华北平原微咸水灌溉下土壤盐分淋洗规律与灌溉策略

合理有效利用微咸水是华北平原农业水资源短缺的重要缓解途径.基于多年试验站数据对土壤盐分动态类型、盐分淋洗条件及淋洗需水量进行了分析,并探讨了华北平原微咸水灌溉策略.结果表明:土壤盐动态淋滤型可以细分为充分淋洗型和不充分淋洗型;在华北平原冬小麦和玉米轮作制度下,只要保持土壤饱和电导率低于 6 ds/m,土壤就处于完全淋洗...     

微咸水灌溉对河北低平原土壤盐分动态和小麦、玉米产量的影响

在河北低平原有咸水区的2个试验站,通过田间小区试验,连续3年研究了2g·L-1咸淡混合水灌溉对土壤盐分动态和小麦、玉米产量的影响.结果表明,2g·L-1咸淡混合水灌溉显著提高了主根层和0～120 cm土体的含盐量.麦收后微咸水灌溉处理的根层土体ECe值3年平均比淡水灌溉分别增加0.092和0.091 dS·m-1,0～120 cm土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.051 dS·m-1和0.147 dS· m-1;玉米收获后微咸水灌溉处理的根层土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.059 dS·m-1和0.127 dS·m-1,0 ～ 120 cm土体ECe3年平均比淡水灌溉分别增加0.082 dS· m-1和0.131 dS·m-1.总体上2g·L-1咸淡混合水灌溉对小麦、玉米的产量没有影响.因此从微成水长期安全利用的角度,对土壤盐分动态进行长期监测,定期淡水淋盐是非常必要的.     

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%。     

微咸水灌溉方式对设施番茄根区土壤矿质元素及离子含量的影响

采用单因素完全随机区组试验,以EC=3 mS·cm~(-1)的微咸水直接灌溉为对照,共设5个处理,分别为:CK:微咸水直接灌溉,T1:淡水灌溉(即试验温室井水)、T2:混合水灌溉(微咸水∶淡水=1∶1)、T3:微咸水和淡水按次轮灌、T4:微咸水和淡水按生育期轮灌(苗期、开花期用淡水处理,果实发育期微咸水处理),每个处理3次重,研究了微咸水不同灌溉方式对沙土槽培下"京番301"番茄坐果期、盛果期、盛果后期番茄根区土壤矿质元素含量的影响,为微咸水的合理、安全利用提供理论参考。结果表明:微咸水参与下的4种灌溉方式均可以提高番茄三个生育时期土壤全盐、速效钾及HCO_3~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、Na~+等离子的含量;CK处理可以提高坐果期、盛果后期土壤全氮、速效氮含量,显著降低盛果期土壤全氮、速效氮含量及各时期土壤全磷、速效磷含量;T1处理下,番茄三个生育期土壤全磷、速效磷含量最高,盛果期土壤全氮含量最高,T2处理可以显著提高三个生育期番茄根区土壤中铁、锰、锌、铜4种微量元素的含量。T3处理下三个生育期番茄根区土壤中全量养分、速效养分含量居中,盐分离子含量与T2及T4处理差异不显著,但整体以T4处理土壤盐分离子积累最少。相比T1而言,T4处理也可一定程度提高土壤中全量养分和速效养分含量。综上,微咸水、淡水按次轮灌(T4处理)为微咸水较为合理、安全的利用方式。     

微咸水离子组成对膜下滴灌土壤孔隙结构的影响

为探讨不同阳离子组成微咸水灌溉对膜下土壤孔隙结构的影响,开展2a田间定位试验,设置当地地下水灌溉（CK）、NaCl微咸水灌溉（T1）、KCl微咸水灌溉（T2）、CaCl₂微咸水灌溉（T3）、MgCl₂微咸水灌溉（T4）5个处理,利用CT扫描技术研究不同阳离子组成微咸水对土壤孔隙结构的影响。结果表明：与CK处理相比,随灌水次数增多,添加Na⁺处理的土壤大孔隙度显著降低,添加K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺处理的土壤大孔隙度显著增加,2022年添加Na⁺处理的大孔隙度平均降低了44.49%,添加K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺处理的土壤大孔隙度平均分别增加了5.73%、80.73%、25.75%;在2021—2022年期间,与CK相比,4种不同阳离子处理土壤孔隙成圆率均呈增加趋势,其中添加Ca²⁺、Mg²⁺处理增加显著,土壤孔隙成圆率平均增加区间分别为25.52%~30.94%、17.46%~23.19%;连续灌溉2a之后,添加Na⁺和K⁺处理的土壤开裂程度加重,土壤稳定性变差,而添加Ca²⁺和Mg²⁺对改善土壤结构、提高土壤入渗性能作用明显。     

