不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

磁化微咸水及石膏改良对土壤水盐运移的影响

为了探究磁化水和石膏共同作用对水盐运移特征的影响,该研究通过室内一维垂直入渗试验,分析未磁化和磁化微咸水两种类型的灌溉水入渗下,5个石膏施量(0、0.1、0.2、0.4、0.6 kg/m2)对土壤水分和盐分运移特征的影响.结果表明:磁化和未磁化微咸水入渗时,累积入渗量和湿润锋深度均随着石膏施量的增加而减小.不同石膏施量...     

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉(全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水)和生物炭(0、15、30 t/hm²)处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%～32.8%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%～14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%～21.7%和9.2%～45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%～11.9%和40.0%～168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%～104.0%、21.0%～58.1%和13.6%～57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期...     

生物炭施用方式及用量对土壤水分入渗与蒸发的影响

研究生物炭施用方式及用量对土壤水分入渗、蒸发特性的影响,可为旱区农业与生态建设中应用生物炭改良土壤水文特性提供科学依据与技术支持。该文采用室内土柱模拟方法,研究了3种生物炭施用方式A(施在表层0~10 cm)、B(施在下层10~20 cm)和C(施在耕层0~20 cm)和4种质量添加比例(0、1%、2%和4%)对土壤水分湿润峰、累积入渗量及蒸发的影响。结果表明:生物炭对土壤水分入渗、蒸发的影响受施用方式和用量的共同制约。与对照(不施生物炭)相比,A与C施用方式在1%和2%用量均可以减缓湿润峰运移速度,而较高用量(4%)可以促进湿润峰运移;B施用方式2%用量明显促进湿润峰运移,1%与4%用量无明显影响;以入渗时间50 min为例,A4%能显著增加累积入渗量,增量达对照的10.63%(P0.05),而B1%、A1%、C2%、C1%、C4%可显著降低累积入渗量(P0.05),减少量分别达对照的13.90%、12.46%、8.49%、5.32%、4.66%,其余处理与对照相比差异不显著。在同一施用方式下,除C2%和C1%外,各处理累积入渗量均随生物质炭用量增加而呈上升趋势。各处理土壤湿润峰运移距离与时间之间呈幂函数关系,且累积入渗量与时间关系可用Kostiakov入渗经验公式描述,Philip入渗模型可用于描述耕层(0~20 cm)混合生物炭土壤累积入渗量变化过程。各处理35d累积蒸发量与对照相比差异不显著。A4%可显著增加耕层土壤入渗能力,在改良质地较黏土壤入渗性能时,在土壤表层添加较高用量(4%)生物炭效果较好。     

蒸发和灌水频率对土壤水分分布影响的研究

通过室内均质土柱试验，对不同灌水频率下有无蒸发土壤中的水分分布规律进行了分析。结果表明，灌水频率可改变土壤水分的空间分布和土壤蓄水量。在相同灌水量条件下，灌水频率加大，上部土层水分含量在一定范围内增高，且湿润锋深度变浅，上部土层蓄水量增加；适宜的灌水频率可增加土壤蓄水量。有无蒸发条件下土壤水分差异在灌水初期主要体现在上部土层，随灌水次数增多，上部土层水分差异减少，且灌水频率越高，这种差异减少得越快，而下部土层水分差异增加。     

潜水埋深为零时塔里木盆地不同土质潜水蒸发与水面蒸发关系分析

根据渭干河灌区潜水蒸发试验站和阿克苏水平衡试验站的实际监测资料,分析了E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的关系、不同土质潜水埋深为零时潜水蒸发与水面蒸发的关系,提出了潜水蒸发能力系数的概念,并分析了其与土壤机械组成的关系.结果表明塔里木盆地非冻结期E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的折算系数变化在0.65～0.78之间;除细砂土外,E601蒸发器观测的水面蒸发强度不能代替潜水埋深为零时的潜水蒸发强度;不同质地土壤的粉粘粒(d<0.02 mm)含量百分数与潜水蒸发能力系数呈指数相关关系.     

咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响

为持续高效利用咸水资源,在棉花长期定位咸水沟灌试验（始于2006年）的基础上,研究了不同矿化度（1、2、4、6、8、10 g/L）咸水连续灌溉第10年土壤水盐分布与棉花生长响应以及历年土壤盐分和籽棉产量的变化特征。结果表明：1）年际间,各处理0～100 cm土层土壤盐分受灌溉和降水影响而波动,但未随灌溉年限的增加而逐渐累积,灌溉水矿化度≤4 g/L处理可基本维持土壤盐分周年补排平衡。单个棉花生长季（2015年）,各处理沟底部位的土壤含水率大于垄上,灌溉水矿化度≥6 g/L时主根层土壤含水率高于1 g/L处理;土壤盐分随灌溉水矿化度增加而增大,随棉花生育期的推进先增大后降低,灌水沟剖面土壤盐分呈向垄上和深层运移的趋势;与播种时比,棉花收获后各处理主根层土壤盐分均未出现累积。2）低矿化度咸水沟灌对棉花成苗率、株高和叶面积指数影响不明显,超过一定限值后3项指标显著下降,与1 g/L处理相比,当灌溉水矿化度达到6 g/L时棉花成苗率和叶面积指数显著降低,当灌溉水矿化度达到8 g/L时株高显著降低;咸水沟灌对棉花纤维品质影响较小,5项品质指标在处理间差异均不显著。3）适量浓度的咸水灌溉对籽棉产量影响较小,与1 g/L灌水处理相比,2和4 g/L处理对历年籽棉产量（2006－2015年）无显著影响,大于6 g/L时历年籽棉产量显著降低。在该研究灌溉制度下,推荐试验区咸水沟灌棉花的灌溉水矿化度阈值为4 g/L。     

潜水埋深为零时塔里木盆地不同土质潜水蒸发与水面蒸发关系分析

根据渭干河灌区潜水蒸发试验站和阿克苏水平衡试验站的实际监测资料，分析了E₆₀₁型蒸发器与E₂₀蒸发皿观测的水面蒸发的关系、不同土质潜水埋深为零时潜水蒸发与水面蒸发的关系，提出了潜水蒸发能力系数的概念，并分析了其与土壤机械组成的关系。结果表明：塔里木盆地非冻结期E₆₀₁型蒸发器与E₂₀蒸发皿观测的水面蒸发的折算系数变化在0.65～0.78之间；除细砂土外，E₆₀₁蒸发器观测的水面蒸发强度不能代替潜水埋深为零时的潜水蒸发强度；不同质地土壤的粉粘粒(d<0.02 mm)含量百分数与潜水蒸发能力系数呈指数相关关系。     

地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响

在河北省沧州市海兴县选取耕层土壤初始含水量有较大差异的两个地块,于春季利用当地高矿化度咸水(10~15 g·L~(-1))进行灌溉和地膜覆盖,以探究地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响。设不灌咸水不覆膜(对照,CK)、不灌咸水覆膜(PM)及3月29日和4月13日灌咸水不覆膜(SE、SL)、灌咸水后覆膜(SE+PM、SL+PM)6个处理探讨不同咸水灌溉和覆膜对土壤水盐动态的影响;另在耕层土壤含水量≥20%(海兴县小山乡)和20%(海兴县农场)两个地点分别设灌咸水后覆膜(SE+PM)和不灌咸水不覆膜(CK)处理,探讨初始土壤含水量对咸水灌溉下土壤水盐动态的影响。灌水量均为180 mm,灌溉咸水来自排水渠,矿化度分别为12.12 g·L~(-1)和11.53 g·L~(-1),咸水入渗后,播种油葵。结果表明:春季咸水灌溉后覆膜能有效降低耕层土壤盐分,并且该项措施实施的时间越早越好,脱盐深度和脱盐率均较深和较高,本研究中,脱盐效果最优的为SE+PM处理,该处理在油葵收获后0~5 cm脱盐率为58.93%,土壤含盐量由1.15%降至0.51%。此外,脱盐效果也受到土壤初始含水量的影响,耕层土壤含水量20%时,春季咸水灌溉覆膜处理对土壤盐分的淋洗效果较好,平均脱盐深度大于40 cm,保证了油葵正常生长,油葵出苗率和产量分别为73.9%和920 kg·hm~(-2),至油葵收获时,0~20 cm土层土壤含盐量由灌溉前的1.93%降低至0.32%,脱盐率达84.07%;而当耕层土壤含水量≥20%时,脱盐速度慢、深度浅,至油葵播种时,土壤盐分依然较高,导致油葵出苗率低,最终绝收。本研究通过利用春季高矿化度咸水灌溉和地膜覆盖措施,在春季干旱和土壤严重积盐条件下有效降低了耕层土壤盐分,为作物播种出苗提供适宜的土壤水分条件和低盐环境。     

