棉花膜下滴灌盐分动态及平衡研究

在南疆气候条件下．研究了膜下滴灌盐分动态变化及平衡．结果表明：在南疆，棉花苗期时，土壤盐分开始分区，盐分在膜间0～40cm强烈聚集，膜下盐分变化不大，而且在覆膜的作用下发生侧向运移，移向膜间，加剧了膜间的盐分累积；棉花生育期结束后．土壤0～60cm盐分都有增加．在膜间0～20cm盐分强烈累积；灌水量为345mm的处理盐分增加明显，积盐率高达．94．5％，其增加的盐分主要来自下边界土壤水分上行所带来的盐分，占盐分增加量的57％．而灌水量505mm处理增加的盐分主要来自灌溉水所携带的盐分，占81％．若不考虑灌溉水的矿化度，膜下滴灌土壤盐分的积盐率只有13．8％。     

咸水畦灌棉花耐盐性鉴定指标与耐盐特征值研究

为了充分利用浅层地下咸水,通过5 a的咸水畦灌播前造墒大田试验,分析了不同程度盐分胁迫(1(对照)、2、4、6、8、10 g/L)与棉花生长指标和籽棉产量的响应关系,得出不同矿化度咸水播前造墒条件下棉花的耐盐性鉴定指标及耐盐特征值。结果显示,相对出苗率、相对株高、相对叶面积、相对地上部干物质质量、相对果枝数、相对成铃数和相对蕾花铃最大值均可以作为棉花的耐盐性鉴定指标,其中相对株高易于观测,盐害指示效果好,因此作为推荐使用耐盐性鉴定指标。同时,灌溉水矿化度控制在5.48 g/L以下时,咸水造墒连续灌溉5 a后,在产量与对照相比不减产。     

微咸水膜下滴灌对棉花生长发育及其产量的影响研究

微咸水膜下滴灌是缓解全球农业用水短缺的有效途径之一。通过开展不同灌溉水矿化度条件下的农田控制试验,围绕微咸水膜下滴灌对棉花叶面积、地上生物量积累及其分配、棉株叶片含水率、棉花产量及产量构成因素等的影响进行了研究,同时结合Logistic模型,对地上干物质积累规律进行了探讨。结果表明:利用矿化度低于6.0g/L的微咸水膜下滴灌比淡水灌溉更有利于棉花叶面积的生长;微咸水矿化度在2.0g/L时会促进棉花干物质的积累,而当矿化度≥4.0g/L时,干物质积累量随着矿化度的增加而减少,矿化度的增加会使干物质快速积累起始时间推迟且持续时间缩短。当矿化度≤4.0g/L时,棉花生育后期生殖器官所占比重随灌水矿化度的增加而增大,但当矿化度达到6.0g/L时生殖器官所占比重减小;灌溉水矿化度对棉花产量的影响有明显的分段性,民勤绿洲区种植棉花的灌溉水矿化度阈值为3.51g/L,即在矿化度3.51g/L时,微咸水灌溉的棉花产量与淡水灌溉产量差异不明显,高于此阈值时,则会造成减产。     

不同毛管配置对水氮分布和机采棉根系生长的影响

通过田间试验,研究不同滴灌配置对机采棉根系生长、水氮运移和氮肥利用率的影响。设置3种滴灌毛管配置方式:(1)内嵌式滴灌毛管+夹管(EB);(2)内嵌式毛管+侧管(ES);(3)迷宫式毛管+侧管(LS);施氮(N)量均为300 kg/hm~2;同时,以ES处理不施氮肥为对照(CK)。结果表明:滴灌施肥24 h后,土壤水分及硝态氮均主要分布在0—40 cm土层。LS和EB处理水分和硝态氮在作物行下方的根区含量高,ES处理硝态氮分布向宽行偏移。90%以上棉花根系分布在0—30 cm土层,但EB处理根系分布更浅,其超过80%根系分布在15 cm以内土层;ES处理与LS、EB处理相比,根干物质量分别显著降低31.7%和25.5%;ES处理根长密度、根表面积、根体积显著高于LS和EB处理。LS处理显著增加产量和氮肥利用率,较ES处理分别增加9.4%和18.0%;EB处理产量和氮肥利用率也较ES处理分别增加6.5%和8.5%。机采棉使用迷宫式滴灌毛管并在侧管铺设毛管,水分和硝态氮分布与根系分布相匹配,能显著促进棉花根系生长,增加氮吸收量并提高产量和水氮利用效率。     

