滨海盐渍农田土壤盐分微域时空变异特征

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黄河三角洲是我国重要的中低产田后备资源区,农业开发潜力巨大,但是由于濒临渤海,地下水埋深浅、矿化度高,其境内分布有大量的滨海盐渍化土壤,加之该区农田不合理的耕作和灌排等人为管理措施影响,极易导致次生盐渍化问题的出现,严重制约当地生态和经济的可持续发展,威胁农业生产水平。因此,探究滨海盐渍土盐分的时空变异特征,尤其是在微域尺度对盐渍农田土壤盐分实施精细化监测,对滨海盐渍农田土壤盐分调控对策的制定、合理开发及改良利用滨海盐渍土意义重大。本文选择典型滨海盐渍农田内典型微域为研究对象,对农田中微地形、土壤紧实度、地表覆膜和地表杂草覆盖4种典型微域进行多季节观测采样(春季、夏季、秋季各1次),通过统计分析、实地观测、方差分析和数据分析对比方法,研究了农田典型微域内土壤盐分含量的时间和水平空间变异特征,并通过模拟试验,进行微地形、土壤紧实度、地表覆膜和地表覆秸秆4种典型微域模拟,分析了自然蒸发条件下微域土壤盐分含量的动态变化规律,以期为土壤盐分的微域调控提供参考。主要研究内容及结论如下:(1)微地形对土壤盐分含量变异的影响。盐渍农田中春季、秋季和夏季各微地形微区呈现中等强度的变异性,变异系数最高达31.79%。在以蒸发为主的春季和秋季,起垄后盐分呈垄上聚集特征,垄间坡顶处和垄沟低洼处土壤盐分含量差异显著,垄沟低洼处盐渍化风险相对较低,垄沟低洼处土壤盐分含量相比垄间坡顶处最大降低达46.42%;夏季受频繁的降雨影响,垄沟低洼处土壤盐分含量相比垄间坡顶处高,垄沟低洼处土壤盐分含量相比垄间坡顶处最大增高达31.82%,但是个别微区差异不显著。微地形模拟试验表明,自然蒸发条件下垄间坡顶处土壤含盐量会持续升高,当模拟降雨发生时,短时间内垄沟低洼处土壤盐分含量上升,之后脱盐,垄间坡顶处则迅速积盐。(2)土壤紧实度差异对土壤盐分含量变异的影响。盐渍农田中各土壤紧实度微区春季、秋季和夏季为中等变异强度,变异系数最高达31.39%。在各个季节内不同土壤紧实度部位土壤盐分含量差异显著,土壤机械压实后均存在较高的土壤盐渍化风险,机械压实后土壤盐分含量相比良好耕作处最大增高达78.71%。土壤紧实度模拟试验表明,自然蒸发下土壤相对紧实处盐分累积更快,模拟降雨发生后土壤相对松散处盐分淋洗效果更好,但是降雨结束后均存在返盐现象。(3)地膜覆盖对膜内外土壤盐分含量变异的影响。盐渍农田中各地膜覆盖微区在春季和秋季为中等变异性,变异系数最高达21.68%,夏季雨季到来后,变异程度稍弱,为弱变异性。各季节中微区膜内土壤盐分含量均比膜外低,膜外土壤盐分含量相比膜内最大增高46.11%,春季和秋季覆膜微区膜内外土壤含盐量差异显著,但是夏季雨季到来后部分覆膜微区膜内外土壤盐分含量差异并不显著。地表覆膜模拟试验表明,自然蒸发下膜外土壤盐分快速向表层累积,膜内土壤盐分含量变化不大;模拟降雨后膜内淋盐效果不佳,且有土壤含盐量增高的趋势。(4)杂草和秸秆覆盖对土壤盐分变异的影响。盐渍农田中各杂草覆盖微区春秋季变异性稍强,为中等变异,夏季雨季到来后变异性稍弱,为弱变异,变异系数最高仅为7.01%;裸露处和杂草茂盛处土壤含盐量差异显著,各个季节呈现出杂草覆盖处土壤盐分含量较低的规律,杂草茂盛处土壤盐分含量相比地表裸露处最高降低达32.59%。秸秆覆盖模拟试验表明,在自然蒸发下秸秆覆盖会抑制土壤盐分向地表聚集,模拟降雨后秸秆覆盖处会持续抑制土壤返盐。本研究较好地探究了滨海盐渍农田典型微域的土壤盐分时空变异特征,为盐渍农田土壤盐分的微域调控以及农作物的高效栽培管理提供了理论依据。
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