咸淡水轮灌对设施番茄光合特性及叶片超微结构的影响

【目的】阐明咸淡水轮灌对设施番茄叶片超微结构及光合特性的影响机理,有利于优化设施番茄咸水灌溉调控策略。【方法】以当地常规番茄品种“明珠”为材料,2022—2023年在南疆地区温室内开展为期两年的番茄咸淡水轮灌试验,试验设置4个处理,分别为W1(咸水、淡水,轮灌4次),W2(2次咸水、2次淡水,轮灌2次),W3(2次淡水、4次咸水、2次淡水,轮灌1次),全淡水灌溉为对照处理(CK),3种咸淡水轮灌模式的灌水量与CK一致。主要探讨咸淡水轮灌产生的盐碱胁迫对设施番茄叶片超微结构、叶绿素含量、气孔特征、气体交换参数及产量的影响。【结果】在咸淡水轮灌条件下,番茄叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数,以及叶片水分利用效率(WUE)均显著下降,气孔因素和非气孔因素在限制叶片气体交换过程中起关键性作用;番茄叶片不仅通过减小单个气孔开度来快速适应盐碱胁迫,且能经过长期的气孔分化和发育过程调控气孔密度和气孔形状,以此提高气体交换效率。与CK处理相比,W1、W2及W3处理的叶片气孔密度,分别增加22.8%、43.07%和13.8%,气孔宽度分别减小54.6%、77.8%和13.7%。受土壤盐分胁迫影响,相较于CK处理,W1、W2处理番茄叶片叶绿体基粒片层结构被破坏,叶绿素含量分别减少6.2%、11.8%,净光合速率降低16.3%、26.2%,产量降幅达45.3%、52.5%,且最大叶面积指数比同期CK处理分别低20.8%、27.5%。W3处理的番茄叶片叶肉细胞结构相对完整,叶绿素含量和光合作用效率维持在较高水平,产量及其构成因素与CK差异不显著,其中平均单果质量增加6.5%、果茎增大6.0%、产量略提高0.7%。【结论】综合番茄生理变化和产量分析,在番茄开花结果期—果实膨大期灌溉咸水,其他生育阶段采用淡水灌溉,减缓了咸水灌溉对番茄生长造成的不利影响,W3处理可推荐可作为南疆地区设施番茄咸淡水协同利用的灌溉方式。

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。

咸淡水轮灌对土壤盐分和作物产量的影响研究

通过对100 cm深度土壤的盐分分布状况以及作物产量进行分析,结果表明,3 g/L的微咸水可以作为小麦和玉米的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和作物产量分析,淡淡咸的组合灌溉顺序为最优方案。

内蒙河套灌区咸淡水交替灌溉模拟及预测

为探索一种适合内蒙河套灌区特点、对区域土壤及地下水环境影响最小的咸淡水轮灌模式,预测长期微咸水灌溉条件下区域环境的变化,在田间试验及土壤水盐信息空间结构性分区的基础上,构建了描述非饱和—饱和水盐运动的耦合模型及其算法。通过对耦合模型的率定检验表明,模型计算值与实测值拟合较好,耦合模型能进行较好的循环计算,误差在允许范围以内,表明耦合模型具有较高的可靠性。基于耦合模型的咸淡水灌溉模式的数值模拟研究发现,"淡水-咸水-咸水"的咸淡水交替灌溉模式对区域土壤及地下水环境的影响在所有方案中最小;采用"淡咸咸"灌溉模式进行长期微咸水灌溉,整个研究区在非生育期的脱盐量大于生育期的积盐量,并且盐分主要通过排水沟系统排出区域外,土壤总体呈脱盐趋势;在模拟期内地下水位只有微小幅度的下降,地下水矿化度及含水层中的盐分呈下降趋势。在黄河水量逐年减少的形势下,"淡咸咸"灌溉模式为河套灌区提供了一条使区域环境可持续发展的开源途径,耦合模型的构建将为内蒙古河套灌区节水改造工程实施后及开发利用微咸水后的区域水土环境的预测预报提供参考及简便实用的途径。

