咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响

通过咸水灌溉沙土土质生长的幼龄胡杨,分析了咸水灌溉沙土土壤盐分分布累积特点、盐分胁迫对胡杨的耗水生长关系、叶绿素、Pro、MDA的影响,结果表明:(1)在1.2—3 g/L范围内,微咸水灌溉沙土处于脱盐状态,6—12 g/L咸水灌溉使沙土积盐大增。在整个生长周期内,微咸水和咸水灌溉,0—200 cm内土体的总盐都呈累积趋势。(2)咸水灌溉胡杨,不同盐分处理的生长耗水关系可以用对数模型描述。(3)盐分胁迫下,胡杨叶片内叶绿素含量呈抛物线递减,Pro和MDA含量则呈现抛物线递增趋势。说明短期内咸水灌溉对土壤安全和胡杨的生长影响有限,可用咸水解决生态缺水现状,3种生理指标可用来衡量胡杨的盐胁迫程度,以此为指导提高人工造林的成活率。     

种植密度和灌溉定额对机采棉田土壤盐分特征的影响

非充分或欠灌条件下增加植物密度被认为是一种新的棉花节水生产技术,特别是在干旱且生育期很短的中国新疆棉区.增加种植密度能够增加冠层覆盖度,增加总耗水量,改变根区的盐分分布.本研究开展了种植密度(低密度M1,13.5万株·hm-2;中密度M2,18万株·hm-2;高密度M3,22.5万株·hm-2)和灌溉定额[重度亏缺W1...     

盐分对河口淡水、微咸水沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的影响

海平面上升导致河口区盐水入侵现象日益明显,深刻影响着河口潮汐淡水、微咸水湿地生物地球化学循环。采集闽江河口区淡水、微咸水短叶茳芏潮汐沼泽湿地表层土样,室内添加盐度为5,10,15,21 g/L的人造海水、Na Cl溶液及盐度为0的去离子水,通过室内泥浆厌氧培养试验,对比研究海水和Na Cl溶液对淡水、微咸水沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的影响。与对照相比,1—12 d培养期内4个盐度的海水处理均显著抑制河口淡水、微咸水沼泽湿地甲烷产生潜力,抑制率在93%以上,盐度10—21 g/L的3个海水处理对于河口淡水、微咸水沼泽湿地甲烷产生潜力的抑制效应无显著差异。Na Cl溶液只有在盐度达到15和21 g/L才显著抑制淡水、微咸水沼泽湿地甲烷产生潜力,且抑制率最多为80.9%,盐度为5、10 g/L的Na Cl溶液对淡水、微咸水沼泽湿地甲烷产生潜力的抑制作用不显著,抑制率多小于30%。伴随着盐水入侵而发生的硫酸盐还原作用及离子胁迫作用对河口淡水、微咸水沼泽湿地甲烷产生具有显著的抑制效应。     

凋落物添加条件下咸水灌溉对风沙土CO2排放及化学性质的影响

沙拐枣作为塔克拉玛干沙漠公路防护林主要优势物种之一,其凋落物在该区域的碳循环过程中具有重要作用。采用室内培养试验测定了沙拐枣凋落物添加后,在25%、50%、75%、100%田间持水量的咸水(SW)和淡水(FW)灌溉条件下,风沙土CO₂排放、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、pH和电导率(EC)的动态变化。结果表明: 咸水灌溉对土壤CO₂排放具有抑制作用,在4种土壤含水量处理下,淡水灌溉比咸水灌溉的CO₂累积排放量增加1.9%～29.1%;土壤CO₂累积排放量随土壤含水量的增加而升高;在沙拐枣凋落物添加条件下,SOC在前期迅速下降,但后期所有处理SOC均逐渐升高后趋于稳定;培养结束时,各处理DOC含量比培养前提高了41.3%～92.4%;在培养结束时各处理与培养前相比pH升高了0.20～0.35;EC随土壤含水量的增加而升高,培养结束时在4种含水量条件下,咸水灌溉下EC比培养前增加了0.11～0.79 mS·cm^-1,而淡水灌溉下EC比培养前有增有减。土壤CO₂累积排放量与SOC、DOC、pH呈显著正相关,但与土壤含水量相关性不显著。凋落物添加条件下咸水灌溉以及较低的含水量条件均能抑制风沙土CO₂的排放,EC受灌溉水质和土壤含水量的影响较大。     

