地下微咸水埋深对土壤水盐分布与冬小麦耗水特性的影响

环渤海低平原地区的冬小麦生产面临淡水资源短缺的制约,高效安全利用较为丰富的浅层微咸水资源对农业可持续发展具有非常重要的意义。本研究于2021—2022年采用土柱模拟方法在中国科学院南皮生态农业试验站开展,试验设置4个处理:无地下水埋深淡水灌溉处理(CK),地下微咸水埋深为0.5 m(GW1)、1.0 m(GW2)及1.5 m(GW3)处理,每个处理3个重复,对不同微咸水埋深下冬小麦土壤含水量及含盐量和水分利用特点进行调查。结果表明,表层土壤(0~10 cm)含水量及含盐量随地下水埋深的增加而逐渐降低。与CK处理相比,GW1处理表层土壤含水量显著增加30.9%,GW3处理显著降低79.3%,而与GW2处理无显著变化;GW1和GW2处理表层土壤盐含量显著增加3.4 g·kg^(−1)和2.0 g·kg^(−1),而GW3与CK处理之间差异不显著。GW1和GW2处理盐分主要积累在土壤表层(0~10 cm);GW3处理表层盐分较低,主要积累在土壤30~50 cm深度。冬小麦蒸散量随地下水埋深的增加而显著降低,与CK处理相比,GW1和GW2处理下冬小麦蒸散量显著增加50.2%和20.3%,GW3处理无显著差异。冬小麦产量在GW3处理下最高,较CK处理显著提高38.04%;同时,该处理具有最高的生物量水平水分利用效率和产量水平水分利用效率,显著高于CK处理26.7%和40.1%。上述结果表明,咸水质量浓度为3 g·L^(-1),地下水埋深在0.5~1.5 m的条件下,1.5 m是冬小麦生长的适宜地下微咸水埋深上限,此时,表层含盐量和作物蒸散量最低,产量和水分利用效率最优。

太行山坡地不同植物篱对表层土壤水盐分布影响研究

[目的]探究不同植物篱对太行山坡地表层土壤水盐分布影响,为太行山坡地布设最优植物篱和减少水土流失提供理论与实践依据。[方法]以太行山坡度13°、海拔152 m正南坡地的薄荷、白芍、泽兰、艾草、锦灯笼、鱼腥草植物篱小区为研究对象,以空白裸地小区为对照,采集各小区植物和带上、带中、带下0—20 cm土壤,比较分析植物生理特征和土壤水盐特征差异,并采用主成分分析、聚类分析对植物篱影响土壤水盐分布能力进行综合评价。[结果](1)植物篱生理特征存在差异。薄荷、白芍地上、地下、总生物量较高,锦灯笼、鱼腥草则较低;白芍根冠比最高(p<0.05);鱼腥草、锦灯笼植物含水率较高,白芍则最低。(2)植物篱影响坡地土壤水盐分。与空白裸地相比,植物篱带中、带下平均土壤容重降低了9.23%,7.22%;植物篱带中平均自然含水量、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量分别增加了8.10%,14.98%,21.49%,19.78%;植物篱带下平均电导率则降低了9.97%。(3)植物篱类型与篱带位置对土壤水盐分布存在交叉影响,其中植物篱类型显著影响自然含水量、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量、pH和电导率(p<0.05),篱带位置显著影响电导率(p<0.05),植物类型×篱带位置显著影响自然含水量和电导率(p<0.05)。(4)植物篱生理特征与土壤水盐相关性显著,其地下生物量、根冠比、植物含水率与土壤水盐指标之间多呈显著或极显著相关(p<0.05,p<0.01)。(5)各植物篱对土壤水盐分布影响能力综合排序为:白芍>泽兰>锦灯笼>鱼腥草>薄荷>艾草。[结论]植物篱显著影响坡地表层土壤水盐分布,白芍植物篱对表土水盐分布影响能力最强,艾草植物篱则最弱,因此防治坡地水盐流失可优选白芍植物篱,若采取艾草植物篱则宜采取混交种植模式并合理布局。

