微咸和淡水灌溉对秸秆复合基质养分特性的影响

为探究以玉米秸秆为主要成分的栽培基质在微咸水和淡水灌溉下对基质养分的影响,以单一玉米秸秆为对照(S),设置玉米秸秆添加生物炭(SB)、蚯蚓粪(SE)、生物炭+蚯蚓粪(SBE)3个处理,分别进行微咸水(b)和淡水(f)灌溉,共8个处理。采用两个栽培茬口进行田间试验,结果表明,冬春茬基质通气孔隙度和容重较夏秋茬呈升高趋势。夏秋茬,微咸水相对淡水灌溉增加了基质容重。冬春和夏秋两茬不同灌溉水下,添加蚯蚓粪和生物炭可显著提高基质持水孔隙度和含水量,且添加生物炭增加容重、降低通气孔隙度。相同基质下,不同灌溉水对基质全氮、全磷、pH无显著影响;微咸水相对淡水灌溉,夏秋茬显著降低了Sb和SEb基质有机质含量,两茬均增加其有效磷和速效钾含量,淡水灌溉下,添加蚯蚓粪和生物炭不同程度增加了基质速效养分含量,SBEf降低了有机质含量、EC,增加了pH。相同基质下,不同灌溉水对基质微量元素无显著影响,但对大量元素有显著影响,冬春茬,微咸水相对淡水灌溉下SBb和SBEb显著增加了基质磷和钾含量,且SBEf显著增加了钙含量,添加蚯蚓粪显著增加了基质磷含量,降低钾含量,SBE处理降低钙和钾含量,增加磷含量。夏秋茬,微咸水灌溉降低了SEb和SBb处理的钙含量,且降低SBEb处理磷含量、SBb处理钾含量。通过主成分分析表明,冬春和夏秋两茬不同灌溉水下显著影响了基质养分含量,两茬试验均表明,微咸水灌溉显著增加基质速效养分,SBEb显著降低基质EC,增加pH。     

微咸水灌溉对土壤盐分平衡与作物产量的影响

河北低平原淡水资源短缺,微咸水资源丰富,合理开发利用微咸水已经成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。本研究于2011—2015年在河北省沧州市中国科学院南皮生态农业试验站进行,以冬小麦和夏玉米一年两熟种植体系为研究对象,开展了河北低平原区实施微咸水灌溉对冬小麦及下茬作物夏玉米产量及灌溉对土壤盐分周年平衡的影响。2013—2014年冬小麦灌溉处理设雨养旱作处理(CK)、拔节期淡水灌溉1水(F1)、拔节期用2 g·L~(-1)、3 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、5 g·L~(-1)的微咸水灌溉1次(B21、B31、B41、B51)、拔节期和灌浆期用淡水灌溉(F2)、拔节期用3 g·L~(-1)的微咸水+灌浆期用淡水灌溉(B31F1)、拔节期用淡水+灌浆期用3 g·L~(-1)微咸水灌溉(F1B31)、拔节期和灌浆期都用3 g·L~(-1)的微咸水灌溉(B32)、拔节期、抽穗期和灌浆期都用淡水灌溉(F3)。2014—2015年根据上年度的试验结果对试验处理进行了精简,冬小麦灌溉处理设CK、F1、B31、B41、B51、B42(拔节期和灌浆期都用4 g·L~(-1)的微咸水灌溉)。结果表明,一般年型下冬小麦生育期灌溉2水就能获得高产和稳产,平均产量为6 593.4 kg·hm~(-2)。利用小于5 g·L~(-1)的微咸水灌溉,与淡水灌溉相比,不会造成冬小麦产量降低,灌溉1次微咸水比雨养旱作处理增产10%~30%,可用微咸水替代1次淡水。微咸水灌溉条件下冬小麦收获时土壤盐分有所积累,表层土壤含盐量大于1 g·L~(-1),影响下茬玉米的出苗和生长,但夏玉米播种后用675~750 m3·hm-2淡水灌溉可满足耕层淋盐需求,达到玉米生长的安全阈值,与淡水灌溉处理的玉米产量相比不减产。利用夏季降雨,可使土壤盐分得到淋洗,当夏季降雨量大于300 mm时,冬小麦微咸水灌溉下土壤盐分达到周年平衡。沧州地区73%以上的年份,夏季降雨量大于300 mm,为土壤淋盐创造了条件,保证了微咸水替代一次淡水灌溉的安全性。     

