咸水灌溉对土壤水盐分布及制种玉米产量的影响

为了探究石羊河流域咸水资源的利用方式,在甘肃省石羊河流域开展了为期两年的制种玉米咸水灌溉田间试验,研究咸水灌溉条件下土壤水盐分布规律及对制种玉米产量的影响。研究结果表明:不同灌水矿化度处理,高灌水矿化度处理由于盐分胁迫严重,会改变土壤剖面水分分布规律,且这种规律会随着咸水灌溉使用时间的增长而越明显;咸水灌溉会使土壤盐分在土壤各土层累积,并且灌水矿化度越大,盐分累积量也越大,对作物产量及其构成因素的影响也越大,3g/L的咸水在短时期可以用来进行农田灌溉,盐分不会在土壤中产生大量累积,对作物产量的影响也较小,但长时期利用3g/L的微咸水进行灌溉,对土壤水盐分布及作物产量的影响,还需进一步的研究。     

控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究进展及展望

提高盐渍化土壤农业生产力已成为边际土壤地力提升的重要组成部分及途径,研究盐分胁迫对根系吸水的影响及其根系吸水模型的建立是该方面的重要研究内容之一。首先介绍了作物根系吸水模型的研究进展,在此基础上,对目前国内外常用的水盐胁迫条件下作物根系吸水模型及其相关研究作了综述,指出由静态向动态方向发展、突出水分胁迫与盐分胁迫对根系吸水耦合、体现作物根系吸水特征空间差异是水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究的重点。     

微咸水膜下滴灌棉花根区土壤水盐运移规律研究

研究了微咸水膜下滴灌条件下,不同矿化度的微咸水灌溉对棉花根区土壤水分、盐分变化的影响。结果表明,在相同灌水定额条件下,棉花根系对高配比微咸水混灌后的土壤水分消耗小,土壤盐分对棉花根系耗水具有抑制作用。当微咸水灌水定额小于25 mm时,易导致土壤盐分的表聚现象。根据土壤含水率与土壤电导率之间的相关关系,建立了宽行土壤电导率计算模型。通过实测值验证,试验地宽行深度为0～30 cm时,土壤电导率计算值与实测值误差率不大于5%,故在此土壤深度范围内可通过模型预测土壤电导率值。     

咸水非充分灌溉对土壤盐分动态及制种玉米产量的影响

通过田间试验,研究了咸水非充分灌溉下土壤盐分动态及其对制种玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,玉米播种前至收获后土壤盐分主要累积在中层土壤,尤其是灌水量越大的处理;灌水阶段,表层土壤脱盐量随着灌水量增加而增大;土壤蒸发阶段,灌水量大的处理表层土壤盐分累积明显。灌溉水量控制在390mm左右且灌水矿化度不超过3g/L,减产幅度较低且节水。     

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。     

成水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响.田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9 g/L.结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0～100 cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010 g/kg.咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势.灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大.咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16％、13％、10％,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1％、18.1％、4.1％,产量分别比淡水处理降低32.8％、29.1％、23.2％.     

咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响。田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9g/L。结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0~100cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010g/kg。咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势。灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大。咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16%、13%、10%,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1%、18.1%、4.1%,产量分别比淡水处理降低32.8%、29.1%、23.2%。     

基于不同根系分布形式的盐渍化农田向日葵根系吸水模拟

河套灌区是全国受土壤盐渍化危害最为严重的地区之一。利用土柱试验和微区试验,研究了不同盐分条件下向日葵的根系分布,建立了基于根系总吸收面积和根长密度的两种根系分布函数(RAA函数和RLD函数),并利用HYDRUS-1D软件对微区试验土壤含水率进行动态模拟,以评价分别应用RAA函数、RLD函数、Zuo函数和Ning函数这4种不同根系分布函数计算根系吸水速率的准确性。结果表明,应用RAA函数的土壤含水率模拟准确性在不同的盐分条件下均最优。尤其在受轻度盐分胁迫时,RAA函数较其他3种根系分布函数具有明显的优势。此外,还通过HYDRUS-1D软件计算得到向日葵逐日根系吸水量,表明在向日葵全生育期内盐分胁迫对根系吸水始终具有抑制作用,但是向日葵根系的耐盐性随生育期的推进而提升,盐分的抑制作用逐渐减弱。     

咸水非充分灌溉对土壤盐分分布的影响及SWAP模型模拟

通过2010年4月15日至8月23日在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行的春小麦灌溉试验,研究了咸水非充分灌溉对土壤剖面盐分盈亏的影响,并用SWAP模型对土壤盐分动态分布进行模拟。结果表明:不论是咸水灌溉,还是淡水灌溉,都造成积盐现象,盐分累积量随着灌水矿化度的增大而增大,随着灌水量的增大盐分累积深度逐步加深。SWAP模型模拟结果表明,无论充分灌溉还是非充分灌溉盐分都会主要累积在根区土层(50cm深度),而对深层土壤(100cm深度)影响较小。不同时段影响土壤剖面盐分分布因素不同,前期受土壤蒸发、根系吸水影响较大,后期受水分下渗影响较大。     