微咸水滴灌对土壤酶活性、CO2通量及有机碳降解的影响

利用微咸水灌溉是解决干旱区水资源短缺的重要途径.通过田间小区滴灌试验,研究了不同矿化度微咸水(0.31、3.0、5.0 g·L^-1,NaCl浓度)对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶活性的影响,采用土壤碳通量和物料袋法研究了土壤CO₂通量和有机碳降解对微咸水滴灌的响应.结果表明: 微咸水(3.0 g·L^-1)处理下蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶的活性分别比淡水处理降低31.7%～32.4%、29.7%～31.6%、20.8%～24.3%,而土壤多酚氧化酶活性则随灌溉水矿化度提高而显著升高,在膜下微咸水、咸水处理多酚氧化酶较淡水处理提高2.4%、20.5%.土壤微生物生物量碳和微生物熵均随灌溉水矿化度提高呈降低趋势,而代谢熵则呈升高趋势.不同处理对土壤CO₂通量影响表现为淡水＞微咸水≥咸水,且膜下CO₂通量显著高于膜间(P<0.05),棉花吐絮期(9月20日)膜下淡水处理较咸水和微咸水处理的CO₂通量分别升高29.8%、28.2%,微咸水滴灌显著降低了土壤CO₂通量.不同矿化度微咸水滴灌对有机物(棉花和苜蓿秸秆)的降解率表现为淡水＞微咸水＞咸水,膜下有机物降解显著高于膜间.在培养第125天时,咸水、微咸水、淡水处理的膜间棉花秸秆回收率分别为39.7%、36.3%、30.5%,膜间苜蓿秸秆回收率分别为46.5%、36.5%、35.4%.微咸水灌溉明显抑制了北疆滴灌棉田土壤酶活性,造成土壤微生物量和CO₂通量下降,土壤有机物降解率降低,使绿洲农田土壤生物性状变差.     

咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

探明咸水沟灌对土壤水稳性团聚体的影响对实现咸水资源安全高效利用具有重要意义。本研究在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,分析了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g·L^-1)咸水连续灌溉第10年和第15年棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性的变化特征。结果表明: 沟底0~30 cm土层土壤盐分随灌溉水矿化度的升高而增加,其中6、8、10 g·L^-1灌水处理与1 g·L^-1处理间差异达显著水平;随着土层深度的增加,各处理土壤盐分逐渐增大。咸水沟灌有降低沟底土壤水稳性团聚体稳定性的趋势,当灌溉水矿化度≥6 g·L^-1时,水稳性大团聚体(>0.25 mm)质量分数、团聚体平均重量直径和几何平均直径显著降低,分形维数和平均重量比表面积显著增大;随着土层深度的增加,各处理土壤水稳性团聚体稳定性下降。连续多年咸水沟灌条件下,各处理棉田沟底0~30 cm土层土壤盐分和水稳性团聚体稳定性未随灌水年限的增加而逐年积累与恶化。在本研究灌溉制度下,采用≤4 g·L^-1咸水沟灌对试验区棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性指标无显著影响。     

土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响

本实验用不同浓度NaCl溶液浇灌后进行干旱处理,测定了不同处理条件下三角叶滨藜幼苗在干旱持续过程中植株生长状况、叶片光合作用、抗氧化酶活性以及植株水分状况等的变化,以分析土壤盐分对三角叶滨藜耐旱性的影响。结果显示,用0.1—0.4 mol/L NaCl溶液浇灌后进行干旱处理（“干旱 NaCl”）的三角叶滨藜幼苗在干旱持续期间植株生长量、叶片净光合速率均明显高于用水浇灌后进行干旱处理（“干旱”）的三角叶滨藜幼苗,且后者在干旱处理的后期导致了叶片光合机构的明显损伤,前者则无。同时,“干旱 NaCl”处理的植株叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的变化幅度明显小于“干旱”处理的,且前者的丙二醛含量显著低于后者。进一步分析各处理土壤和植株水分状况发现,与“干旱”处理相比,“干旱 NaCl”处理显著提高了土壤的保水能力,增加了植株对Na 的吸收和积累,降低了叶片渗透势。由此可见,土壤中适量盐分存在能够增加三角叶滨藜对Na 的吸收和积累、降低组织渗透势、维持较强的吸水和保水力,从而减弱因干旱脱水导致的过量活性氧自由基产生对细胞膜系统的损伤和对光合机构的破坏,有利于维持相对较高的物质生产能力和细胞的持续生长,最终表现为耐旱性能的增强。     