适宜咸水滴灌提高棉花水氮利用率

通过田间试验研究了不同灌溉水盐度和灌溉量对棉花水氮利用效率的影响。试验设置三种灌溉水盐度（电导率EC）：0.35（淡水）、4.61（微咸水）和8.04 dS/m（咸水）,分别以FW、BW和SW表示;两个灌溉量405和540 mm,分别以I405、I540表示。结果表明微咸水灌溉棉花干物质质量最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低。咸水灌溉棉花的氮素吸收量、产量显著降低,但微咸水与淡水灌溉差异不显著。农田蒸散量随灌溉水量的增加而增加,随灌溉水盐度的增加而降低。微咸水灌溉对滴灌棉田蒸散量和水分生产率影响不大,但咸水灌溉导致蒸散量和水分生产率显著降低。15N同位素标记试验结果表明,三种灌溉水盐度下,高灌量处理（540 mm）较低灌量处理（405 mm）棉花15N回收率平均增加7.51%,土壤15N回收率降低13.20%,15N淋洗损失率增加29.47%。不同灌溉水盐度处理棉花15N回收率为47.02%～59.86%,微咸水灌溉棉花15N回收率与淡水灌溉差异不大,但咸水灌溉棉花15N回收率较淡水和微咸水灌溉分别降低了10.17%和15.23%。不同灌溉水盐度对土壤15N残留率的影响较小,为16.75%～22.41%。15N的淋洗损失率为1.56%～4.71%,表现为随灌溉水盐度的增加而显著增加,咸水和微咸水灌溉15N淋洗损失率平均较淡水灌溉分别增加了80.53%和136.00%。上述结果说明适宜盐度和灌溉量的微咸水滴灌对棉花生长、产量以及水氮利用率影响不大,但高盐度咸水灌溉会导致棉花减产,水氮利用率显著降低。滴灌条件下,氮素的淋洗损失也是氮肥损失的重要途径,尤其是咸水和微咸水灌溉会加剧氮肥的淋洗损失风险。因此,咸水微咸水灌溉条件下减少氮肥的淋洗损失是提高氮肥利用率的重要方面。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水氮利用的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱半干旱地区农业生产的重要限制因素,因此提高水、 肥利用效率和作物产量,减少根区盐分积累和地下水污染风险是这些地区水分养分优化管理的重要目标。通过田间试验研究了滴灌条件下灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水、 氮利用率的影响。试验设置灌溉水盐度和施氮量两个因素,灌溉水盐度（电导率,EC）设3个水平,为0.35（淡水）、 4.61（微咸水）和 8.04（咸水）dS/m,分别用SF、 SM和SH表示;施氮（N）量设4个水平,为0、 240、 360和480 kg/hm2,分别以N0、 N1、 N2和N3表示。研究结果表明,棉花干物质重、 氮素吸收量和氮肥利用率受灌溉水盐度、 施氮量及二者交互作用的影响显著。咸水灌溉处理（SH）棉花干物质重、 氮素吸收量、 产量和氮肥表观利用率均显著降低,而微咸水灌溉（SM）对棉花氮素吸收量和氮肥表观利用率影响不大,但干物质重和产量有所降低。施氮肥可显著促进棉花生长,增加干物质重、 氮素吸收量和产量,但随着灌溉水盐度的增加,其促进效应明显受到抑制。微咸水和咸水灌溉会导致水分渗漏增加、 蒸散量降低,增施氮肥则可显著降低水分渗漏、 增加蒸散量。微咸水灌溉水分利用率最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低;增施氮肥则可显著提高水分利用率。因此滴灌条件下,高盐度的咸水不宜用于灌溉。而短期的微咸水灌溉不会对棉花产量和水、 氮利用率产生严重的负面影响;同时,合理的配施氮肥也有助于促进棉花生长,提高棉花产量和水分利用率。     

