咸淡水交替灌溉对冬小麦生理生化特征及产量的影响

为了合理利用微咸水资源,制定适宜的微咸水灌溉制度,选择典型灌区开展田间试验研究,设置矿化度、灌溉定额2个因素,以及淡水-淡水(T_(1))、淡水-淡水-淡水(T_(2))、淡水-微咸水(T_(3))、淡水-微咸水-微咸水(T_(4))4个灌溉方案,研究咸淡水交替灌溉对冬小麦生理生化特征及产量的影响。结果表明:微咸水灌溉的各土层含盐量较淡水灌溉的显著提高;拔节期灌溉后3 d,方案T_(4)的最大荧光产量增加17.73%,叶片脯氨酸、可溶性还原糖分别增加12.89%、57.63%;灌浆期灌溉前,方案T_(3)、T_(4)的土壤含盐量显著提高,叶片净光合速率减小22.52%~25.35%;灌浆期灌溉后6 d,方案T_(4)的最大荧光产量、最大光化学量子产量分别增加6.44%、1.38%,脯氨酸、可溶性还原糖含量分别减小19.09%、5.87%,说明微咸水灌溉可以缓解干旱胁迫;与方案T_(1)、T_(3)相比,方案T_(4)的千粒重显著增大,产量分别提高12.24%~12.81%。

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处理的鲜草产量和干物质产量较T1处理分别显著降低15.54%和19.69%。(3)玉米产量随微咸水灌溉频率的增加呈先增加后降低的趋势,T2处理的籽粒产量显著高于T5处理,但与T1、T3、T4处理差异不显著。T3、T4、T5处理籽粒产量较T1处理分别降低了4.33%、4.58%、7.87%。【结论】咸、淡水交替滴灌频率比为3:1(T4处理)可减少淡水灌溉量,维持土壤周年盐分平衡,稳定苕子生物量和玉米产量,可作为黄河三角洲盐渍农田最佳咸淡水交替灌溉方案。

咸淡轮灌土壤水盐运移特征研究

为了寻求合理微咸水农田灌溉方法,进行了不同咸淡轮灌模拟试验,分析了累积入渗量、湿润锋、土壤含水量、土壤含盐量、盐分浓度和钠吸附比的变化特征,结果表明咸淡咸轮灌方式下土壤入渗能力较大,且脱盐区内脱盐率比淡咸咸的高,而淡咸咸轮灌方式下同一土层土壤含水量高。此外,灌2次咸水与1次相比土壤盐分浓度增加不大。而低SAR的微咸水对碱化土的改良有一定作用。

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉(全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水)和生物炭(0、15、30 t/hm^2)处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%~32.8%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%~14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%~21.7%和9.2%~45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%~11.9%和40.0%~168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%~104.0%、21.0%~58.1%和13.6%~57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期的耐盐性能进而缓解盐胁迫危害,在六叶至吐丝期间灌溉微咸水仍能保持良好的叶面积指数、干物质累积和产量特性,因此促进了咸淡交替灌溉的可行性和适用性,相同交替灌溉下籽粒产量提高了10.9%~32.3%。该结果对滨海地区盐渍化水土资源的农业利用具有指导作用。

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。

咸淡水交替淋溶下土壤盐分运移试验

为确定咸淡水交替灌溉后土壤盐分的运移规律,采用2 g/L,4 g/L两种矿化度的咸水分别与淡水连续、交替淋溶室内土柱,初步研究了咸淡水交替淋溶下土壤盐分的变化规律。研究结果表明:咸淡水交替淋溶下土壤表层盐分逐渐下移,两个试验处理的土柱都出现积盐情况,且4g/L时的积盐量大于2 g/L时的积盐量,土壤溶液中Na+,Ca2+的分布与EC值的变化规律基本一致,在此条件下盐分的增加没有引起土壤的碱化,灌水结束后,两个试验处理的土壤溶液EC值都小于4 dS/m,在作物耐盐的范围内,可推广应用到大田咸淡水交替灌溉中。

咸淡水交替灌溉下土壤盐分再分布规律的室内实验研究

咸水灌溉是解决目前淡水资源短缺的重要途径。为寻求合理的咸水农田灌溉方法,进行了不同矿化度和不同灌水模式的室内土柱咸淡水交替灌溉模拟试验,分析了咸淡水交替灌溉条件下土壤溶液电导率(EC)值和钠吸附比(SAR)的变化规律。结果表明:两种灌水模式下,灌水结束时土壤溶液EC值在22.5 cm处达到最高,且4 g/L>2 g/L,且与试验初期相比,土壤溶液EC值明显提高,土柱整体积盐明显。灌水模式对土壤溶液EC值的影响大于矿化度;两种灌水模式不同矿化度处理的SAR值变化规律基本一致。

