土壤冻融温度影响下棉田水盐运移规律

以新疆北部常年膜下滴灌棉田为研究对象,探讨整个冻融过程中温度对土壤水盐运移规律的影响。研究结果表明：气温对土壤温度的影响随着土壤深度的增加而不断减小,滞后时间不断延长,并且气温对冻土的消融速度远远快于冻结速度,上层冻土消融速度快于下层。土壤水分受温度的影响较大,在冻结期,土壤水分从非冻结层向冻结层缓慢运移;在消融期,下层土壤水分在蒸发作用下不断向上运移。通过监测分析得知,温度间接影响盐分运移,在冻结期,土壤水分运移缓慢,土壤盐分运移变化较小;在消融期,土壤水分运移较为活跃,土壤盐分运移变化较大。在温度快速上升的情况下,土壤水分不断上移, 120～150 cm土壤盐分迅速向上扩散,上层土壤盐分不断增加,威胁膜下滴灌棉田可持续种植。     

冻融期膜下滴灌棉田水盐时空动态特征研究

利用经典统计学方法,分析了冻融期北疆地区常年滴灌棉田土壤水分、盐分时空动态变化特征。结果表明:在整个冻融期,裸地处理的含水率随时间变异性较覆膜处理大;在最大冻土深度(90 cm土层)附近,土壤盐分随时间变异剧烈,属于强变异性,变异系数高达1.1左右;在深度方向上,土壤含水率呈中等变异性,而土壤含盐率则呈强变异性;在整个冻融过程中,冻结带中盐分随时间和深度的变化幅度较小;冻融期土壤存在稳定盐分累积层,该累积层的深度在120 cm土层,且不受地表覆盖的干扰。覆膜对120 cm土层以下土壤盐分运移影响较小。     

不同材料覆盖对土壤水热及小麦产量的影响

针对传统聚乙烯白色地膜覆盖带来的作物早衰问题,试验以小麦为研究对象,设置不覆盖、有机肥、有机肥+白色地膜、白色地膜和黑色地膜覆盖5个处理,研究不同材料覆盖对土壤水分、土壤温度及小麦产量的影响。结果表明:小麦全生育期内,白色地膜、有机肥+白色地膜和黑色地膜处理间各土层含水率差异性不显著,但0-60cm土壤含水率均显著高于不覆盖和单施有机肥处理,起到了良好的土壤保墒效果。小麦苗期,各覆盖处理显著提高了耕层土壤温度,促进了小麦的壮苗和生长。拔节期施用有机肥和黑色地膜处理显著降低了耕层土壤温度,不同程度抑制了小麦前期过旺生长。小麦扬花期后,各覆盖处理土壤温度均显著低于不覆盖处理,一定的降温效应避免小麦遭受高温的危害,但受有机肥分解加速影响,灌浆期施用有机肥处理有一定的增温效应。各覆盖处理较不覆盖处理产量显著提高,且以黑色地膜和有机肥+白色地膜处理增幅最大,平均较不覆盖处理高26. 92%和23. 14%。黑色地膜和有机肥+白色地膜覆盖措施适宜在河套灌区小麦种植过程中推广应用。     

灌溉施肥对河套灌区垄膜沟灌春玉米土壤水热运移的影响

为探究灌溉施肥对河套灌区垄膜沟灌条件下土壤水热时空分布规律及春玉米产量的影响，于2017年4-9月,以春玉米“西蒙6号”为材料，通过4次垄膜沟灌试验，分别对比研究了400 mm（I1）,300 mm(I2),200 mm(I3）灌水和600 kg·hm^-2磷酸二铵+300 kg·hm^-2尿素（F1）,300 kg·hm^-2磷酸二铵+150 kg·hm^-2尿素(F2)施肥组合，即高水高肥（I1F1）、高水低肥（I1F2）、中水高肥（I2F1）、中水低肥（I2F2）、低水高肥（I3F1）、低水低肥（I3F2）等6个处理对土壤水分、温度时空变化的影响，并分析了春玉米产量及其水分利用状况。结果表明：整个生育期内各处理土壤温度和含水率受灌溉影响较大，每次灌溉后土壤温度显著降低，而土壤含水率显著升高;整个生长季内300 mm灌水处理不同土层土壤温度均最高，比I3、I1处理分别高0.1℃、0.6℃；其中I2F2处理不同土层土壤含水率比I1F1、I1F2处理分别低8.3%、9.2%，比I2F1、I3F1、I3F2处理分别高1.6%、11.1%、14.1%，为作物生长发育提供了良好的水热环境。I2F2水肥处理亦显著提高了玉米产量，与低水处理I3F2和I3F1相比分别提高了33.80%和21.95%，与高水处理（I1)无显著差异。因此，中水低肥处理适于春玉米垄膜沟灌种植模式在河套灌区的推广。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

