91.1%,促进水分入渗,提高相同时间内的累积入渗量;只有2%施用量的生物炭使最终的累积入渗量大幅增加62.8%。(2)湿润锋运移距离与时间呈幂函数关系,用Kostiakov模型对累积入渗量和时间的关系拟合相对于Philip模型效果更好。(3)相比于对照组,只有1%施用量的生物炭使入渗后的土壤含水率降低2.7%,其余各处理均出现不同程度的增加;2种施用量的生物炭分别使入渗后的土壤含盐量显著降低28.5%和52.0%,但2种施用量的脱硫石膏分别使土壤表层含盐量显著提高184.3%和403.7%,其中2%施用量处理使土壤整体平均含盐量显著提高73.0%。综合考虑各处理改良后的入渗特性、土壤含水率...     

灌溉水盐分和灌水量对温室气体排放与玉米生长的影响

为揭示地下水与微咸水灌溉条件下灌水量对土壤CO2、N2O排放和春玉米生长的影响,设置2种灌溉水含盐量（1.1、5.0g/L）和3种灌水量（210、255、300mm）,于2019年4—9月在内蒙古自治区河套灌区进行了春玉米田间试验。结果表明,不同灌水量下,微咸水（含盐量5.0g/L）灌溉比地下水（含盐量1.1g/L）灌溉土壤N2O累积排放量提高了19.86%~44.21%,但利用微咸水灌溉并不会影响土壤CO2累积排放量与全球增温潜势。在相同的灌溉水盐分条件下,灌水量为300mm时土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势均最大,灌水量为210mm和255mm时并不会对土壤CO2、N2O的累积排放量和全球增温潜势产生显著影响。相关性分析表明,土壤含水率和无机氮含量是影响土壤CO2、N2O排放的重要因素,灌溉水盐分通过促进土壤的硝化作用促进土壤N2O排放。在微咸水灌溉条件下,春玉米产量较地下水灌溉减少了30.88%~37.32%。随着灌水量的增大,春玉米产量呈增加趋势,但255mm和300mm灌水量条件下的春玉米产量差异不显著。在地下水与微咸水灌溉条件下,灌水量为255mm时,土壤盐分累积较小,春玉米产量较高,土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势相对较小,是灌区适宜采用的灌溉定额。     

保水剂与氮磷肥配施对玉米生长及养分吸收的影响

以夏玉米为研究对象,采用避雨桶栽试验方法精确控制水肥条件,研究保水剂(SAP)与5种氮磷肥配比(N∶P分别为1∶4,2∶3,1∶1,3∶2,4∶1)模式对土壤肥力水平、玉米植株生长及其养分吸收利用的效应。结果表明,保水剂与氮磷肥均衡施用(N∶P为1∶1)能够促进玉米植株的生长及对养分的吸收利用,生育期内平均株高、叶面积较其他处理分别提高了3.36%～7.19%,5.36%～29.26%;干物质积累与植株氮、磷累积量较其他处理分别提高了13.79%～27.61%,15.91%～32.47%,18.66%～33.75%;同时与未施保水剂处理相比,生育期内土壤平均无机氮含量减少5.42%,有效磷含量提高3.55%;在本试验条件下,施用SAP 1.68g/pot、N 2.89g/pot、P 2.89g/pot可得到最大玉米产量113.93g/pot,收获时产量较其他处理提高了18.69%～30.94%。试验结果为华北地区应用保水剂条件下的夏玉米氮磷肥施用配比提供了参考。     

灌溉水盐分及灌水量对土壤水盐分布与春玉米生长的影响

在大田试验的基础上探明灌溉水盐分以及灌水量对土壤水盐分布的影响规律以及对春玉米生长的影响。以河套灌区春玉米为研究对象,设置2种灌溉水含盐量（1.1,5.0 g/L）与3种灌水量（210,255,300 mm）进行大田试验。结果表明,至成熟期,5.0 g/L微咸水灌溉处理0—100 cm土层土壤平均含水量及电导率相比1.1 g/L地下水灌溉处理显著增加;地下水灌溉处理中,随着灌水量的增加,生育期内土壤平均含水量下降趋势减小,土壤盐分淋洗作用更加明显;微咸水灌溉处理中,剖面土壤在灌水量少时出现盐分表聚现象,随着灌水量的增加,表层土壤盐分呈下降趋势,深层土壤由于盐分的积累呈增加趋势;在灌水后表层的土壤含水量变化明显且出现返盐现象,微咸水灌溉处理中土壤水分水平运移及深层土壤盐分累积更明显;在地下水和微咸水灌溉处理中,灌水量的增加能够显著提高玉米产量,但255,300 mm灌水量处理间差异不显著,微咸水灌溉条件下春玉米的产量较地下水灌溉条件下显著降低。综上所述,在地下水和微咸水灌溉条件下,255 mm灌水量既能适合春玉米生长,又能保证产量,可作为较好的灌溉定额选择,能够同时满足保障灌区作物生产和节约淡水资源的要求。     