咸水灌溉条件下土壤水盐分布特征

通过设置3种灌水量水平（100%ET_c、80%ET_c、60%ET_c）和3种灌水水质水平（0.7、3和6 g·L^-1）,研究了咸水灌溉条件下春小麦120 cm土层内水分动态和盐分累积特征.结果表明：水分在农田土壤中的分布主要受灌水量和土壤质地的影响,充分灌溉使水分存贮在较深土层中,而非充分灌溉则使水分存贮在表层;在相同灌水量的条件下,土体内的盐分积累程度随着灌溉水矿化度的增大而加剧;在相同矿化度条件下,土体内的盐分含量及积盐深度随着灌水量的增加而增大.在作物整个生育期内,连续使用咸水灌溉将导致土壤积盐,且非充分灌溉较充分灌溉更易使土壤表层积盐.     

不同生育期咸水灌溉对甜瓜叶片膜脂过氧化及保护酶活性的影响

采用砂培法在甜瓜不同生育时期用不同浓度咸水灌溉条件下,研究甜瓜叶片膜脂过氧化和保护酶活性的变化.结果表明,甜瓜叶片丙二醛(MDA)含量随咸水浓度的增加和处理时间的延长而增加,并且处理时期越早其含量越低;叶片细胞膜伤害率(MIP)在持续处理中随浓度增加而上升,而在其它处理中呈先下降再上升的趋势;各处理的CAT活性均高于对照,随咸水浓度的增加,CAT活性表现出先上升后下降的趋势,而SOD和POD活性基本上都是持续下降的趋势.研究发现,甜瓜在不同生育期所适宜灌溉咸水的最大浓度不同,其中伸蔓期约为7 g/L,开花坐果期和果实发育期约为5 g/L;不同保护酶的活性在咸水灌溉条件下变化规律不一致,不能有效反映甜瓜对咸水灌溉的适应程度.     

磁化微咸水灌溉对欧美杨I-107微量元素和碳氮磷养分特征的影响

为探讨盐分环境下,磁化作用对土壤和植株养分特征的影响,以欧美杨I-107为试材,采用磁化和非磁化微咸水灌溉处理,通过对土壤和植物组织中微量元素和碳氮磷含量的测定,以揭示土壤-植物的养分供求关系。研究发现:(1)微咸水灌溉处理中叶片和根系Fe含量均下降;叶片Zn、Mn和Cu含量提高,根系Mn和Zn含量降低、Cu含量提高。叶片和根系中总碳含量均提高,全氮和全磷含量均降低;叶片C/N下降,根系C/N和C/P则提高。(2)磁化微咸水灌溉处理叶片和根系中Fe、Zn、Cu含量均提高,Mn含量降低;叶片C、P及C/N提高,N含量下降;根系C、C/N和C/P含量提高。(3)微咸水灌溉土壤中Fe、Mn、Zn和Cu微量元素全量均降低,有效态含量均提高;OC和N、C/P和N/P下降,全磷和C/N提高。(4)磁化微咸水灌溉中土壤Fe、Mn和Zn全量提高,Cu降低;Fe、Mn、Zn和Cu有效态含量提高;OC和N、C/P和N/P提高。可见,磁化作用有利于调节植株对微量元素的吸收和分配,提高土壤的固氮能力以及对植株的碳供应能力。此外,盐分环境下,植物体通过提高元素Fe含量以及C/N比值维持光合作用的正常进行,以满足植株正常生长发育的需要。     