秸秆与有机无机肥配施对不同质地潮土土壤质量和小麦产量的影响

秸秆与化肥和粪肥配施是改善土壤质量的有效措施,但其在不同质地潮土中对小麦产量的影响及影响机制尚不清楚。本研究基于中国科学院封丘农业生态实验站设置的7年长期定位试验,选取砂质、壤质和黏质3种质地潮土（下文分别简称砂土、壤土和黏土）,每种质地潮土均包含5个处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM）,研究了不同施肥模式在不同质地潮土中对土壤质量和小麦产量的影响。结果表明,在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,NS处理的籽粒产量分别增加611.56%、440.00%和403.55%,NSM处理的籽粒产量分别增加676.56%、546.67%和492.86%。在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,N0S和NS0处理的土壤质量指数（SQI）显著提升,NS处理则进一步提升。NSM处理在砂土中SQI优于NS处理,但在壤土和黏土中与NS处理无显著差异。随机森林分析表明,砂土中,pH、碱解氮（AHN）、可溶性有机氮（DON）、有效磷（AP）、有机碳（SOC）和速效钾（AK）是影响籽粒产量的关键土壤性质;壤土中,AP、pH、AK、AHN、微生物生物量碳（MBC）和SOC是影响籽粒产量的关键土壤性质;黏土中,AP、DON、AHN和pH是影响籽粒产量的关键土壤性质。偏最小二乘路径模型表明,在砂土、壤土和黏土中,影响小麦产量的关键土壤性质均受施肥模式显著调控,且均对SQI具有显著影响,而SQI均对小麦籽粒产量具有直接显著影响,影响小麦产量的关键土壤性质可以作为监测土壤质量和小麦产量变化的指标以指导优化施肥。此外,在壤土中,SQI还通过影响小麦产量构成因素而间接影响籽粒产量。因此,秸秆与化肥和鸡粪配施改善了土壤质量,并在不同质地潮土中通过不同作用方式直接或间接影响了小麦产量。     

不同栽培方式对温室连作黄瓜土壤微生物量碳氮和作物产量的影响

以连作8年温室连作黄瓜土壤为材料,试验设5个不同轮作方式处理, 1）早春茬黄瓜夏茬休闲秋冬茬黄瓜（CK）; 2）早春茬黄瓜夏茬休闲秋冬茬黄瓜间作大蒜（CS1）; 3）早春茬黄瓜夏茬茼蒿秋冬茬黄瓜（CS2）; 4）早春茬番茄夏茬菠菜秋冬茬黄瓜（CS3）; 5）早春茬黄瓜夏茬大蒜秋冬茬黄瓜(CS4),进行了5年的盆栽试验,采用后3年的数据,评价不同栽培方式对土壤微生物量碳氮和主栽作物产量的连年影响,探讨栽培方式对连作黄瓜土壤的修复效果。研究结果表明,相对CK,CS3在第三和四年早春茬显著增加微生物量碳、 氮以及碳/氮,CS2和CS3在三至五年夏茬显著增加微生物量碳和碳/氮, CS2显著增加三至五年早春茬、 早春茬+秋冬茬产量,CS4显著增加第3和4年早春茬、 早春茬+秋冬茬产量和第三至五年秋冬茬产量; 微生物量碳和碳/氮与秋冬茬产量呈显著正相关,与早春茬+秋冬茬产量呈极显著正相关; 处理与季节均对微生物量碳和碳/氮产生极显著影响,且两者有极显著交互作用; 季节、 处理季节对微生物量氮有显著影响,处理、 季节、 处理季节对作物产量有极显著影响。总之,CS2提高微生物量碳、 碳/氮、 作物产量效果最佳。     

