滴灌灌水下限对夹砂层农田土壤水盐分布和玉米生长的影响

为探明滴灌灌水下限对夹砂层土壤水盐分布和作物生长的影响,在河套灌区开展连续2年的田间试验。供试土壤60~100 cm深度为砂土层,供试作物为玉米。基于土壤基质势,设置5个滴灌灌水下限:-10 kPa(S1),-20 kPa(S2),-30 kPa(S3),-40 kPa(S4)和-50 kPa(S5)。结果表明夹砂层显著影响土壤水盐运移。0~60 cm根层含水量较低,而砂层较高;土壤盐分受水分影响,更多聚集在砂层。灌水下限显著影响土壤水盐分布和各层储量,下限越高,根层土壤含水量越高、含盐量越低,而砂层及以下处理间差异不显著。S1、S2和S3处理玉米籽粒产量显著高于S4和S5(P<0.05),且前三者之间差异不显著,S3水分利用效率最高。因此,针对河套灌区夹砂层农田,建议膜下滴灌灌水下限为-30 kPa。

利用HYDRUS-2D模拟膜下滴灌玉米农田深层土壤水分动态与根系吸水

河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0~120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0~120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R2)分别为0.039~0.042 cm3·cm-3和0.78~0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9~49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P<0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240~300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。

化肥减量和有机替代对重度盐渍土水盐特性及向日葵水氮利用效率的影响

【目的】研究有机肥氮替代化肥氮对盐渍化农田土壤水盐特性及作物生长的影响,为河套灌区盐渍化农田作物生产的高质量发展提供理论依据和技术支撑。【方法】本研究针对河套灌区重度盐渍土于2019—2020年开展连续2年的田间试验。在同一施氮量(N 180 kg/hm^(2))下,设置不施有机肥(OF0)及有机肥氮分别替代化肥氮施用量的50%(OF1)和100%(OF2)处理,以不施肥为对照(CK)。测定不同时期土壤容重、质量含水率及饱和浸提液电导率(ECe),同时在向日葵收获后测定籽粒产量及产量性状。【结果】有机替代可以降低土壤容重和提高土壤孔隙度,经过两年的田间试验后,OF1和OF2处理0—40 cm土层土壤容重分别为1.46和1.43 g/cm^(3),较2019年播种前分别降低了3.97%和5.92%,土壤孔隙度较2019年播种前分别提高了4.94%和7.90%(P<0.05)。有机替代显著改善盐渍土水盐特性,OF1和OF2处理显著提高了土壤含水率,OF1处理土壤含水率分别较OF0、OF2和CK提高了5.34%、3.65%和10.55%(P<0.05)。两季向日葵生育末期OF2处理0—100 cm土层土壤ECe均值为6.77 dS/m,分别较OF0、OF1处理降低了44.10%、11.61%(P<0.05)。有机替代提高了向日葵籽粒产量及水分利用效率,OF1处理较OF0、OF2和CK分别增产9.47%、7.52%和62.90%(P<0.05),分别提高净收益7.02%、23.12%和65.00%(P<0.05);OF1处理水分利用效率较OF0、OF2和CK分别提高了17.50%、9.52%和73.82%(P<0.05)。此外,OF1处理较OF0与OF2处理显著提高了氮素偏生产力和氮素农学效率(P<0.05)。【结论】有机肥替代化肥能够改良河套灌区重度盐渍土土壤结构,改善作物根区土壤水盐环境,提高产量及水氮利用效率。但是有机肥全部替代化学氮肥降低了向日葵的生产效益,也没有显著提高向日葵的水肥利用效率。在当前推荐的氮磷钾肥基础上(N 180 kg/hm^(2)),有机肥氮替代50%化肥氮在河套灌区重度盐渍土上是可行的施肥措施。