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典型绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤盐分运移规律与灌溉调控研究

作　者: 王振华
导　师: 杨培岭
学　校: 中国农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 长期膜下滴灌土壤盐分运移棉田灌溉调控灌溉制度
分类号: S562
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

膜下滴灌在我国西北干旱区特别是新疆盐碱地上得到广泛应用,由于膜下滴灌理论上仅调节土壤盐分在作物根系层的分布状况,盐分并未排出土体,因此,长期膜下滴灌条件下作物根区土壤盐分是否累积是决定这一灌溉方式在干早区能否可持续应用的重要问题。已有研究成果对于指导膜下滴灌水盐调控起到了积极作用,但难以反映长期膜下滴灌田间盐分真实的变化趋势。本文于2009～2013年在典型绿洲区新疆石河子121团连续定点监测5块膜下滴灌应用2-16a的农田盐分变化,研究区荒地0-40cm土层平均含盐量25～70g/kg,地下水埋深2-4m,土壤以不同程度盐化砂壤土为主,棉田平均灌溉定额816.15mm,灌溉水矿化度0.4g/L左右。基于以上条件研究揭示了长期膜下滴灌农田土壤盐分演变规律,提出了相应灌溉调控对策,可为干旱区膜下滴灌可持续应用提供理论依据。主要研究结论有：(1)长期膜下滴灌棉田土壤水盐分布及变化特征膜下滴灌灌水显著影响并改变了农田土壤自然状态下的水盐分布格局。现行灌溉制度条件下,在观测深度范围(0-140cm)内,长期膜下滴灌农田土壤水分整体偏高,灌水后农田近似整体湿润分布,膜内、膜间及棉花不同生育阶段土壤水分含量均较高且无显著差异,且年际间差异不大。灌水、作物耗水及蒸发综合影响膜下滴灌棉田土壤水盐分布及变化,垂直影响深度可达300cm,即可以达地下水位置。土壤盐分含量及分布随膜下滴灌应用年限发生较大的时空变异,总体上,水平方向膜间盐分含量较高且变异较大,膜内盐分含量较低,特别是在0-100cm深度范围总体较低,比较适宜棉花生长；垂直方向表层盐分变异较大,越往深层盐分变异程度越小,不同水平位置之间盐分差异也越来越小,整体不断降低；土壤盐分在年内棉花生长期整体呈降低趋势,特别是在4月份苗期灌水后,降低趋势最为显著；随膜下滴灌应用年限增加,年际间盐分变异系数及差异性亦逐渐降低。(2)长期膜下滴灌棉田土壤盐分演变规律现行灌溉制度下膜下滴灌应用年限对农田0-300cm深度范围土壤盐分均具有显著影响,单次灌水后膜下滴灌棉田土壤盐分在水平及垂直方向均发生显著迁移,灌溉是棉田盐分迁移的主要因素,盐分运动对流作用显著；多次灌水后棉田盐分呈整体向下迁移变化,近似一维垂直运动。总体上盐分均值随滴灌年限呈幂函数前快后慢的降低趋势,滴灌应用前3a农田盐分相对周边荒地土壤盐分迅速降低,属于快速脱盐阶段；滴灌应用3-8a脱盐率呈线性增加,属于稳速脱盐阶段,其中滴灌7a以后盐分降至5g/kg以下；滴灌应用8-16a之间,脱盐率稳定在80-90%之间,盐分随滴灌应用年限降低缓慢,滴灌应用16a时,盐分均值在3g/kg以下。根据现行灌溉制度下不同深度土壤盐分与滴灌应用年限的相关关系,要使农田盐分均值降至5g/kg以下,0-60cm、0-100cm、0-140cm不同剖面需要的滴灌应用年限分别为5.69、6.08、6.53a。膜下滴灌应用年限越长,田间盐分相对越低,盐分降幅也越来越小,并将处于一种动态平衡状态。(3)长期膜下滴灌棉田适宜灌溉定额及灌溉调控对策膜下滴灌棉田根区土壤盐分含量显著影响棉花生长及产量,现行膜下滴灌灌溉制度对于盐分淋洗具有重要意义。随着根区(0-60cm深度)盐分降低,应调整苗期灌水定额及灌溉定额。滴灌6a以内,根区盐分含量较高,均值在5-24g/kg之间,应强化冲洗进行压盐,苗期冲洗定额宜在104.5-350mm,苗期灌水量宜在161.7-400mm,灌溉定额宜在855.0-1660mm；滴灌6-9a,根区盐分均值3-5g/kg,基本满足耕种条件,棉花产量在5250kg/hm2以上,应适当减少灌水量,弱化冲洗保持控盐,苗期冲洗定额宜在66.1-104.5mm,苗期灌水量宜在123.3-161.7mm,灌溉定额宜在733.9-855.0mm；滴灌9-16a盐分根区均值低于3g/kg,且Cl-含量低于0.12g/kg,棉花产量在6000kg/hm2以上,苗期冲洗定额宜在34.5-66.1mm左右以保持控盐,苗期灌水量亦在91.7-123.3mm,灌溉定额宜在637.0-733.9mm,并宜适当提高灌水次数,以发挥膜下滴灌技术少量多次的灌水优点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状分析  10-16
  1.3 本文主要研究内容及研究目标  16-18
第二章研究区概况与方法  18-25
  2.1 研究区概况  18-23
  2.2 研究方法  23-25
第三章长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征  25-60
  3.1 荒地水盐空间分布及变化特征  25-38
  3.2 滴灌棉田棉花生育初期土壤水盐分布特征  38-43
  3.3 滴灌棉田棉花生育期内土壤水盐分布特征  43-48
  3.4 滴灌棉田棉花生育期末土壤水盐分布特征  48-54
  3.5 膜下滴灌棉田盐分分布与地下水动态关系  54-58
  3.6 本章小结  58-60
第四章长期膜下滴灌棉田土壤水盐时空演变规律  60-136
  4.1 膜下滴灌棉田土壤水分时空变化特征  60-76
  4.2 典型膜下滴灌棉田盐分年内时空变化特征  76-85
  4.3 典型膜下滴灌棉田土壤盐分年际变化特征  85-91
  4.4 多地块膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征  91-116
  4.5 长期膜下滴灌棉田土壤盐分演变规律  116-127
  4.6 长期膜下滴灌棉田根区土壤盐分及离子演变特征  127-134
  4.7 本章小结  134-136
第五章长期膜下滴灌棉田土壤盐分灌溉调控对策  136-167
  5.1 单地块膜下滴灌棉田土壤水盐平衡分析  136-146
  5.2 长期膜下滴灌棉田土壤水盐平衡分析  146-158
  5.3 典型灌区膜下滴灌棉田水盐调控对策  158-165
  5.4 本章小结  165-167
第六章结论与建议  167-169
  6.1 结论  167-168
  6.2 研究建议  168-169
参考文献  169-175
致谢  175-177
个人简介  177

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