典型荒漠植物梭梭在咸水滴灌条件下土壤水盐运移特性

【目的】探讨不同矿化度咸水滴灌荒漠植物梭梭对土壤水盐运移特性的影响。【方法】采用测坑进行咸水滴灌梭梭试验,运用舒卡列夫和Piper三线图等方法,分析不同矿化度对梭梭土壤水分、盐分、土壤离子量和水化学特征变化。【结果】①不同矿化度咸水滴灌后,不同深度土壤盐分累积量不同,结果发现在60～80 cm深度处积盐,最高积盐量可达6.2 g/kg;且咸水滴灌梭梭土壤含盐量与灌水矿化度呈正相关关系;②咸水滴灌梭梭后,土壤中SO_4~(2-)、Cl~-、K~+和Na~+离子量的变化随矿化度显著增加,土壤水溶液阳离子由Ca~(2+)逐渐向Na~+变化,阴离子由SO_4~(2-)逐渐向Cl~-变化,水化学类型由SO_4~(2-)-Ca~(2+)?Mg~(2+)型逐渐向SO_4~(2-)?Cl~--Na~+型演化。【结论】不同矿化度滴灌梭梭条件下,分析土壤含水率、含盐量的分布特征,明确了不同咸水滴灌对土壤离子变化及水化学演变特性,为当地咸水资源的高效利用及生态建设具有指导意义。     

不同灌溉方式对棉花根系分布的影响研究

设置痕量灌、逐日地下滴灌、膜下滴灌、常规地下滴灌和棉花地面灌(对照)等5种灌溉方式,研究不同灌溉条件下棉花根系的空间分布规律。结果表明:逐日地下滴灌、痕量灌对棉花根系干物质量积累的影响显著高于膜下滴灌、常规地下滴灌等滴灌方式,其中逐日地下滴灌处理根系干物质累积量大,水平分布均匀,更有利于根系生长。各处理棉花根系垂向分布范围在0～50 cm,主要聚集范围为0～20 cm、占总根重73.80%～76.91%,土层30～50 cm随着深度的增加根重占比逐渐减小,逐日灌水处理土壤横向剖面含水率相对其他处理变幅较小。根系水平方向范围在0～70 cm,各处理呈显著的向水性分布,且集中分布于膜下窄行与膜间,窄行根重占比相对膜间更大,但逐日地下滴灌处理水平方向分布较为均匀。综上所述采用逐日地下滴灌节水方式对棉花根系干物质积累更有利,根系水平分布更为均匀。     

微咸水滴灌研究进展

滴灌是合理开发利用微咸水资源的先进灌溉方式,国内外学者对此做了大量相关研究。在学者研究的基础上,综述了国内外微咸水滴灌的研究进展,滴灌灌溉盐分在土壤中的分布特征,微咸水滴灌水盐运移模型研究,滴灌对作物的生长和产量影响以及微咸水利用的安全性问题。指出了微咸水滴灌在研究中存在的一些问题。     

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。     

石羊河流域膜下滴灌土壤水盐空间分布特征

通过田间试验,研究了膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对春玉米生育期土壤水盐空间分布特征的影响.结果表明土壤含水量的时空分布受灌溉水量的影响.在灌溉期,0~20 cm土层土壤水分含量明显增加.随灌水定额的增加,土壤脱盐深度呈增大的趋势,其中,0~20 cm土层土壤脱盐现象明显,40~100 cm土层土壤积盐现象明显.在春玉米生育后期,灌水定额对滴灌带间的土壤淋洗作用较前期明显.在非灌溉期,由于较强烈的蒸发蒸腾作用,土壤含水量持续降低,作物的主要根系吸水层0~60 cm土层土壤水分含量阶段性变化明显.土壤盐分随土壤水分向上运移,在0~40 cm土层发生积盐现象,40~100 cm土层发生脱盐现象,畦灌方式在0~100 cm土层内均发生脱盐现象.膜下滴灌条件下,春玉米在拔节期前0~100 cm土层土壤含水率和含盐率变异系数分别属于中等变异和弱变异强度,之后两者均属于中等变异强度,且土壤含盐率变异强度始终低于土壤含水率.     

