干旱區(qū)滴灌均勻系數(shù)對(duì)土壤水氮及鹽分分布和棉花生長(zhǎng)的影響.pdf

1、滴灌均勻系數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的重要技術(shù)參數(shù)。采用高的均勻系數(shù)雖有利于獲得均勻的水氮分布，但會(huì)增加系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用;較低的均勻系數(shù)可能會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)帶來(lái)負(fù)面影響，還會(huì)增大水氮淋失的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)行滴灌均勻性設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由于缺乏關(guān)于作物對(duì)滴灌均勻系數(shù)響應(yīng)特征和土壤水氮分布及淋失與滴灌均勻系數(shù)關(guān)系的研究而顯得科學(xué)依據(jù)不足。部分學(xué)者針對(duì)半濕潤(rùn)地區(qū)和半干旱地區(qū)的代表性滴灌作物開(kāi)展了相關(guān)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明滴灌均勻系數(shù)對(duì)土壤水氮分布和作物生長(zhǎng)的

2、影響均不顯著。但是，不同氣候區(qū)降水量的差異可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)灌水不均勻的彌補(bǔ)程度不同，不同作物對(duì)水分和養(yǎng)分的敏感程度也不同，因此，以上試驗(yàn)結(jié)果還需要在不同氣候區(qū)針對(duì)典型作物的田間試驗(yàn)加以驗(yàn)證。另外，在干旱地區(qū)，降雨稀少，蒸發(fā)量大，灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。當(dāng)用滴灌替代傳統(tǒng)的地面灌溉時(shí)，由于灌溉定額大幅降低，隨之帶來(lái)的土壤鹽化風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越為人們所關(guān)注，滴灌均勻系數(shù)對(duì)土壤鹽分分布及動(dòng)態(tài)的影響是一個(gè)需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。
　　 本文以西北干旱內(nèi)

3、陸區(qū)棉花（Gossypium hirsutumL.）為對(duì)象，于2010年和2011年開(kāi)展了膜下滴灌試驗(yàn)，建立了土壤水氮及鹽分分布與滴灌均勻系數(shù)的定量關(guān)系，研究了作物生長(zhǎng)特性、干物質(zhì)積累、氮素吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)對(duì)滴灌均勻系數(shù)和灌水量的響應(yīng)。試驗(yàn)中滴灌均勻系數(shù)(Cu)采用不同流量灌水器沿毛管隨機(jī)組合形成，設(shè)置0.65（低）、0.78（中）和0.94（高）3個(gè)水平，灌水量設(shè)置充分灌水量的50％、75％和100％3個(gè)水平。另外，基于HYDRUS-

4、2D軟件建立了棉花膜下滴灌水氮運(yùn)移模型，利用棉花膜下滴灌試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了參數(shù)率定和驗(yàn)證，利用驗(yàn)證后的數(shù)學(xué)模型研究了干旱區(qū)不同滴灌均勻系數(shù)時(shí)土壤水氮分布特征。主要結(jié)論如下:
　　 (1)干旱區(qū)作物生育期降水量明顯小于半濕潤(rùn)地區(qū)，降水難以充分彌補(bǔ)灌水不均勻?qū)ν寥浪址植荚斐傻呢?fù)面影響，滴灌均勻系數(shù)對(duì)作物生育期內(nèi)根區(qū)0～60 cm土層含水率均勻系數(shù)的影響明顯強(qiáng)于半濕潤(rùn)地區(qū)，但當(dāng)?shù)喂嗑鶆蛳禂?shù)在0.65～0.94范圍內(nèi)變化時(shí)，棉花生育

5、期內(nèi)根區(qū)0～60 cm土層含水率均勻系數(shù)仍保持在較高水平(0.80～0.97)。
　　 (2)對(duì)棉花生育期內(nèi)根區(qū)土壤含水率和電導(dǎo)率的連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，滴灌均勻系數(shù)對(duì)根區(qū)底部60 cm深度的含水率和電導(dǎo)率有明顯影響，高滴灌均勻系數(shù)處理的土壤含水率和電導(dǎo)率均勻系數(shù)變化較平穩(wěn)，而低滴灌均勻系數(shù)處理的呈明顯波動(dòng)變化。土壤電導(dǎo)率均勻系數(shù)明顯低于含水率均勻系數(shù)，主要受含水率均勻系數(shù)和初始電導(dǎo)率均勻系數(shù)的影響。
　　 (3)土壤NO3

6、--N含量均勻系數(shù)隨時(shí)間和空間表現(xiàn)出較強(qiáng)的變化特征，在生育期內(nèi)的變化范圍為-0.27～0.92，且低于土壤含水率均勻系數(shù)，滴灌均勻系數(shù)和灌水量及其交互作用對(duì)NO3--N含量均勻系數(shù)的影響不顯著。灌水量的增加顯著降低了灌溉季節(jié)末期土壤鹽分含量，但滴灌均勻系數(shù)對(duì)土壤鹽分含量的影響未達(dá)到顯著水平(α=0.1)。
　　 (4)滴灌均勻系數(shù)的降低顯著降低了棉花株高、葉面積指數(shù)、吸氮量和皮棉產(chǎn)量的均勻性。滴灌均勻系數(shù)對(duì)皮棉產(chǎn)量均值的影響不僅

7、與灌溉水量的虧缺程度有關(guān)，還受獲得潛在產(chǎn)量的天氣條件適宜程度的影響。當(dāng)天氣條件（例如溫度）對(duì)作物生長(zhǎng)不構(gòu)成限制時(shí)，低滴灌均勻系數(shù)處理的皮棉產(chǎn)量顯著低于中、高滴灌均勻系數(shù)處理。
　　 (5)將灌水器流量沿毛管的變化離散為依次逐段減小，并假設(shè)土壤水分在各段之間不存在交換，模擬分析了干旱區(qū)不同滴灌均勻系數(shù)時(shí)土壤水氮分布特征，結(jié)果指出，不考慮土壤空間變異條件下土壤含水率均勻系數(shù)和NO3--N濃度均勻系數(shù)的模擬值均高于田間試驗(yàn)實(shí)測(cè)值，這一