新疆土壤有效持水量的估算及不确定性

基于文献整理的5个土壤剖面、20个土层的实测数据,使用土壤质地类型赋值以及基于土壤机械组成、有机质等数据用土壤转换函数等方法估算了新疆土壤有效持水量,用平均绝对误差和平均相对误差评价了估算方法的不确定性。结果表明,土壤质地类型赋值法的不确定性高于土壤转换函数法,但后者的平均相对误差为34.1%,不确定性依然很高。根据20个土层有效含水量的实测值和质地类型,将土壤沙土、壤质沙土、沙壤土和沙黏壤土的赋值修正为16.5%,将壤土和粉壤土的赋值修正为35.0%。修正后土壤质地类型赋值法的平均相对误差可降至0.06,其土壤有效持水量估算值与实测值的线性回归系数为0.966,接近于1.000。

新疆红花的产量等级划分及增产措施

采用文献整合分析的方式,利用联合国粮食及农业组织官网下载的世界及中国的红花子粒产量数据,调查了新疆红花生长指标、产量及增产措施效果。结果表明,新疆红花株高、茎粗、分枝高、果球直径的均值分别为88.97、1.58、36.45、2.50 cm,单株平均果球数为15.71个,平均千粒重为43.61 g,花丝产量为152.00~1 350.00 kg/hm^(2),平均为421.06 kg/hm^(2),子粒产量为540.00~2 913.00 kg/hm^(2),平均为1 699.35 kg/hm^(2)。相关分析表明,红花花丝产量与各生长指标间存在不同程度的相关性,子粒产量未呈显著相关性。2016—2021年全球与中国红花子粒产量均值分别为949.4 kg/hm^(2)和1 458.5 kg/hm^(2),将子粒产量1 800 kg/hm^(2)及以上作为高产田,1 350~1 800 kg/hm^(2)作为中高产田,900~1 350 kg/hm^(2)作为中产田,900 kg/hm^(2)以下作为低产田。合理密植、灌溉、施肥等措施均能提高红花产量。适当提高种植密度可提高产量31%~54%,合理灌溉可增加产量33%~92%,而合理施肥可提高产量约1倍。新疆红花产量变异较大,有必要进一步探索红花高产稳产栽培技术体系。

跨区域量化比较3种土壤类型坡面的拦蓄径流能力

[目的]基于定量化数值建立一个跨区域评价不同土壤类型和管理措施坡面拦蓄径流能力的指标体系,为水土流失防治工作提供科学指导。[方法]在新疆维吾尔自治区伊宁市北山坡的灰钙土、棕红土坡面和贵州赤水市大石河小流域的紫色土坡面各布设了4种管理措施的径流小区,基于2019—2021年4—9月的自然降雨量和径流量观测数据,用径流系数、径流曲线数(CN值)和降雨产流阈值数据量化比较了12个径流小区的减流能力。[结果]不同土壤拦蓄径流能力排序为:灰钙土<棕红土<紫色土,其CN值分别为90.05,89.53和77.36;其降雨产流阈值分别为3.44,3.50和14.96 mm。不同评价指标结果均显示,灰钙土和棕红土管理措施坡面的拦蓄径流能力顺序为:枯草覆盖>水平沟>增渗孔>对照;紫色土管理措施坡面减流能力的顺序为:园地>草地>耕地>对照。对于对照小区,当径流系数增加1%时,灰钙土、棕红土和紫色土的径流深分别增加了1.73,2.61和6.79 mm;当CN值增加1时,3种土壤坡面的径流深则将分别减少1.00,1.00和0.71 mm。[结论]跨区域评价不同土壤类型坡面的减流能力时,推荐用CN值和降雨产流阈值指标,不宜使用径流系数。

改良剂施用对硫酸盐型棉田产量及土壤盐渍化参数的影响

探究施用酸碱平衡护理剂改良盐渍化棉田的效果与机制,为盐碱地改良和棉花稳产提供理论依据。本研究以新疆沙湾县硫酸盐型棉田为试验对象,于2021—2022年设置施用酸碱平衡护理剂和对照两个处理,监测0~20 cm土层土壤的电导率和pH值,测定棉花长势、产量和土壤盐分指标。结果表明:(1)相较于对照,酸碱平衡护理剂处理的棉花出苗率显著提高4.93~6.13个百分点。(2)2021、2022年酸碱平衡护理剂处理籽棉产量分别为5210.06、6815.43 kg/hm^(2),较对照显著提高25.98%、8.87%。(3)2021年酸碱平衡护理剂处理10~20 cm土层土壤钠吸附比值较对照降低0.077,2022年0~10、10~20 cm土层土壤分别较对照降低0.204、0.173。(4)土壤全盐变化量与SO_(4)^(2-)变化量呈显著正相关(P<0.05)、与Na^(+)变化量呈极显著正相关(P<0.01);籽棉产量变化量与单株成铃数变化量呈显著负相关(P<0.05),与土壤电导率变化量呈极显著负相关(P<0.01),与单铃重变化量呈极显著正相关(P<0.01)。综上表明,硫酸盐型棉田施用酸碱平衡护理剂能够降低土壤盐分,提高籽棉产量。

