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土壤盐碱化问题一直是制约新疆等干旱半干旱地区农业生产发展的重要瓶颈,研究盐碱地的治理措施和土壤水盐运移特性就显得尤为重要。本文以生物改良措施为主,通过膜下滴灌棉田盐碱地的生物改良、化学改良、生物化学综合改良等大田小区和均衡场不同地下水位控制等对比试验,分析不同条件下盐碱地棉田膜间间作盐生植物时土壤的水盐运移特性和棉花生长特性,验证棉花间作盐生植物的改良效果,同时通过盆栽试验探索其盐碱地改良的机理,并利用Hydrus-2D软件对间作种植下的土壤水盐运移进行数值模拟,其主要研究成果如下: (I)大田小区试验结果表明:膜下滴灌棉田膜间间作盐生植物后,土壤含水率增大,生育期作物耗水量增加,水分利用效率也有所提高。土壤水盐运移主要发生在0-60cm的土层,且一次灌水后,在滴头淋洗的作用下。盐分以滴头为中心向四周迁移,在30-40cm±层聚集,形成明显的带状高盐区。间作盐生植物后能有效抑制土壤中盐分的累积。且间作苜蓿的处理膜间、窄行和宽行土壤平均含盐量随生育期在减小,呈脱盐状态。生育期始末间作碱蓬可以减少土壤中有害离子Na+和Cl-的含量。同时间作盐生植物后土壤的pH值降低,棉花产量也高于对照。 化学改良以及生物与化学综合改良措施均能增加土壤含水率、提高水分利用效率,水分利用效率大小顺序依次表现为:对照<生物改良<化学改良<生物与化学综合改良,各处理作物耗水量均表现为铃期最大,吐絮期次之,苗期最小。化学改良、生物与化学综合改良措施均能有效抑制土壤中盐分的累积,其中1000kg/亩1500kg/亩的石膏处理呈脱盐状态,两种改良措施均能降低土壤中有害离子Na+和Cl-的含量,降低土壤pH值,最终提高棉花经济产量。 (2)不同地下水位控制下的均衡场试验结果表明:膜间间作盐生植物后土壤含水率随生育期均呈减小趋势,且减小率随地下水埋深的增大而减小。地下水埋深为2.0m时,作物耗水量、地下水补给量以及地下水补给比例最大,2.0m以下随埋深的增大而减小。各埋深处理在O-150cm土体内土壤平均含盐量随生育期在减小,各处理均处于脱盐状态,且脱盐率在整个土体中均随着地下水埋深的增加而增大,即地下水埋深越大,土壤脱盐率越大。地下水埋深为2.5m时棉花产量最高,水分利用效率也越大,各处理产量和水分利用效率大小情况一致,均表现为:2.5m>3.0m>2.0m>1.5m。 (3)盆栽试验的研究结果显示:膜问间作盐生植物后,膜内与膜间土壤进行着水盐、养分的交换以及棉花与盐生植物根系的穿插生长,同时棉花和间作作物存在对水分、养分的竞争吸收。当膜内与膜间土壤的水分输送被塑料布完全阻隔后,膜内土壤含水率高于其他膜内和膜间水分可自由输送的处理,盐分的变化如何?同时作物长势和棉花产量也最高,说明棉花与盐生植物根系穿插生长对土壤水盐的分布、作物长势、产量等的影响较为复杂。各处理在0-60cm土层内均呈脱盐状态,膜内和膜间水盐运移被完全阻隔(塑料布)的处理其脱盐率达64%,对照(膜内和膜间水盐以及两种作物的根系生长不受任何约束)和膜内和膜间水盐运移不受约束但两种作物根系的生长被阻隔(采用纱布)处理的脱盐率分别为60%和57.1%。 (4)利用Hvdrus-2D软件对大田试验中膜间间作苜蓿的生物改良处理进行土壤水盐运移的数值模拟,并利用孜然处理验证了模型模拟的精度,结果表明,模型模拟的精度较高,模拟效果好,可以用来对长期土壤水盐运移情况进行数值模拟与监测。