棚内微咸水覆膜滴灌下带间土壤水盐分布特征模拟

微咸水覆膜滴灌在发挥节水效益的同时应避免土壤盐分的积聚,在缺乏大水淋洗的设施大棚内,覆膜对土表局部蒸发的抑制伴随滴灌湿润体的交汇,加剧了滴灌带带间水盐分布的不规则性,导致土壤积盐的潜在风险增加。针对上述问题,以布设形式为“两膜两行”的覆膜滴灌田间小区为试验对象,通过HYDRUS模型构建了不同滴头流量(0.5~3.0 L/h)及膜间裸地间距(0~50 cm)组合情景下的二维土壤剖面模拟域,并针对滴头处的带间区域进行水盐动态分布的模拟研究。结果表明,所建模型能较为精确地描述带间剖面内水盐的分布状况,且模拟精度随与滴头水平距离的减小而提升。当膜间裸地间距从50 cm缩小至0 cm时,带间剖面土壤的平均含水率从25.12 cm^(3)/cm^(3)上升至28.76 cm^(3)/cm^(3),平均土壤盐分质量浓度从9.53 g/L下降至6.25 g/L;滴头流量对带间区域内土壤水盐含量的影响程度相对较低,流量0.5、3.0 L/h下土壤体积含水率及盐分质量浓度的最大差异仅分别为0.14 cm^(3)/cm^(3)和0.22 g/L,且均出现在膜间裸地间距为50 cm的情景下。经多轮灌水蒸发后,带外区积聚的盐分将向带间区扩散,并随膜间裸地间距的减小,土壤含盐量最低值的水平位置将从滴头处向带间区推移。研究成果可为设施大棚环境下选取适宜的低盐作物栽种位置提供理论依据。

AMF-玉米联合对“表土层–含水层–隔水层”排土场重构模式土壤水盐分布的影响

土壤水盐分布严重影响煤矿区排土场生态重建及植物组配模式,为探究菌根植物影响下煤矿区排土场“表土层−含水层−隔水层”三层重构模式下的土壤水盐分布特征,采用室内土柱试验,设置种植玉米+接种丛枝菌根真菌(YM+AMF)、仅种植玉米(YM)和不种玉米+不接菌(CK)3个处理。结果表明:(1)不同处理对土柱底部水分运移特征无显著影响,各处理含水层毛细水上升高度均约为10 cm;(2)水分与盐分分布随土层深度均呈正相关关系;接种AMF有利于保持表层土壤水分含量,相较于YM处理土壤含水率在0~10、10~20 cm分别提高52.0%、43.9%;接菌处理降低了10~50 cm土层的盐分含量,在20~30、30~40、40~50 cm处接菌处理的电导率较YM处理分别低了41.0%、14.1%、8.1%;(3)利用MixSIAR模型量化了不同深度土层水分对玉米的贡献率,表明YM和YM+AMF处理的主要供水层皆位于0~10 cm,供水率分别为44.3%和30.5%。同时,在累计土壤剖面水分贡献率上,接菌显著提高了中深部土层(20~70 cm)的水分贡献率,累计提升了13.8%。该研究成果对西部矿区“以水量植”的生态复垦具有重要科学指导意义。

咸水非充分灌溉对土壤水盐分布及玉米产量的影响

通过不同矿化度的咸水灌溉春玉米试验,研究了石羊河流域中游咸水充分灌溉和非充分灌溉对土壤水盐分布及玉米产量的影响.结果表明:土壤含水量峰值均出现在灌溉期,充分灌溉变化幅度高于非充分灌溉;土壤含盐量随灌水矿化度的增大而增大,相同灌水矿化度下,非充分灌溉处理的土壤含盐量均较充分灌溉处理低;非充分灌溉处理土壤盐分累积层较充分灌溉处理上移;80～100cm土壤含水量和含盐量保持稳定,不受灌溉水量和水质的影响.与淡水充分灌溉相比,咸水灌溉下玉米产量降低约15～22;9g.L-1、6g.L-1、3g.L-1咸水非充分灌溉下玉米收获后1m土层平均土壤含盐量分别比充分灌溉降低8.1、12.4和18.4,而产量仅分别降低3.4、6.8和3.0.

