膜下滴灌水量對土壤水鹽運移及再分布的影響

1、文章編號:?10014675(2011)01007906膜下滴灌水量對土壤水鹽運移及再分布的影響蘇里坦1?阿不都?沙拉木2?宋郁東1(1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所中國科學(xué)院綠洲生態(tài)與荒漠環(huán)境重點實驗室新疆烏魯木齊?8300112.新疆水利水電科學(xué)研究院新疆烏魯木齊?830049)摘?要:通過對2009年膜下滴灌土壤水鹽運移的試驗研究結(jié)果表明:膜下滴灌條件下土壤水分的再分布決定了土壤鹽分的分布特征土壤平均含水率在棉花全生育期內(nèi)呈現(xiàn)逐

2、漸上升的趨勢。在棉花生長階段隨著灌水量的增加土壤鹽分峰值位置呈現(xiàn)下移的趨勢。當(dāng)灌水量從3000m3hm2增加到4800m3hm2時鹽分峰值位置向垂直方向從35cm下移至65cm。滴灌結(jié)束之后土壤鹽分峰值的下移順序為:處理處理!處理?處理#這表明灌水量的增加有利于土壤的脫鹽。在時間尺度上灌溉結(jié)束時隨著時間的推移土壤鹽分呈現(xiàn)從深層到地表和從膜下到膜間的雙向遷移趨勢。在土壤鹽分平衡方面隨著灌水量的增加棉花根層(0~40cm)土壤發(fā)生脫鹽其脫鹽

3、率分別為2.5%7.7%9.7%和15.8%。與0~40cm土層的鹽分分布相比在0~100cm土層中4種灌水量處理下土壤平均含鹽量反而呈增加的趨勢處理#?!的土壤水電導(dǎo)率分別增加了0.4dSm0.3dSm0.3dSm和0.1dSm積鹽率分別為9.3%6.8%6.7%和2.6%。說明棉花在其整個生育期內(nèi)盡管膜下滴灌對淺層(根層)土壤有脫鹽作用但對于0~100cm的土層仍有積鹽作用。因此在干旱區(qū)粉砂壤土中淋洗土壤鹽分較適宜的滴灌水量為480

4、0m3hm2。關(guān)鍵詞:膜下滴灌水鹽運移棉花土壤電導(dǎo)率阿克蘇新疆中圖分類號:S152.7??文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A??新疆屬典型大陸型干旱氣候是中國最重要的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉區(qū)棉花生產(chǎn)具有得天獨厚的優(yōu)越條件滴灌是最有效的灌溉方法之一。目前新疆膜下滴灌節(jié)水技術(shù)發(fā)展很快膜下滴灌面積目前已達(dá)1.2?106hm2%13?修訂日期:20100811基金項目:國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃)973?項目(2009CB421302)國家自然科學(xué)基金項目(40601019)中

5、國科學(xué)院西部行動計劃項目(KZCX2XB213)和中國科學(xué)院)西部之光?人才培養(yǎng)計劃項目(RCPY200602)共同資助作者簡介:蘇里坦(1972)男哈薩克族新疆霍城人副研究員博士主要從事節(jié)水灌溉與地表水文過程方面的研究.Emai:lsu?litan@ms.xjb.ac.cn圖2?膜下滴灌方式下棉花全生育期土壤水分變化Fig.2?Changeofsoilmoisturecontentincottongrowthperiodunderdr

6、ipirrigation下棉花在全生育期距地表20cm深處土壤水分隨時間變化圖。由圖2可見每次灌水使局部濕潤區(qū)土壤含水量上升然后開始緩慢下降一直到下一次灌水。土壤平均含水量在棉花全生育期內(nèi)略呈上升趨勢這是由于棉花幼苗的生長期在6月份棵間裸地蒸發(fā)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于棉花的蒸騰速率在棉花苗期土壤水分的消耗比較大隨著棉花株高與蓋度的增加雖然棉花的蒸騰速率有所上升但棵間裸地蒸發(fā)速率卻大大減弱致使棉田土壤的保墑作用加大即土壤的無效蒸發(fā)下降幅度要大于棉花的蒸

