【摘 要】
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由于黄河水资源日益短缺,对河套灌区粮食生产与农业发展产生了一定影响,节水与控盐已成为灌区农业可持续发展的主要关注点。土层夹砂是中国西北地区常见的一种土体构型,也是冲击平原基本的土壤结构类型。本研究通过对夹砂层农田水盐运移过程以及作物生长对夹砂层土壤的响应来探究夹砂层农田土壤水盐运动规律与作物水分利用规律,探究含夹砂层农田在节水控盐条件下对作物生长与土壤盐渍化控制的影响。通过2020与2021年的现
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由于黄河水资源日益短缺,对河套灌区粮食生产与农业发展产生了一定影响,节水与控盐已成为灌区农业可持续发展的主要关注点。土层夹砂是中国西北地区常见的一种土体构型,也是冲击平原基本的土壤结构类型。本研究通过对夹砂层农田水盐运移过程以及作物生长对夹砂层土壤的响应来探究夹砂层农田土壤水盐运动规律与作物水分利用规律,探究含夹砂层农田在节水控盐条件下对作物生长与土壤盐渍化控制的影响。通过2020与2021年的现场试验监测了春玉米生育期夹砂层农田水分盐分变化规律及其作物生长状况。应用HYDRUS-1D模拟夹砂层土壤农田蒸散发、作物水分利用及深层土壤水分的补给与深层渗漏规律、盐分运移特征。结合CROPWAT模型模拟不同灌溉间隔情景下的夹砂层农田水分运动过程,寻求优化灌溉制度的可行方式。主要研究内容与结论如下:1)试验观测表明,玉米生育期内土壤水分主要分布在砂层的上下边界处,其中浅埋砂层处理EC值变化率最高为34.78%,砂层深埋时为7.90%,砂层在根区分布的厚度较大时,有利于阻止盐分向土壤表层积累。夹砂层处理水分在0-40 cm土层深度处呈中等变异性,而土壤全盐含量在玉米根区均呈中等变异性。较含夹砂层土壤处理,不含夹砂层的处理在玉米生育期内灌溉后脱盐率更高。2)对作物生长指标进行观测分析,结果表明,砂层浅埋时玉米的LAI值受到灌溉定额的影响较大,玉米株高与砂层埋深呈正相关,随砂层埋深增加,玉米产量与籽粒百粒重增加显著(p<0.05)。随砂层埋深的增大,干物质累积量增加明显分别增加48.86%、6.46%,随砂层厚度减小、干物质累积量分别增加18.31%、34.04%,表明砂层深埋增加厚度减小对作物生长与产量的胁迫减小。同时产量受到年际间气候变化影响较大,试验区枯水年较平水年内玉米籽粒产量与百粒重分别减小31.08%、30.66%。3)玉米水分生产力随砂层埋深增大而增大,砂层深埋处理较浅埋砂层处理水分生产力分别增加20.27%、4.28%。平水年内玉米水分生产力随灌溉定额增大玉米水分生产力分别减小18.95%、21.79%,枯水年分别增加27.33%、15.21%,当灌水量为315.85 mm时土壤水分生产力降低最小。4)HYDRUS-1D模拟表明,不含夹砂层处理玉米田间毛管向上补给水量较浅埋砂层与深埋砂层处理分别大57.01%、118.53%,灌水量为315.85 mm时含夹砂层处理的土壤水分深层渗漏最小。随灌水定额增加,水分深层渗漏增加明显,分别占降雨与灌水总量的19.5%、26.6%。减少每次的灌溉定额,这样的灌溉制度可以减少水分的深层渗漏损失约为20.4%~37.6%。5)HYDRUS-1D模拟表明,2020年与2021年玉米生长期Ea与ETa的比值分别为39.3%与49.6%,实际根系吸水量与潜在根系吸水量比值分别为65.4%、61.9%,表明当地田间管理制度下,土壤水分的蒸发损失较大。根系吸水量随砂层埋深的增加而增大,不含夹砂层处理根系吸水受到水分胁迫最小。砂层浅埋与砂层深埋处理根系吸水量分别为潜在蒸散量的55.51%、61.31%,不含夹砂层处理为66.69%。该研究结果可为河套灌区含有夹砂层农田灌溉制度的制定提供理论指导。
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