柳枝稷种植年限对土壤盐分离子的影响

为探明能源植物柳枝稷对盐碱土的改良效果,于2014—2015年,在宁夏大学西大滩盐碱地改良试验站田间条件下,设置1、3、5 a3个不同种植年限柳枝稷处理(T1、T3、T5),以附近未种植柳枝稷的盐碱荒地作为对照(CK),研究了不同种植年限柳枝稷对盐碱土盐分离子的影响。结果表明,随着种植年限增加,柳枝稷对土壤盐分离子的作用效果增强,土壤中的Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-含量随种植年限增加而降低,在柳枝稷生育末期T5处理与CK相比,Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-含量分别下降了52.64%、40.37%和63.68%;土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)含量与柳枝稷种植年限呈正相关关系,在柳枝稷生育末期T5处理Ca~(2+)、Mg~(2+)含量分别比CK增加了2.22%、48.08%。本试验条件下,柳枝稷种植5年后对土壤Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-等盐分离子的降低作用最为明显。     

干旱区微咸水滴灌条件下典型土壤盐碱化影响因素研究

以代表性的沙壤和黏壤棉田土壤为研究对象,分别利用高、低矿化度水进行5年灌溉,即黏壤-低矿化度,黏壤-高矿化度,沙壤-低矿化度,沙壤-高矿化度共四个处理,测定0～100 cm分层土样总盐、pH、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SAR、ESP等指标,以研究玛纳斯河流域冲积扇扇缘和干三角洲区不同浓度微咸水长期滴灌条件下土壤盐分、土壤碱度、主要阳离子的变化,探讨对土壤盐化和碱化产生主要影响的离子,为干旱区微咸水灌溉生态安全管理提供理论参考。结果表明：冲积扇扇缘带黏壤土和干三角洲沙壤土盐化和碱化相伴发生,且主要受灌溉水矿化度影响;对土壤盐化和碱化均产生主要影响的离子为Na⁺,对土壤盐分产生主要影响的离子为Na⁺与Ca²⁺。这表明玛纳斯河流域土壤盐碱化的治理应从降低灌溉水Na⁺入手,将控制灌溉水总盐分和降低Na⁺占比结合起来,达到既降盐又防治土壤持续碱化的目的。     

基质栽培对微咸水灌溉下不同种类蔬菜生长的影响

环渤海区淡水资源匮乏,咸水资源丰富,为解决水资源短缺以及微咸水灌溉引起土壤盐渍化问题,研究了在微咸水灌溉条件下,基质栽培对番茄、青椒和茄子生长发育的影响,以土壤栽培为对照,基质为腐熟秸秆、珍珠岩和炉渣按 质量比1∶1∶1混合,深30 cm,整个生育期灌溉3 g·L^-1微咸水。结果表明：基质栽培条件下番茄和茄子的生长发育受到显著抑制,相对于土壤栽培,株高分别下降44.1%和25.1%,生物量分别下降80.4%和48.9%,产量下降49.2%和27.6%;青椒的株高和生物量下降15.2%和27.0%,但是产量没有显著变化。通过测定基质和土壤的盐分,发现在基质栽培条件下蔬菜受到盐分胁迫,植株耐盐性能降低,细胞膜完整性被破坏,导致番茄、青椒和茄子的光合速率分别下降18.5%、15.3%和14.1%。可见这种基质栽培条件适宜于浅根系作物,不适宜深根系作物,并且基质材料应该选择不含有盐碱土的炉渣。     