咸水灌溉下土壤水盐变化的试验研究

2002年在内蒙古河套灌区红卫节水示范园进行了咸水灌溉试验,分析试验结果得出:咸水灌溉下的土壤经过秋浇后含盐量可以降到咸水灌溉前水平。以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤水分大气作物系统模拟软件SWAP为工具,应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证,模型模拟结果和田间试验结果符合较好。     

石羊河流域咸水灌溉对土壤物理性质的影响

为揭示咸水灌溉对土壤水力特性的影响机制,探求西北内陆干旱地区的合理灌溉模式,对石羊河流域中游地区开展制种玉米咸水灌溉田间试验,通过设置4种灌溉水矿化度水平(0.71,3.00,6.00,9.00 g/L),研究土壤盐分对土壤容重、孔隙度、质地和饱和导水率的影响.研究结果表明:对土壤进行咸水灌溉会引起土壤容重、孔隙度的改变,从而改变土壤饱和导水率.随着灌水次数的增多,各个处理土壤容重都越来越大,孔隙度越来越小,从而使得饱和导水率越来越小.此外咸水灌溉还会引起土壤质地的改变,特别是黏粒含量的增大,会使土壤饱和导水率减小.研究成果对咸水资源的高效利用及农业的可持续发展,具有重要的理论意义和实用价值.     

灌溉水盐分和灌水量对温室气体排放与玉米生长的影响

为揭示地下水与微咸水灌溉条件下灌水量对土壤CO2、N2O排放和春玉米生长的影响,设置2种灌溉水含盐量（1.1、5.0g/L）和3种灌水量（210、255、300mm）,于2019年4—9月在内蒙古自治区河套灌区进行了春玉米田间试验。结果表明,不同灌水量下,微咸水（含盐量5.0g/L）灌溉比地下水（含盐量1.1g/L）灌溉土壤N2O累积排放量提高了19.86%~44.21%,但利用微咸水灌溉并不会影响土壤CO2累积排放量与全球增温潜势。在相同的灌溉水盐分条件下,灌水量为300mm时土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势均最大,灌水量为210mm和255mm时并不会对土壤CO2、N2O的累积排放量和全球增温潜势产生显著影响。相关性分析表明,土壤含水率和无机氮含量是影响土壤CO2、N2O排放的重要因素,灌溉水盐分通过促进土壤的硝化作用促进土壤N2O排放。在微咸水灌溉条件下,春玉米产量较地下水灌溉减少了30.88%~37.32%。随着灌水量的增大,春玉米产量呈增加趋势,但255mm和300mm灌水量条件下的春玉米产量差异不显著。在地下水与微咸水灌溉条件下,灌水量为255mm时,土壤盐分累积较小,春玉米产量较高,土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势相对较小,是灌区适宜采用的灌溉定额。     

盐渍化地区土壤水分运动参数的测定及标定

针对盐渍化地区作物受土壤水分和盐分联合胁迫影响的复杂机理,以内蒙古河套灌区主要经济作物油料向日葵为研究对象,采用田间试验的方法对北方盐渍化地区作物根系吸水模型进行了研究。通过田间和实验室分别测定了土壤水分运动特征参数,并对田间实测土壤基质势进行了标定,建立了土壤基质势和饱和度之间的数学模型。此研究为盐渍化地区土壤水分运动的研究提供了依据,可作为盐渍化地区SPAC系统研究的参考。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤盐分动态及夏玉米生长的影响

进行暗管排水条件下微咸水灌溉田间试验,设置3种暗管埋深,分别为80 cm(D1)、120 cm(D2)以及无暗管排水(D0),3种微咸水浓度,其电导率分别为0.78 dS/m(S1),3.75 dS/m(S2)和6.25 dS/m(S3),共9个处理,每个处理3组重复.试验结果表明:暗管排水措施可以有效排除微咸水灌溉过程中土壤中累积的盐分;在玉米全生育期内,暗管埋深D1条件下,3种浓度微咸水S1,S2和S3灌溉时根系土壤电导率分别下降了39.00%,31.56%和29.43%,暗管埋深D2条件下,根系土壤电导率则分别下降了31.91%,18.08%和7.44%;夏玉米干物质累积量、穗棒累积量和穗棒质量分配率及最终产量均随着微咸水浓度的升高而降低;在相同微咸水浓度下,不同暗管埋设条件下的夏玉米最终产量从大到小依次为D1,D2,D0;3种暗管埋设条件下的作物需水量从大到小依次为D0,D2,D1的规律;暗管埋深80 cm的处理(D1)下夏玉米水分利用效率最高,而未埋设暗管的处理(D0)水分利用效率最低;当暗管埋设条件一定时,夏玉米水分利用效率随微咸水浓度的升高呈逐渐降低的趋势.     

