咸淡水交替滴灌对滨海盐渍土水盐动态和作物生长的影响

【目的】研究黄河三角洲地区不同咸淡水交替滴灌频率对土壤水盐分布状况和作物生长的影响。【方法】以毛叶苕子-玉米轮作为研究对象,开展两季作物咸、淡水交替滴灌田间试验。试验设置3个咸淡水交替滴灌频率,对应的咸(咸水矿化度4 g/L左右)、淡(淡水矿化度1 g/L左右)水灌溉频率比分别为1:3(T2处理)、1:1(T3处理)、3:1(T4处理),此外,设置仅灌淡水(T1处理)和仅灌咸水(T5处理)作为对照。通过测定作物生育期内的土壤EC值、作物生物量和产量,探究咸淡水交替滴灌频率对黄河三角洲地区土壤水盐运移和玉米产量影响。【结果】(1)在非雨季土壤水分动态主要受灌溉控制,随着咸水灌溉频率的增加,土壤盐分显著增加;雨季土壤水分动态主要受降水影响,各处理土壤盐分逐渐降低。整体来看,0～20cm土层周年盐分维持平衡;从毛叶苕子返青期到玉米成熟期,T1—T4处理20～60cm土层盐分均呈下降趋势,分别下降26.14%、11.61%、13.17%、6.43%,而T5处理则增加21.26%。(2)毛叶苕子鲜草产量和干物质产量随咸水灌溉频率的增加而降低,T2—T4处理与T1处理之间无显著差异,而T5处理的鲜...     

灌溉水矿化度对土壤盐分及冬小麦产量的影响

为合理高效利用河北低平原区浅层地下咸水资源,采用田间试验的方法,系统研究了不同矿化度(1,2,4,6,8 g/L)灌溉水对土壤盐分分布与冬小麦产量的影响.结果表明,随灌溉水中矿化度的增加,0～20 cm厚度的土层土壤容重增加,同时土壤孔隙率逐渐降低.与淡水处理(1 g/L)相比,矿化度为2 g/L的灌溉水浇灌的麦田0～100 cm土层土壤平均盐分含量未出现明显增加;冬小麦拔节期、孕穗期和抽穗期的叶面积指数、株高以及单位面积穗数、穗粒数、千粒质量和籽粒产量未呈现明显差异.然而,当灌溉水矿化度增加到4 g/L以上时,0～100 cm土层土壤平均盐分含量大幅增加,植株生长受到明显抑制,籽粒产量出现显著下降,减产主要因素为咸水灌溉导致的冬小麦穗数减少.在该灌溉模式下,推荐冬小麦咸水灌溉的适宜矿化度低于2 g/L.     

咸水灌溉对基质栽培甜脆豌豆生长及营养品质的影响

【目的】探讨在水资源紧缺地区开展无土栽培咸水灌溉的可行性。【方法】采用基质盆栽试验,以甜脆豌豆为试验对象,设置0.6(淡水)、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5个矿化度(深层地下淡水掺兑NaCl而成)灌水处理,研究了甜脆豌豆植株地上部和根系生长状况以及豌豆营养品质对咸水灌溉的响应。【结果】与淡水灌溉相比,灌溉水矿化度为3.6 g/L和4.6 g/L时出苗率显著(P<0.05)降低,降幅分别为12.5%和31.2%;甜脆豌豆的株高、地上部鲜/干物质量均随灌溉水矿化度的增加而显著(P<0.05)降低;在播后16 d时1.6 g/L和2.6 g/L处理的甜脆豌豆根系干物质积累未明显降低,但是在播后32d时咸水灌溉处理的根系干物质较淡水灌溉处理分别降低28.9%、40.5%、52.2%和53.1%;随灌溉水矿化度的增加,甜脆豌豆的根冠比呈增加趋势,豌豆淀粉量呈降低趋势,但2.6 g/L与0.6g/L处理间差异不显著(P≥0.05),豌豆可溶性蛋白量和可溶性糖量表现出先增加后减少的趋势,最大值均出现在2.6 g/L处理。【结论】开展基质栽培咸水灌溉甜脆豌豆是可行的,但灌溉水矿化度应≤2.6 g/L。     

