膜下滴灌土壤水盐调控与棉花生长特征间关系研究

摘要

针对新疆干旱区水资源短缺及盐碱地面积大的问题，发展节水措施下的改良盐碱地技术对于保证及提高新疆农业生产有重要意义。本文开展了化学改良与膜下滴灌相结合措施对土壤水盐调控及棉花生长的作用研究，试图寻找更宽广的盐碱地改良技术。其主要研究结论如下：
　　 化学改良剂的施加影响土壤入渗过程，试验采用表施PAM(0.01％、0.04％、0.08％)和旱地龙(75、150、375g/m2)下不同施量及混施、层施不同施加方式对其一维积水入渗进行研究，结果表明，施加化学改良剂起到减渗作用，降低土壤导水率ks，提高进气吸力hd；同时利用一维代数模型能够很好的模拟改良剂施加情况下水分入渗过程。根据试验过程中土壤持水效率、盐分淋洗总量及溶液浓度进行分析，给出了PAM施量为0.04％、旱地龙施量为150g/m2(100Kg/亩)及混施条件下能够达到较好的土壤水盐运移效果。
　　 点源入渗试验是进行大田滴灌试验的基础性研究，能够较方便和清楚的分析土壤水盐分布状况。试验采用随水滴施微咸水(滴头流量2.7L/h，灌水量为8L下，水质为0.74淡水、2.65、3.5、4.41g/L)和硝酸钾(滴头流量3.2L/h，灌水量10L下，3种浓度：400、800、1000mg/l，5种滴施方式：连续、W-K、K-W、K-W-K、W-K-W)下的点源入渗研究，结果表明，微成水(3.5g/L微成水)情况下40cm以内湿润体剖面内含水量比淡水条件下增加2.31％，而10～40cm土层内的脱盐率为8.33％，在棉花根作层内不积盐，说明避开棉花苗期采用3.5g/L微咸水在≥23m3/亩灌水定额下在南疆灌区进行膜下滴灌可行。分别从土壤含水量、可溶性总盐含量及钠吸附比(SAR)和Cl-/SO42-分析知，施K浓度在1000mg/l、施K方式为W-K下对土壤的水盐作用效果最好。
　　 不同土壤边界条件则会引起土壤剖面内水盐的重新分布，研究不同边界对土体剖面水盐贡献效果，对于重盐碱地的改良及土壤次生盐碱化的防止有一定意义。试验采用不同覆膜开孔率(0％、6.45％、14.07％、53.17％)的土箱试验研究土体内剖面水盐二维分布，不同土壤上边界(覆膜、裸地、灌溉、种植)的小区试验研究其对土壤水盐作用效果，结果表明，蒸发条件下，不同覆膜开孔率土壤剖面上，土壤含水量呈现在底部边侧有增加，内部在减小；盐分则向表层和底部范围增加，剖面中部相应的减小的二维空间分布；且对表层土壤水分及盐分影响最明显。覆膜作用系数、裸地灌溉作用系数、裸地与覆膜作物作用系数、膜间蒸发作用系数对土壤蒸发贡献效果及抑盐效果随试验进程不同，分别与棉花生长阶段呈线性或二次多项式关系；花铃期时水分作用系数分别为0.026、2.139、0.018、0.026、0.003；盐分作用系数则为分别为0.036、0.743、0.237、0.222、0.01。
　　 棉花苗期是受盐分敏感的时期，确定棉花苗期耐盐度是进行盐碱地改良的重要依据。通过灌水矿化度和土壤盐分组合下盆栽试验及田间调查得到南疆棉花苗期的耐盐度为0.58％，临界土壤溶液浓度为32.31g/L。同时结果显示，在中度及以下盐碱土中，灌水矿化度比土壤盐分对棉花的出苗影响大；当土壤盐含盐量在0.33％以下，灌水矿化度不超过5g/L；土壤盐含盐量在0.33％～0.5％之间灌水矿化度不超过3g/L；土壤含盐量大于0.5％时应采用淡水灌溉。
　　 在新疆库尔勒灌溉试验站进行化学改良剂与膜下滴灌相结合的适宜性试验研究。试验采用PAM(0.5、1、2Kg/亩)、旱地龙(50、100、200Kg/亩)及石膏(133、267、334Kg/亩)处理。经过2年的改良结果表明，土壤容重显著降低、减低比率5.83～13.29％；并从棉田不同土层土壤水盐分布及棉花主根层土壤的保水性、脱盐率、钠离子降低比率、养分含量等方面分析改良剂对土壤水盐状况的影响，从棉花的多种生理生长指标(株高、叶面积、干物质重、单株果枝数、单株成铃数、根系分布、叶水势变化)分析改良剂对棉花生长状况的影响，表明施加改良剂均能大幅度提高棉花生长的土壤环境及产量。综合知，PAM、旱地龙、石膏施量分别在1Kg/亩、100Kg/亩、267Kg/亩左右时能取得较好的综合改良效果。同时根据实测资料建立棉花各生长指标的生长模型及相互间关系，为整体模拟棉花生长打下基础。