微咸水灌溉对冬小麦产量及农艺性状的影响

为了研究天津地区微咸水灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响,布置了5个不同矿化度微咸水(1、2、3、4、5 g/L)及淡水(CK)的田间灌溉试验,试验通过冬小麦耗水规律进行微咸水灌溉调控。研究结果表明:不同盐浓度微咸水对冬小麦农艺性状均有影响,总体上呈现出,小麦株高、叶面积随微咸水矿化度的增高而减小的趋势,其中4与5 g/L的微咸水灌溉下影响显著,小麦株高减少17.68%、23.84%,叶面积减小29.12%、36.31%。;微咸水矿化度的增高,使耗水强度呈现出变弱趋势,但在1与2 g/L盐水胁迫下,使得土壤渗透势提高,促进作物根系对土壤水分的吸收,并且在一定的盐胁迫下,使得干物质向小麦籽粒中转移,从而提高了小麦产量。用矿化度3 g/L以上的微咸水在灌溉冬小麦过程中,主要根层出现土壤盐分积累现象,但配合种植夏玉米,淡水压盐,土壤中含盐量明显下降,对冬小麦种植影响较小。     

不同滴灌方式下咸水灌溉对棉花根系分布的影响

通过大田试验研究了不同滴灌方式利用咸水灌溉对棉花根系分布的影响。结果表明,2种滴灌方式下土壤中的水分和盐分在1 m土体内随土壤深度的增加和咸水浓度的增加而增加,且由于滴头的洗盐作用,地表滴灌和地下滴灌方式下土壤中的水盐分布深度均有所下移。正是由于水盐在土壤有这样的分布特征,2种滴灌方式下不同盐度咸水灌溉后,作物不仅可以感受到变化了的环境信息,而且自发地改变结构形态、空间构型,即增加根长、根干重、根半径以及根表面积,对盐胁迫做出适应性的根系形态变化。     

微咸水灌溉对土壤水盐及春玉米产量的影响

以2007年和2008年宁夏银北灌区春玉米微咸水灌溉的田间试验为基础,采用微咸水(井灌)、渠水(渠灌)和混合水(体积比1∶1,混灌)灌溉,研究了其对土壤水盐及春玉米产量的影响。结果表明,与渠灌处理相比,作物收获时井灌和混灌处理的根区土壤盐分分别增加18.1%~45.3%和10.7%~38.2%,作物耗水量下降5.2%~8.9%和1.1%~6.2%。土壤盐分状况对微咸水的应用存在较大影响。在轻度盐渍化和非盐渍化土壤条件下,井灌和混灌处理下春玉米产量较渠灌处理下降28%、14%和10.5%、7.4%。考虑到轻度盐渍化土壤中渠灌处理的春玉米产量仅为非盐渍化土壤的68.6%,为保障作物产量和农民收入,在盐渍化土壤中不宜采用渠水进行灌溉。在非盐渍化土壤条件下,采用3 g/L微咸水或将其与渠水混合后进行灌溉,可同时满足保障作物生产和节约淡水资源要求。     

降雨灌溉蒸发条件下苹果园土壤水分运动数值模拟

根据土壤水动力学原理和果树根区土壤水分运动特点,建立了降雨灌溉蒸发条件下含根系吸水项的二维土壤水分运动数学模型,采用有限元法求解,对降雨灌溉蒸发条件下的地表边界条件进行处理.在田间进行了灌溉蒸发条件下果园土壤水分运动验证试验,采用田间实测土壤含水率分布资料对模型进行验证,结果表明模拟值与实测值吻合较好,所建的根区土壤水分运动模型是正确的,采用有限元法求解是可行的,该模型可用于预测果园田间土壤水分运动.     

微咸水灌溉与土壤水盐调控研究进展

随着淡水资源短缺的日益加剧,合理开发利用微咸水已成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。由于微咸水中含有大量盐分,用其灌溉必然增加土壤盐分,影响作物生长和土地质量。因此,采取有效措施调控土壤水盐状况成为微咸水安全利用的基础。本文较详细地回顾了微咸水灌溉条件下土壤水盐运移特征、微咸水入渗模型和水盐运移模型、微咸水灌溉方法、微咸水灌溉对作物生长的影响、土壤水盐调控方法等方面的研究进展,并结合目前研究中关注的核心问题,提出了微咸水安全利用方面需要重点研究的科学和技术问题,为进一步研究微咸水灌溉对土壤和作物生长的影响和其内在机制,以及构建合理利用微咸水灌溉模式提供参考。