用DRAINMOD模型预测不同气候条件下排水及来水量对湿地水文的影响

水量减少是目前威胁湿地生存的一个重要原因.本文采用原美国农业部水土保持局(现美 国自然资源保护局,US-NRCS)所推荐的水管理模型DRAINMOD,根据该局1991年所 建议的湿地水文识别准则,利用不同气候条件下的降水资料,对湿润地区由于排水而引起湿 地水文情势的变化,以及干旱地区湿地形成过程中所需要的基本水量进行了预测分析.模拟结果表明对于年降水量大于1 000 mm的温暖湿润地区,在没有人工排水的情况下,湿地特征十分明显;当排水间距大于150 m时,仍可在50%的年份内满足湿地判别准则的湿润条件.而 对于年降水量小于250 mm的干旱模拟区,形成满足生长期内湿润时段的最小来水量在初春( 3月)时为173 mm,在生长期末(11月)为155 mm,分别是同期月平均降雨量的22倍和16倍 .     

Application of a mobile electromagnetic sensing system (MESS) to assess cause and management of soil salinization in an irrigated cotton-growing field

Abstract. Generally, traditional soil surveys do not adequately account for the spatial variability of soil properties. Maps that are derived using these cursory soil data are likely to contain errors and thus make interpretation and soil management difficult. On the other hand quantitative methods of soil inventory at the field scale involve the design and adoption of sampling regimes and laboratory analysis that are time consuming and costly. In the latter case new technologies are required to efficiently sample and observe the soil in the field. This is particularly the case where soil salinization is prevalent, and detailed quantitative information for determining its cause is required. In this paper, a Mobile Electromagnetic Sensing System (MESS) is described and its application in an irrigated-cotton field, located in the lower Namoi valley in New South Wales, Australia. Results from the EM38 instrument were found to be correlated with the effective cation exchange capacity ( r ²= 0.81). This was related to variability in soil mineralogy across the field. In addition, differences in soil chemical and textural variables, measured along a transect and adjacent to water storage, were used to identify seepage areas near a water reservoir where soil salinization was evident.     

Effects of Straw Incorporation on Soil Organic Carbon Density and the Carbon Pool Management Index under Long-Term Continuous Cotton

The objective of this experiment was to study the effects of residue management on soil organic carbon density and the carbon pool management index under continuously cropped cotton (Gossypium hirsutum L.) in China’s Xinjiang Province. The experiment included the following nine treatments: (i) annual straw incorporation during 5, 10, 15, 20, 25, and 30 years of continuous cotton and (ii) annual straw removal during 5, 10, and 15 years of continuous cotton. The results showed that the total organic carbon, labile organic carbon, the labile organic carbon/total organic carbon ratio, soil organic carbon density, and the carbon pool management index all increased with time in the straw incorporated treatment, but decreased with time in the straw removed treatments. Soil carbon concentrations, which are naturally low in the Xinjiang Region, had not reached saturation after 30 years of continuous cotton with straw incorporation.     

新疆棉花膜下滴灌条件下盐分变化及最优洗盐模式的确定

通过对棉花生育期的监测实验数据进行分析,研究了滴灌条件下不同灌溉定额土壤盐分的变化.结果表明,灌水量对棉花地土壤盐分的影响十分显著,灌后土壤含盐量明显低于初始土壤含盐量,随着灌水量的增加洗盐效果趋于明显.灌水周期为7 d的处理抑盐效果优于灌水周期为3.5 d的处理.土壤盐分含量呈现随距滴头距离的增加而增加的趋势.在滴头下方土壤含盐量减少幅度最明显,在水平方向距滴头50 cm以内基本无明显的盐分累积发生.通过对棉花主根区范围内土壤盐分的量化分析,得出最优的洗盐模式为灌水周期7 d,灌溉定额为3 900～4 500 m3/hm2的方案.     

