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覆膜滴灌技术作为盐碱地开发利用的有效途径,对提高水土资源的利用率具有重要意义。本研究采用田间试验和统计分析的方法,针对我国内陆干旱区盐碱地的开发利用,就盐碱地滴灌水分盐分调控对土壤盐分时空分布、作物生长和产量形成过程进行了综合分析研究。田间试验于2005和2006年在宁夏青铜峡农业综合开发试验农场进行。试验以糯玉米和油葵为研究对象,分别设计5个土壤基质势水平:-5 kPa(S1)、-10 kPa(S2)、-15 kPa(S3)、-20 kPa(S4)和-25kPa(S5),三次重复,随机区组布置。主要研究成果如下:
(1)播种后当日进行较大水量灌水造墒淋盐,苗期保持较高土壤基质势控制,0-30cm垄上土壤盐分都明显减少。苗期结束按照不同土壤基质势水平(-5~-25kPa)进行灌水处理,在作物各个生育阶段不同处理之间土壤总盐分含量差异不大。
(2)滴灌灌溉前,盐分在土壤剖面内呈“T”型分布,HCO3-、Mg2+和SO42-在土层深度内含量较小且分布均匀,Cl-、Ca2+和Na+在土壤剖面内含量较多,且主要分布在土壤剖面上层。覆膜滴灌后,Na+和CT在土壤剖面内平均含量减少,且以滴头为中心的椭球形径向分布,在滴头附近浓度最低,远离滴头浓度逐渐增大,Ca2+在土壤剖面上平均含量减少,但分布状态在土壤剖面没有规律性的变化趋势。HCO3-、Mg2+和SO42-含量和分布状态没有明显变化。在试区盐分离子组成中,Na+和Cl-与总盐量存在线性相关关系。HCO3-、Mg2+和Ca2+与土壤总盐之间没有明显函数关系。在总盐较低时,SO42-含量有随总盐含量增加而增加的趋势,但总盐达到一定程度后,SO42-含量开始稳定。
(3)不同土壤基质势控制下,糯玉米不同生育期的株高、茎粗、叶面积、地上部分干物质量、根系伤流液、叶绿素含量和鲜果穗产量等都随着土壤基质势的提高而增加。鲜果穗产量和土壤基质势之间存在显著差异,在滴头正下方20cm深度土壤基质势为-5kPa时,产量最高。土壤基质势-10~-15kPa时,灌溉水利用效率最高。不同土壤基质势控制下,油葵不同生育期的株高、茎粗、叶面积、地上部分干物质量、叶绿素含量和籽粒产量等都随着土壤基质势的提高而增加,籽粒产量和土壤基质势之间存在显著差异,在滴头正下方20cm深度土壤基质势为-5kPa时,产量最高。土壤基质势为-5~15kPa时,灌溉水利用效率最高。
(4)在生荒盐渍化土壤环境下,适宜作物生长的土壤基质势水平要比一般土壤的基质势水平显著提高。对于一般类型的土壤和作物而言,土壤基质势控制在-20~-40kPa之间,土壤水分状况比较适合于作物生长。但本试验研究发现,在生荒盐渍化土壤条件下土壤基质势在-5kPa时作物的产量最高。说明随着生荒盐渍化土壤种植利用年限的提高,土壤环境将向有利于作物生长的方向转化,适宜作物生长的土壤基质势水平会随之降低。这种变化过程是生荒盐渍化土壤利用的重要特征。
(5)利用垄作覆膜滴灌技术在生荒盐碱地上种植作物,播种后进行首次大水量灌水,灌水量35-45mm,其后控制滴头正下方20cm深度土壤基质势在-5~-10kPa,根据作物不同生育阶段耗水量调整灌水量,苗期次灌水量3mm左右,生育中期和后期次灌水量5~10mm,灌水频率为1次/日或1次/2日,土壤盐分可以控制在较低的水平,作物可以获得较高的产量和灌溉水利用效率。