不同灌水下限对膜下滴灌棉花土壤水盐运移和产量的影响

通过2014年在新疆巴州灌溉试验站开展的棉花膜下滴灌大田试验,在各生育期选取不同的灌水下限,设置4个水平的灌水量处理(处理A、B、C、D分别为425 mm·30次~(-1)、345 mm·22次~(-1)、545 mm·18次~(-1)、595mm·16次~(-1)),研究不同灌水下限对膜下滴灌棉花土壤水盐运移规律、盐分分布及积累特征的影响,并对土壤水盐运移规律、分布特征及棉花产量进行评价。试验以TRIME-T3管式TDR监测土壤含水率指示灌水,初步得出:不同灌水下限影响棉花的田间灌水及产量,灌水下限定的高时(处理A、B),灌水频率增加,增大了田间耗水量且滴灌土壤水分水平运动距离和范围有限,对盐分的淋洗效果一般;灌水下限较低时(处理C、D),次灌水量大,灌溉定额增加,综合控盐效果较好,棉花产量较高。基于不同灌水下限对膜下滴灌棉花生育期内的生长有显著影响,对棉花产量有一定的影响,B处理(345 mm·22次~(-1))可获得最高的灌溉水生产效率为1.79 kg·m~(-3),D处理(595 mm·16次~(-1))可获得最大籽棉产量为6 630 kg·hm~(-2)。     

垄作沟灌条件下灌溉定额对土壤水盐分布和制种玉米耗水的影响

通过田间试验对垄膜沟灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐分布及制种玉米产量和水分利用效率的影响进行了研究。结果表明:灌溉定额对垄顶和沟底0~100 cm土层水盐分布具有不同的影响,随着灌水定额的增加,垄顶土层盐分累积效应明显高于沟底土层,深层土壤水分含量高于浅层土壤水分含量;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水定额的增加而增大,土壤蒸发阶段,灌水定额大的处理表层土壤盐分累积效应明显;作物耗水量及土壤的储水能力受灌溉定额影响显著,当灌水定额大于400 m~3·hm~(~(-2))时能显著增加沟底土壤水分的垂直运动,促进水分在深层土壤中储存;随着灌溉定额的增加,制种玉米的穗长、穗行数、行粒数呈增加的趋势。从节水增产角度考虑,制种玉米全生育期灌水5次(播后、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆期),灌水定额为500 m3·hm~(~(-2)),灌溉定额为2 500 m~3·hm~(~(-2)),土壤盐分累积效应最低且作物水分利用效率(0.825 kg·m~(~(-3)))和产量效应(4 219.91 kg·hm~(~(-2)))最优。     

不同残膜量对土壤水盐运移及棉花生长发育的影响

为了研究不同残膜量对棉田土壤水盐运移及棉花生长的影响,通过大田试验设置150 kg·hm^-2（T1）、230 kg·hm^-2（T2）、465 kg·hm^-2（T3）、857 kg·hm^-2（T4）、1 250 kg·hm^-2（T5）、1 640 kg·hm^-2（T6）以及原位土512 kg·hm^-2（CK1）和无残膜（CK2）等8个残膜量梯度,测定棉花全生育期土壤体积含水率、灌水后盐分变化动态、株高、茎粗、叶面积产量。结果表明：随着残膜量的增加,0～60 cm剖面土壤体积含水率逐渐减少,其中0～20 cm土壤体积含水率减少幅度最大;花铃期随灌水后天数的增加土壤含盐量逐渐增多,且残膜量越多盐分分布越不均匀;棉花各生育期株高、茎粗、叶面积以及产量均表现为随残膜量的增加逐渐减小,且在残膜量为150 kg·hm^-2时达到最大;当残膜量大于857 kg·hm^-2时,棉花株高、茎粗、叶面积和产量下降幅度...     