咸淡水交替灌溉下土壤水盐分布与玉米吸水规律研究

为探明不同矿化度微咸水和地下水在不同交替灌溉方式下对土壤水盐分布和玉米吸水规律的影响,采用3种矿化度(2.0、3.5、5.0 g/L)微咸水和地下水(1.1 g/L)在2种交替灌溉方式(“地下水-微咸水”、“地下水-微咸水-微咸水”)下进行了大田试验。结果表明,在同一土壤深度下,土壤含水率和电导率随着微咸水矿化度升高而升高,“地下水-微咸水-微咸水”交替灌溉方式下的含水率和电导率较高;在不同时期各处理的土壤纵向含水率均表现出先下降、后上升的规律,在拔节期和抽穗期各处理的土壤纵向电导率表现出先下降、后上升的规律,在灌浆期表现出上升、下降、再上升的规律。通过氢氧稳定同位素分析得出,不同矿化度微咸水和不同交替灌溉方式组合下,玉米在拔节期、抽穗期和灌浆期的主要吸水深度分别为:0~20 cm、20~40 cm和0~20 cm,不同时期主要吸水深度的平均贡献率随着微咸水矿化度的升高而减小,“地下水-微咸水-微咸水”交替灌溉方式的平均贡献率较低。矿化度2.0 g/L微咸水与地下水在“地下水-微咸水”的交替灌溉方式下得到的产量最高,达到1.54 kg/m2。

交替供水条件下土壤入渗特性与水盐分布特征研究

采用室内一维垂直土柱入渗试验,对交替供水条件下微咸水连续及间歇入渗的土壤入渗特性及水盐分布特征进行研究。结果表明,在灌水时间相同的情况下,交替连续入渗随着交替次数的增加,湿润锋推进深度及累积入渗量都有一定程度的增加,而交替间歇入渗趋势与之相反。在咸淡交替供水方式下湿润锋和累积入渗量的线性函数关系未发生本质上的改变。随着交替次数的增加,间歇灌溉的土壤含水率变化率显著降低。在淡咸顺序下,电导率呈现两端积盐现象,而咸淡顺序下,电导率整体趋于上升趋势。后期灌溉水质对于表层电导率影响较大。

咸淡水交替灌溉对滨海垦区夏玉米生理生长的影响

我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源,但土壤含盐量高、淡水资源缺乏,探究合理的咸淡水交替灌溉方法,可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤,使用3种不同矿化度(1、3、5 g/L)的微咸水在夏玉米3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")盆栽试验。结果表明,微咸水灌溉后土壤上层积盐明显,夏玉米叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)减小,胞间CO2浓度(Ci)由于气孔限制而减小,但随着矿化度的增大,非气孔限制引起Ci增大。微咸水灌溉后夏玉米叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加,同时伴随着超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性的增强。高矿化度咸淡水交替灌溉抑制了玉米的生长和生产,拔节抽雄期夏玉米耗水量大幅增加,导致微咸水灌溉量增加,盐分胁迫最强烈,致使"淡咸淡"的灌溉方式表现最差。夏玉米在灌浆成熟期的抗性增强,此时微咸水灌溉对各生理指标影响较弱。在滨海垦区进行夏玉米种植,可在壮苗期采用较低矿化度的微咸水进行灌溉,而较高矿化度的微咸水仅适合在灌浆成熟期进行。

咸淡交替灌溉对克隆植物大米草生长繁殖和生物量分配的影响

通过温室模拟控制实验,研究了咸淡交替灌溉处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica)形态性状、克隆生长、生物量积累及分配格局的影响。实验共设6种浇灌处理:单一淡水灌溉(D)、单一咸水浇灌(X)、淡咸交替灌溉(DX)、咸淡交替灌溉(XD)、淡咸淡交替灌溉(DXD)和咸淡咸交替灌溉(XDX)。结果表明:DX处理条件下,大米草株高、叶片数及根长均达到最高;克隆数最多,且显著高于X、DXD和XDX处理;芽数及根状茎总长均显著大于XDX处理;在DX和D处理下,地上生物量、根系生物量、地下生物量和总生物量均显著高于其它处理。这表明作为滨海盐沼植物,大米草种群比较适应淡咸水交替环境,单一的咸水,以及过度的咸淡转换均不利于大米草的生长繁殖与生物量积累,而淡咸水交替过程的失序可能是引起我国大米草种群衰退的重要原因。

