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。     

膜下长期滴灌土壤盐分的空间分布特征与累积效应

通过对不同土壤质地和不同滴灌年限两个方面对新疆棉田膜下滴灌盐分的运移与积累规律的研究,结果表明:对于不同土壤质地,壤土中的盐分分布大致呈抛物线型,在40～60 cm处盐分积累量达到最大值.粘土中盐分分布大致呈"S"型,在60～80 cm处土壤盐分积累达到最大值;不同滴灌年限中随着滴灌年限越长,棉田中地表盐分积累越少,而在40～60 cm的盐分积累则越多.分析认为棉田土壤仅通过膜下滴灌淋洗盐分是不够的,必须与一定的灌排水技术相配合才能很好地防止棉田次生盐渍化.     

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...     

膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律研究

基于对下野地灌区、金沟河灌区的试验监测,从土壤盐分年内、年际变化及其与地下水埋深的关系两个方面,研究膜下滴灌条件下盐荒地土壤盐分变化规律。研究结果表明:在年际间,下野地灌区、金沟河灌区实施膜下滴灌6～8 a的盐荒地块,深度在60～100 cm的土层土壤含盐率分别保持在0.5%、0.8%上下,形成稳定积盐层,在60cm以上土层土壤盐分基本处于动态平衡;在年内,盐荒地土壤盐分整体上呈现随生育期的推后而降低的趋势,0～60cm土层脱盐效果较为明显,春秋季是两个积盐的高峰期;下野地灌区、金沟河灌区地下水埋深年际均值为3.60、2.26 m,土壤含盐率年际均值为0.49%、0.77%,土壤盐分随地下水埋深的减小而增加,说明石河子垦区土壤含盐量受地下水埋深影响较为明显。     

玛河灌区膜下滴灌棉田表层土壤盐分空间变异性

应用区域采样点数据,结合地统计学与空间简单克里金插值等分析方法,分析了玛纳斯河流域中游平原灌区膜下滴灌棉田表层土壤盐分的空间变异性。结果表明:棉花采收后表层土壤含盐量变异系数为35.617%,表现为中等强度变异性,服从正态分布;具有强二阶趋势效应,灌区中部趋势影响力变化剧烈;块金系数小于25%,具有很强的空间相关性,其变异主要受空间结构性因素的影响;沿等高线方向表现为各向异性,垂直等高线方向表现为各向同性;棉花采收后表层土壤含盐量具有明显的连续变化,灌区内不存在盐土、重度盐化土和中度盐化土,轻度盐化土在整个灌区占主导地位并广泛分布于各子灌区,非盐化土主要分布在南部山前地区和东北局部地区。     

干旱区膜下滴灌配合暗管与竖井排水对棉田土壤盐分的影响

为研究干旱区棉田在滴灌淋洗配合协同排水下的土壤盐平衡变化规律及微生物群落丰度特征,在新疆典型干旱盐碱区（141团）进行野外排水试验,试验设置暗管与竖井双因素协同排水,X轴方向五水平（距离竖井0、15、30、45 m和60 m,记为T1、T2、T3、T4和T5）,Y轴方向三水平（距离暗管0、5 m和7.5 m,记为P1、P2和P3）,分析土壤电导率与地下水位、土壤微生物之间的关系。结果表明,进行淋洗试验后,0~700 cm土层土壤电导率整体降低,200~400 cm土层脱盐最明显,最低达到0.9254 dS·m^-1,全生育期平均脱盐率为70%,在距离暗管5 m、距离竖井45 m处的土壤脱盐效果最佳。此外,全生育期地下水埋深呈现先减小后增大的趋势,下降最大幅度达到2 m,且地下水位对土壤盐分的影响具有滞后性,土壤中微生物Chao1指数、多样性指数和丰富度指数均随土壤电导率降低而上升。研究表明,滴灌淋洗配合暗管与竖井排水有利于降低土壤深层盐分、控制地下水位、提升土壤微生物群落多样性,有利于推进干旱区盐渍化农田改良及恢复废弃耕地。     

长期膜下滴灌对根区土壤盐分及棉花生长影响研究

通过比较典型灌区内7个(试验设计两个研究区共14块棉田)不同膜下滴灌年限棉田盐分分布,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤中盐分演变趋势。两研究区均表现为,应用膜下滴灌技术棉田根区盐分随着该技术应用年限的延长而逐渐降低;且表现为滴灌<6a为迅速脱盐阶段,6~8a为平稳脱盐阶段,>8a为盐分稳定阶段。头年10月至翌年4月,膜下滴灌棉花根层盐分降低显著。滴灌棉田根层盐分的逐年降低,使得棉花根区生境得到改善,应用膜下滴灌技术5~7a内,其对棉花根层生境改良效果较明显,3~7a棉花成活率年均增幅大于26.75%、产量年均增幅超过19.57%。滴灌7~9a以上,棉花根层生境良好,成活率大于82%,产量超过5200.00kg/hm2。     

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。     

干旱区膜下滴灌条件下膜孔蒸发特征研究

模拟不同覆膜开孔率下的蒸发试验,研究了蒸发过程中不同覆膜开孔率下土体湿润锋及水盐运移情况的动态分布特征.结果表明:随蒸发历时的延长垂直湿润距离增大,在蒸发1d后垂直湿润距离的增加量最大,蒸发结束时随覆膜开孔率的增大垂直湿润距离减小;随蒸发历时的延长土体剖面内的含水量在减小,表层减小最快,剖面底部边侧含水量有所增加;盐分...     