微咸水膜下滴灌棉花根区土壤水盐运移规律研究

研究了微咸水膜下滴灌条件下,不同矿化度的微咸水灌溉对棉花根区土壤水分、盐分变化的影响。结果表明,在相同灌水定额条件下,棉花根系对高配比微咸水混灌后的土壤水分消耗小,土壤盐分对棉花根系耗水具有抑制作用。当微咸水灌水定额小于25 mm时,易导致土壤盐分的表聚现象。根据土壤含水率与土壤电导率之间的相关关系,建立了宽行土壤电导率计算模型。通过实测值验证,试验地宽行深度为0～30 cm时,土壤电导率计算值与实测值误差率不大于5%,故在此土壤深度范围内可通过模型预测土壤电导率值。     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

微咸水膜下滴灌对盐碱化农田土壤斥水特征的影响

在内蒙古河套灌区布置了2年大田试验,研究了不同覆膜方式下微咸水滴灌对盐碱化农田土壤水、盐分布及其土壤斥水性的影响。采用滴水穿透时间(Water drop penetration time,WDPT)法测定土壤斥水性,得到了不同土壤斥水性随含水率变化的规律。结果表明,膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水性在表层土壤与电导率呈正相关,与土壤pH值无显著相关性。弱碱性微咸水滴灌条件下,单次滴灌降低了滴头附近土壤的WDPT,但增加了远离滴头土体的WDPT;高频滴灌(灌溉频率为3 d)可显著降低土壤剖面整体的WDPT。膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水特征曲线均可用Gaussian和Lorentzian模型进行描述。滴灌对土壤斥水性最大时对应的土壤含水率(θ_m)影响不大(P 0. 05),而对斥水性消失时对应的土壤含水率(θ_c)影响显著(P 0. 05)。Lorentzian模型对盐碱化农田土壤的斥水特征曲线的拟合效果更优,通过该曲线可准确得到特定土壤的θ_m和θ_c。本研究可为微咸水滴灌及斥水性土壤的合理利用提供理论依据。     

阿拉尔灌区微咸水滴灌对土壤水盐分布影响的试验研究

利用不同矿化度微咸水对试验地进行灌溉,同时采用滴灌的灌水方式,分析了灌溉前后土壤水盐运移及盐分离子的分布状况。研究结果表明:微咸水灌溉对含盐土壤具有淋洗作用,这一作用随着灌溉水矿化度的提高而上升,这为干旱区节水农业技术提供了依据。     

膜下滴灌与沟灌海岛棉田土壤微生物特性的比较

对不同灌溉方式下土壤微生物特性的对比研究结果表明：膜下滴灌方式下棉田的微生物数量及根际、根外微生物数量均多于细流沟灌；两种灌溉方式都具有明显的根际效应；膜下滴灌使土壤处于厌气条件，土壤酶活性没有明显增加，但由于膜下滴灌可随水滴肥，适时适量供给棉花生长所需肥水，仍能满足海岛棉生长需求。     

滴灌条件下不同盐水平对棉花根系生长的影响

采用盆栽试验研究膜下滴灌条件下不同土壤盐水平对棉花根系生长的影响。结果表明,在盐胁迫下棉花根系感受到胁迫信号,并产生相应的适应反应,改变根系形态,增加根长、根体积、根表面积和根冠比,而且随盐度的增加,这种趋势更加明显。进入铃期以后,0.32 dS/m和1.12 dS/m处理棉花的根量开始下降,而1.90 dS/m处理棉花根量没有相应的减少,仍保持较高生长活力。     

滴灌年限对土壤盐分分布及棉花的影响

针对新疆盐碱地的改良及土壤次生盐渍化的问题,定点监测了121团开荒应用膜下滴灌技术种植棉花从第2年到第4年连续3年的盐分变化,并与荒地盐分对比。结果表明:滴灌2年,各个土层土壤含盐量在生育期初与生育期末变化较小,积盐现象与荒地相比有所减轻;随着滴灌年限的增加,各个土层土壤含盐量均呈减少趋势;滴灌4年后各个土层土壤含盐量再分布比较明显,0～20cm土层及120～140cm土层含盐量最大,40～60cm与80～100cm土层土壤含盐量较小,棉花根系主要分布的40～60cm土层土壤含盐量最小;滴灌4年土壤含盐量基本满足种子出苗,平均成活率从6.9%,增加到94.5%,但是棉花平均株高、平均单株铃数及产量仅为正常棉花的66%、53%和57%,相对较低。对于滴灌4年后的盐碱地应继续加大水盐调控的力度。     

不同灌溉定额对膜下滴灌棉花土壤盐分分布的影响研究

开展了不同灌溉定额对土壤盐分分布影响的试验研究。结果表明,灌溉定额越大,盐分运动和分布所受到的影响越大,盐分水平方向运动越远,相同距离处土壤盐分含量相对越低,垂直方向,土壤盐分向耕作层以下运移并发生聚积,毛管附近土壤盐分淋洗范围和淋洗程度均越大,远离毛管宽行距盐分聚集范围越大且较深。灌溉定额越小,浅层土壤盐分积盐率越高,毛管附近土壤盐分淋洗范围和淋洗程度均越小,远离毛管宽行距盐分聚集范围越小且较浅。     

Influence of different water quantities and qualities on lemon trees and soil salt distribution at the Jordan Valley