脱硫石膏与灌溉耦合对滨海盐碱土化学性质的影响

脱硫石膏(CaSO4.2H2O)是火力发电厂石膏湿法烟气脱硫的副产物。对盐碱地施用脱硫石膏可以通过Ca2+置换盐土中的Na+,达到脱盐目的。通过盆栽试验研究天津滨海盐土施用脱硫石膏并配合灌溉淋洗改良盐碱土的效果。结果表明:对于表层土壤(0-10cm),施用脱硫石膏对Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO24-离子含量有显著降低作用。10cm以下土壤,脱硫石膏的脱盐能力与施用量呈正相关。脱硫石膏与灌溉耦合时,脱硫石膏施用量为3 000kg/hm2以上时改良效果较好。随着脱硫石膏施用量的增加不但降低了土壤Na+含量与土壤pH值,对灌溉量的需求也有所降低。灌溉量为田间持水量的80%时脱硫石膏对土壤Ca2+、Mg2+与K+的降低作用与CK相比差异最显著。脱硫石膏施用量的增加提高了土壤全盐量,但随灌溉量增加这种影响逐渐降低。     

微咸水与再生水混灌对作物生理特性的影响

为了探讨淡水资源匮乏地区微咸水与再生水的安全合理利用,通过盆栽上海青试验,以清水灌溉为对照,设置再生水灌溉(T1)、微咸水—再生水1∶2灌溉(T2)、微咸水—再生水1∶1灌溉(T3)、微咸水灌溉(T4)4种灌溉方式,研究了不同比例微咸水与再生水混合灌溉对土壤水盐、作物生物量(地上部和地下部)、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明:(1)上海青收获后,不同比例微咸水与再生水混合灌溉处理土壤含水率和含盐量较清水灌溉(CK)均有所升高,其中T1、T2、T3处理土壤含水率与CK差异不显著,T4处理土壤含水率较CK差异显著(P0.05),而各处理土壤含盐量与CK均差异显著;与T1处理相比,随着灌溉水中微咸水比重的升高,土壤含水率逐渐升高,且至T4处理时差异显著。(2)微咸水与再生水混灌对上海青地上部鲜重有一定影响,而对地上部干重以及地下部生物量无显著影响。与T1相比,T2、T3、T4处理上海青地上部鲜重均显著降低(P0.05),降幅为24.78%～26.36%,地上部干重亦均降低,但差异不显著,降幅为19.14%～24.54%,地下部鲜重和干重无显著性变化。(3)微咸水与再生水混灌对上海青生理指标(叶绿素含量、可溶性蛋白含量、MDA含量、POD活性、CAT活性)没有显著影响,对SOD活性具有显著的提升作用。与T1相比,T2、T3、T4处理叶绿素a含量分别降低4.98%,3.82%和9.26%,叶绿素b含量分别降低10.88%,8.20%和13.46%,叶绿素总量分别降低9.76%,6.12%和10.15%,CAT活性分别提高8.51%,8.51%和-19.15%,POD活性分别提高1.92%,17.24%和-2.87%,SOD活性分别提高104.07%,62.20%和41.67%。随着混合液中微咸水比重的升高,上海青可溶性蛋白含量先降低后升高,MDA含量先升高后降低。(4)基于第二代综合生物响应指数(integrated biological response version 2,IBR_(v2)),综合考虑土壤水盐、作物生理指标以及再生水资源本身的局限性,在淡水资源匮乏地区利用微咸水灌溉时,可以考虑用再生水作为替代清水水源与微咸水配合使用,微咸水—再生水混灌比例以1∶1为宜。研究结果可为淡水不足地区利用微咸水(3 g/L)灌溉提供参考。     