塔里木灌区膜下滴灌棉花水分生产函数及其效益

以2007—2012年塔里木灌区膜下滴灌田间灌溉试验数据为基础,采用最小二乘法原理,拟合了棉花的水分生产函数模型,分析并计算了棉花最高产量灌溉定额、最佳效益灌溉定额、高效用水灌溉定额,揭示了棉花的水分效应及需水规律。结果表明:塔里木灌区膜下滴灌棉花需水临界期是花铃期和蕾期;产量与耗水量、灌水量均呈良好的二次抛物线关系;合理灌溉定额为3 091~3 464 m~3·hm~(-2),最高产量灌溉定额为3 464 m~3·hm~(-2),高效用水灌溉定额为3 091 m~3·hm~(-2);水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率最高点和最高产量点,而是存在于3091~3 464 m~3·hm~(-2)区间;当边际效益等于边际成本时,净收益最大,为24 333.1元·hm~(-2),每立方灌水量净收益7.23元·hm~(-2);现状条件下最佳效益灌溉定额为3 459 m~3·hm~(-2),产量为6 360.7 kg·hm~(-2),与最高产量6 360.8kg·hm~(-2)基本相同,但比最高产量节水5 m~3·hm~(-2),每立方灌水净收益增加0.21元·hm~(-2),水分利用效率提高0.003 kg·m-3。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

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...     

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%。     

膜下滴灌棉田生物改良盐碱地效果研究

通过在膜下滴灌棉田间作苜蓿(Ⅰ)、孜然(Ⅱ)和碱蓬(Ⅲ),并以未间作的处理作为对照(CK),研究不同盐生植物改良盐碱地的效果。结果表明：间作盐生植物的棉田在生育期内可以达到保水和抑制盐分累积的效果,土壤含水量峰值基本保持在40 cm深度,其中以间作苜蓿(Ⅰ)和孜然(Ⅱ)的保水效果较好,在0～40 cm深度范围土壤含水量与对照组相比分别提升了29.80%和14.49%;间作苜蓿(Ⅰ)和孜然(Ⅱ)的处理抑制盐分累积的效果也较好,在0～40 cm深度范围抑盐率分别为125%和70.38%。同时,通过在膜间种植盐生植物,棉花的株高、茎粗和干物质量均有一定程度的增加,籽棉产量也有相应的提升,其中以间作孜然和苜蓿的处理提升较多,分别比对照组提升10.45%和7.74%。由此可见,膜下滴灌棉田间作盐生植物是一种有效的盐碱地改良措施,而盐生植物的选择对改良的效果影响较大,综合试验结果对比,间作孜然和间作苜蓿的生物改良措施效果较好。     

Effects of emitter discharge rates on soil salinity distribution and cotton(Gossypium hirsutum L.) yield under drip irrigation with plastic mulch in an arid region of Northwest China

A field experiment was carried out to investigate the effects of different emitter discharge rates under drip irrigation on soil salinity distribution and cotton yield in an extreme arid region of Tarim River catchment in Northwest China.Four treatments of emitter discharge rates,i.e.1.8,2.2,2.6 and 3.2 L/h,were designed under drip irrigation with plastic mulch in this paper.The salt distribution in the range of 70-cm horizontal distance and 100-cm vertical distance from the emitter was measured and analyzed during the cotton growing season.The soil salinity is expressed in terms of electrical conductivity(dS/m) of the saturated soil extract(EC e),which was measured using Time Domain Reflector(TDR) 20 times a year,including 5 irrigation events and 4 measured times before/after an irrigation event.All the treatments were repeated 3 times.The groundwater depth was observed by SEBA MDS Dipper 3 automatically at three experimental sites.The results showed that the order of reduction in averaged soil salinity was 2.6 L/h > 2.2 L/h > 1.8 L/h > 3.2 L/h after the completion of irrigation for the 3-year cotton growing season.Therefore,the choice of emitter discharge rate is considerably important in arid silt loam.Usually,the ideal emitter discharge rate is 2.4-3.0 L/h for soil desalinization with plastic mulch,which is advisable mainly because of the favorable salt leaching of silt loam and the climatic conditions in the studied arid area.Maximum cotton yield was achieved at the emitter discharge rate of 2.6 L/h under drip irrigation with plastic mulch in silty soil at the study site.Hence,the emitter discharge rate of 2.6 L/h is recommended for drip irrigation with plastic mulch applied in silty soil in arid regions.