适宜膜下滴灌频次提高北疆机采棉光合能力及产量

在北疆大田条件下,以机采棉品种新陆早57号为供试材料,研究不同灌水分配对机采棉光合特性和产量形成的影响。试验设滴灌定额为4 500 m~3/hm~2,3个灌水分配次数分别为10次(D10)、8次(D8)、6次(D6)。结果表明:D6处理头水时间推迟,由非气孔限制因素导致净光合速率的下降,胁迫程度较高,最大光化学效率、光化学猝灭系数、光化学量子产量显著低于其他处理(P0.05),非光化学淬灭系数明显增加,同时恢复能力较差,地上部分生物量积累受限。盛蕾后充分供水但并没有较高的补偿强度,且蒸腾速率较高,叶片水分利用效率降低。由于D10处理花铃期灌量分配不合理,净光合速率的下降主要受气孔限制因素影响,棉株受到轻度胁迫,吐絮期的灌水有效提高了其光化学猝灭系数,与D6处理差异显著。降低了非光化学淬灭系数,延长了叶片光合功能期,生物量积累偏向营养生长,使其营养器官显著高于其他处理,但生殖器官差异不显著(P0.05),不利于产量的形成。而D8处理在整个生育期保证了高效的光合生产能力,明显提高了光合物质向生殖器官运移的比例,比D10、D6处理高出21.1%、23.5%,叶片水分利用效率表现最优,且产量与D10差异不显著,但比D6处理显著高647.4 kg/hm~2(P0.05)。因此在滴灌定额为4 500 m~3/hm~2的条件下,配合D8处理的灌水分配方式,有利于提高叶片光合能力,促进光合物质优先向生殖器官分配,从而获得高产。由此可见,盛蕾前灌头水且增加盛花期后灌溉定额,同时减少吐絮期水分供应,可有效提高叶片光合生产能力,促进光合物质优先向生殖器官运移,实现机采棉节水高产高效。     

膜下滴灌土壤湿润区对田间棉花根系分布及植株生长的影响

滴灌条件下的土壤湿润区与作物根系分布和植株生长之间的关系是确定滴灌湿润比的理论依据。以大田膜下滴灌试验为基础,在灌水量相同的情况下,通过调控滴水流量得到不同的土壤湿润区,对不同土壤湿润区下的田间棉花根系分布及株高和叶面积生长均匀性进行了试验研究。结果表明,小的滴水流量形成窄深型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较差,使田间棉花根系分布和植株生长均匀性低;而大的滴水流量形成宽浅型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较好,使田间棉花根系的分布和植株生长均匀性较高;膜下滴灌条件下,宜采用宽浅型土壤湿润区。     

不同矿化度咸水膜下滴灌棉花土壤盐分累积规律及其数值模拟

咸水膜下滴灌技术是缓解干旱区灌溉水资源短缺的有效途径之一。该研究基于3 a不同梯度矿化度(2、3、4、5、6 g/L)水源膜下滴灌棉花测坑试验,分析棉花全生育期时段内不同土层盐分累积规律,并基于土壤水分及溶质运动理论构建了咸水滴灌棉田土壤盐分HYDRUS-2D数值模拟模型,分析数值模拟不同咸水矿化度下土壤盐分分布与运移累积特征的可行性。结果表明:1)3、4 g/L矿化度处理下盐分在时间水平上积累量少,且棉花株高、叶绿素、籽棉产量高于5、6 g/L矿化度处理,4 g/L为灌溉水源盐分阈值。2)土壤电导率随灌溉生育期整体呈现出逐渐累加的趋势,至吐絮期达到峰值;滴头位置处电导率随土层深度的增加均呈先增后减趋势,在60～70cm土层达到峰值,该土层各不同矿化度处理土壤电导率分别为3.04、3.18、3.15、3.00、3.12dS/m;3)盐分累积过程中呈锯齿型波动,灌溉水源矿化度越高累积趋势越显著;各土层盐分累积模拟精度以30 cm土层最高、10 cm土层最低,50 cm土层居中,不同土层实测值与模拟值的平均绝对误差小于等于0.168、平均相对误差小于等于15.321、均方根误差小于0.2、决定系数大于0.79,土壤盐分实测值与模拟值具有很好的一致性,说明数值模拟的可行性。研究结果可为干旱区不同矿化度水源膜下滴灌棉花土壤盐分运移机理研究提供依据。     

膜下滴灌棉花产量和品质与作物缺水指标的关系研究

通过田间试验,研究了膜下滴灌棉花的作物产量、品质和作物缺水指标(CWSI)定量关系。确定了充分供水条件下作物各生育阶段缺水指标下基线的特定表达形式,建立了作物缺水指标(CWSI)和空气饱和差(VPD)的定量关系,并提出了用CWSI诊断作物水分状况的适用性及最佳观测时间。对不同水分处理棉花的CWSI在生育期内进行了定期观测,得到了各处理棉花CWSI的平均值以及与棉花耗水量、皮棉产量、水分利用效率、绒长、衣分率及单铃重的关系。结果表明,除衣分率外,其余指标最优值对应的CWSI值在0.4左右。因此,可利用作物缺水指标对膜下滴灌棉花进行高效的水分管理。     