冻融期膜下滴灌棉田土壤温度盐分迁移特征

采用大田试验与室内分析相结合的方式研究了冻融期气温、土壤温度及盐分间的相互作用关系。结果表明:外界气温对冻融期土壤温度的影响随深度的增加而减弱;土壤消融前,地温随深度呈现递增趋势,土壤消融后,地温呈现随深度增大而减小的趋势;冻融期相邻两土层间地温在0.01的置信水平下保持极显著相关性,其决定系数均在0.8以上,且随深度的增加,各土层地温的相关性减弱;试验区土壤冻融期长达120 d左右,最大冻土深度约为80 cm,至3月上旬土壤完全解冻;整个冻融期可分为冻结带发育阶段、稳定冻结阶段及消融三个阶段,且此三阶段地温与土层深度间关系均可用公式精确拟合;冻融期土壤剖面盐分呈现随深度增加先增大后减小的趋势;处于冻结带中的土壤盐分保持0.3%以内的较低水平,属于非盐化土;80~120 cm深度存在稳定积盐层,且其盐分值基本表现出中度及重度盐化土的特征。     

膜下滴灌灌水频率对土壤水盐运移及棉花产量的影响

通过棉花膜下滴灌大田试验,研究了灌水频率对土壤水盐运移和分布规律的影响,并对不同灌水频率的保墒、控盐、增产效果进行了评价.试验结果表明:在灌溉水质为淡水且定额为375 mm时,低频(10 d)和适频(7 d)灌溉下膜内0～60 cm土层的含水量适宜,低频灌溉的含水量最高,而高频(3 d)灌溉下各土层在花铃期处于轻度干旱...     

冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响

以伊犁托乎拉苏大草原土壤为研究对象,进行0~20 cm草地表层土壤混合样品多点采集,实验室内依据干筛法取得各粒级大团聚体,模拟不同含水率、冻融试验,利用湿筛法获得每种粒级的水稳性大团聚体质量,对实验数据进行统计分析,研究草地土壤在冻融环境条件下其水稳性大团聚体的特征、变化规律及其机理。研究结果表明:(1)初始水分含量是影响土壤水稳性大团聚体的关键因素。随着土壤初始含水率的提高,5 mm、5~4mm、4~2 mm、2~1 mm四个粒径组水稳性团聚体,呈现出逐渐降低、或先升高后降低的变化趋势;1~0.5 mm、0.5~0.25 mm呈现先降低后增加、或先增加后降低再增加的趋势。(2)冻融循环次数是影响土壤水稳性大团聚体的重要因素。随冻融循环次数的增加,各组粒级水稳性团聚体表现出的规律性不尽相同,1 mm水稳性团聚体整体有降低趋势,1~0.5 mm、0.5~0.25 mm两组粒径水稳性团聚体则整体呈现增加趋势。(3)冻结温度是影响土壤水稳性大团聚体的另一重要因素,随着冻结温度的降低,5 mm与5~4 mm水稳性团聚体有降低的趋势,1~0.5 mm与0.5~0.25 mm水稳性团聚体有升高的趋势,4~2 mm与2~1 mm两个粒级水稳性团聚体并无显著变化。     

冻融对北疆盐碱地长期滴灌棉田土壤盐分的影响

为了解北疆积雪覆盖条件下,冻融作用对盐碱地膜下滴灌棉田土壤盐分分布及变化的影响。采用时空变异法,以连续应用膜下滴灌0、4、6、8、10、15 a 6块棉田初春土壤盐分的变化为例进行分析。结果表明,"冻层滞水"及积雪消融入渗对80~100cm深度土体中盐分具有天然淋洗作用,冻融前后土壤盐分分布呈"广口杯"状。4月5日至14日在水分(直接驱动力)运动影响下,60~80 cm土层含盐量降低,其中一部分随毛管水向上蒸发,滞留于0~40 cm土壤;另一部分受重力水作用向下淋洗,80 cm以下土层含盐量升高。滴灌0 a地块0~140 cm土体内储盐量为29 063.00 g,滴灌15 a后,降至5 778.86 g。冻融对盐分的淋洗作用在应用滴灌年限较短地块表现得相对明显,即土壤中含盐量越高,淋洗作用越显著;冻融后滴灌0 a棉田0~140 cm土体储盐量降低8 941.33 g,滴灌15 a棉田降低614.62 g。提出冻融循环对土壤中盐分的天然淋洗作用是北疆盐碱地长期膜下滴灌棉田土壤盐分降低的重要因素之一。     