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。

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。

咸水淡水轮灌模式及施肥量对玉米生长和土壤盐分的影响

试验设置6种不同的灌溉模式,分别为淡-淡-淡-淡、咸-淡-淡-淡、淡-淡-咸-淡、淡-咸-咸-淡、咸-淡-咸-淡和咸-咸-淡-淡,并以淡水灌溉作为对照(CK),咸水灌溉采用矿化度为3 g/L的微咸水,结合灌溉模式设置2个施肥水平,研究了不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生长及土壤盐分累积的影响。结果表明,不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生育指标和籽粒的品质指标影响显著,增加施肥量可促进玉米生长发育,提高产量;微咸水灌溉可提高玉米籽粒品质,但影响玉米生长发育、降低玉米产量,特别是灌溉2轮咸水的处理,株高和叶面积受到的影响较大,产量降低较明显;咸水灌溉次数越多、施肥量越大,土壤盐分累积程度越明显。因此,采用咸-淡-淡-淡的组合灌溉顺序配合560 kg/hm^2的施肥方式为该试验的最优方案。

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。

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。

基于咸淡水轮灌模式下枸杞品质的研究

在内蒙古河套灌区以枸杞为研究对象,通过设置4种咸淡水轮灌方案,并以当地灌溉为对照,探究不同灌溉模式对枸杞品质的影响。结果表明鲜果百粒重、果长分别与土壤电导率呈显著负相关性,在土壤盐分为1.23 mS/cm时均达到最大值,分别为18.90 mm和67.09 g,因此T3处理有利于枸杞商品品质的提高,从而提高产量;氨基酸、多糖和总糖含量分别与土壤电导率呈极显著正相关性,在土壤盐分为1.54 mS/cm时均达到最大值,分别为11.800、67.257和7.821 mg/100 mg,因此T4处理有利于枸杞药用品质的提高。

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。

咸水灌溉对麦-玉两熟制农田土壤水稳性团聚体的影响

为探明咸水灌溉对麦—玉两熟轮作农田土壤团聚体的影响效应,在长期定位咸水灌溉试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度咸水连续灌溉第13~14年农田土壤盐分(EC e)及水稳性团聚体分布和稳定性指标的变化规律。试验设置5个灌溉水矿化度处理,分别为1,2,4,6,8 g/L。结果表明,0—40 cm土层土壤EC e随灌溉水矿化度增加而增大,4,6,8 g/L灌水处理与1 g/L处理间差异达显著水平。咸水灌溉改变土壤水稳性团聚体的粒级分布,灌溉水矿化度≤4 g/L时,0—40 cm土壤水稳性团聚体以大团聚体(>0.25 mm)为优势粒级,随灌溉水矿化度增加,大团聚体质量分数降低,微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉+黏团聚体(<0.053 mm)质量分数增大,当灌溉水矿化度达到6 g/L时,粉+黏团聚体占比最大。咸水灌溉降低土壤水稳性团聚体的稳定性,随灌溉水矿化度的增加,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径减小,分形维数增大,但2 g/L与1 g/L灌水处理间无显著差异。在该研究灌溉制度下,≥4 g/L咸水灌溉显著增加土壤盐分,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用。

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％。

石羊河流域制种玉米咸淡水轮灌模式的SWAP模型模拟

为了探究石羊河流域制种玉米的咸淡水轮灌模式,利用2014年田间试验观测资料对SWAP模型进行了参数率定和验证,模拟了不同咸淡水轮灌模式下的土壤水盐平衡,并筛选出了较优的咸淡水轮灌模式,预测了较长时期土壤盐分动态变化及制种玉米产量。结果表明:SWAP模型率定与验证过程中,土壤含水量的均方误差( RMSE )值在 0.05 cm 3 ·cm^-3 以下,平均相对误差( MRE )值在15%以下;土壤含盐量的 RMSE 值在4.2 mg·cm^-3 以下, MRE 值在25%以下;制种玉米产量的 RMSE 值在380 kg·hm^-2 以内, MRE 值在10%以下,率定和验证后的SWAP模型可用于研究区咸水与淡水灌溉的模拟与预测。3.0 g·L^-1 微咸水条件下采用2次淡水、1次咸水和1次淡水、2次咸水的轮灌方式以及6.0 g·L^-1 咸水条件下采用2次淡水、1次咸水的轮灌方式为研究区制种玉米的较优轮灌模式,这3种较优咸淡水轮灌模式下的土壤盐分累积量较少,并且能够提高制种玉米的产量。3种较优轮灌模式模拟预测结果显示,在模拟期内土壤含盐量增幅不大,能够达到平稳,不会造成土壤盐渍化,制种玉米减产幅度较小,制种玉米产量能够保持平稳。

咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长指标的影响

【目的】探求适宜的咸淡水交替灌溉方式和灌水定额。【方法】以夏玉米为研究对象,设置了4种咸淡水交替灌溉方式(B0:全生育期灌淡水,对照;B1:六叶—抽雄期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水;B2:抽雄—吐丝期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水;B3:吐丝—成熟期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水)和4种灌水定额(W1:0.6E;W2:0.8ET_(c);W3:1.0ET_(c);W4:1.2ET_(c))进行避雨盆栽试验,研究了咸淡水交替灌溉方式和灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长的协同调控机制。【结果】当灌水定额增至1.2ET_(c)时,咸淡水交替灌溉对土壤盐分有淋洗作用,其中B1处理淋洗效果较好,1.2ET_(c)处理0~40 cm土层平均含盐量比1.0ET_(c)处理降低了9.9%。生育期末最后1次灌水后,B0处理出现脱盐现象,其他处理均出现积盐现象,相较于处理前的0~40 cm土层,B0处理平均含盐量降低25.9%~42.6%,B1、B2处理和B3处理平均含盐量分别升高34.9%~58.5%、73.7%~110.4%和88.7%~128.7%。灌溉微咸水能降低叶片相对含水率,提高钠钾比(ω_(Na)^(+)/ω_(K)^(+)),削弱光合能力,加剧氧化应激反应,且微咸水灌溉越早影响程度越大,增加灌水定额能降低盐分胁迫对B2和B3处理的影响程度,但加剧了B1处理盐分胁迫危害,B1处理光合受阻严重,净光合速率(P_(n))和气孔导度(G_(s))较B0处理分别降低了40.5%~69.3%和32.3%~68.0%。越早使用微咸水,根干质量密度和伤流量越小,对根系生长越不利,减产幅度越大,随着灌水定额的增加,B1处理根系生长受阻更严重,产量大幅降低,而B2处理和B3处理根系生长及产量均有所改善,尤其是B3处理,产量较同等灌溉水平下B0处理仅降低了1.5%~2.0%。【结论】生育前期不宜使用微咸水灌溉,生育后期使用微咸水灌溉时适当增加灌水定额,可在实现夏玉米高产的同时降低土壤盐碱化风险。

咸淡水轮灌对滨海盐碱地设施番茄产量及品质的影响

在滨海盐碱地以设施番茄为研究对象,设置4种咸水淡水轮灌次数处理:1:1 (T1)、2:1 (T2)、3:1(T3)、4:1 (T4),以淡水灌溉为对照,探究不同灌溉模式对番茄生长,产量及品质的影响,为盐碱地设施番茄咸水灌溉制度提供数据支撑。结果表明:在咸淡水轮灌处理下,番茄的生物量随着咸水灌溉次数的增加呈先升高再降低的趋势,T1、T2处理下植株生物量积累明显,与对照达到显著水平;随着咸水灌溉次数的增加,T1、T2处理产量及单果重较对照无明显变化,其他处理番茄产量、单果重显著降低;从果实品质分析,各处理均不同程度提高了果实品质。综合分析,T1、T2处理在一定程度上保证了番茄正常生长及产量稳定,并提高了果实品质,是滨海盐碱地区合理有效的咸淡水轮灌模式。

微咸水灌溉对冬小麦产量及农艺性状的影响

为了研究天津地区微咸水灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响,布置了5个不同矿化度微咸水(1、2、3、4、5 g/L)及淡水(CK)的田间灌溉试验,试验通过冬小麦耗水规律进行微咸水灌溉调控。研究结果表明:不同盐浓度微咸水对冬小麦农艺性状均有影响,总体上呈现出,小麦株高、叶面积随微咸水矿化度的增高而减小的趋势,其中4与5 g/L的微咸水灌溉下影响显著,小麦株高减少17.68%、23.84%,叶面积减小29.12%、36.31%。;微咸水矿化度的增高,使耗水强度呈现出变弱趋势,但在1与2 g/L盐水胁迫下,使得土壤渗透势提高,促进作物根系对土壤水分的吸收,并且在一定的盐胁迫下,使得干物质向小麦籽粒中转移,从而提高了小麦产量。用矿化度3 g/L以上的微咸水在灌溉冬小麦过程中,主要根层出现土壤盐分积累现象,但配合种植夏玉米,淡水压盐,土壤中含盐量明显下降,对冬小麦种植影响较小。

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。