盐渍化土壤条件下枸杞咸淡水轮灌模式试验研究

为研究盐渍化土壤条件下枸杞的微咸水灌溉模式,在内蒙古河套灌区红卫试验场进行了枸杞田间微咸水灌溉试验。以当地常规灌溉为对照(CK),研究了不同组合咸淡水灌溉模式(咸咸淡(T1)、咸淡咸(T2)、淡咸咸(T3)和咸咸咸(T4))对土壤水盐及枸杞产量的影响。结果表明,枸杞生育末期不同处理土壤含水率都有所增加,T1处理和T4处理发生了积盐,其余处理均有不同程度的脱盐,T3处理的脱盐率达到12.1%。T3处理的枸杞水分利用效率较高,生育期内土壤盐分最低,对枸杞产量影响较小,且不会导致土壤发生次生盐渍化。综合土壤盐分状态和枸杞产量分析,T3处理为适合当地枸杞的最优灌溉方案。

咸淡轮灌条件下塔里木河上游绿洲土壤入渗特性

为探明塔里木河上游绿洲土壤在不同矿化度水与淡水轮灌下的土壤入渗规律及影响因素,应用Guelph入渗仪测定不同土层深度、不同矿化度水及其与淡水轮灌的土壤入渗过程。结果表明,除淡水外,不同矿化度水在不同深度入渗速率差异显著,10g/L-淡水-10g/L和15g/L-淡水-15g/L方式轮灌对15,35cm深土壤入渗速率影响显著;不同矿化度水灌溉Kfs大小关系为10g/L>15g/L>淡水。咸-淡-咸方式轮灌后,Kfs之间关系为淡水>10g/L>15g/L;轮灌过程中根长、根体积、根表面积与稳定入渗速率有较好的线性相关性,容重的影响相对较低。15g/L水和淡水轮灌时,电导率对稳定入渗速率也有显著影响。咸淡轮灌有利于咸水资源的充分利用及土壤与农业可持续发展。

咸淡轮灌棉花耐盐指标及耐盐特征值研究

采用筒栽精确控制试验,模拟初始土壤含盐量较低,且降雨不足以对土壤进行淋洗的生产情况,通过分析不同生育期、不同程度盐分胁迫与棉花生长及生理指标的响应关系,得出不同生育期咸淡轮灌条件下棉花的耐盐指标及相应土壤含盐量的耐盐特征值。结果显示,株高相对增长量可以作为蕾期轮灌(AL)和花铃期轮灌(AH)的阶段耐盐指标,叶面积相对增长量可以作为AL、AH和吐絮期轮灌(AT)的阶段耐盐指标;相对铃数可以作为AL和AH的全生育期耐盐指标,相对叶面积可以作为AT的全生育期耐盐指标。在允许减产10%的情况下,AL与AH处理阶段土壤含盐量最好分别控制在0.277%和0.584%以下,全生育期土壤含盐量分别控制在0.486%和0.754%以下。AH较之AL和AT可以利用更多的微咸水。

优化井渠轮灌下秸秆覆盖对夏玉米根系分布与产量影响

为探究夏玉米根系分布及产量对优化井渠轮灌模式下秸秆覆盖的动态响应,设置“渠井渠”灌溉模式下常规覆膜(FM)、秸秆表覆(BF)和秸秆深埋(SM),全渠水灌溉的常规覆膜为对照(CK)4种处理,于2018年和2019年在河套灌区开展了不同耕作模式田间试验。结果表明,CK处理夏玉米根系分布呈浅宽型,根长密度随土层加深而降低,根长密度集中点在表层0~20 cm;优化井渠轮灌模式下,常规覆膜(FM)根长密度集中点在10~30 cm,提高深层根长密度不显著;秸秆覆盖显著提高根长密度(P<0.05),BF处理根系呈宽浅型分布,根长密度集中点在0~20 cm,较CK处理的0~20 cm土层根长密度提高19.6%(P<0.05);SM处理根系呈深扎型分布,根长密度集中点下移至20~40 cm,显著提高大于40 cm土层根长密度,较CK提高91.7%(P<0.05);各处理水平方向根长密度近似呈以植株为中心的标准正态分布,分布半径约15 cm;优化井渠轮灌模式显著降低夏玉米生育期耗水和提高水分利用效率(P<0.05),但FM和BF较CK平均减产10.1%和1.3%;SM综合效果较佳,较CK平均增产8.9%,水分利用效率平均提高41.4%。该研究可为河套灌区合理安全利用地下微咸水资源、丰富井渠轮灌理论体系及节水增产提供借鉴。