蚯蚓堆肥与益生菌配施对西瓜地土壤肥力及微生物特性的影响

基于等量养分条件,本试验研究了蚯蚓堆肥与解淀粉芽孢杆菌(X)和荧光假单胞菌(Y)两株不同功能益生菌配施对西瓜地土壤肥力和微生物特性的影响。结果表明,不论添加益生菌与否,蚯蚓堆肥较单施化肥或常规堆肥均提高了土壤速效养分含量,显著增加了土壤微生物生物量和土壤酶活性,其中土壤 NO3–-N 含量较常规堆肥提高了14.7%。益生菌的添加活化了土壤养分,增加了土壤细菌、放线菌、解淀粉芽孢杆菌和荧光假单胞菌数量,降低了土壤真菌数量,同时显著提高了土壤酶活性。各处理比较而言,蚯蚓堆肥配施益生菌在土壤速效养分含量、土壤微生物生物量及土壤酶活性上提升作用最为明显,其中蚯蚓堆肥配施混合益生菌处理(VCXY)的土壤细菌数量和蔗糖酶活性相较于常规堆肥配施混合益生菌处理(CDXY)分别提高了32.0%和14.4%。方差分析结果表明,蚯蚓堆肥和常规堆肥与益生菌在土壤速效磷、速效钾、微生物生物量碳、细菌数量、真菌数量、脲酶及蔗糖酶活性上存在显著交互作用。综上所述,蚯蚓堆肥与益生菌配施可显著促进土壤肥力和微生物活性的改善,可替代部分化肥用于设施蔬菜的绿色生产和土壤培肥。     

灌溉不同水质条件下滨海盐土脱盐动态的研究

通过在天津滨海新区的野外灌水脱盐试验,对比分析了灌溉淡水、中水和微咸水的中壤质、粘土和贝壳堤土土壤含盐量及pH的动态变化。结果表明,粘质滨海盐土经灌淡水后的土壤全盐量降低是逐渐的,中壤质滨海盐土则第一次灌水后土壤含盐量降低较多,表层（0～20 cm）由1.75%降到0.511%,以后灌溉土壤全盐量降低得较缓慢,20～40 cm土层的含盐量始终降低得较缓慢。灌溉淡水、中水、微咸水均能使土壤全盐量降低,灌溉中水、微咸水后表层和土体下层土壤的含盐量均逐渐降低,而灌溉淡水的土壤表层全盐量降低明显,土体下层的土壤全盐量变化幅度较小。灌溉淡水、中水、微咸水均使土壤pH有升高的趋势,灌溉淡水后表层土壤pH能够上升到9.0,灌溉微咸水、中水后土壤pH能够升至8.5左右。     

咸水安全利用农田调控技术措施研究进展

淡水资源短缺已经成为全球性的问题,开发利用地下咸水资源,发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。微咸水或咸水代替部分淡水进行农业灌溉,在一定程度上可缓解淡水资源的不足,但咸水和微咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是研究的重点和难点。本文从咸水或微咸水灌溉带来的潜在土壤盐渍化危害入手,就如何应对咸水和微咸水灌溉带来的次生盐渍化问题,通过总结前人大量的研究成果,分析了减轻土壤盐渍化对作物危害的各种途径,从微咸水灌溉和咸水灌溉两个层面就优化农田管理农艺措施、生物措施、水利工程措施等方面进行概述。重点介绍了咸水或微咸水灌溉对土壤微环境的影响,优化田间管理农业措施(如合理的灌溉制度和灌溉方式、覆盖、深耕等),土壤中施入有机物质(如植物秸秆、有机肥、绿肥、生物质炭等)和无机土壤改良剂(如石膏、沸石等)、施用根际促生菌肥、种植盐土植物和耐盐作物品种等,以及咸水结冰灌溉、暗管排盐等水利工程措施,这些都是降低咸水灌溉带来的土壤盐害行之有效的方法。以微咸水或咸水补灌为核心,结合雨水资源利用,通过种植耐盐植物品种、增施土壤微生物肥、土壤调理剂等措施提高土壤缓冲能力,配套垄作和地膜覆盖等降低土壤蒸发措施,抑制土壤盐分表层积聚,配套秸秆还田和土壤耕作技术,提高土壤蓄雨淋盐和养分快速提升,集成微咸水安全高效灌溉技术模式,制定规范化的技术应用规程,有机地结合各种改良措施,可有效控制咸水和微咸水灌区土壤次生盐渍化,达到咸水资源的高效安全可持续利用,提升水资源保障能力。     