咸水灌溉对土壤水盐分布及设施番茄产量和品质的影响

为探明咸水灌溉对土壤水盐分布及设施番茄植株生长、产量和品质的影响,本试验以南疆地区设施番茄为研究对象,设置4个灌溉水矿化度,分别为2 g·L^-1（T1）、4 g·L^-1（T2）、6 g·L^-1（T3）和8 g·L^-1（T4）,并以淡水灌溉为对照（CK）,开展同一灌水定额条件下设施番茄适宜灌水矿化度的研究。结果表明：不同生育期阶段土壤含水率基本表现为20～60 cm土层较高,表层及深层土壤含水率相对较低,土壤含水率随着灌水矿化度的增大逐渐增加;0～80 cm土层平均土壤含水率在生育期内逐渐降低,且深层土壤降幅显著;生育期初始阶段土壤含盐量主要积聚在0～40 cm土层,随着生育期的推进土壤盐分呈累积趋势且向深层土壤运移,生育期末主要积聚在0～60 cm土层;灌水矿化度小于4 g·L^-1时0～20 cm土层整体呈脱盐状态,其中CK处理平均脱盐率达27.79%,T1处理平均脱盐率达17.07%;灌水矿化度2～4 g·L^-1促进了番茄植株生长,株高和茎粗相较CK分别...     

微咸水膜下滴灌对棉花植株盐分、养分吸收及品质的影响

为缓解南疆地区淡水资源紧张,充分利用微咸水资源,共设置6种不同淡咸水比例的灌溉水处理,即淡咸比1∶0(对照)、4∶1(处理1)、3∶2(处理2)、2∶3(处理3)、1∶4(处理4)、0∶1(处理5),采用田间试验,研究不同微咸水对棉花植株盐分、养分及品质的影响。结果表明:(1)随着灌溉水矿化度的增大,棉花不同器官中Na⁺含量呈现增加的趋势,叶片中Na⁺含量最高,处理1～5较对照分别增加8.29%、32.49%、32.87%、42.62%、48.05%;不同器官中Cl^-含量随灌溉水矿化度的增大而增加,以叶中Cl^-含量最高,其次是蕾铃和茎,根中最低;不同器官中Ca²⁺含量随着灌溉水矿化度增大出现下降趋势,但各处理之间差异不显著。随着灌溉水矿化度的增大,单株棉花Na⁺和Cl^-积累量出现波动性,其中Na⁺积累量在0.42～0.51 g·株^-1,Cl^-积累量在1.45～2.06 ...     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响,采用一维垂直土柱入渗试验,研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响,并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率,提高土壤保水能力,且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量,在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况,灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加,且两者结合使用时S增幅更大;由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述,使用微咸水灌溉并配施生物...     

微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄产量的影响

为探明微咸水膜下滴灌对土壤水盐分布及加工番茄生长和产量的影响,通过大田小区试验,设置灌水矿化度和灌水定额两个因素,其中3个灌溉水矿化度水平分别为S1:1 g·L~(-1)、S2:3 g·L~(-1)和S3:5 g·L~(-1),3个灌水定额分别为W1:305 m~3·hm~(-2)、W2:458 m~3·hm~(-2)和W3:611 m~3·hm~(-2),来进一步寻求适宜本地区加工番茄生长的微咸水膜下滴灌灌溉制度。结果表明:覆膜微咸水滴灌条件下土壤含水量垂直方向的变化趋势表现为0～20 cm土层随深度增加含水量逐渐降低、20～100 cm土层随深度增加含水量逐渐增大、60～100 cm范围内土层剖面含水量最大的分布规律;土壤含盐量随着灌水矿化度的增大而增加,且随着灌水量的增加土壤盐分逐渐向水平距滴灌带35 cm处聚集。灌水矿化度超过3 g·L~(-1)时加工番茄株高、茎粗均受到一定程度的抑制作用,但对产量影响不大。本文通过试验得出:灌水定额为611 m~3·hm~(-2)、矿化度为1 g·L~(-1)处理为本地区最佳微咸水膜下滴灌处理,加工番茄生长健壮且产量最高,达到127 613.2 kg·hm~(-2);同时认为,在我国淡水资源比较缺乏的新疆地区可以考虑采用灌水定额458 m~3·hm~(-2)和灌水矿化度3～5 g·L~(-1)的微咸水对盐分中等敏感的加工番茄进行灌溉。     

微咸水滴灌条件下土壤水盐分布特征试验研究

为了研究微咸水水质及灌水量对当地土壤水盐运移的影响,充分利用新疆库尔勒水管处重点灌溉实验站的水质,进行了棉田不同灌水矿化度(0.74、2.65、3.54、.41 g/L)及灌水量(6、8、10 L)下滴灌入渗试验,着重分析了淡水(矿化度0.74 g/L)和3.5 g/L矿化度微咸水及不同灌水量下的湿润体内的水盐分布特征。结果表明:微咸水可以增加土壤水平方向含水量,但脱盐效果低于淡水滴灌条件;3.5 g/L微咸水滴灌在0~40 cm垂直土层盐分均值比平均初始值稍有增加,而10~40 cm土层内没有盐分积累,可满足耕作层内棉花的生长;由试验灌水量折合成灌水定额为23 m3/667m2,所以在当地土质下采用3.5 g/L微咸水进行膜下滴灌在≥23 m3/667m2灌水定额下可行;微咸水滴头正下方纵向的脱盐系数随灌水量的增加而增加,两者呈直线关系,由该关系式可大致推求一定脱盐系数下的灌水量。     