伊犁河谷不同雨型下自然与人工植被的水土流失特征

【目的】为科学防控西北干旱区草地水土流失以及比较不同雨型下植被的径流调控效果。【方法】2021—2022年雨季在伊宁市铁厂沟水土保持径流场,采用K均值方法将研究区13场侵蚀性降雨划分为3类,并监测5种自然植被(霸王、驼绒藜、伊犁绢蒿、骆驼刺、苦豆子)和3种人工植被(榆树、紫穗槐、狗牙根)的产流产沙特征,探讨不同雨型下各植被的产流产沙规律,采用灰色关联度分析雨型和植被小区对产流产沙的影响。【结果】①伊犁河谷土壤侵蚀的主导雨型是B雨型(中雨量、短历时、中雨强),对坡面产流产沙的贡献程度达到53.5%。A雨型(低雨量、长历时、低雨强)和C雨型(高雨量、长历时、高雨强)贡献率较低;②自然植被的减流减沙效益高于人工植被,自然植被在A雨型下减流减沙效益最好(87.3%~95.2%),人工植被在C雨型下减流减沙效益最差(39.2%~52.7%);③降雨量和平均雨强显著影响径流深和土壤流失量(P<0.05),灰色关联度从大到小排序为伊犁绢蒿>苦豆子>霸王>紫穗槐>骆驼刺>狗牙根>榆树>驼绒藜。【结论】伊犁河谷进行植被恢复可有效减少水土流失,不同雨型下自然植被的减流减沙效益优于人工植被,单一植被的减流减沙效益与其覆盖度有关。研究结果可为西北干旱区国土绿化、土地荒漠化和水土流失防治提供理论基础。

不同坡面微集雨措施对红花生长的影响

[目的]利用微集雨技术在伊犁河谷温性荒漠类草地坡面种植红花,为红花旱作种植和草地水蚀荒漠化防治提供技术支撑。[方法] 2021年4—9月在新疆伊宁市铁厂沟观测场布设了对照、凹坑、水平阶、方片埂、等高垄5个处理,使用径流小区自然降雨观测法监测了降雨量,各处理的径流量、土壤流失量,以及红花生长等数据,用TDR监测了0—10 cm土层含水量,用FAO Penman-Monteith模型估算了红花潜在蒸散发量。[结果]观测期总降雨量为53.1 mm,红花潜在蒸散发量呈“先增加,后减少”的趋势。5种措施中,对照处理的径流量最大,为6.50×10^(-2) mm,该处理红花未出苗;方片埂处理的土壤流失量最大,为0.684 t/km^(2)。5种处理表层土壤含水量在6月最低,平均值为1.50%。未观测到径流的凹坑处理开花期红花存活16株,株高25.3 cm,生长最好。[结论]开花期5种微集雨小区红花长势的顺序为:凹坑>水平阶、方片埂、等高垄>对照。观测小区总径流量越少,越有利于红花的存活和生长。

伊犁河谷坡面塑料布集雨及草地补灌效果

集雨技术作为缓解区域水资源短缺的重要措施被广泛应用于干旱半干旱区。为了解集雨技术在伊犁河谷坡面的应用效果,设置了3个集雨面分别为10 m^(2)塑料布(PC)、10 m^(2)塑料布+300 m^(2)坡面(PCS1)和10 m^(2)塑料布+500 m^(2)坡面(PCS2)的集雨系统及2种措施(打孔、补灌),研究塑料布与坡面的集雨特征及草地补灌效果。结果表明,2020年4月到9月PC、PCS1和PCS2集雨系统集雨总量和平均集雨效率分别是0.60、1.12、1.58 m^(3)及68.9%、52.9%、61.8%;坡面的产流阈值在6.4~10.2 mm,总集雨效率在2.1%左右,产流集雨效率在7.4%~8.4%;随降雨量增加塑料布集雨量呈线性函数形式增加,坡面集雨量呈3次函数形式增加,降雨量主要影响集雨系统的集雨量,对集雨效率影响不大;坡面径流对集雨量贡献很大,使总集雨量提高了87.0%;打孔补灌处理相比对照,其植被的株高、生物量和含水量有显著提升(P<0.05)。可在伊犁河谷有实施集雨技术条件的坡面进行植被的集雨补灌,用以提高雨水利用率,促进植被生长。

有机物添加对伊犁河谷灰钙土蓄水性能的影响

为研究不同有机物添加下土壤水分动态及其对降雨的响应,于2020年5月至9月,在伊宁市荒山北坡灰钙土样地上,设置5个1 m×1 m小区,设计对照、深松、添加干羊粪、凋落物、纸屑共5个处理。用TDR、Watch dog水分传感系统监测0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层水分动态,分析了5种措施的保水效果及对降雨的响应规律。结果表明,降雨可显著提高干羊粪和深松处理0~40 cm土壤水分。小时和日尺度下,深松与干羊粪处理土壤水分变化对降雨响应更敏感。与对照相比,各处理监测期内0~40 cm土层储水量增幅分别为深松23.2%~67.2%、干羊粪38.9%~87.9%、凋落物23.3%~80.8%、纸屑29.1%~84.0%。不同土层土壤水分含量的影响表现为20~40 cm>10~20 cm>0~10 cm(P<0.05)。总体上,深松与添加干羊粪处理土壤储水增量及水分滞留时间与降雨量相关关系显著(P<0.05)。有机物添加后,20~40 cm土壤储水增量和水分滞留时间对降雨响应更为敏感。整个监测期除对照外,4种措施对土壤蓄水能力具有明显的提高作用,各措施中添加干羊粪处理保水效果最好。深松土壤和施入畜粪是适合伊犁河谷丘陵区土壤水库扩蓄增容的有效手段。