水平翻耕措施对覆膜滴灌土壤水盐分布调控效果研究

为探究水平翻耕措施对覆膜滴灌土壤水盐分布的调控效果,于2016—2017年和2019年分别在新疆维吾尔自治区石河子及库尔勒进行室内土槽试验和田间试验,对应用覆膜滴灌技术的土壤分别进行水平翻耕(T)与免耕(NT)处理,室内土槽试验主要研究翻耕措施对土壤水盐分布的调控机理,田间试验主要进行生产验证,以此分析水平翻耕措施对膜外土壤盐分的改良作用。试验结果表明:与免耕处理相比,水平翻耕可提高膜内耕层土壤的蓄水能力,降低土壤水平渗吸能力及垂直扩散能力,翻耕处理的膜内耕层土壤平均含水率比免耕处理高3.66个百分点,耕层以下土壤的平均含水率比免耕处理低4.13个百分点;水平翻耕处理下的膜内土壤盐分分布受水分淋洗作用影响较大,而膜外土壤盐分分布主要受翻耕的影响,其膜内下层土壤总积盐率是免耕处理的1.23倍,膜外土壤平均脱盐区范围比免耕处理深25 cm;首次翻耕对膜外土壤脱盐效果最明显,春耕可使膜内、外土壤盐分分布均匀度提高,翻耕处理的棉花总出苗率及总有效株占比率分别比免耕处理高23.62、25.19个百分点。覆膜滴灌条件下,滴灌淋洗和水平机械翻耕相结合相当于综合利用水利改良与客土改良治理土壤盐碱化,最终使覆膜滴灌技术产生的盐分空间分布由早期的“膜外表聚型”逐渐向后期的“膜内底聚型”转变。研究结果可为解决膜下滴灌条件下膜外土壤盐分表聚问题提供思路,同时也可为滴灌条件下翻耕措施的合理选择提供参考。

干旱灌区农田土壤水盐分布特征及其对地下水响应

灌区土壤水盐迁移特征是影响土壤次生盐渍化与作物产量的重要因素。以内蒙古河套灌区义长灌域典型试验区为研究对象,根据2013年野外实测资料,分析了试验区0~150 cm土壤剖面含水率、含盐量、各离子含量的时空分布规律及水盐相关性。分析表明:土壤水、盐含量受多重因素影响,浅层土壤水、盐含量受灌溉和蒸发影响较大,属于强变异,季节性变化特征明显,随土层深度的增大,受控于地下水埋深,土壤含水率、含盐量变异性由强变弱;土壤含盐量与地下水埋深、土壤含水率成反比,与各离子含量成正比,盐分组成中阴离子以HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)为主、阳离子以Na^(+)、K^(+)为主;受灌溉和气候影响,作物生长期(4-9月)浅层土壤盐分含量增减较为频繁,冻结期受冻结作用影响,土壤盐分呈现上升趋势。因此,加强秋浇期,尤其在冻结之前的排水,对于提升灌区排盐效果和降低农田土壤耕层盐分至关重要。

