不同矿化度(微)咸水膜下滴灌棉田土壤水盐分布及棉花生长特性研究

（微）咸水资源运用于农业灌溉为缓解干旱半干旱地区淡水资源紧缺问题提供了关键途径,适宜矿化度水质灌溉棉田可有效增加作物产量且在短期内不会加重土壤盐渍化。为探明不同矿化度水质膜下滴灌对棉田土壤水盐运移及棉花生长的影响,于2018—2020年开展测坑试验,设置1、2、3、4、5、6 g·L^-1等6个不同矿化度灌溉水源情景,分析土壤水盐、八大离子、水化学类型变化及棉花生长特性。结果表明：（1）（微）咸水灌溉下土壤含水率在花铃期达到峰值,矿化度5、6 g·L^-1处理下土壤含水率明显高于其他处理,窄行处灌后12 h各处理土壤含水率在60 cm土层处达到峰值,各处理土壤平均含水率峰值为20.61%;土壤盐分随着棉花生育期的推进及灌溉水矿化度的增加而增大,并逐年增加。（2）离子含量随着灌溉水矿化度增加而增加;（微）咸水灌溉下各处理盐分被滴灌水淋洗至60~100 cm土层,土壤溶液水化学类型主要为 Cl·SO₄-Na·Ca型。(3）灌溉水矿化度>4 g·L^-1时,棉花株高、茎粗、叶面积和叶绿素含量受到不同程度的抑制;4 g·L^-1处理下产量高出淡水处理0.02%,矿化度≤4 g·L^-1的水源灌溉下土壤积盐较少,是适宜的灌溉水源。     

北疆常年膜下滴灌棉田土壤盐分年内及年际变化特征研究

针对膜下滴灌棉田土壤次生盐渍化问题,从年内变化与年际变化两个方面,分析新疆典型绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分演变特征。研究结果表明:在年内,土壤盐分整体随生育期的顺延而呈下降趋势,其中5月上旬(苗期)、7月中旬(花铃期)、9月中旬(收获期)土壤盐分呈现积盐趋势;膜下滴灌4~12 a的棉田土壤存在稳定积盐层,其深度大约在60~150 cm范围内,其盐分值基本保持在0.6%上下;60 cm以上土层基本处于脱盐状态,其盐分值保持在0.2%~0.4%左右,属于非盐化土壤;膜下滴灌15 a的棉田,土壤盐分随生育阶段变化幅度较大,呈现中度盐化土特征。在年际间,膜下滴灌最初1~6 a,土壤盐分呈现持续脱盐趋势,尤其20 cm以下土层脱盐效果较为明显;实施膜下滴灌6~7 a,土壤盐分变化趋于稳定状态,各棉田出现稳定积盐层,其深度大约在80~100 cm土层,积盐层盐分值大部分保持在0.25%上下,属于非盐化土。     

玛纳斯河中游耕地灌溉方式变化对棉田土壤主要盐离子含量的影响

采用实际田间取样、土样实验室分析以及统计分析等方法,对玛纳斯河中游耕地不同灌溉方式下棉田土壤主要盐离子含量的变化进行定量分析.研究结果表明:漫灌方式下土壤中Cl-/SO42-值在各土层均有上升趋势,而滴灌方式下Cl-/SO42-值在各土层表现出先上升后下降的趋势,在6月有一个高点,但随后下降到与4月相似的水平,表明漫灌方式比滴灌方式更易使得土壤的盐渍化类型向氯离子类型转变.研究结论对减缓土壤盐渍化、指导灌溉施肥管理以及耕地的可持续利用均有积极意义.     