高水位区暗管埋设下土壤盐分适时立体调控的生态效应

高水位地区作物生长关键期采用微咸水或咸水灌溉被证明在一定条件下可以起到增产正效应,但同时却存在着土体盐分积累及其对下茬或次年种植影响的生态负效应.为探讨消除或抑制微咸水或咸水灌溉对土壤盐分积累的生态负效应,保证作物种植增产的正效应,本文在河北近滨海高水位盐碱区开展了为期2年的试验研究,探讨了旱季微咸水或咸水灌溉带来的盐分异位积累与离子分布变化特征,分析了雨季关键期暗管适时排盐对土壤盐分的立体调控生态效应.结果表明：旱季咸水灌溉后土壤经历“积盐-脱盐-二次积盐”3个阶段;灌溉初期,1 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体脱盐,土壤含盐量随土壤深度增加而增加,HCO₃^-含量增加,其他离子含量降低;6与13 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体积盐,土壤含盐量随土壤深度增加而降低,HCO₃^-含量降低,其他离子含量增加;雨季暗管适时立体调控脱盐效果显著,土壤脱盐率达16.0%～45.7%,同降雨量下,降水分布越集中,脱盐效果越好;周年时间尺度上,咸水灌溉小区土壤积盐量小于对照区;咸水灌溉处理小区冬小麦产量显著高于对照处理,1 g·L^-1 处理高于6与13 g·L^-1处理.     

灌溉施肥水平对盐渍化农田水盐分布及玉米产量的影响

水资源缺乏和过量施肥影响着干旱半干旱盐渍化地区农业的发展.研究不同灌溉和施肥量对土壤水盐分布和青贮玉米产量的影响,可为该区确定适宜的灌溉和施肥量提供依据.试验于2015和2016年在大同盆地的盐渍化农田进行,设3种灌溉水平:土壤水分上限分别为田间持水率(θ_f)的100%(W₁)、90%(W₂)和80%(W₃),根据各处理灌溉前的土壤平均实际含水率计算灌水量;2015年设4种施肥水平:900(F₁)、750(F₂)、600(F₃)和450 kg·hm^-2(F₄),2016年设F₁、F₂和F₃共3种.试验用化肥为缓释复合肥,总养分含量48%,其中N:P₂O₅:K₂O的比例为30:12:6.结果表明: 土壤表层电导率随施肥量的增加而增大,施肥水平对平均电导率(EC)和含水率的影响在0～10 cm土层显著,与F₁相比,F₂的0～10 cm土层平均EC在2015年和2016年分别降低25.6%～42.7%和6.4%～7.7%.20～80 cm土层的水分含量随施肥量的增加而降低,与F₁相比,2015年F₂、F₃和F₄处理20～80 cm土层平均土壤含水率分别增加5.9%、16.7%和16.7%,2016年F₂和F₃分别增加13.3%和16.7%.产量在两年中均表现为F₁和F₂高于F₃和F₄,W₃低于W₁和W₂; F₁和F₂的产量差异不明显;与W₁相比,W₂的产量减少低于15 %.因此,施复合肥600～750 kg·hm^-2(氮肥含量180～270 kg·hm^-2),且灌溉水平为W₁和W₂时,可以保证该地区盐渍化土壤种植玉米获得较高的产量,并且不会造成根系层的盐分积累.     

沙土微生物多样性与土壤肥力质量的咸水滴灌效应

采用Biolog-eco法、PLFA法和PCR-DGGE法,对塔里木沙漠公路防护林中不同矿化度滴灌水作用下的土壤微生物多样性进行了研究,利用土壤综合肥力指数(IFI)定量评价了土壤综合肥力质量,分析了土壤肥力质量与土壤微生物的关系。结果表明:滴灌水条件下,土壤微生物的多样性(碳源代谢、遗传基因和脂肪酸种类)差异明显,而高矿化度滴灌水条件下土壤微生物活性较低。IFI值在不同矿化度灌水的林地间差异极显著,在不同土层间差异显著;IFI值随灌水矿化度升高而减小;0—5 cm表层土壤的IFI值明显小于其下层的土壤。土壤微生物代谢多样性和脂肪酸多样性指数与土壤IFI值存在乘幂函数关系,而土壤微生物遗传多样性指数与IFI值有多项式关系,对土壤肥力质量起着明显的正向贡献。     