膜下滴灌微咸水矿化度对西葫芦生长影响研究

为了分析不同矿化度微咸水滴灌对土壤水盐分布及西葫芦生长的影响,进行了西葫芦不同灌溉水矿化度条件下微咸水膜下滴灌温室种植试验,试验设3个矿化度水平,分别为1.7、3.5和5.1 g/L。试验结果表明:采用不同矿化度微咸水滴灌后土壤水分分布区域不同,在二维空间内大致呈半椭圆状,且矿化度越高,区域越窄深,矿化度越低,区域越宽浅;生育期结束后,各处理0~20 cm土层土壤电导率均低于土壤初始电导率,1.7 g/L处理的积盐区主要集中在20~30 cm土层,3.5 g/L处理和5.1 g/L的积盐区主要集中在30~40 cm土层,说明盐分被淋洗至湿润锋附近,且灌溉水矿化度越高,该土层土壤的电导率越大;随着灌溉水矿化度的增大,西葫芦的出苗率降低,出苗时间延长,西葫芦的叶面积指数和产量也会受到一定程度的抑制作用。     

长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

于2013—2015年研究了不同咸水利用方式(CK,淡水;T1,咸水与淡水混配为1.8 g/L的混合水灌溉;T2,3.6 g/L咸水与淡水交替灌溉;T3,3.6 g/L咸水灌溉;T4,无灌溉)对冬小麦光合特征及土壤盐分的影响。结果表明:T3和T4处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期、叶绿素含量、最大净光合速率(Pnmax)、表观光量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd)和产量较淡水处理显著下降,且连续灌溉3.6 g/L的咸水导致土壤发生积盐,不宜连续灌溉。T1和T2处理与CK的株高、光合特性无显著差异,土壤盐分虽有一定积累,但未影响作物的生长。可见,T1(咸淡混溉)和T2(咸淡水交替灌溉)处理的咸水利用方式对冬小麦生长无负调控效应。从土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑,混灌和轮灌既能保证作物产量较淡水灌溉不减产,土壤未发生次生盐渍化,同时节约淡水资源。     

矿化度对紫花苜蓿发芽率和株高的影响

为缓解黄淮海地区淡水资源短缺,科学合理地开发利用微咸水,提高紫花苜蓿的产量,以中苜一号为供试材料,以淡水（矿化度为1 g/L）处理为对照,分别采用矿化度为3、5、7 g/L的微咸水对苜蓿的发芽率和株高的影响进行分析。结果表明：采用矿化度为3 g/L的微咸水进行灌溉时,苜蓿的发芽率和株高与淡水灌溉无显著差异;但采用矿化度为5 g/L和7 g/L的微咸水进行灌溉时则有显著差异,对灌溉水矿化度和发芽率的分析表明,要保证发芽率不低于80%,则需控制矿化度不高于4.48 g/L。对矿化度和株高的分析表明,要达到满意株高,需控制灌溉水矿化度不高于4.66 g/L,否则长期的盐分胁迫对苜蓿的生长有明显抑制作用。     

棉花成苗和幼苗生长对咸水滴灌的响应特征

【目的】解决咸水灌溉植棉成苗率低的难题。【方法】采用膜下滴灌灌水方式,研究了不同灌溉水矿化度(1、3、5、7、9 g/L)和不同灌水控制下限(田间持水率的70%和60%)相组合对棉花苗期土壤水盐变化及棉花出苗过程、成苗率和幼苗生长的影响。【结果】0~30 cm土层土壤盐分随着灌溉水矿化度的增加而增大,土壤水分变化不明显;随着灌水控制下限的提高,土壤水分和盐分分别呈增加和降低的趋势,但变化幅度不大。与1 g/L灌水处理相比,3 g/L咸水滴灌加快了棉花的出苗进程,平均成苗率提高了6.06%;5 g/L咸水滴灌对棉花出苗影响不大,成苗率增加了0.45%;7 g/L和9 g/L咸水滴灌延迟了出苗过程,平均成苗率降低了3.66%和12.97%,其中仅9 g/L与1 g/L灌水处理间的差异达到显著水平。不同处理棉花幼苗的生长指标呈现出随灌水控制下限的提高而增大的趋势;2组灌水控制下限条件下,棉花苗期的单株叶面积、茎粗和地上部干质量等指标的大小顺序均是3、1、5、7、9 g/L,其中7、9 g/L与1 g/L处理间的差异达显著水平。棉花相对成苗率与灌溉水矿化度之间呈显著的二次函数关系,相对成苗率为1和0.9时,对应的灌溉水矿化度特征值分别为6.0 g/L和8.4 g/L。【结论】采用≤7 g/L的咸水滴灌不会对棉花成苗率产生显著影响,适度提高灌水控制下限、增加咸水灌溉次数,可促进棉花幼苗生长。     