灌溉量与减氮配施有机肥模式对温室黄瓜及土壤的影响

为探究设施农业中不同灌溉量与施肥模式对土壤理化特性、作物产量、品质、水分利用效率（water use efficiency,WUE）及氮肥偏生产力（nitrogen partial productivity,NPP）的影响。该研究通过对温室黄瓜设置充分（W1）与亏缺（W2）灌溉下不同比例减氮（N1：275 kg/hm²、N2：220 kg/hm²、N3：165 kg/hm²）配施腐熟羊粪有机肥（O1：12 t/hm²、O2：8 t/hm²）处理试验,分析充分与亏缺灌溉下不同减氮配施有机肥处理对土壤理化特性、黄瓜品质、产量、WUE及NPP的影响。结果表明,在相同灌溉条件下,减施氮肥和配施有机肥均能有效改善土壤结构,O1N3处理较其他处理土壤容重平均降低5.8%,孔隙度平均增加7.7%,三相组成优化,大粒径水稳性团聚体含量平均提高25.4%,0～30 cm土层土壤硝态氮含量平均降低21.8%。同时,配施有机肥能提高温室黄瓜WUE和NPP,在相同灌溉和氮肥条件下,O1较O2水平黄瓜WUE和NPP分别平均提高14.5%和15.7%。综合对比分析不同指标得出W1O2N2处理表现最佳,黄瓜可溶性葡萄糖、可溶性固形物、维生素C（VC）含量及产量较W1O1N1处理无显著差异（P>0.05）,同时能有效改善土壤环境,减少肥料用量,保证生产经济效益。研究结果对于设施农业科学水肥管理及绿色高效生产具有重要的参考意义。     

Potential of Carbon Dioxide Biosequestration of Saline–Sodic Soils during Amelioration under Rice–Wheat Land Use

Potential for carbon dioxide (CO₂) biosequestration was determined during the reclamation of highly saline–sodic soils (Aridisols) after rice (2003) and wheat (2003–2004) crops at two sites in District Faisalabad, Pakistan. Two treatments were assessed: T₁, tube-well brackish water only; and T₂, soil-applied gypsum at 25% soil gypsum requirement?+?tube-well brackish water. The irrigation water used at both sites had different levels of salinity (EC 3.9–4.5 dS m^?1), sodicity (SAR 21.7–28.8), and residual sodium carbonate (14.9 mmol_c L^?1). Composite soil samples were collected from soil depths of 0–15 and 15–30 cm at presowing and postharvest stages and analyzed for pH, EC_e, and sodium adsorption ratio (SAR). After rice harvest, there was no significant effect of gypsum application on EC_e, pH, and SAR at both sites, except pH at 0–15 cm depth decreased significantly with gypsum at site 1. After wheat harvest, EC_e, pH, and SAR decreased significantly with gypsum at site 1, whereas the effect of gypsum on these parameters was not significant at site 2. Compared to initial soil, EC_e and SAR in soil decreased considerably after rice or wheat cultivation, particularly at site 1, whereas pH increased slightly due to cultivation of these crops. For rice, the total CO₂ sequestration was significantly increased with gypsum application at both sites and ranged from 1499 to 2801 kg ha^?1. The total sequestration of CO₂ was also significantly increased with gypsum application in wheat at both sites and ranged from 2230 to 3646 kg ha^?1. The amounts of CO₂ sequestered by crops due to gypsum application were related to seed and straw yield responses of rice and wheat to gypsum, which were greater at site 1 than site 2. Also, the yield response to applied gypsum was greater for rice than wheat at site 1, whereas the opposite was true at site 2. Overall, the combined application of gypsum with brackish water reduced soil EC_e and SAR compared to brackish water alone, particularly at site 1. Our findings also suggest that the reclamation strategies should be site specific, depending on soil type and quality of brackish water used for irrigation of crops. In conclusion, the use of gypsum is recommended on brackish water–irrigated salt-prone soils to improve their quality, and for enhancing C biosequestration and crop production for efficient resource management.     