播种方式对膜下滴灌棉田土壤水盐分布及出苗的影响

分析了不同播种方式下土壤水盐运移特征及其对棉花出苗率的影响。结果表明,播种方式影响土壤水分剖面分布,土壤含水率整体上随土层深度增加而增大,且浅层（0-20cm）土壤含水率差异明显,表现为＂干播湿出＂〉＂滴水出苗＂〉＂双膜覆盖＂〉＂常规播种＂。土壤溶液电导率随土层深度的增加而减小,浅层土壤溶液电导率差异尤为明显,＂干播湿出＂、＂滴水出苗＂和＂双膜覆盖＂模式下土壤溶液电导率比＂常规播种＂方式分别减小25.09%、62.92%和93.26%。不同播种方式下棉花出苗率差异明显,表现为＂双膜覆盖＂〉＂滴水出苗＂〉＂干播湿出＂〉＂常规种植＂。浅层土壤溶液电导率与棉花出苗率显著线性负相关,棉花出苗的耐盐阈值为2.93mS/cm。

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。

灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响

农业发展中对灌溉水量和水质的要求比较高,而且水也是农业生产中不可或缺的重要条件。玉米作为我国的重要粮食作物,在社会生产生活中发挥着极为重要的作用。春玉米种植必须深入探究灌溉水量和水质,促使土壤水盐分布处于合理状态,只有这样才能进一步促进我国的农业发展,为我国国民经济水平提升奠定坚实的基础。

间伐对塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣生长与土壤水盐分布的影响!

在塔里木沙漠公路防护林示范段对老化衰败的乔木状沙拐枣林进行间伐试验,并对间伐后沙拐枣的生长与土壤水盐分布进行连续监测.结果表明:间伐对乔木状沙拐枣的物候期不会产生影响;间伐后保留株的当年株高、冠幅、地径和新枝长等的生长量均大于对照,其增幅的大小依次为株行距2m×1m>株行距1m×1m>对照,且差异显著;间伐当年株行距2m×1m和1m×1m同化枝的表面积分别为每株5.97和5.22m2,均显著高于对照的每株3.1m2;株行距2m×1m、1m×1m与对照在0～160cm土层含水量的差异达到极显著水平,且随间伐强度的增大土层含水量明显增加;土壤含盐量的大小依次为对照>株行距1m×1m>株行距2m×1m,差异显著;间伐后保留株的密度以株行距2m×1m的效果为佳.

平茬对塔里木沙漠公路沙拐枣防护林生长与土壤水盐分布的影响

对塔里木沙漠公路防护林示范段老化衰败的沙拐枣林分进行平茬复壮试验,并对平茬后沙拐枣生长与土壤水盐分布进行动态监测.结果表明:两次平茬后,沙拐枣萌蘖株的株高、冠幅、地径和萌蘖数均迅速增加.与对照相比,平茬后第3年,沙拐枣萌蘖株的平均株高超过对照,冠幅和最大地径分别达到对照的92.0%和73.0%;萌蘖株的枝鲜质量、同化枝鲜质量、枝干质量、同化枝干质量、地上部分总鲜质量和总干质量分别达到对照的80.0%、115.0%、80.0%、116.0%、93.5%和88.0%.平茬4年后地上生物量达到甚至超过对照.平茬能增加土壤含水量,且影响达到极显著水平;平茬能降低土壤含盐量,但影响不显著.对老化衰败的沙拐枣林进行重复平茬,能增加其土壤含水量,降低根系分布层土壤含盐量,有效促进其复壮更新.

调亏滴灌对土壤水盐分布与河套蜜瓜产量的影响

研究不同生育期调亏及亏缺程度对土壤水盐分布和河套蜜瓜产量的影响。采用田间滴灌试验,分别在蜜瓜伸蔓期和结果期进行20%、30%和40%灌水量亏缺处理。试验结果表明：充分灌溉处理（T1）的土壤剖面含水率随时间波动最为剧烈,伸蔓期和结果期亏缺处理的土壤剖面含水率平均极差分别比T1低48.5%和80%。各处理的土壤剖面盐渍度随时间均有增长趋势,T1的土壤剖面平均电导率在生育期前后的增幅为0.026ds/m,亏缺灌溉处理的增幅为0.073~0.098ds/m。伸蔓期和结果期亏缺处理的产量平均值分别比充分灌溉处理显著降低16.0%和20.5%,但2个时期亏缺处理的产量之间不存在显著性差异。伸蔓期亏缺处理的平均灌溉水利用效率比T1低11.6%,而结果期亏缺处理比T1高6.5%。在结果期亏缺处理中,进行30%灌水量亏缺的T7产量最高,并与伸蔓期各亏缺处理相对于T1的减产幅度相差不大,但灌水量比T1低25.0%,灌溉水利用效率比T1高9.0%。因此,为取得较好的节水效应和灌溉水利用效率,T7是滴灌条件下河套蜜瓜覆膜起垄种植的最佳选择。