滴灌条件下盐分对棉花养分及盐离子吸收的影响

在温室条件下,通过盆栽试验研究了滴灌条件下不同土壤盐度对棉花养分、盐离子吸收的影响。结果表明,棉花干物质生产受土壤盐分影响显著,高盐度条件下棉花生育进程滞后,生殖生长与营养生长不协调,造成脱落率增加,经济产量下降。土壤盐度显著影响棉花对N、P和K养分的吸收和分配;N、P和K的积累总量以及在籽棉和铃壳中的吸收量随土壤盐度增加显著降低,而茎秆和叶片受影响较小。棉花植株体内的盐分离子（Ca2+、Na+与Cl-）含量随土壤盐度的增加显著增加;吸收的盐分离子主要积累在茎叶,尤其以叶片中的盐分离子含量为最高,而籽棉的盐分离子含量较少。     

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。     

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌（分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌）在3种不同灌水量（3750、4500、5250 m3/hm2）条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况（株高、根长等）以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量（4500 m3/hm2）下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50 cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40 cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

膜下滴灌间作盐生植物棉田水盐运移特征及脱盐效果

盐生植物改良盐碱地作为改良盐碱地最有效的方法之一,具有成本低,效率高,环境友好等特点,有良好的应用前景。该文包括2个研究目标:1)研究间作不同盐生植物的膜下滴灌棉田水盐运移特性;2)研究不同地下水埋深条件下盐生植物的盐碱地改良效果。针对第1个研究目标,设置了3种(孜然、碱蓬、苜蓿)间作盐生植物,进行大田试验,分析地下水埋深相似条件下间作不同盐生植物时土壤水盐分布状况;针对第2个研究目标,设置了4种地下水埋深(1.5、2.0、2.5、3.0 m),进行均衡场试验,研究不同地下水埋深条件下间作盐生植物时地下水的补给比例和土壤脱盐效果。结果表明:1)膜下滴灌棉田间作盐生植物能明显提高棉花生育期膜间和膜内0~30 cm土层平均含水率,且碱蓬效果最明显;间作条件下苜蓿、碱蓬、孜然、对照0~100 cm土层平均脱盐率依次为55.97%、-18.77%、-21.43%、-307.52%,即苜蓿的总脱盐率效果最好;间作盐生植物能在一定程度上抑制0~100 cm土层钠离子和氯离子的聚集,同时增加棉花产量和提高其水分利用效率,且碱蓬对抑制盐离子累积的效果最好;2)间作条件下,地下水埋深越浅,0~100 cm土层平均含水率越高,膜内膜间的含水率差异越小,土壤的脱盐率越低。与未间作相比,间作种植有效的提高了土壤脱盐率,增加了棉花产量、提高了地下水补给比例和水分利用效率。可见,膜下滴灌棉田间作盐生植物不仅可以有效降低土壤含盐量,增加其含水率,还可以增加棉花产量和提高其水分利用效率,且间作碱蓬和苜蓿的节水、脱盐、增产效果较好,这为膜下滴灌土壤盐碱地改良提供了有效的理论支撑。     

单作与间作的棵间蒸发量差异及其主要影响因子

在甘肃河西走廊区, 通过大田试验, 研究了不同供水水平下小麦间作玉米与单作小麦、单作玉米的耗水量和棵间蒸发量差异, 探讨了影响作物棵间蒸发量的关键因子。结果表明, 小麦间作玉米的耗水量较单作小麦、单作玉米耗水量的平均值增加了41.44%~47.15%; 间作全生育期的总棵间蒸发量显著大于单作, 但间作的日均棵间蒸发量显著低于单作玉米、高于单作小麦; 间作的棵间蒸发量占总耗水量的比重显著低于单作玉米, 说明间作可提高农田水分利用的有效性。随灌水水平的提高,间作总耗水量显著增加,单作相邻灌水处理间的差异不显著;灌水水平对单作玉米、间作棵间蒸发量的影响不显著,说明间作耗水量增加主要是由蒸腾作用造成的。作物的日均棵间蒸发量与0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度、全生育期的平均叶面积指数均呈显著正相关关系。单作玉米日均棵间蒸发量较大的主要原因是0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度均相对较高。小麦间作玉米可提高作物的土地利用率, 其水分利用效率较单作平均提高25%以上。     