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。     

负压水肥一体化灌溉对黄瓜产量和水、氮利用效率的影响

【目的】本试验采用自行设计的新型负压水肥一体化灌溉系统,进行了系统供水负压对土壤硝态氮分布和黄瓜水氮利用效率影响的研究,以期为实际应用和管理提供理论依据和技术参考。【方法】在遮雨网室内进行了供水和施氮双因素盆栽试验。以常规灌溉为对照(CK),设4个供水水平:0(W1)、–5(W2)、–10(W3)和–15 k Pa(W4),2个施氮水平(N1,N 0.3 g/kg土;N0,不施氮),共10个处理。分析检测了黄瓜生育期内0—25土壤水分变化动态、土壤硝态氮的空间分布特征,计算了黄瓜的水、氮利用效率。【结果】随着黄瓜耗水量的增加,系统供水量也增大,系统累计供水量与黄瓜累计耗水量之间存在极显著线性关系y=0.96x+3.4(R2=0.99,P0.01)。不同供水负压对同一时期土壤含水量变化有极显著影响(P0.01),当供水负压设定在0、–5、–10和–15 k Pa时,土壤平均质量含水量分别为28.7%、22.7%、20.0%和15.6%,而在同一系统供水负压下黄瓜整个生育期土壤含水量保持相对稳定,其变化属于弱变异(变异系数CV≤0.1)。负压灌溉水肥一体化能显著提高0—25 cm土壤氮素分布的均匀性,土壤硝态氮沿垂直方向的平均变差系数分别比常规灌溉降低了58.6%~71.2%。同一系统供水负压下,施氮处理(N1)黄瓜植株干物质量、产量和水分利用效率比不施氮处理(N0)分别提高了4.6%~256.1%、12.6%~196.6%和7.76%~86.27%。当供水负压为–5 k Pa时,黄瓜植株平均干重和产量均为最高,分别为153 g/pot和1406 g/pot,黄瓜平均水分利用效率和氮肥表观利用率分别比常规灌溉提高了136.8%和52.32%。【结论】适宜的供水负压下,负压灌溉系统通过土壤水分平衡供应机制,实现了作物对水分的连续自动获取,黄瓜整个生长期间,灌溉系统可以保持平稳均匀与适时适量供水,因而,负压灌溉水肥一体化显著提高了黄瓜的水、氮利用效率。本试验条件下,系统供水负压为–5 k Pa更有利于黄瓜的产量和氮素利用率的提高。     

微咸水喷灌对作物影响的研究进展

微咸水喷灌条件下, 作物同时受到土壤盐分和喷灌水盐分的双重影响。大部分作物通过叶片吸收盐分的速率与盐分浓度和喷水历时基本上呈线性函数关系; 同时, 喷灌过程中不仅要监测灌溉水的电导率, 而且与其他水源混合时也要监测离子组成, 尽量降低Mg²⁺、Cl^-和Na⁺的含量。喷灌频率的增加比喷水历时的增加更能增加作物盐分的吸收, 并加重对作物的损伤。微咸水喷灌后短时间的淡水冲洗可以减少作物叶片对盐分的吸收。微咸水喷灌显著降低成熟植被的生物量和作物累积耗水量, 造成作物一定程度的减产, 而且具有累积效应; 但作物产量和叶片汁液离子浓度没有明显的相关关系。今后, 应重点研究以下5个方面的问题: (1)微咸水喷灌下作物的耐盐性评价指标, 建立相应的评价体系; (2)选育耐微咸水喷灌的品种, 尤其是用于草场恢复重建、城市绿化、盐渍土改良等耐盐牧草、草坪草的选育; (3)制定与微咸水喷灌相适应的灌溉制度, 研究微咸水喷灌条件下作物叶片上和土壤中盐分的淋洗对微咸水喷灌具有重要的作用; (4)微咸水喷灌对作物影响的区域性和时效性, 应建立微咸水喷灌对作物产量影响的区域性评价和研究长期微咸水喷灌对作物的影响; (5)微咸水喷灌对土壤盐分积累及分布的影响。     