咸淡水交替灌溉下土壤水盐分布与玉米吸水规律研究

为探明不同矿化度微咸水和地下水在不同交替灌溉方式下对土壤水盐分布和玉米吸水规律的影响,采用3种矿化度(2. 0、3. 5、5. 0 g/L)微咸水和地下水(1. 1 g/L)在2种交替灌溉方式("地下水-微咸水"、"地下水-微咸水-微咸水")下进行了大田试验。结果表明,在同一土壤深度下,土壤含水率和电导率随着微咸水矿化度升高而升高,"地下水-微咸水-微咸水"交替灌溉方式下的含水率和电导率较高;在不同时期各处理的土壤纵向含水率均表现出先下降、后上升的规律,在拔节期和抽穗期各处理的土壤纵向电导率表现出先下降、后上升的规律,在灌浆期表现出上升、下降、再上升的规律。通过氢氧稳定同位素分析得出,不同矿化度微咸水和不同交替灌溉方式组合下,玉米在拔节期、抽穗期和灌浆期的主要吸水深度分别为:0～20 cm、20～40 cm和0～20 cm,不同时期主要吸水深度的平均贡献率随着微咸水矿化度的升高而减小,"地下水-微咸水-微咸水"交替灌溉方式的平均贡献率较低。矿化度2. 0 g/L微咸水与地下水在"地下水-微咸水"的交替灌溉方式下得到的产量最高,达到1. 54 kg/m~2。     

保水剂吸释水分与养分动力学规律研究

围绕保水剂吸收、释放水分和养分的性质,通过室内试验深入分析了3种粒径规格(0.8～1.6 mm、1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm)的保水剂在不同浓度(0.02、0.04、0.08 mol/L)NH_4H_2PO_4养分溶液中反复吸释水分及养分的动力学规律。结果表明:保水剂吸水初始,吸水速率达到最大,随后逐渐减小并趋于溶胀平衡,吸水倍率与溶液浓度关系由大到小依次为0.02、0.04、0.08 mol/L,与粒径关系由大到小依次为1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm、0.8～1.6 mm,随吸水次数增多而减小。保水剂吸持水分的能力和每小时释水量随转速(土壤吸力)的增大不断减小,释水时保水率与溶液浓度关系由大到小依次为0.02、0.04、0.08 mol/L,与粒径关系由大到小依次为0.8～1.6 mm、3.5～5.0 mm、1.6～3.5 mm,离心次数对其影响不显著。保水剂释水时滤液中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P浓度随转速(土壤吸力)增大整体呈减小趋势,累积释放量与溶液浓度关系由大到小依次为0.08、0.04、0.02 mol/L,与粒径关系由大到小依次为1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm、0.8～1.6 mm,随离心次数增多而减少。相较其他粒径保水剂,1.6～3.5 mm粒径保水剂在同样条件下吸收、释放较多水的同时,还能释放出更多养分离子。     

微咸水与淡水轮灌对春玉米土壤CO2和N2O排放的影响

为探究咸淡轮灌模式下春玉米土壤温室气体的排放特性,采用4种水质,即淡水和矿化度分别为2、3.5和5g/L的微咸水;2种轮灌方式,即淡水—微咸水(1∶1)和淡水—微咸水—微咸水(1∶2)循环轮灌进行滴灌试验,分析了不同处理对农田土壤CO_2、N_2O排放和春玉米产量的影响。结果表明:1)1:2轮灌处理CO_2和N_2O日平均排放通量比1∶1轮灌分别低10.26%、8.74%。2)矿化度为3.5和5g/L微咸水处理CO_2气体日均排放通量比2g/L分别低27.82%、31.16%,N_2O气体日平均排放通量比2g/L分别低4.46%、8.23%。3)相比2g/L处理,3.5和5g/L处理产量平均减少5.92%、11.05%;1∶2轮灌比1∶1轮灌产量平均减少2.00%。4)显著性分析表明:水质对CO_2气体日平均排放通量和玉米产量的影响显著(P0.05),对N_2O气体排放通量无显著影响(P0.05);轮灌方式对CO_2、N_2O气体排放通量和玉米产量的影响不显著(P0.05)。     

保水剂与氮磷肥配施对雨养玉米生长的影响

在旱地农业中,为了能够实现增产的同时提高水肥利用效率以及缓解面源污染,以夏玉米为研究对象,采用正交试验设计,研究土壤保水剂(SAP)与氮磷肥配施下大田不同深度土壤的肥力水平及玉米生长和养分利用效率,探寻产量最优的保水剂与氮磷肥配施应用模式.结果表明:3种因素对不同深度土壤的肥力水平及玉米生长和养分利用效率的影响效应不一致,SAP主要影响土壤水氮和作物养分,氮磷肥主要影响土壤养分和作物生物量;在本试验条件下,当SAP 45 kg/hm²和氮肥120 kg/hm²配施再结合钾肥120 kg/hm²时,获得最大玉米产量1.27 kg/m²,相较于未施加SAP和氮磷钾肥的对照组,产量可以提高8 %,同时达到最大氮肥偏生产力105.83 kg/kg.     

降雨条件下凋落物层的水力特性研究

凋落物层水力特性能够显著影响坡地产流过程。选取不同凋落物组合（5 cm落叶层+5 cm分解层、10 cm落叶层）,雨型（递增、递减和均匀）以及两种坡度（15°、20°）,采用人工模拟降雨试验,对凋落物渗漏水和侧向径流水量进行分析。结果表明：(1)降雨强度越大,凋落物渗漏达到稳定所需时间越少,稳定渗漏率越大。(2)相同雨型及坡度条件下,平均渗漏率表现为5 cm落叶层+5 cm分解层>10 cm落叶层,侧向径流率表现为5 cm落叶层+5 cm分解层<10 cm落叶层。(3)与均匀雨型相比,5 cm落叶层+5 cm分解层递增雨型和递减雨型处理平均渗漏率减少了10.8%～36.4%,平均侧向产流率增加了14.3%～19.0%。各雨型基本表现为均匀雨型平均渗漏率最大且平均侧向产流率最小,递增和递减雨型处理没有显著性差异。(4)相同凋落物组合和雨型条件下,与15°相比,20°处理凋落物平均渗漏率减小了4.3%～35.9%(P<0.05),侧向径流率增大了6.0%～20.3%(P<0.05)。