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本研究以田间试验和试验室分析为基础,对传统耕作(CT)、平作固定道(ZT)、固定道垄作(PRB)和垄作沟灌(FRB)四个处理下春小麦全生育期土壤棵间蒸发、水、盐的运动特征及棵间蒸发、水分因素对盐分运动的影响进行了系统研究。结论如下:
1、与CT、ZT和FRB处理相比,PRB耕作模式在春小麦全生育期总蒸腾蒸发量最小,棵间蒸发占总蒸腾蒸发比例也最小。四种耕作模式相对棵间蒸发强度均随着表层土壤含水率增大而呈线性增加趋势。但与平作处理相比,非充分灌溉条件下,垄作处理土壤表层含水率对棵间蒸发的影响较弱。相对棵间土壤蒸发强度均随着叶面积指数(LAI)的增加而显著减小。但受土壤水分因素影响,垄作处理棵间土壤蒸发强度随叶面积指数(LAI)增加而变化平缓。
2、春小麦全生育期四种耕作模式0-100cm平均土壤体积含水量均呈逐渐降低趋势,随灌水、蒸发过程呈“峰-谷”交替变化,大小依次为PRB_垄>ZT>FRB_垄>CT。0-20cm、20-60cm和60-100cm土层深度土壤最大有效蓄水PRB和ZT处理显著高于CT和FRB处理。与FRB相比,PRB处理灌水后,垄床中部土壤含水量较高,横向湿润峰明显延伸至垄床中部,说明水分侧向进入垄床的能力较高,但垄床土壤水分含量随时间变化较快。FRB处理灌水后,垂直下渗速度快于侧渗速度,在垄沟40-60cm处明显形成高含水量峰。一次灌水后0-100cm土层土壤水分再分布过程可大致分为稳定蒸发区、释水区、吸湿区三个区。随着时间的延续,稳定蒸发区、释水区和吸湿区的范围处于不断变化中。0-20cm的土层在72h仍然保持较高的含水量,随后144h、216h,表层土壤水分通过土面蒸发向上损失水分,形成稳定蒸发区。受重力作用土壤水分不断向下运动,20-60cm土层含水量呈缓慢减小趋势,处于脱湿状态,属于释水区。60-100cm土层含水量随时间呈逐步增加趋势,处于吸水区。
3.春小麦全生育期内固定道垄作(PRB)和垄作沟灌(FRB)处理0-100cm垄床盐分均呈逐渐增加趋势,平均积盐速率分别为0.46%·d-1和0.93%·d-1,FRB垄床盐分累积速度快于PRB垄床。第一次灌水以后,PRB和FRB处理垄床盐分累积速率明显增快,进入盐分快速累积期。
4.垄床不同位置、不同深度积盐能力与水分水平侧渗能力和垂直入渗的大小有直接关系。水平侧渗能力越强,则越靠近垄中盐分积累能力越强。垂直入渗越强,盐分向下运动积累在深层的能力越强。PRB处理在垄床中部形成积盐峰面。不同灌水时期FRB_垄和PRB_垄土壤含盐量随土层深度的关系可用三阶函数较好拟合,可作为预测不同灌水时期垄床不同位置全盐含量的经验方程。PRB处理当棵间蒸发值在0.9~1.5mm/d之间时,垄床表层土壤全盐随棵间蒸发增加而累积速度很快。当棵间蒸发值>1.5mm/d时,垄中表层盐分继续保持稳定的累积速度,垄边表层盐分累积速度呈下降趋势。
5.上述研究结果表明,固定道保护性耕作模式采用高留茬和秸秆覆盖措施不仅可显著抑制棵间蒸发耗水,相对来讲,在一定程度上也较好控制了作物奢侈蒸腾的发生,使作物水分利用效率得以明显提高。在沟垄地形下,选择第二次灌水前这一个关键时期,改沟灌不漫垄灌水方式为沟灌漫垄对垄床盐分进行淋洗,以达到消除盐分危害、调节水盐平衡的目的。