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膜下滴灌条件下盐碱地根—水—盐耦合机理研究

齐广平  
【摘要】: 试验于2005~2006年在甘肃农业大学农业生态工程试验站进行,玉米和番茄作为供试作物,通过管栽和大田试验,研究了在膜下滴灌条件下不同灌溉定额[玉米:高灌溉(4875 m3.hm-2)、中等灌溉(4275 m3.hm-2)、低灌溉(3750 m3.hm-2);番茄:高灌溉(5426 m3.hm-2)、中等灌溉(4419 m3.hm-2)、低灌溉(3700 m3.hm-2)]和不同施盐水平[玉米:高盐(0.998%)、中盐(0.978%)、低盐(0.958%);番茄土壤含盐量为0.958%]对地上和地下部分生长发育的影响,水盐运移的基本规律以及水盐运移对作物冠层发育和根系分布等影响,主要结论如下: 1.覆膜滴灌可以减少蒸发,抑制盐分上移,同时对根系形成了一个良好的水盐环境。滴灌水对表层土壤具有洗盐作用,在根系主要分布区(0-40cm)形成淡化脱盐区。 2.土壤水分分布主要受滴灌量、蒸散、根系吸水等作用的影响。覆膜抑制了地表土壤水分蒸发,同时作物根系生长发育状况和分布规律主要受土壤水分和肥力状况的影响,特别是深层根系。 3.当施盐量相同,不同灌溉处理下,在玉米苗期,土壤水分峰值(19.76%)出现在60-100cm土层;在玉米拔节期,土壤水分峰值(11.42%)出现在40-60 cm土层。当灌溉量相同,不同施盐处理下,在玉米各生育期,土壤水分峰值(19.36%)出现在40-60cm土层。结合玉米产量结果,在土壤含盐量0.998%以下的盐碱地均可进行玉米生产,在该试验条件下,灌溉量(4275 m3.hm-2)为玉米生产的适宜灌溉量。 4.当施盐量相同,不同灌溉处理下,在番茄各生育期,高灌溉土壤水分峰值(20.47%)、中灌溉土壤水分峰值(21.29%)与低灌溉土壤水分峰值(21.07%)分别出现在60-100cm、40-60cm与60-100cm土层;在番茄苗期,土壤水分峰值(21.06%)出现在60-100cm土层;在开花坐果期,土壤水分峰值(24.04%)出现在20-40cm土层;在水平方向,土壤含水量随距滴头距离的增大而减小,在距滴头55 cm处达到最小值(9.58%)。结合番茄产量结果,在土壤含盐量0.958%以下的盐碱地均可进行番茄生产,在该试验条件下,灌溉量(4419 m3.hm-2)为番茄生产的适宜灌溉量。 5.在同一盐基水平、不同灌溉量下,Cl-、SO42-、Na+随灌溉量的增大向土壤深层淋溶越深。在玉米苗期,Cl-峰值(0.386 g/kg)主要出现在60-100cm土层,SO42-峰值(1.332g/kg)主要出现在40-60cm土层;在玉米拔节期,Cl-和SO42-峰值主要出现在40-60cm土层;在玉米各生育时期,Na+峰值(4.21 g/kg)主要出现在20-40cm土层。 当灌溉量相同,施盐量不同时,在玉米苗期,Cl-峰值(0.389 g/kg)、SO42-峰值(0.517 g/kg)和Na+峰值(1.766 g/kg)均主要出现在60-100cm土层;在玉米拔节期,Cl-峰值(0.863 g/kg)、SO42-峰值(0.833 g/kg)和Na+峰值(1.766 g/kg)均主要出现在40-60cm土层。中等灌溉处理盐淋溶深度大于高灌溉处理和低灌溉处理,且获得较高的产量,由于玉米根系主要分布在0-40cm土层,中等灌溉处理盐离子主要分布在40cm以下土层,减轻了盐分对玉米根系的毒害作用,导致玉米产量提高。 6.在同一盐基水平、不同灌溉量下, Cl-峰值(0.199 g/kg)主要出现在40-60cm土层,SO42-峰值(1.22g/kg)和Ca2+(0.96g/kg)峰值主要出现在60-100cm土层。在番茄苗期,Cl-、SO42-、Ca2+在60cm左右土层的含量最高;在番茄开花坐果期,Cl-、SO42-峰值主要出现在40-60cm土层。中等灌溉处理减轻了盐分对番茄根系的毒害作用,导致番茄的产量提高。 7.研究发现,玉米和番茄的根系随土壤深度的增加而减少,高灌溉处理的作物根系分布土层较低灌溉浅。约有85%玉米根干重分布在0-60cm土层,根长和根干重在玉米抽雄期达到最大值;约有75%番茄根干重分布在0-20cm土层,番茄根长和根干重在结果初期达到最大值。玉米和番茄根系消弱系数也说明了这种分布特征。 8.玉米与番茄地上生物量呈“S”曲线生长,它们地上生物量与生长时期呈三次曲线变化。番茄果实产量呈“单峰型”曲线生长,番茄果实产量与生长时期呈三次曲线变化。 9.在西北半干旱地区膜下滴灌是首选的灌溉方式。膜下滴灌作物的水分效率大于常规沟灌,高灌溉处理、中等灌溉处理与低灌溉处理的水分效率比常规沟灌分别提高了69.34%、141.27%与144.81%。通过膜下滴灌与常规沟灌的经济评价,结果表明,膜下滴灌的各项评价指标均高于常规沟灌。中等灌溉处理(4419 m3.hm-2)的各项评价指标均高于高灌溉处理和低灌溉处理。因此,在番茄生产中,当盐碱地土壤含盐量为0.958%以下,选用膜下滴灌中等灌溉量可以获得较高产量。


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