降雨及隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响

 为探索不同材料隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响,在白蜡林地树穴底部布设炉渣和沙子作为隔盐层,比较研究不同深度土壤水分和总盐分的季节性变化规律。结果表明：土壤表层和不同深度处土壤含水量及含盐量变化规律不同,表层主要受降雨和蒸发影响,底层则同时还受地下水位变化的影响;1个雨季中,土壤表层强降雨的淋洗作用极为明显,表层不同隔盐层的差异性不太明显,但离表层30cm处各隔盐层隔盐和抑制返盐的效果非常明显,设置炉渣隔盐层处理的电导率从5月份的591ms/m下降到了10月份的493ms/m,沙子隔盐层处理的电导率从558ms/m下降到501ms/m;离表层60cm处炉渣隔盐层从810ms/m下降到582ms/m,沙子隔盐层从607ms/m下降到560ms/m。从减小电导率的幅度上来看,炉渣的隔盐效果好于沙子。     

加入不同量生物质炭盐渍化土壤盐分淋洗的差异与特征

生物质炭作为土壤调理剂,能够显著地改良培肥土壤,但对盐渍化土壤盐分淋洗的影响缺乏研究和了解。本研究采用土柱模拟试验,将蘑菇棒生物质炭按照不同的质量比(0%、2%、5%、10%),添加到内蒙古河套地区硫酸盐盐渍化土壤0～20 cm的土层中,并进行淋洗,测定淋出液和土壤盐分及主要盐分离子含量,以期了解生物质炭对土壤盐分和主要盐分离子洗脱的影响。结果表明:加入生物质炭的土柱,淋洗液出现的时间提前了5～36 d,电导率降低至5 mS cm-1缩短了41～100 d;生物质炭加入量越大,淋洗液出现的时间越早,电导率降低至5 mS cm-1所需的时间也越少。其中,生物质炭用量2%的处理,淋洗结束表层脱盐效果较好,含盐量与对照相比降低了34.25%。显然,向盐渍化土壤加入生物质炭,不仅能够缩短盐分洗脱时间,而且提高洗盐效率,但对盐分离子洗脱先后顺序及其速率,并没有表现出明显的影响。     

咸水结冰灌溉下覆膜时间对滨海盐土水盐运移的影响

连续三年对滨海盐土进行咸水结冰灌溉和地膜覆盖基础上的水盐动态监测,并针对不同地膜覆盖时期,设置了结冰灌溉条件下融冰入渗后覆膜(MI)、播种覆膜(SI)和不覆膜(NI),以及灌前秋季覆膜(不结冰灌溉AN）和对照（不结冰灌溉不覆膜CK）五个处理,以研究咸水结冰灌溉条件下土壤水盐动态规律,以及覆膜时期对土壤水盐动态和棉花生长的影响。结果表明：咸水结冰灌溉后,随着咸水冰层的融化,地表冰层含盐量和SAR（钠吸附比）均逐渐降低,含盐量和SAR由最初的12.15g?L-1和18.7降低到入渗完成后时0.03g?L-1和1.07。三年咸水结冰灌溉和地膜覆盖的地块在相同时期和土壤深度（0-20cm）的土壤含盐量逐年降低,2006-2008年冬季灌前土壤表层盐分含量分别为19.8g?kg-1、15.4g?kg-1和12.4g?kg-1。融水入渗后土壤返盐迅速,在入渗后9天前进行地膜覆盖效果较好。咸水结冰灌溉下融冰入渗后进行地膜覆盖依然是效果最好,其棉花出苗率和籽棉产量也最高,为63.78%和3226.2kg?hm-2,其次为秋季覆膜、播种覆膜、不覆膜和对照。在三年进行结冰灌溉的基础上,尽管第四年没有进行结冰灌溉,秋季进行覆膜依然可获得较高的产量,其棉花出苗率和产量为59.63%和2695.65 kg?hm-2。即使连续进行了三年的结冰灌溉,如果没有覆膜措施或覆膜较晚的地块,依然不能获得理想的产量。     