微咸水膜下滴灌对土壤盐分及棉花产量的影响

合理利用微咸水资源灌溉对于缓解新疆南部地区淡水资源短缺的问题有着至关重要的意义。本文以库尔勒31团棉田为供试对象,淡水作为对照,利用排碱渠咸水与淡水不同比例混合,设置6种梯度配比,研究微咸水及咸水对棉田土壤盐分分布及产量的影响。结果表明:①随着矿化度的增加,各处理土壤盐分呈现不同程度的增加,其中处理5(全咸)增加程度最大,积盐率为131.03%。②在垂直方向上,随着土层深度的增加,各处理土壤盐分在20~40 cm处达到峰值;在水平方向上,盐分累积程度的大小为:膜间>宽行>窄行。③随着矿化度的增加,棉花的产量逐渐下降,棉花产量下降的主要因素是单株结铃数,而单铃重对棉花产量无明显影响。由膜下滴灌土壤盐分对棉花生长和产量的影响得出,当灌溉水的矿化度在淡咸水比为4∶1(矿化度2.36~3.39 g·L^-1)时对棉花生长的抑制作用较小,较对照处理相比,产量减少11.85%。     

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。     

滴灌棉田土壤水分测点最优布设研究

为寻求滴灌棉田土壤剖面水分测点的最优布设方案,2009年在棉花生育期内采用取土烘干法对膜下滴灌棉田不同位置、不同深度土壤质量含水率进行连续监测。利用监测数据分析了膜下滴灌棉田土壤剖面内不同观测点垂直方向上各层次土壤含水率之间的相关关系,并利用R型谱系聚类法对剖面内各观测点8个土壤层次的土壤含水率变量进行分类,筛选出适合膜下滴灌棉田墒情观测的土壤水分测点布设方案。最后利用2007年试验数据对提出的水分测点布设方案进行验证,结果表明,水平方向上距滴灌带0 cm、32.5 cm和50 cm处3个观测点,各观测点垂直方向上0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm和60~80 cm深处4个层次12个测点的土壤含水率能较好地反映整个剖面的土壤水分信息,可作为膜下滴灌棉田土壤水分探头的布设点。     

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。     

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。     

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。     

连续多年不同灌溉方式对保护地土壤磷剖面分布的影响

自以同一方案连续12 a进行定位灌溉试验的栽培番茄保护地,分层采集0~100 cm土层的土壤样本,研究了灌溉方式对保护地土壤全磷、速效磷(Olsen-P)含量及其剖面分布的影响。结果表明,0~60 cm土层土壤全磷、速效磷含量明显高于60~100 cm土层;土层不同灌水处理间土壤全磷、速效磷含量及其剖面分布0~60 cm土层表现出了明显差异,总体上沟灌和滴灌高于渗灌,而沟灌和滴灌之间差异不明显;速效磷占全磷比例在0~40 cm土层以滴灌处理为最高,其它两灌溉处理相对较低;与滴灌、渗灌处理不同,沟灌处理土壤的速效磷占全磷比例随土层深度增加变化不明显。相关分析结果表明,各灌溉处理土壤速效磷与全磷之间呈极显著正相关关系,而全磷、速效磷含量与有机质间呈显著的指数正相关关系。     

长期滴灌棉田非灌溉季节土壤盐分累积特征

非灌溉季节冻融过程中土壤水盐的运动变化特征,直接影响春季作物灌水决策.本文对新疆绿洲灌区6块不同滴灌年限的棉田地块进行田间采样监测,探究冻融过程中土壤水盐运移规律以及不同滴灌年限棉田土壤盐分累积特征.结果表明:(1)随滴灌年限的增加,棉田盐分分布特征由表层聚集转变为向深层累积.(2)在冻融过程中,棉田土壤盐分运动特征存...     

膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化

通过对轻度和中度盐渍化棉田整个生育期土壤水分、盐分含量的动态监测,分析了膜下滴灌棉田土壤水、盐动态变化及其相互作用的关系。结果表明：整个生育期中度盐渍化棉田土壤水分含量要高于轻度盐渍化棉田,土壤水分含量变化规律和土壤盐分含量变化规律相似,均表现出生育前期下降、中期稳定、后期略微增加的趋势;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤中表层0～40 cm盐分含量,下层40～80 cm土壤为盐分聚集区域;以0～20 cm土壤盐 分含量模拟0～40、0～60、0～80、40～80 cm土壤盐分含量,幂函数和线性函数模拟结果较好,模拟0～40、0～60 cm的盐分含量结果达极显著相关,0～80 cm的模拟结果达到显著相关,模拟40～80 cm的土壤盐分变化结果不显著。     