不同矿化度微咸水灌溉对大白菜生长和土壤盐分累积的影响

为了合理开发和安全利用海河流域环渤海低平原区浅层地下微咸水,以秋茬大白菜为研究对象,2010、2011年在河北临西灌溉试验站用0．72g／L（深层淡水）、2g／L（咸淡混合水）、3g／L（咸淡混合水）、4．3g／L（浅层微咸水）的微咸水进行田间灌溉试验,探求其对大白菜的产量和品质以及土壤盐分动态的影响。试验结果表明：不同矿化度微咸水灌溉的大白菜的品质之间没有差异。2、3g／L微咸水与0．72g／L淡水灌溉的大白菜的产量没有差异,但4．3g／I。浅层微咸水直接灌溉比淡水灌溉产量降低,2年平均减产率9．0％。土壤含盐量随着灌溉水矿化度的提高总体出现增加趋势。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

秸秆排水体条件下微咸水灌溉土壤水盐运移模拟

为分析地埋秸秆体的排水抑盐效果,在室内试验的基础上,利用HYDRUS-2D模型模拟地埋秸秆体条件下盐渍土水盐运移动态,结果表明:地埋秸秆体可以有效降低土壤盐分,在灌溉水矿化度为3 g/L,地下水埋深为150 cm条件下,土壤盐分较不埋设秸秆体处理减少了17.4%;土壤水分和土壤盐分随灌溉水矿化度的增加而增加,随地下水深度增加而减小;在控制土壤含盐量小于2.55 g/kg条件下,分别采淡水、矿化度为3和5 g/L的微咸水灌溉时,地下水埋深应分别控制在80、120和200 cm以下。该研究为微咸水资源的利用及盐渍土的合理开发利用提供依据和参考。     

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％.     

基于SWAP模型的春玉米咸水非充分灌溉模拟

为了探究石羊河流域适宜春玉米生长的咸水非充分灌溉模式,应用SWAP模型模拟不同灌溉模式下的土壤水盐平衡、春玉米相对产量和相对水分利用效率,并预测了较长时期土壤水盐动态变化规律.研究结果表明:灌溉水矿化度为0.71 g/L和3.00 g/L的春玉米最优灌溉模式为生育期内灌4次水,灌溉定额均为408 mm,2种灌溉模式均能达到节约灌溉用水、提高作物产量和水分利用效率以及减少土体盐分累积量的目的.较长时期土壤水盐动态变化规律模拟结果表明:在冬灌条件下,春玉米最优灌溉模式下的土壤水分和盐分能够在模拟期内保持相对平稳的状态;在不同年份,相同土层土壤含水率随着土层深度的增加而增大,0.71 g/L的淡水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,3.00 g/L的微咸水灌溉土壤盐分主要累积在10~40 cm土层;5 a的模拟结果表明0.71 g/L和3.00 g/L的水持续灌溉5 a,不会引起土壤次生盐渍化.     

基于SALTMOD模型的灌溉水矿化度对土壤盐分的影响

以河套灌区沙壕渠灌域为例,运用SALTMOD模型探讨了区域尺度灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。结果表明,根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增加,加大排水沟深度和提高渠道衬砌水平可缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐的影响;采用地下微咸水和黄河水混合灌溉可有效控制盐渍化的发展,混合比在1∶1范围内时,根层土壤处于脱盐状态,最高脱盐率为23%,脱盐率高于引用黄河水灌溉的脱盐率(4%)。因此,适度利用地下微咸水灌溉,可有效的控制地下水位,节约淡水资源。     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

微咸水灌溉对盐碱地土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为探求冬小麦科学合理的微咸水灌溉模式,2015-2017年在山东省沾化区开展了冬小麦微咸水灌溉试验。基于大田试验,采用淡水和矿化度为3.0 g/L的微咸水,设计了四种不同的灌溉方案(T1:80 mm淡水+80 mm淡水+80mm淡水; T2:80 mm淡水+80 mm淡水; T3:80 mm淡水+80 mm微咸水+80 mm微咸水; T4:80 mm淡水+80 mm微咸水),研究了微咸水灌溉对盐碱地土壤水盐分布与冬小麦产量的影响。结果表明:①灌三水方案的土壤含水率可达到12.5%～19.9%,而灌两水方案仅达到10.8%～13.6%,在相同水量灌溉下,T3处理可以确保生育后期适宜的土壤水分;土壤盐分最终盈亏情况为T1T3T2T4,表明除淡水灌溉外,T3处理在补充土壤水分的同时,盐分积累较少。②灌三水比灌两水增产10%～25%,T3比T1处理减产0.03%～7.82%,表明三水灌溉要优于两水灌溉,微咸水灌溉下冬小麦略有减产。③综合节水及产量两方面,冬小麦采用T3处理方式进行灌溉为该区域的较优选择。     

