旱区盐碱地膜下滴灌棉田生物化学改良试验研究

摘要

膜下滴灌技术是旱区盐碱地区广泛采用的节水灌溉技术，研究膜下滴灌条件下盐碱地的化学与生物改良技术对试验区的可持续发展具有重要意义。本文通过大田试验，研究膜下滴灌结合生物措施及化学措施对盐碱地的改良，探求最优改良方式。主要研究结果如下：
　　（1）利用两种不同分析方法发现，经典统计分析时，0.25m、1m和4m尺度下土壤含水量呈中等弱变异、中等变异、中等强变异，而土壤含盐量则呈中等变异、中等强变异、强变异。土壤含水量变异性，随尺度增大而增强，随深度变深呈先增大再减弱趋势；土壤含盐量变异性，随尺度增大而增强，随深度增大呈先减弱再增强趋势；地统计分析微尺度条件下土壤水盐半方差分析结果除了部分土壤深度适合于球状模型和指数模型，其余大部分均可利用高斯模型进行模拟。
　　（2）在棉花不同生育阶段，随着土层深度增加，保水效果逐渐减弱。在花铃期保水效果最明显，其中试验小区4＃（孜然）最好，而10＃（碱蓬+禾康9Kg/亩）最差。对照组和生物改良都表现为在吐絮期前期水分差值较大；化学改良和综合改良最明显时期均为花铃期附近。各小区水分随土层深度的增加而呈先增大再减少又增大趋势；在0～40cm，生物改良、化学改良和综合改良的持水率分别为26.88％>17.95%>16.85%；在0～60cm，综合改良持水率最大，化学改良持水率最小，其持水率分别为35.07%>28.27%>18.4%；在0～100cm，生物改良持水率最大，化学改良最小，即36.75%>24.51%>23.25%。
　　（3）不同改良措施在表层吸盐改良效果差异性明显，深层则无明显变化。试验小区11＃（禾康9Kg/亩）的改良效果最好，而3＃（禾康3Kg/亩）最差。花铃期末期改良效果最为明显；综合改良对土壤改良效果最好。对于Na+，最大对比差值仍出现在2＃和7＃试验区，而最小值为3＃，其结果为综合改良减少率>化学改良减少率>对照组；对于Cl-，最大对比差值在6＃试验区，最小值为3＃试验区，其结果为对照组>综合改良减少率>化学改良减少率；对于总盐分，化学改良6＃试验区的盐分减少量为负值，其余剩余试验区盐分减少量均为正值，各处理中为综合改良减少率最大，而化学改良减少率最小，其分别为34.13%>25.44%>10.18%，整体上改良效果为生物改良减少率最大，化学改良最小。
　　（4）不同时期棉花的生理指标参数均有所不同。在棉花生长快速时期，各个光合参数值均较高，当植物停止生长并开始凋萎时，叶片表面光合有效辐射（PAR）、光合速率(A)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(E)和叶片表面温度(T)等参数均呈快速递减趋势；在PAR、T和gs与A的拟合关系中，T-A的相关系数R2=0.8459为最大值，即T是调控A的最主要因子；与E的线性回归中，gs-E的R2=0.7091，其为最大，表明gs是调控 E的最主要因子；土壤含水量与这些光合作用的参数之间相关关系分析可得出θ与其无明显的关系。
　　（5）不同改良条件下，内行株高和叶面积均比外行大，棉花株高生长符合 Logistic函数分布，而叶面积生长则符合Gaussian分布，其棉花株高在8月初基本趋于稳定，而叶面积的峰值时间在7月中旬；1＃（对照组）其株高矮小，而3＃（禾康3Kg/亩）的株高最高，两者株高最大相差比例为36.13%；1＃的叶面积较小，而3＃的叶面积最大，两者叶面积最大相差比例为30.60%；从产量统计结果来看，5＃（苜蓿）小区出现最低产量，9＃（碱蓬）的产量相对偏高，其产量差值所占比例为11.9%，故化学改良平均产量最大，生物改良次之，综合改良最小。
　　（6）随着地下水埋深的增加，日潜水蒸发系数逐渐减弱。日潜水蒸发系数的差异在一定地下水位置埋深和膜间有碱蓬的条件下为无碱蓬大于有碱蓬；随地下水埋深增加，膜间处理下日间潜水蒸发系数是无碱蓬大于有碱蓬；昼夜潜水蒸发在不同埋深和有无碱蓬条件下潜水蒸发系数都表现为夜间大于白天。在日平均潜水蒸发量中，夜间潜水蒸发量的比例较大；地下水位置埋深越深，潜水消耗的比值越大。对于膜间有无碱蓬下夜间潜水蒸发，无碱蓬所占比例大于有碱蓬。在不同埋深和作物条件下，随地下水位置埋深增加，整个生育期土壤含水量差值增大，其平均差值为-5.03%，含盐量差值呈减小趋势，其平均差值为1.27g/Kg；在膜间有无种植碱蓬条件下，有碱蓬小区保水效果较好，含盐量差值表现为膜间有碱蓬小于没有碱蓬。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 技术路线

2 不同微尺度膜下滴灌棉田土壤水盐空间变异特性

2.1 研究内容与方法

2.2 棉田土壤水盐统计特征分析

2.3 棉田土壤水盐空间变异分析

2.4 合理取样数量的确定

2.5 本章小结

3 膜下滴灌棉田改良对土壤水分变化特征研究

3.1 研究内容与方法

3.2 不同时期不同改良措施下土壤水分变化特征研究

3.3 同一改良条件下整个生育阶段水分动态变化分析

3.4 不同改良条件下土壤保水效果特征统计分析

3.5 本章小结

4 膜下滴灌棉田改良对土壤盐分变化特征影响研究

4.1 研究内容与方法

4.2 不同时期不同改良措施下土壤盐分变化特征研究

4.3 同一改良条件下不同生育阶段盐分动态变化分析

4.4 不同改良条件下土壤离子及总盐特征统计分析

4.5 本章小结

5 棉花不同生育期生理指标的变化特性分析

5.1 研究内容与方法

5.2 生育期棉花生理指标的变化特征分析

5.3 棉花生理指标的日变化研究

5.4 本章小结

6 不同改良措施对棉花生长特征及产量分析研究

6.1 研究内容与方法

6.2 不同改良措施对株高、叶面积和产量的影响

6.3 株高、叶面积和产量方差分析

6.4 本章小结

7 旱区棉田潜水蒸发规律和水盐特性研究

7.1 研究内容与方法

7.2 不同地下水埋深条件下潜水蒸发昼夜差异研究

7.3 不同地下水埋深和作物种植条件下水盐差异性研究

7.4 本章小结

8 结论与建议

8.1 结论

8.2 建议

致谢

参考文献

附录