膜下滴灌布置方式对土壤水盐运移和产量的影响

以棉花主要根系层各生育期保持适宜土壤含水率为灌水目标,设置一膜单管四行和一膜双管四行两种毛管布置方式,以TRIME-T3管式TDR测定土壤含水率指示灌水,开展膜下滴灌大田试验,研究了干旱区膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律及分布特征,并对不同滴灌模式下的棉花产量和灌溉水生产效率进行评价。结果表明:膜下滴灌单、双管布置棉花生育期内灌溉定额分别为390、550 mm;双管布置在10~40 cm棉花主要根系层形成适宜作物生长的淡化脱盐区,生育期内棉花主要根系层土壤含水率处于适宜的范围,灌水均匀度高,控盐效果好,棉花生长不受水盐胁迫;单管布置盐分随水分运移至湿润锋边缘至外行,棉花主要根系层有积盐的趋势,加上滴头流量大,不利于淡化脱盐区的形成。膜下滴灌毛管布置方式决定土壤水盐分布特征,进而影响植株对水分和养分的吸收,单、双管布置棉花产量分别为5 355、6 075 kg·hm~(-2),灌溉水生产效率分别为1.38、1.11 kg·m~(-3),单管布置灌溉水生产效率较高。     

间歇组合灌溉对中度盐化土壤水盐运移规律的影响研究

为了探究合理的微咸水农田灌溉模式,以中度盐化土壤为研究对象,在室内进行一维垂直积水入渗试验,研究不同咸淡水组合次序和间歇时间条件下土壤水盐运移规律,并对土壤盐分分布指标进行评价。结果表明:(1)间歇组合灌溉模式下各土层的土壤含水率均大于淡水直接灌溉,且与微咸水直接灌溉差异较小;先咸后淡土壤含水率变异系数介于9.24～16.62之间,相对于先淡后咸(11.54～20.88),土壤含水率分布更均匀。(2)在同一土层深度处,间歇组合灌溉模式下的土壤含盐量均小于微咸水直接灌溉,与淡水灌溉差异较小;在0～20 cm土层,先淡后咸土壤含盐量大于先咸后淡,而在20～55 cm土层,先咸后淡大于先淡后咸。(3)对土壤盐分评价指标进行分析表明,先咸后淡含盐量峰值大于先淡后咸;先淡后咸脱盐率平均值大于先咸后淡;在间歇组合灌溉模式下,脱盐区深度介于47.97～51.63 cm、达标脱盐区深度介于46.6～50.7之间,均超过了0～45 cm作物根系密度较大的土层;脱盐率平均值(0.36～0.543)、含盐量峰值(3.741～5.967)均高于微咸水直接灌溉,间歇组合灌溉更有利于为作物提供良好的生长环境。     

鲁北平原咸水滴灌对土壤水盐分布和棉花产量的影响

鲁北平原是山东省重要的粮棉油生产基地,合理利用微咸水和咸水资源是亟待解决的问题。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同矿化度咸水滴灌处理,研究全地膜覆盖条件下,咸水滴灌对棉花农田土壤水盐分布和产量的影响。结果表明,灌出苗水可以明显降低棉田主要根层土壤EC值,降低率在26．8％～29．0％之间。咸水滴灌减少了棉花对土壤水分的吸收,主要影响土层在40～100 cm,灌溉水矿化度越高,影响越大。与淡水滴灌相比,滴灌补灌矿化度6g·L-1以下的咸水对棉花产量没有明显的影响,而滴灌8g·L-1的咸水在降水偏少的年份能明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累来看,利用滴灌补灌一次6g·L-1以下的咸水,通过黄河水和夏季降水淋洗土壤盐分,不会造成棉花根系分布层土壤盐分的积累。该研究结果可为鲁北平原区咸水利用提供科学依据。     