不同灌溉条件对春玉米农田土壤水盐热分布影响的试验研究

农田土壤中的水盐热条件是农作物生长的重要环境参数,是农作物质量和产量的重要参考标准.在现代化的农业灌溉要求下,开展含盐土壤的节水灌溉可以科学地利用水土资源,保证春玉米的健康生长.基于此,通过春玉米农田的灌溉试验,对在不同灌溉条件下春玉米农田土壤的水盐热分布影响进行研究,旨在为我国农作物的培育提供参考.

滴灌种植模式下土壤水热盐及棉花生长研究

为了研究北疆地区滴灌种植模式对棉田土壤水盐运移、土壤温度、生长、产量及水分利用效率的影响,通过测坑试验,以传统漫灌种植模式(一膜两管四行模式M4)为对照,设置了3种滴灌种植模式(一膜两管六行模式M1、一膜三管六行模式M2、一膜两管四行模式M3)。结果表明,相同灌溉定额下,M2模式下根区的土壤水盐分布对于棉花的生长和水分吸收利用是最为有利的,M1和M3模式次之,M4模式最不利;除M4模式外,其它三种种植模式下的土壤增温快,降温慢,表现出了较好的保温、提温作用。故不同种植模式下滴灌带布置方式、灌溉方式、覆膜宽度等造成了土壤水盐分布、温度变化的不同,进而对棉花的光合作用、生长产生了影响,最终导致棉花的产量及水分利用效率存在着差异,其中M2模式平均产量与WUEET最高,分别为6 701 kg·hm^(-2)、1.07 kg·m^(-3),M4模式最低,分别为4 908 kg·hm^(-2)、0.77 kg·m^(-3)。因此,从提高水分利用效率与增产的角度分析,推荐在北疆地区以一膜三管六行模式(M2)的超宽膜机采模式为主要种植模式。

秸秆深埋结合地膜覆盖土壤水盐运移模拟试验研究

[目的]探究滨海地区盐渍土在春秋季节强烈返盐问题的治理方法。[方法]通过室内土柱模拟实验,研究了覆膜和秸秆深埋对盐碱土水分入渗、蒸发及水盐运移特性的影响。[结果]淋洗入渗阶段,秸秆深埋可减缓水分入渗速度,优化耕层水盐分布,在提高耕层土壤含水率的同时增强了淋盐效果。潜水蒸发阶段,各处理均能抑制潜水蒸发,秸秆深埋整体抑蒸效果和控盐效果均优于土表覆膜,但蒸发结束后,覆膜处理浅层0~30cm土层土壤的含水率较其他未覆膜处理提高了11.74%~59.91%。[结论]秸秆深埋与覆膜相结合的处理体现了较优的保水控盐效果,可在滨海区农业生产中进行推广应用。