膜下滴灌棉田冻融期土壤水分盐分变化特征

通过分析2014年11月—2015年3月北疆地区膜下滴灌棉田冻融期土壤盐分、水分与温度变化,探讨了不同土层水热盐在冻融期的变化和耦合关系。结果表明:冻融期土壤表层和深层含水量较高,中间层含水量较低;土壤剖面盐分在0~80 cm呈现层状分布,浅层土壤发生盐分明显累积,土壤盐分变异系数20 cm土层为0.525、40 cm土层为0.257、80 cm土层为1.041。在冻融期,土壤水分盐分沿剖面分布发生明显变化;土水势梯度、土壤温度梯度是冻融期土壤水分盐分迁移的主要因素,土壤水热盐之间变化具有高度的耦合性。     

地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移研究

综述了国内外地下水浅埋条件下土壤盐分运移机理研究,滴灌条件下盐碱地土壤盐分运移机理研究,土壤盐分运移模型研究的相关研究成果,为滴灌技术在改造和利用地下水浅埋盐碱土地资源的应用提供了思路,为预报土壤盐碱化提供科学依据,并为地下水浅埋盐碱土滴灌条件下土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议,认为地下水浅埋区盐碱地滴灌条件下土壤盐分运移规律的研究仍是今后土壤科学的研究重点.     

微咸水灌溉对河北低平原土壤盐分动态和小麦、玉米产量的影响

在河北低平原有咸水区的2个试验站,通过田间小区试验,连续3年研究了2g·L-1咸淡混合水灌溉对土壤盐分动态和小麦、玉米产量的影响.结果表明,2g·L-1咸淡混合水灌溉显著提高了主根层和0～120 cm土体的含盐量.麦收后微咸水灌溉处理的根层土体ECe值3年平均比淡水灌溉分别增加0.092和0.091 dS·m-1,0～120 cm土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.051 dS·m-1和0.147 dS· m-1;玉米收获后微咸水灌溉处理的根层土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.059 dS·m-1和0.127 dS·m-1,0 ～ 120 cm土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.082 dS· m-1和0.131 dS·m-1.总体上2g·L-1咸淡混合水灌溉对小麦、玉米的产量没有影响.因此从微成水长期安全利用的角度,对土壤盐分动态进行长期监测,定期淡水淋盐是非常必要的.     

咸水非充分灌溉下土壤水盐动态及对制种玉米生长的影响

为了探究石羊河流域地下水资源的利用方式,在甘肃省石羊河流域开展了为期2年的制种玉米咸水非充分灌溉田间试验,试验设置3种灌水水平即w1(1ETc)、w2(2/3ETc)、w3(1/2ETc),3种盐分水平即s1(矿化度0.71 g·L~(-1),淡水)、s2(矿化度3 g·L~(-1))、s3(矿化度6 g·L~(-1)),共9个试验处理,研究咸水非充分灌溉对土壤水盐动态及制种玉米生长的影响。研究结果表明:咸水非充分灌溉条件下,由于灌溉水量和灌水矿化度不同,土壤水盐动态表现出不同的特征,非充分灌溉处理土壤含水量低于充分灌溉处理,咸水灌溉处理土壤含水量高于淡水灌溉处理;充分灌溉处理盐分累积较深,非充分灌溉处理盐分主要累积在表层土壤和根系吸水层土壤。灌溉水量采用2/3 ETc的非充分灌溉方式进行灌溉,土壤盐分随着水分运移,盐分主要累积在表层土壤和根系吸水层土壤,短时期采用灌水矿化度为3 g·L~(-1)的微咸水灌溉,盐分不会在土壤产生大量累积。因此,在研究区灌溉水量控制在2/3 ETc左右,灌水矿化度不超过3 g·L~(-1),对制种玉米生长的影响较小,减产幅度在11%以下,能够达到合理利用地下咸水资源和节水灌溉的目的。     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物,采用膜下滴灌灌水方式,设定2种不同灌水定额,分别是单次灌水定额20 mm和10 mm,测定试验区土壤水分、盐分含量,利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟,将模拟值与实测值进行对比分析,探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中,水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移,膜下土壤淋洗效果好于膜边;竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大,土壤含盐量降低16.1%,淋洗效果明显;下层土壤盐分淋洗效果一般,土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中,0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%,并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下,而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合,模型可靠。