膜下滴灌棉花随水根施多效唑的效果分析与化控技术的探讨

膜下滴灌棉花随水根施多效唑具有明显的增产效果，比对照增产10%～20%，群体结构合理，株高适宜，平均比对照低5～7.5 cm，降低10%～15%。叶面积减小,叶倾角增大，散射光透过率增强，通风透气性好。第一果枝高度降低，单株结铃数增多，铃质量增加，营养生长和生殖生长相协调。植株中后期叶绿素含量高值持续期长，膜相对透性小，抗早衰。适宜纯多效唑浓度范围为36～72 g/hm²(合有效成分15%的多效唑240～480 g/hm²)，最适为54 g/hm^{2相似文献}   

The Productivity of Subsequent Wheat Enhanced with Residual Carbon Sources and Phosphorus under Improved Irrigation System

ABSTRACT

A two-year consecutive experiment was conducted at agriculture Research Institute Mingora Swat, Pakistan during Rabi 2016–17 and 2017–18 to study the residual effect of carbon sources on water use efficiency and subsequent wheat productivity. Carbon sources (peach leaf and rotten fruits on dry basis, compost of peach residues and biochar of these residues), Three P rates (P1 = 50, P2 = 75, and P3 = 100 kg P ha^?1) with two irrigation levels (225 and 175 mm) along with traditional planting with no irrigation, were used in the experiment. No carbon sources or phosphorus was applied to the wheat crop at any stage. The results clearly indicated that CS such as biochar with improved irrigation system of 225 mm could enhance the soil water availability in 0–100 cm during the key growth stages, as well as WUE and rainfall use efficiency were improved by 34% and 51% as compared with no irrigation, respectively. Maximum yield components were produced by compost while biological yield was increased with biochar amendments. It is concluded that irrigation volume of 225 mm produced higher grain yield when wheat was sown after the preceding crop treated with biochar and 75 kg P ha^?1. It is concluded that biochar with 225 mm irrigation level is a suitable treatment for efficient consumption of local rainfall and increase subsequent wheat productivity under the northern climatic scenario of Pakistan because it improves the Evapo Transpiration (WUE), Radiation Use Efficiency (RUE) and reduces ET levels, thereby enhancing the grain yield, net pro?t, and food security.     

Changes in amount of organic and inorganic fractions of nitrogen in an Eutrochrept soil after long‐term cropping with different fertilizer and organic manure inputs

The influence of 30 years of cropping with different fertilizer and farmyard manure (FYM) inputs on the contents and depth distribution of organic C, total N (N_t), soil mineralizable N, and organic and inorganic N fractions was investigated in an Eutrochrept. Continuous application of 100 %NPK(+S), 150 %NPK(+S), and 100 %NPK(+S)+FYM led to a marked increase in organic C, total N, hydrolyzable N (viz., amino acid N, hydrolyzable NH₄‐N, hexose amine N, and unidentified hydrolyzable N), and nonhydrolyzable N as compared to an adjacent fallow. The contents of the various organic N fractions were largest in surface soil and thereafter decreased with the depth. However, at 30 – 45 cm depth the content of organic C was not affected by the different treatments except 100 %NPK(+S)+FYM. On the other hand, continuous cropping without fertilization resulted in a depletion of total hydrolyzable N in control over fallow by 27.2 % (0–15 cm), 19.6 % (15–30 cm), and 4.7 % (30–45 cm). The incorporation of FYM with 100 %NPK(+S) resulted in greater contents of soil mineralizable N as compared to 100 %NPK(+S) (0–15, 15–30 cm). The proportion of hydrolyzable N (57–76 % of N_t) decreased and that of nonhydrolyzable N (22–40 % of N_t) increased with depth. The proportion of amino acid N (19–26 % of N_t), hexose amine N (2.1–3.5 % of N_t) and unidentified hydrolyzable N (17–27 % of N_t) decreased with depth. All organic soil N fractions including even nonhydrolyzable N in surface and subsurface soils were highly significantly correlated with soil mineralizable N derived from incubations under waterlogged and aerobic conditions. The best correlation to mineralizable N was found for amino acid N and the least significant correlation for nonhydrolyzable N.