The influences of water quantity and quality on young lemon trees (Eureka) were studied at the University of Jordan Research Station at the Jordan Valley for 5 years (1996–2000). Five water levels and three water qualities were imposed via trickle irrigation system on clay loam soil. The primary effect of excess salinity is that it renders less water available to plants although some is still present in the root zone. Lemon trees water requirements should be modified year by year since planting according to the percentage shaded area, and this will lead into substantial water saving. Both evaporation from class A pan and the percentage shaded area can be used to give a satisfactory estimate of the lemon trees water requirement at the different growth stages. The highest lemon fruit yield was at irrigation water depth equal to evaporation depth from class A pan when corrected for tree canopy percentage area. Increasing irrigation water salinity 3.7 times increased average crop root zone salinity by about 3.8–4.1 times.The high salt concentration at the soil surface is due to high evaporation rate from wetted areas and the nature of soil water distribution associated with drip irrigation system. Then, the salt concentration decreased until the second depth, thereafter, salt concentration followed the bulb shape of the wetted soil volume under trickle irrigation. Irrigation water salinity is very important factor that should be managed with limited (deficit) irrigation. But increasing amount of applied saline water could result in a negative effect on crop yield and environment such as increasing average crop root zone salinity, nutrient leaching, water logging, increasing the drainage water load of salinity which might pollute ground water and other water sources.     

膜下滴灌的土壤水分对棉花根长密度分布及产量的影响

通过膜下滴灌田间试验,研究了水分对棉花根长密度分布及产量的影响。结果表明:各灌水处理棉花根长密度空间分布总特征一致,水平方向,宽行与窄行的根长密度基本相同,但明显大于膜间;垂直方向,随土壤深度增大,棉花根长密度减小。但不同灌水处理间存在差异,过量灌水处理棉花膜间的根长密度增大,宽行与窄行的根长密度减小,随着灌水量的增加,棉花全根层平均根长密度增大;胁迫灌水处理深层土壤中根长密度增大。花铃期、吐絮期各土层棉花根长密度与产量呈显著的二次相关关系。灌溉量与棉花产量间的关系符合报酬递减规律,其回归方程为y=-0.0026x2+18.015x-24845(R2=0.959)。     

棉花滴灌田间盐分变化规律的初步研究

以田间实验为基础对棉花滴灌土壤盐分的变化规律进行了分析研究。结果表明：滴灌为浅灌且可控性强，不会产生深层渗漏，土壤含盐量在整个滴灌期较低。盐分在空间的分布主要受蒸发和湿润区范围的影响，灌水量的增加有助于土壤脱盐。这些结果对在生产实践中控制滴灌水量和治理盐碱具有指导意义。     

Drip Irrigation of Tomato and Cotton Under Shallow Saline Ground Water Conditions

Artificial subsurface drainage is not an option for addressing the saline, shallow ground water conditions along the west side of the San Joaquin Valley because of the lack of drainage water disposal facilities. Thus, the salinity/drainage problem of the valley must be addressed through improved irrigation practices. One option is to use drip irrigation in the salt affected soil.A study evaluated the response of processing tomato and cotton to drip irrigation under shallow, saline ground water at depths less than 1 m. A randomized block experiment with four irrigation treatments of different water applications was used for both crops. Measurements included crop yield and quality, soil salinity, soil water content, soil water potential, and canopy coverage. Results showed drip irrigation of processing tomato to be highly profitable under these conditions due to the yield obtained for the highest water application. Water applications for drip-irrigated tomato should be about equal to seasonal crop evapotranspiration because yield decreased as applied water decreased. No yield response of cotton to applied water occurred indicating that as applied water decreased, cotton uptake of the shallow ground water increased. While a water balance showed no field-wide leaching, salinity data clearly showed salt leaching around the drip lines.     

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。     

干旱区膜下滴灌棉田灌溉制度及土壤水盐运移规律研究

以棉花各生育期适宜土壤含水率上、下限差值为灌水控制指标,设置3水平灌水处理,开展膜下滴灌大田试验,分析研究适宜试验区棉花生长、水分利用效率高的灌溉制度及膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律。结果表明:适宜土壤含水率上、下限差值形成的灌溉制度,决定了土壤水盐运移规律、盐分分布和积累特征。总体表现为:空间上土壤水分分布与滴灌带间距呈负相关系,盐分分布则相反,0~40 cm深度土壤水分在灌后重分布,盐分在滴灌水分的淋洗作用下定向运移,至湿润体边缘积聚。综合分析关键点与主根层的土壤水盐时间序列变化,T2处理(385 mm/18次)主根层0~40 cm深度水分处于棉花生长的适宜含水率范围,并形成淡化脱盐区,对盐分的调控最佳。T2处理棉田产量最高,为6 083 kg/hm~2,水分利用效率为1.05 kg/(mm·hm~2),为适宜的灌溉制度。