Soil water and salt distribution under furrow irrigation of saline water with plastic mulch on ridge

Furrow irrigation when combined with plastic mulch on ridge is one of the current uppermost water-saving irrigation technologies for arid regions.The present paper studies the dynamics of soil water-salt transportation and its spatial distribution characteristics under irrigation with saline water in a maize field experiment.The mathematical relationships for soil salinity,irrigation amount and water salinity are also established to evaluate the contribution of the irrigation amount and the salinity of saline water to soil salt accumulation.The result showed that irrigation with water of high salinity could effectively increase soil water content,but the increment is limited comparing with the influence from irrigation amount.The soil water content in furrows was higher than that in ridges at the same soil layers,with increments of 12.87% and 13.70% for MMF9(the treatment with the highest water salinity and the largest amount of irrigation water) and MMF1(the treatment with the lowest water salinity and the least amount of irrigation water) on 27 June,respectively.The increment for MMF9 was gradually reduced while that for MMF1 increased along with growth stages,the values for 17 August being 2.40% and 19.92%,respectively.Soil water content in the ridge for MMF9 reduced gradually from the surface layer to deeper layers while the surface soil water content for MMF1 was smaller than the contents below 20 cm at the early growing stage.Soil salinities for the treatments with the same amount of irrigation water but different water salinity increased with the water salinity.When water salinity was 6.04 dS/m,the less water resulted in more salt accumulation in topsoil and less in deep layers.When water salinity was 2.89 dS/m,however,the less water resulted in less salt accumulation in topsoil and salinity remained basically stable in deep layers.The salt accumulation in the ridge surface was much smaller than that in the furrow bottom under this technology,which was quite different from traditional furrow irrigation.The soil salinities for MMF7,MMF8 and MMF9 in the ridge surface were 0.191,0.355 and 0.427 dS/m,respectively,whereas those in the furrow bottom were 0.316,0.521 and 0.631 dS/m,respectively.The result of correlation analysis indicated that compared with irrigation amount,the irrigation water salinity was still the main factor influencing soil salinity in furrow irrigation with plastic mulch on ridge.     

宁夏中部干旱带微咸水灌溉对砂土混合覆盖下土壤水盐运移的影响

通过实地布设微型蒸渗仪模拟研究了低(2.5 L)、中(3.7 L)、高(5.0 L)微咸水灌溉量对0％、20％、40％、60％、80％、100％砂土混合比的土壤水盐运移规律及动态分布.结果显示:在相同灌溉量条件下,当砂土混合比为20％～100％时,累计蒸发量减小幅度可达42.22％～83.07％,表层含水率减小幅度为0...     

微咸水灌溉下滴头流量及灌水量对压砂土壤入渗及水盐分布的影响

为探讨滴头流量及灌水量对微咸水灌溉条件下覆砂土壤入渗规律及水盐分布的影响,开展室内土槽试验研究了微咸水灌溉下相同灌水量时3种滴头流量(0.85、1.70、3.40 L·h^-1)及相同滴头流量下3种灌水量（5.88、6.60、10.00 L）对压砂土壤湿润锋迁移以及灌溉后土壤水盐分布特征,以期为压砂地合理利用微咸水提供理论依据。结果表明：滴头流量越大,湿润锋在水平和垂直方向上运移距离越大,湿润锋水平和垂直入渗距离与入渗时间存在幂函数关系。供试土壤在0.85 L·h^-1和3.40 L·h^-1滴头流量下湿润体稳定的垂直/水平的比值为1.1,而1.70 L·h^-1滴头流量下其比值为0.9。覆砂条件下高含水率及低盐分区出现在距滴头较远的区域,并随着滴头流量增加逐渐向滴头靠近;随灌水量增加该区域范围不断扩大,土壤水分及盐分分布模式则越接近无覆砂条件模式。因此,砂层覆盖改变了微咸水滴灌条件下土壤水分、盐分的分布规律。     