甘肃河西地区膜下滴灌条件下春玉米田水盐特征分析

通过对甘肃河西地区膜下滴灌春玉米种植条件下土壤水分、盐分的观测,分析了膜下滴灌春玉米生育期土壤水分、盐分动态变化及其产量和水分利用效率。结果表明:不同生育期,同一土层深度,土壤水分含量高低分布与土壤盐分含量高低分布相反,均表现出土壤不同深度盐分含量高的区域相应水分含量低,滴灌带之间土壤盐分积累较滴头之间显著;灌水定额480 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水分在土层纵向运移显著,深层渗漏明显,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,灌溉水在土壤不同深度横向层面运移显著,有利于作物吸收利用;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤表层0~40 cm盐分含量,土壤下层40~100 cm为盐分聚集区域;灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理,春玉米产量构成和水分利用效率较高。从作物生长水盐环境及高效节水的角度出发,灌水定额420 m~3·hm~(-2)处理的效益最优。     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

高矿化度水灌溉条件下土壤盐结皮层与下层土壤盐分特征差异初探

塔里木沙漠公路防护林生态工程沿线均采用高矿化度咸水灌溉,土壤盐分是该线新人工生态系统可持续面临的主要环境问题之一。为了探讨长期灌溉条件下土壤表层盐分与土体内部盐分差异性,在沙漠公路定点采样的基础上,运用统计分析、相关分析等对土壤盐结皮层与盐结皮层下(0-100cm)土层电导率、全盐量的关系、盐离子含量、各土层盐离子间相关性关系做了比较分析。结果表明:盐结皮层土壤盐分显著高于下层土壤,沿线不同层次土壤pH均呈碱性,处于弱变异程度,相比较盐结皮层更趋向于碱性。长期高矿化度水灌溉下,盐结皮层土壤盐分离子与结皮层下(0-100cm)盐分离子在剖面出现显著分异。盐结皮层以NaCl、CaSO4、MgSO4、MgCl2等盐类为主,而盐结皮下土壤以NaCl、Na2CO3、MgCl2、MgCO3盐类为主。这是极端干旱区长期高矿化度水灌溉下盐分离子淋溶-积聚的显著表现。     

黄河三角洲农田灌溉前后土壤盐分时空变异特征研究

分别采用传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌溉前、后黄河三角洲田块尺度下不同深度土层含盐量的空间变异性并分析空间分布特征。结果表明:除灌溉前0～10cm土层土壤含盐量呈强变异性外,其余各土层含盐量均表现为中等变异强度;灌溉前土壤盐分主要积聚在0～ 10 cm和40～60cm土层,灌溉后主要积聚在40～60 cm土层;灌溉使得0～10 cm和10 ～ 20 cm土层土壤含盐量降低,脱盐效果较好;除灌溉后0～10 cm土层的土壤盐分含量呈现弱空间相关性之外,其它土层均呈现强空间相关性;灌溉后与灌溉前相比,除40～60cm层土壤含盐量外,其余各土层土壤含盐量明显降低、土壤含盐量的等值线密集程度减弱、空间分布趋势明显变平缓;灌溉前各土层土壤含盐量高值区均分布在试验区中部偏北,而低值区则分布在试验区西北角,灌溉后除0～ 10cm土层土壤含盐量高值中心分布在试验区中北部外,其余各土层均分布在试验田块的中南部或中部,而低值中心的空间分布规律相似,主要分布在试验田的北部。     

灌溉频率对滴灌小麦土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同灌水频率对滴灌小麦农田土壤水分分布及小麦水分利用效率的影响。结果表明:从整个生育期来看,在灌水量375 mm条件下,高频灌溉(每4天1次)处理0～40 cm土层含水率和土壤贮水量较高,而深层（40～100 cm）土壤较低;低频灌溉(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率和土壤贮水量较高,但水分补给不及时,表层土壤含水率和贮水量偏低;总体上中频灌溉(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配,有利于作物生长。中频灌溉产量和水分利用效率都最高,分别比高频灌溉和低频灌溉产量增加7.6%和13.5%,水分利用效率增加2.6%和9.9%。在当地自然气候条件下,滴灌小麦采用375 mm灌溉量和每7 d 1次的灌溉频率是较适宜的灌溉模式。