7、騰上升幅度從而使土壤庫中水分的支出小于收入。2.2?土壤鹽分隨時間的變化隨著時間的推移土壤鹽分呈現(xiàn)出從深層到地表和從膜下到膜間的雙向遷移趨勢(圖3)這是由于膜阻止了土壤水分的直接蒸發(fā)從而在大氣蒸發(fā)驅(qū)動力的作用下土壤水分和鹽分向膜間裸地緩慢移動。在時間尺度上棉花根層(0~50cm土層)土壤的脫鹽率順序為:灌溉1d后灌溉3d后灌溉7d后灌溉前。這表明滴灌結(jié)束后由于土壤受外界大氣驅(qū)動力的蒸發(fā)作用土壤水分和鹽分同時向地表遷移從而引起了膜下土壤脫

8、鹽區(qū)與達(dá)標(biāo)脫鹽區(qū)的不斷縮小。2.3?土壤鹽分隨灌水量的變化特征在不同灌水量處理下膜下滴灌使膜下土壤鹽分與膜間土壤鹽分分布明顯不同。在水平方向土壤鹽分從滴頭到膜間呈現(xiàn)逐漸增大的分布特征(圖4)。在垂直方向上膜下土壤鹽分從地表到深層呈現(xiàn)先逐漸增大后減小的分布特征。灌水量的增加使膜下上層土壤鹽分以橢圓形向外淋洗。由于膜阻止土壤水分蒸發(fā)下層鹽分隨蒸散發(fā)逐漸上移到膜間。隨著灌水量的增加土壤濕潤峰位置下移鹽分峰值位置也呈現(xiàn)下移趨勢。灌水量從3000

9、m3hm2增加到4800m3hm2時鹽分峰值位置從35cm下移至65cm。在棉花生長階段灌溉后土壤鹽分峰值的下移順序為:處理處理!處理?處理#這表明在粉砂壤土中灌水量的增加有利于土壤的脫鹽。2.4?棉田土壤鹽分平衡土壤鹽分平衡是衡量灌區(qū)土壤脫鹽還是積鹽的主要標(biāo)志之一。有些專家學(xué)者%17S2為灌溉前土壤鹽分含量S1為灌溉后土壤鹽分含量。?S0說明土壤積鹽?S0說明土壤脫鹽?S=0說明土壤鹽分平衡。但是這種算法的誤差主要是在土壤平均含鹽量(

10、S2或S1)的計算上由于土壤剖面不同空間上鹽分的分布不均一不能將土層內(nèi)單點鹽分分布曲線的均值作為土壤平均含鹽量。本文提出的計算土壤剖面平均含鹽量的方法是:對土壤剖面不同等級等值線分別乘以該等值線所包圍的面積疊加后再除以整個區(qū)域的面積即可等值線的密度越高計算精度就越高等值線的密度越低計算誤差就越大即?S=ni=1Ai?Sini=1Ai式中:Si為某一時刻第i個等值線的值或含鹽量Ai為該時刻第i個等值線所包圍的面積n為等值線總數(shù)。圖5a為根

11、層0~40cm不同灌水量處理下試驗開始(5月29日)和試驗結(jié)束(8月21日)時的土壤平均鹽分變化圖。在4種灌水量處理下試驗開始時較試驗結(jié)束時的棉花根層土壤平均鹽分呈不同程度的減小趨勢而且隨著灌水量的增加棉花根層土壤的脫鹽率增加其脫鹽率分別為2.5%7.7%9.7%15.8%其中灌水量為4800m3hm2(處理)時土壤平均脫鹽幅度最大即在該處理下根層土壤鹽分的淋洗作用明顯。811期????????????蘇里坦等:膜下滴灌水量對土壤水鹽運