干播湿出灌水量和灌水频率对棉田土壤板结、水盐分布及出苗的影响

为探究干播湿出对棉花覆土板结程度、土壤水盐分布以及出苗情况的影响,设置不同出苗水量与灌水频率2个因素,共计6个处理和1个对照处理,分别为WP1(675 m^(3)·hm^(-2))、WP2(900 m^(3)·hm^(-2))、WP3(1125 m^(3)·hm^(-2))、WP4[(675+225)m^(3)·hm^(-2)]、WP5[(675+450)m^(3)·hm^(-2)]、WP6[(675+300+225)m^(3)·hm^(-2)]与冬灌处理,对各处理的表层覆土板结度、灌前与灌后含水率及含盐量、出苗率、株高、茎粗等指标进行分析。结果表明:表层土壤板结度受灌溉水总量与灌水频次影响,WP4处理表层土壤板结程度最低(99.87 kPa),少量高频灌溉可以降低表层土壤板结度;各处理膜间电导率最大,高于窄行土壤9%以上;WP4处理出苗率最高(84.74%);窄行电导率、窄行含水率和表层覆土板结度与出苗率均具有显著负相关关系,土壤含水率与窄行电导率与株高、茎粗均呈现显著负相关关系。通过评判各处理出苗率与生长指标,WP4处理为最优处理。

新疆克州灌区灌溉排水与土壤水盐监测研究

通过对新疆塔里木农业灌溉排水与环境保护第二期工程克孜勒苏柯尔克孜自治州 (阿图什市和阿克陶县项目区 )项目区 4年(2 0 0 0～ 2 0 0 3)的地表水、地下水的水质和水量 ,排水监测点水质和水量 ,土壤含盐量等水盐动态监测资料的分析和计算 ,了解了该区农业水盐分布规律及时空变化状况 。

一膜两年覆盖对河套灌区盐碱土水盐分布和食葵生长的影响

【目的】为内蒙古河套灌区盐碱地一膜两年覆盖技术应用提供依据。【方法】在河套灌区中度盐渍化农田研究了传统的秋季翻耕春季覆新膜(CT)、秋季留膜免耕(NT)2种耕作覆膜方法对土壤水盐分布、土壤温度和食葵生长的影响,并对其经济效益进行评价。【结果】春播前,NT处理农田0~80 cm土层含水率显著提高,1 m土体贮水量较CT处理显著提高9.91%,NT处理0~100 cm各层土壤含盐量均显著低于CT处理,总储盐量降低35.86%;收获后CT、NT处理贮水量无显著差异,NT处理储盐量较CT处理显著降低42.07%。NT处理在苗期和蕾期降低了地膜增温效果,06:00时5 cm土层平均温度较CT处理低0.9℃,14:00时较CT处理低1.5℃。NT处理食葵蕾期长势较弱,株高、地下干物质量分别较CT显著降低23.81%、23.61%,在进入盛花期后,NT处理食葵生长加速,地上、地下干物质积累速率分别较CT处理提高23.50%、26.59%,一膜两年覆盖对食葵籽粒产量无显著影响,CT、NT处理产投比分别为3.07、4.53。【结论】一膜两年覆盖具有一定的生态效益和经济效益,是适于河套灌区盐碱地的节本增效型农田管理技术。

磁化水膜下滴灌对棉田水盐分布特征及棉花生长特性的影响

通过田间小区磁化水滴灌试验,研究了磁化水膜下滴灌对土壤水盐分布特征、棉花生长特性及产量的影响。结果表明:磁化水灌溉可以提高土壤含水量,促进棉花根系对水分的吸收,0—100 cm土层内磁化强度为3 000 Gs时的土壤含水量最大,保水效果最好。磁化水灌溉可以有效降低土壤盐分含量,加快土壤盐分的淋洗,0—100 cm土层内各磁化水处理土壤平均含盐量表现为3 000 Gs<4 000 Gs<1 000 Gs<5 000 Gs<0 Gs,磁化淡水处理的土壤脱盐率为2.7%~28.2%,3 000 Gs磁化处理的土壤脱盐率最高;磁化微咸水处理的土壤积盐率为21.7%~33.9%。磁化水滴灌可以促进棉花生物量及产量的增长,淡水、微咸水磁化处理的产量较未磁化处理增加了8.98%~31.4%,3 000 Gs磁化处理下的棉花产量最高。从棉花生长特征、产量、水分利用效率等方面综合考虑,3 000 Gs为最佳磁化强度处理。