灌溉水质对土壤饱和导水率和入渗特性的影响

为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0 g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显。利用Philip入渗模型对试验数据进行拟合,结果表明,模型可以较为精确地描述2种土壤的微咸水降水头入渗过程,且模型对黄棕壤土入渗过程的拟合精度更高。土壤水分与盐分再分布过程中,在粉砂土上层,微咸水灌溉对盐分的淋洗效果与淡水灌溉相近,但在土壤深层微咸水灌溉使土壤的积盐量显著高于淡水。采用淡水灌溉的黄棕壤土,土壤表层脱盐、深层积盐;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明显积盐,且因表层土壤孔隙结构被破坏,持水能力增强,使表层土壤与深层土壤均积累了较高含量盐分。     

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%。     

典型荒漠植物梭梭在咸水滴灌条件下土壤水盐运移特性

【目的】探讨不同矿化度咸水滴灌荒漠植物梭梭对土壤水盐运移特性的影响。【方法】采用测坑进行咸水滴灌梭梭试验,运用舒卡列夫和Piper三线图等方法,分析不同矿化度对梭梭土壤水分、盐分、土壤离子量和水化学特征变化。【结果】①不同矿化度咸水滴灌后,不同深度土壤盐分累积量不同,结果发现在60～80 cm深度处积盐,最高积盐量可达6.2 g/kg;且咸水滴灌梭梭土壤含盐量与灌水矿化度呈正相关关系;②咸水滴灌梭梭后,土壤中SO_4~(2-)、Cl~-、K~+和Na~+离子量的变化随矿化度显著增加,土壤水溶液阳离子由Ca~(2+)逐渐向Na~+变化,阴离子由SO_4~(2-)逐渐向Cl~-变化,水化学类型由SO_4~(2-)-Ca~(2+)?Mg~(2+)型逐渐向SO_4~(2-)?Cl~--Na~+型演化。【结论】不同矿化度滴灌梭梭条件下,分析土壤含水率、含盐量的分布特征,明确了不同咸水滴灌对土壤离子变化及水化学演变特性,为当地咸水资源的高效利用及生态建设具有指导意义。     

咸水灌溉对土壤水盐分布和小麦产量的影响

在石羊河流域中游开展田间灌溉试验,试验设置3种灌水量,灌溉定额分别为355,280,205 mm(W1,W2和W3);4种灌水矿化度0.7,3.0,5.0和7.0 g/L(S1,S2,S3和S4),共12个处理,每个处理3组重复.研究结果表明:淡水灌溉条件下,土壤积盐率不超过15%,当灌水矿化度在3.0 g/L以上时,土壤剖面盐分积累峰值在20~40 cm层,灌溉水带入的盐分有40%~80%积累在60 cm深度.当灌水矿化度为3.0 g/L时,盐分胁迫造成春小麦减产在10%以下;灌水矿化度为5.0 g/L和7.0 g/L时,春小麦减产严重,最高可达28%.相同灌水矿化度条件下,与充分灌溉(W1)相比,W2和W3分别减产10%和15%左右.拔节期-灌浆期是春小麦需水关键期,灌水要及时,3种灌水量均可以保证春小麦根区含水量维持在田间持水量的60%~80%.因此,3.0 g/L的微咸水灌溉不会造成春小麦大幅减产,合理调控灌水时间,灌水量为205~355mm可以保证春小麦土壤含水量维持在适宜的水平.     

灌溉水矿化度及盐分带入量对小麦相对产量影响的统计分析

在搜集、统计大量咸水灌溉试验资料的基础上,选取咸水充分灌溉条件下矿化度和小麦产量的完整对应数据103组,统计分析了灌溉水矿化度及单位面积盐分带入量对小麦相对产量的影响,结果表明,随着灌溉水矿化度的增加,小麦相对产量呈线性递减趋势,当矿化度大于1.0 g/L时,灌溉水矿化度每增加1 g/L,小麦减产约5.6%;与矿化度类似,随着单位面积盐分带入量的增加,小麦的相对产量也线性降低,盐分带入量每增加1000 kg/hm2,小麦的产量将减少约2%。进一步的检验结果显示,应用灌溉水矿化度及单位面积盐分带入量均可较为可靠地估算小麦的相对产量,估算相对误差基本可控制在16%以内。