西北内陆地区微咸水交替灌溉试验研究

我国西部内陆地区淡水资源紧缺,微咸水的开发利用成为缓解农业水资源紧缺的重要措施。本研究在西部内陆地区进行了不同矿化度的微咸水交替灌溉试验,采用在玉米生育中期进行咸水灌溉的措施,研究了交替灌溉对当地土壤水盐运移规律以及作物产量的影响。研究结果表明依据农民的灌溉习惯,土壤水分能较好的满足玉米生长的需求;在灌溉淋洗及蒸发积盐的双重作用下,收获后各处理的土壤含盐量均较播种前有所降低;3 g/L和5g/L的微咸水灌溉处理条件下玉米的产量下降均小于10%。

咸-淡水交替漫灌淋洗改良滨海盐土效果

为探讨咸-淡水交替漫灌淋洗改良滨海盐土效果,通过土柱模拟试验对咸-淡水交替漫灌淋洗与淡水漫灌淋洗(对照)条件下土壤溶液电导率变化、淋出液矿化度变化、淋洗用水量等进行了研究。结果表明:咸-淡水交替漫灌淋洗模式咸水(矿化度5.35 g/L)淋洗阶段土壤溶液电导率和淋出液矿化度变化规律与对照淡水漫灌淋洗基本一致;咸-淡水交替漫灌淋洗模式淡水淋洗阶段,前期不同深度土壤溶液电导率基本保持稳定,之后由表层往下土壤溶液电导率先后经过快速下降和缓慢下降两个过程;与对照比较,咸-淡水交替漫灌淋洗淡水节约率为25.38%。咸-淡水交替漫灌淋洗模式改良滨海盐土效果较好,且节水潜力较高,但相应需要更长的淋洗改良时间。

咸淡水交替沟灌对土壤盐分及玉米产量的影响

以玉米为试验材料,在内蒙古河套灌区进行大田试验,研究在灌水定额相同、咸淡水交替沟灌模式下,不同灌溉水质(淡水、低矿化度水、中矿化度水和高矿化度水)对沟顶和沟底土壤剖面盐分累积和玉米产量的影响。试验结果表明,无论是沟顶还是沟底,淡水灌溉下土壤剖面盐分收获前与沟灌前相比无明显差异,其他灌溉水质都引起土壤剖面盐分的累积,累积程度为高矿化度水＞中矿化度水＞低矿化度水。通过对生育期内不同时段沟顶土壤剖面盐分情况分析,同一处理土壤表层(0～5cm)盐分明显高于根系密集层(0～40cm)和土壤1m层(0～100cm);不同处理相同层次下,各个时段土壤盐分累积情况为高矿化度水＞中矿化度水＞低矿化度水＞淡水。与淡水相比,其他处理(低矿化度水、中矿化度水和高矿化度水)作物分别减产7．3％、30．3％和50．2％。

微咸水灌溉对土壤EC值及冬小麦产量的影响

通过测坑试验,在"咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"3种微咸水-淡水交替灌溉方式和1、3、5 g/L三种微咸水矿化度水平条件下,监测并分析了各生育期灌水前后及生育期结束后土壤0~20、20~40、40~60 cm土层EC值,测定并分析了冬小麦产量及其构成因子。结果表明,整个生育期内,各层土壤EC值呈波动周期性变化趋势;微咸水-淡水交替灌溉方式主要影响土壤盐分的垂直分布,盐灌越靠前,盐分聚集层越深;灌水矿化度主要影响土壤总体EC值,随灌水矿化度增加,土壤总EC值变大。冬小麦产量和产量构成因子随灌水矿化度升高而呈减小的趋势,冬小麦的产量构成因子及产量在"咸淡淡"与"淡淡咸"2种轮灌方式下差异性显著,表现为"咸淡淡"<"淡淡咸"。

内蒙古河套灌区枸杞微咸水利用模式模拟及环境预测

为寻求内蒙古河套灌区主要经济作物枸杞的微咸水利用模式,在田间试验的基础上运用SWAP模型对枸杞不同咸淡水轮灌模式进行了模拟研究,并对环境进行预测。结果表明,2淡1咸轮灌模式中,淡淡咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小;2咸1淡轮灌模式中,淡咸咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小。本着最大限度节约淡水资源的原则,选定淡咸咸为最优轮灌模式。淡咸咸5a预测显示,5a后土壤盐分增幅不大,能够达到盐分进出平衡。因此,淡咸咸模式为该地区枸杞较好的咸淡水轮灌模式。