高地下水位条件下盐渍土区潜水蒸发特性及计算方法

为了了解盐渍土区潜水蒸发特性,通过室内模拟实验,研究了不同大气蒸发能力条件下,盐渍土中盐分对潜水蒸发强度以及模型中参数的影响。结果表明：由于土表盐壳形成后对水分蒸发的抑制,不同大气蒸发能力条件下地下水埋深为50 cm时,随蒸发历时的延长,潜水蒸发由稳定变为非稳定状态。雷志栋公式在计算盐渍土的潜水稳定蒸发强度时的误差明显小于阿维里扬诺夫公式,但其参数η并非为常数,且参数β和潜水极限蒸发强度均明显减小。最后,建立了非稳定潜水蒸发强度的计算模型。该研究将为重新认识盐渍土区土壤的蒸发特性以及对其进行进一步深入研究提供重要依据。     

考虑水盐相变的盐渍土基质吸力的温度效应

基质吸力是引起土体中水分迁移的驱动力,对探究土体中水盐迁移动态具有重要的意义。为研究由温度变化诱发的盐渍土孔隙溶液相变对土体基质吸力的影响,用pF meter测试了不同NaCl和Na₂SO₄比例的盐渍土在不同温度条件下的基质吸力。试验结果表明：在水盐相变发生前,盐渍土基质吸力随温度的降低呈线性增加;而当降温过程中有水盐相变发生时,土体基质吸力随温度的变化趋势会发生明显突变。NaCl和Na₂SO₄对土体水盐相变规律影响不同,使得含不同比例NaCl和Na₂SO₄的复合盐渍土基质吸力呈现较大的区别。2%NaCl+4%Na₂SO₄的盐渍土在19和-9 ℃附近发生盐结晶相变和二次相变,而4%NaCl+2%Na₂SO₄的盐渍土两次相变分别发生在11和-16 ℃附近。水盐相变导致土体液态含水率明显降低,进而引起复合盐渍土基质吸力在两个相变阶段均有明显增加。NaCl抑制土体中液态水发生冰水相变,Na₂SO₄容易在正温结晶,故Na₂SO₄主要影响土体正温时的盐结晶规律,NaCl则主要影响土体在负温条件下的冰晶产生规律;二者比例不同造成土体盐结晶温度和二次相变温度有明显差异,使得复合盐渍土的水盐相变规律更加复杂,其基质吸力随温度的变化更加难以预测。此外,该研究进一步探究了冰、盐结晶量对基质吸力变化的贡献,为深入理解盐渍土的相变过程和基质吸力之间的关系提供了有效参考。     

以水面蒸发量为参考推求土壤实际蒸发量的数学模型

为了准确估算土壤在实际条件下的蒸发量,该文以水面蒸发量为参考,结合能量平衡方程及微气象学方法,推导计算土壤实际蒸发量的数学模型.结果表明所建模型所需参数为水面及蒸发土壤表面的日最高温度和日平均温度、水面日蒸发量、风速等.模型的验证结果表明计算的土壤蒸发量与实测蒸发量比较吻合(R2=0.90).模型所引入的参考蒸发面使其避开了土壤蒸发复杂的物理本质,从而使得对土壤蒸发的计算变得简单易行.     

微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为了实现高效用水,缓解北方地区水资源紧缺的状况,根据河北省中科院南皮生态农业试验站2003－2005年的冬小麦微咸水非充分灌溉田间试验资料,研究了微咸水非充分灌溉对土壤含盐量、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,从拔节前到麦收后的冬小麦主根区土壤含盐量随着生育期的发展呈明显升高趋势;随着缺水阶段的后移,0～100 cm深度土壤积盐程度逐渐增大;穗粒数对缺拔节水敏感程度最高,缺抽穗水对单位面积穗数的影响最大,缺灌浆水对千粒重的负效应最大;总的来说产量随着缺水阶段的后移,水分胁迫的负效应逐渐减小,水分利用效率随着缺水阶段的后移有所提高,微咸水非充分灌溉的灌水优先顺序应为拔节水、抽穗水和灌浆水。该研究为黄淮海地区冬小麦在微咸水非充分灌溉下的适宜灌溉次数和灌溉水量的确定提供了科学依据,有利于合理开发利用当地微咸水资源。     