西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型

为了定量计算微咸水膜下滴灌对土壤水盐和西葫芦产量的影响,根据微咸水膜下滴灌土壤水盐运移特点和西葫芦生长试验,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移模型和水盐生产函数,并将二者联立,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型。利用西葫芦微咸水膜下滴灌水盐试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的西葫芦微咸水膜下滴灌土壤含水率和土壤含盐量与实测土壤含水率和土壤含盐量的变化趋势一致,模型计算土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的均方根误差分别为0.049 cm~3/cm~3、0.065 g/kg和3.83 t/hm~2,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均相对误差分别为5.17%、7.42%和5.84%,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均绝对误差分别为0.047 cm~3/cm~3、0.062 g/kg和3.95 t/hm~2。所建的模型具有较高的模拟精度,可用于模拟西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐动态和西葫芦产量。     

不同水肥措施下华北露地菜地氮淋溶特征

华北地区典型一年两季露地蔬菜种植系统,蔬菜生长季水热同季、种植管理中水氮供应充足且往往过量,造成大量氮素淋溶到深层土壤,不仅造成水肥资源利用率低,对地下水质也造成威胁。本文以华北潮褐土黄瓜-白菜一年两季典型露地蔬菜为研究对象,利用田间试验研究不同氮肥用量及优化措施(包括抑制剂、生物炭、秸秆还田)以及控制灌溉量对蔬菜产量、土壤氮淋溶及氮平衡的影响。研究结果表明:1)华北典型露地菜地氮肥主要损失去向为深层土壤中积累及氮淋溶。2)农民常规施肥处理[黄瓜季和白菜季各施550 kg(N)·hm~(-2)]淋洗出80cm土壤剖面的总氮占当季氮肥施用量的10.0%,减氮20%和50%分别使总氮淋溶量降低23.8%和45.6%;减氮20%对蔬菜产量没有显著影响,减氮50%对水肥需求量较高的黄瓜产量有显著影响(减产19.6%)。3)减氮20%配合脲酶抑制剂和硝化抑制剂、施用生物炭和添加秸秆还田分别使全年总氮淋溶量比常规水肥处理降低40.7%、43.0%和34.3%,而对蔬菜产量没有显著影响。4)减少灌溉量15%和30%分别使总氮淋溶比常规水肥处理降低43.1%和50.5%,水氮协同调控对降低氮淋溶效果显著;对需水量较高的黄瓜季,灌溉量降低30%黄瓜产量显著降低13.9%。5)高量水肥投入条件下连续种植蔬菜3年6季后,0～80cm土壤剖面硝态氮积累量占0～200 cm土壤剖面积累量的38.2%～50.7%,土壤剖面积累了大量硝态氮而且向深层土壤中移动。因此,合理控制水肥管理,特别是减氮结合脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合水分管理,是经济可行的有效阻控土壤氮淋溶的措施。     

夏玉米咸水灌溉的风险性及其对策分析

在光、温、水对作物生产力影响模型的基础上，增加了基于统计经验方法的描述性盐分模拟模块，并利用田间试验数据对模型进行了检验，计算了不同气候年型和各种灌溉方案下浅层地下水灌溉对产量的影响和次生盐渍化风险度。结果显示，在生长季只需1次灌溉的前提下利用咸水灌溉几乎没有风险，但生长季需2次以上灌溉时，就需咸、淡水轮灌，生长季结束后还需利用淡水灌溉洗盐。