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

1、滴灌均勻系數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計和運行管理的重要技術(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，但會增加系統(tǒng)投資和運行費用;較低的均勻系數(shù)可能會對作物產(chǎn)量和品質(zhì)帶來負面影響，還會增大水氮淋失的風險?，F(xiàn)行滴灌均勻性設(shè)計與評價標準由于缺乏關(guān)于作物對滴灌均勻系數(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依據(jù)不足。部分學者針對半濕潤地區(qū)和半干旱地區(qū)的代表性滴灌作物開展了相關(guān)試驗研究，結(jié)果表明滴灌均勻系數(shù)對土壤水氮分布和作物生長的

2、影響均不顯著。但是，不同氣候區(qū)降水量的差異可能會導致對灌水不均勻的彌補程度不同，不同作物對水分和養(yǎng)分的敏感程度也不同，因此，以上試驗結(jié)果還需要在不同氣候區(qū)針對典型作物的田間試驗加以驗證。另外，在干旱地區(qū)，降雨稀少，蒸發(fā)量大，灌溉對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。當用滴灌替代傳統(tǒng)的地面灌溉時，由于灌溉定額大幅降低，隨之帶來的土壤鹽化風險越來越為人們所關(guān)注，滴灌均勻系數(shù)對土壤鹽分分布及動態(tài)的影響是一個需要進一步研究的問題。
　　 本文以西北干旱內(nèi)

3、陸區(qū)棉花（Gossypium hirsutumL.）為對象，于2010年和2011年開展了膜下滴灌試驗，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，研究了作物生長特性、干物質(zhì)積累、氮素吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)對滴灌均勻系數(shù)和灌水量的響應(yīng)。試驗中滴灌均勻系數(shù)(Cu)采用不同流量灌水器沿毛管隨機組合形成，設(shè)置0.65（低）、0.78（中）和0.94（高）3個水平，灌水量設(shè)置充分灌水量的50％、75％和100％3個水平。另外，基于HYDRUS-

4、2D軟件建立了棉花膜下滴灌水氮運移模型，利用棉花膜下滴灌試驗數(shù)據(jù)對模型進行了參數(shù)率定和驗證，利用驗證后的數(shù)學模型研究了干旱區(qū)不同滴灌均勻系數(shù)時土壤水氮分布特征。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地區(qū)，降水難以充分彌補灌水不均勻?qū)ν寥浪址植荚斐傻呢撁嬗绊?，滴灌均勻系?shù)對作物生育期內(nèi)根區(qū)0～60 cm土層含水率均勻系數(shù)的影響明顯強于半濕潤地區(qū)，但當?shù)喂嗑鶆蛳禂?shù)在0.65～0.94范圍內(nèi)變化時，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)對棉花生育期內(nèi)根區(qū)土壤含水率和電導率的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果表明，滴灌均勻系數(shù)對根區(qū)底部60 cm深度的含水率和電導率有明顯影響，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)處理的呈明顯波動變化。土壤電導率均勻系數(shù)明顯低于含水率均勻系數(shù)，主要受含水率均勻系數(shù)和初始電導率均勻系數(shù)的影響。
　　 (3)土壤NO3

6、--N含量均勻系數(shù)隨時間和空間表現(xiàn)出較強的變化特征，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)對土壤鹽分含量的影響未達到顯著水平(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。當天氣條件（例如溫度）對作物生長不構(gòu)成限制時，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實測值，這一