不同生育期土壤基质势调控对棉花生长和土壤水盐分布的影响

针对南疆地区水资源短缺和棉田土壤盐碱化问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长和土壤水盐的影响,为棉田节水控盐和高效生产提供理论依据。通过大田膜下滴灌试验,以棉花灌水时期滴头下方20 cm处土壤基质势下限控制水平-50 kPa为对照(CK),在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)设置3个基于土壤基质势下限的灌溉水平:W₁(-20 kPa)、W₂(-30 kPa)和W₃(-40 kPa),测定棉花生长、地上干物质量、产量和土壤水盐分布等指标。结果表明:不同生育期土壤基质势调控时,株高、叶面积指数和地上干物质量均表现为:WC>WB>WA>CK;不同土壤基质势水平调控时,随着土壤基质势下限的提高,株高、叶面积指数和地上干物质量也随之增加,其中,W₁C和W₂C处理显著高于其他处理。有效铃数、单铃重和衣分等产量构成要素均随着土壤基质势下限的升高而增加。W₁C和W₂C处理棉花的产量基本一致且显著高于其他处理,W₂C的水分利用效率显著高于W₁C处理。不同生育期土壤基质势均控制在-20或-30 kPa可以改善棉花主根区水分状况。各处理在收获期均表现为浅层积盐(0～40 cm),且膜外大于膜内;土壤基质势越高,膜内主根区(0～40 cm)积盐越少,其中W₁C和W₂C较其他处理减少24%。综合考虑高效生产和节水控盐,建议将当地休作期未淋洗棉田灌水时期土壤基质势控制在-30 kPa为宜。     

膜下滴灌条件下滴水量和滴水频率对棉田土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过两年的田间试验,研究了滴水量和滴水频率对膜下滴灌棉田土壤水分分布及棉花水分利用效率的影响.结果表明:从整个生育期来看,当滴水量(375 mm)相同时,高频滴灌(每3天1次)处理0～20 cm土层含水率较高而深层土壤湿润不够;低频滴灌(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率较高,但水分补给不及时,表层土壤偏低;总体上中频滴灌(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配.当滴水频率相同时,滴水量越大,土壤含水率越高,40 cm以下土层含水率也越高.不同处理的棉田耗水规律基本一致,苗期较低,平均不高于1.7 mm·d-1,蕾期开始上升至花铃期达到最高,日均耗水量可达8.7 mm·d-1,吐絮期回落到1.0 mm·d-1左右.总耗水量与降水和滴水量密切相关,而与滴水频率无关;滴水频率对棉花水分利用效率无显著影响,但水分利用效率随滴水量的增大而显著降低.少量滴灌(300 mm)虽然可以获得较高的水分利用效率,但减产严重,过量滴灌(450mm)无显著增产效应,水分浪费严重.在当地棉田自然条件下,采用中量(375 mm)+中低频(每7天或10天1次)的滴灌模式为宜.     

膜下滴灌条件下滴水量和滴水频率对棉田土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过两年的田间试验,研究了滴水量和滴水频率对膜下滴灌棉田土壤水分分布及棉花水分利用效率的影响.结果表明： 从整个生育期来看,当滴水量(375 mm)相同时,高频滴灌(每3天1次)处理0～20 cm土层含水率较高而深层土壤湿润不够;低频滴灌(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率较高,但水分补给不及时,表层土壤偏低;总体上中频滴灌(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配.当滴水频率相同时,滴水量越大,土壤含水率越高,40 cm以下土层含水率也越高.不同处理的棉田耗水规律基本一致,苗期较低,平均不高于1.7 mm·d^-1,蕾期开始上升至花铃期达到最高,日均耗水量可达8.7 mm·d^-1,吐絮期回落到1.0 mm·d^-1左右.总耗水量与降水和滴水量密切相关,而与滴水频率无关;滴水频率对棉花水分利用效率无显著影响,但水分利用效率随滴水量的增大而显著降低.少量滴灌(300 mm)虽然可以获得较高的水分利用效率,但减产严重,过量滴灌(450 mm)无显著增产效应,水分浪费严重.在当地棉田自然条件下,采用中量(375 mm)+中低频(每7天或10天1次)的滴灌模式为宜.