生物炭对黄土区土壤水分入渗、蒸发及硝态氮淋溶的影响

为了揭示生物炭对黄土区不同质地土壤水分入渗、蒸发特性及硝态氮淋溶的影响规律及差异,该研究选取黄土区3种典型土壤(风沙土、黄绵土和黑垆土),设置质量分数0、0.5%、1%、2%、3%和5%共6个比例的生物炭梯度,进行室内土柱模拟试验。结果表明:湿润锋进程与累积入渗量受生物炭添加量及土壤质地的影响。随着生物炭添加量的增大,风沙土和黑垆土的水分入渗速度和累积入渗量逐渐降低(P0.05);黄绵土水分入渗和累积入渗量呈先增大后减缓的趋势(P0.05)。生物炭未显著影响试验条件下黄绵土和黑垆土的累积蒸发量(30 d),但显著改变了风沙土的蒸发特征,抑制前期蒸发。不同生物炭添加量下,3种土壤的湿润锋运移距离与运移时间均符合幂函数关系;Philip入渗模型可描述添加生物炭土壤水分入渗变化过程。生物炭可减少黄土区3种质地土壤的硝态氮淋溶量,表明适量生物炭添加能够增强土壤氮素固持能力,降低硝态氮淋失及环境风险。该研究结果表明,生物炭作为一种土壤改良剂能够提高土壤持水性和降低硝态氮淋失,有利于黄土高原旱地作物的生长;同时该研究可为农田选择合理生物炭施用量提供科学参考。     

秸秆隔层与地覆膜盖有效抑制潜水蒸发和土壤返盐

为了揭示秸秆隔层与地膜覆盖的蓄水控盐机理,通过室内土柱模拟试验,研究了浅层地下水埋深条件下秸秆隔层对土壤水分入渗过程以及结合地膜覆盖对蒸发过程和水盐运移的影响。入渗试验设置了均质土（对照）和秸秆隔层处理,蒸发试验在均质土和秸秆隔层处理的土表分别增设覆膜和不覆膜处理。研究结果表明：1）秸秆隔层不但降低了土壤水分入渗速率和湿润锋推进深度,还引起了湿润锋的不稳定性,即优先流现象的出现;2）秸秆隔层能抑制潜水蒸发,对累积蒸发量的抑制率可达75.07%～95.42%;3）秸秆隔层改变了土壤水盐时空分布特征,在入渗过程中可增加土壤含水率,降低土壤含盐量;蒸发过程中可将盐分控制在底土层中,抑制了土壤返盐;4）地膜覆盖可减少土壤水分散失和减弱盐分表聚,而秸秆隔层结合地膜覆盖对潜水蒸发和土壤返盐的抑制效应更强,淡化耕层作用更为明显。该研究结果可为河套灌区农田抑盐、保水和合理的耕作措施的制定提供依据和参考。     

秸秆排水体埋深对盐渍土水盐分布的影响及排水抑盐效果

为探究秸秆排水体对盐渍土水盐运移的影响及其排水排盐效果,通过室内土柱试验,研究在淡水(CK)和微咸水灌水情况下秸秆排水体埋深为40和60 cm时供试土壤的水盐分布状况。结果表明,入渗阶段,湿润锋与入渗时间呈幂函数关系,累积入渗量与入渗时间则可采用Kostiakov模型进行拟合;蒸发阶段,秸秆排水体对埋设深度以下的土体具有明显的保水作用,40 cm埋深的处理在40~70 cm土层范围以及60 cm埋深的处理在50~70 cm土层范围土壤水分变化的相对变化量均0;秸秆排水体有利于保持灌水后土壤的脱盐状态,40 cm埋深处理和60 cm埋深处理比无埋设的对照处理分别减少了19.61%和15.68%的盐分变化量;秸秆体的排水排盐效果与灌水矿化度和秸秆排水体埋深密切相关,灌溉水矿化度适当的增加和秸秆体的埋设加深将有利于排水效果的提升,低灌溉水矿化度结合秸秆体深埋具有更好的排盐效果。该研究为微咸水灌溉及盐渍土的开发利用提供依据和参考。