地膜覆盖时间对绿洲覆膜滴灌棉田土壤盐分时空变化的影响

【目的】地膜覆盖技术广泛应用于中国西北内陆的棉花生产,然而地膜覆盖周期对土壤物理性质的影响知之甚少,本文旨在探讨不同地膜覆盖时间对绿洲棉田土壤盐分时空变化的影响,并明确最佳的地膜覆盖周期。【方法】以南疆绿洲灌溉棉田为研究对象,设置不同的地膜覆膜时间,比较地膜覆盖40 d、55 d、70 d、85 d、100 d和全生育期覆盖处理,棉田土壤含水量及含盐量在水平和垂直二维空间的差异,明确其对土壤盐分分布及运移规律的影响。【结果】随着覆膜时间的增加,土壤平均含水量逐渐增加,与CK相比,覆膜40~85 d土壤含水量降低14.5%~7.5%,覆盖100 d处理则高出4.4%。土壤平均含盐量随覆膜时间的缩短而增加,其中对0~40 cm土层的影响较大,对60~80 cm土层的影响较小。覆膜时间越长则抑盐效果越明显,但覆盖时间超过100 d后,地膜保水抑盐效果下降。【结论】地膜覆盖时间在85~100 d抑盐效果与全生育期覆膜相当,该结果为土壤盐渍化治理以及明确残膜适宜回收时期提供了理论依据。

RZWQM2模型模拟地膜覆盖时间对棉田氮素迁移特征和氮肥利用效率的影响

【目的】地膜覆盖时间影响着棉田养分的迁移及氮素利用效率,我们尝试利用根区水质模型(root zone water quality model-version 2,RZWQM2)评估新疆绿洲棉田不同地膜覆盖时间下土壤氮素迁移特征和作物吸收利用率,为优化地膜覆盖方法提供理论依据。【方法】于2017-2018年在新疆进行了棉花田间试验,设覆膜时间分别为40、55、70、85、100天和常规全生育期覆盖对照共6个处理。在苗期-吐絮期测定0-80 cm土层贮水量和硝态氮含量,成熟期测定棉花氮素吸收量。利用全生育期土壤贮水量、硝态氮含量及植株氮养分吸收量的实测数据校正了基于气候因素的RZWQM2模型参数,利用地膜覆盖时间处理的实测数据对模型参数进行验证,最后利用建立的模型计算了2017和2018年棉花生长55~105天期间,地膜覆盖每延长3天棉田土壤剖面的氮素平衡和植株氮素利用率。【结果】以全生育期覆盖处理数据校正后的RZWQM2模型,模拟的2017、2018年不同地膜覆盖时间土壤贮水量和土壤硝态氮含量与实测值之间均方根误差(RMSE)分别为1.14~2.87 mm、2.05~17.28 mg/kg,平均相对误差(MRE)分别在6.61%~20.08%、0.06%~0.57%;与棉株氮素吸收量实测值吻合度均较高,氮素吸收峰值分别出现在94~96和97~99天,最大氮素吸收增长率均出现在85~90天;依据校正后的RZWQM2模型计算,氮素总损失量(氨挥发+反硝化+渗漏)随地膜覆盖时间的增加而下降,地膜覆盖时间达94~99天时氮素渗漏损失最低;氮肥农学效率和生理利用率相较氮素回收率对地膜覆盖时间的变化响应更明显。利用该模型计算的2019和2020年度棉花氮素吸收和利用率随地膜覆盖时间的变化,2020年气温高、降水少,变化曲线趋于抛物线,而2019年更接近于直线。【结论】经过校正与验证,根区水质模型RZWQM2模拟的土壤氮素动态和作物氮素吸收利用值与实测值的均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)值均在允许范围之内。利用该模型模拟的棉花氮素吸收量和氮肥利用率随地膜覆盖时间变化的差异反映了气象和土壤因素的影响,因而该模型是新疆棉花生产适宜的地膜覆盖时间的客观和可靠的评估方法。在新疆地区地膜覆盖时间为94~99 d时有利于降低氮素淋溶损失风险,提高棉株氮素利用率。