咸淡混合水喷灌对土壤水盐运移及小麦、玉米产量的影响

探究不同矿化度咸淡水混合喷灌对冬小麦、夏玉米生长及产量的影响,并通过监测土壤水盐分布状况来选择适宜矿化度的咸淡水灌溉方式。在河北低平原地区开展大田灌溉试验,研究了淡水畦灌、淡水喷灌、2 g·L^-1和3 g·L^-1咸水与淡水混合喷灌对小麦、玉米生长及土壤水盐运移的影响。结果表明：与淡水喷灌相比,连续两年灌溉后,小麦收获时2 g·L^-1和3 g·L^-1矿化度咸淡混合水喷灌处理的根层（0~40 cm）土体含盐量平均分别增加了17.8%和42.7%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了32.9%和74.3%,玉米收获时根层土体含盐量平均分别增加了40.3%和86.9%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了39.0%和88.9%,且3 g·L^-1矿化度咸淡混合水喷灌处理的盐分累积已超出小麦和玉米生长的盐分阈值。2 g·L^-1矿化度处理的冬小麦产量较淡水喷灌处理降低了9.8%~11.4%（差异不显著）,但3 g·L^-1矿化度处理比淡水喷灌处理的产量显著降低了25.0%~25.9%（P<0.05）;2 g·L^-1矿化度处理的夏玉米单株穗粒质量和产量较淡水喷灌处理分别降低了5.1%~10.4%和6.6%~10.5%（差异不显著）,3 g·L^-1矿化度比淡水喷灌处理的百粒重、单株穗粒质量和产量分别降低了18.6%~22.4%、18.2%~25.9%和14.7%~15.3%（P<0.05）,3 g·L^-1矿化度对冬小麦和夏玉米的产量构成因素影响显著。因此,咸淡混合水矿化度不大于2 g·L^-1的喷灌模式用于该地区冬小麦-夏玉米田间灌溉是可行的。     

燥红土微咸水滴灌下水盐运移规律的试验研究

为了探讨燥红土地区微咸水滴灌的水盐运移规律,对该地区容重为1.2 g·cm^-3的红壤土,进行了不同灌水矿化度（2.88 g·L^-1,4.86 g·L^-1,8.33 g·L^-1）的单、双点源入渗试验及不同滴头流量（2.68 L·h^-1,3.74 L·h^-1,4.68 L·h^-1）的单点源入渗试验,采用室内三维土箱入渗,分析滴头流量及矿化度对该地区红壤土水盐运移规律的影响。结果表明：单点源入渗试验中,矿化度一定（2.88 g·L^-1）的条件下,灌溉时间在150 s后, 3.74 L·h^-1滴头流量下湿润锋运移速率快且稳定,平均推进速率达1.65 cm·s^-1,最终推进深度达22 cm,可以达到灌溉要求,优于4.68 L·h^-1滴头流量的综合性能且节省灌溉水;在滴头流量一定（3.74 L·h^-1）的条件下,湿润锋推进深度随矿化度的增加而增加,其速率排序为：2.88 g·L^-1<4.86 g·L^-1<8.33 g·L^-1,其推进深度分别为21.5、22.4、22.78 cm。双点源试验中,矿化度为8.33 g·L^-1和4.86 g·L^-1的滴头正下方及交汇部分含水率均达到0.4 g·g^-1左右;但8.33 g·L^-1矿化度下含盐量可达0.4%,不适合作物生长,而矿化度为4.86 g·L^-1的微咸水灌溉时,在交汇部分会形成一个含盐量0.1%左右的适合作物生长的低盐区域。在滴头流量为3.74 L·h^-1时,将单、双点源入渗试验的同一入渗深度处进行对比分析发现,随着矿化度增大,地表湿润比由87%增加到90.8%;8.33 g·L^-1矿化度下交汇时间比2.88 g·L^-1矿化度下提前16 min;矿化度为8.33 g·L^-1时在0～15 cm土层,交汇区含盐量相对于相同湿润位置处单点源的含盐量增加了37%,而矿化度不大于4.86 g·L^-1时,含盐量增加比率几乎为负值,可知矿化度为4.86 g·L^-1的土壤积盐不显著且含水率高。在灌溉水资源匮乏的云南燥红土地区推广应用微咸水滴灌时,可参考滴头流量3.74 L·h^-1,微咸水矿化度≤4.86 g·L^-1用于作物栽培实践。