膜下滴灌棉田不同春灌淋洗定額壓鹽效果分析

馬曉蘭,岳春芳,阿不拉江·卡的爾

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,新疆烏魯木齊80052;2.新疆包頭湖農(nóng)場(chǎng),新疆巴州841000)

新疆地區(qū)總灌溉面積379.37萬hm2[1-2],節(jié)水型灌溉面積178.53萬hm2,占總灌溉面積的46.5%。目前新疆膜下滴灌節(jié)水技術(shù)發(fā)展很快,其面積從1999年的1 000 hm2發(fā)展到2009年的120×104hm2。膜下滴灌節(jié)水技術(shù)在推動(dòng)棉花生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)精準(zhǔn)化管理方面發(fā)揮了重要作用,具有廣闊的發(fā)展前景。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(dú)厚的優(yōu)越條件。但是,由于新疆[3]鹽堿地遍布于除山地和沙漠區(qū)以外的所有其它地區(qū),成為我國鹽堿地面積最多、分布范圍最廣的地區(qū),嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,排鹽治堿技術(shù)是實(shí)現(xiàn)土壤可持續(xù)利用的關(guān)鍵。鹽堿地的改良措施主要有[4]農(nóng)田排水、節(jié)水灌溉、灌溉淋洗、物理措施、化學(xué)措施、生物改良措施。李巧、周金龍等[5]研究了微咸水膜下滴灌棉田春灌的壓鹽效果,研究得出春灌壓鹽效果明顯。本文主要研究分析春灌的壓鹽效果,為棉花非生育期合理灌溉提供科學(xué)依據(jù),研究結(jié)果具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)區(qū)基本情況及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)位于新疆巴音郭楞蒙古自治州西尼爾鎮(zhèn)的重點(diǎn)灌溉試驗(yàn)站,試驗(yàn)站地處亞歐大陸中心[6],新疆腹地,塔里木盆地北緣,地形比較平緩,高程為988 m～ 991 m,介于東經(jīng) 86°09′～ 86°10′,北緯 41°35′～41°36′之間,地形總的趨勢(shì)是北高南低。由于試驗(yàn)站地處中緯度地區(qū),因遠(yuǎn)離海洋,且高山阻隔,屬典型的大陸性氣候,多年平均年降雨量43 mm,蒸發(fā)量2 910 mm,干旱指數(shù)為 68,年均氣溫 10.7℃、積溫4 184℃、無霜期為144 d～210 d。其氣候特點(diǎn)是干燥少雨、四季分明、冬夏漫長(zhǎng)、春秋短暫。有春季升溫快、秋季降溫迅速和溫差大、蒸發(fā)量大、日照長(zhǎng)、光照充足、風(fēng)沙較多等特征。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土和砂壤土,土壤肥力較低,1 m以內(nèi)土壤平均密度為1.63 g/cm3。地下水埋深在1.6 m左右,變化不大。

在實(shí)驗(yàn)小區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)三個(gè)3 m×3 m的不同灌溉定額的春灌處理區(qū),分別為c1,c2,c3。為了避免各處理區(qū)之間的影響,將每個(gè)處理區(qū)用原狀土圍成大小相等的三個(gè)正方形。三個(gè)處理的灌溉定額分別為1 500 m3/hm2,2 700 m3/hm2,900 m3/hm2。灌水時(shí)間為3月15日。對(duì)三個(gè)處理區(qū)春灌前后各監(jiān)測(cè)一次,春灌前從每一個(gè)處理區(qū)中隨機(jī)選取3個(gè)剖面,在每個(gè)剖面的寬行間、窄行間、膜間的正中間用土鉆取樣,取樣深度1.2 m,并對(duì)各取樣點(diǎn)標(biāo)記。從表層開始分層取土,取樣深度間隔為10 cm。每個(gè)深度間隔一個(gè)土樣,每個(gè)處理小計(jì)36個(gè)土樣。春灌前取樣后,對(duì)取樣孔分層密實(shí)回填。春灌后在原取樣點(diǎn)附近處取樣,以盡量減少土壤空間變異對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。

2 春灌壓鹽效果分析

2.1 理論分析

本文主要對(duì)春灌前、春灌后土壤脫鹽率P進(jìn)行分析比較脫鹽效果,土壤脫鹽率采用下式計(jì)算[7-8]:

式中:P為土壤脫鹽率;C0為春灌前土壤鹽分(ms/cm);Ce春灌后土壤鹽分(ms/cm)。

當(dāng)P ＞0時(shí),土壤脫鹽;當(dāng)P ＜0時(shí),土壤積鹽;當(dāng)P=0時(shí),土壤積鹽量與脫鹽量相等,鹽分平衡。本文主要對(duì)脫鹽效果進(jìn)行分析,不同行距對(duì)鹽分的淋洗作用及淋洗定額的選取。

2.2 棉田不同行距鹽分淋洗的影響分析

由于各處理區(qū)在70 cm以下土壤脫鹽率幾乎都小于零,處于積鹽狀態(tài),對(duì)其數(shù)據(jù)分析意義不大。各處理區(qū)不同行距的灌前、灌后土壤電導(dǎo)率實(shí)測(cè)結(jié)果見表1,表中電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀DDS-307測(cè)定1∶5土水比溶液。

由于表1只是從數(shù)據(jù)上反映灌前、灌后土壤不同深度鹽分變化及脫鹽效果,不能直觀的表示不同行距對(duì)鹽分淋洗的影響。因此需做出3個(gè)處理區(qū)不同行距脫鹽效果的直方圖,見圖1。

圖1 不同行距脫鹽率效果分析圖

圖1中橫坐標(biāo)表示不同的處理區(qū),縱坐標(biāo)表示脫鹽率大于零的百分比,由圖1可知,處理區(qū)3的脫鹽率大于零所占的百分比最大。c1和c3處理區(qū)膜間、寬行、窄行的數(shù)值相同,c2處理區(qū)的各數(shù)值雖然有所不同,但相差不大。由此可知,不同行距對(duì)鹽分的淋洗作用沒有影響。

2.3 春灌淋洗定額選取的分析

由表1可知,不同行距對(duì)鹽分淋洗作用無明顯差異,所以表1中灌前灌后的電導(dǎo)率為各處理膜間、窄行、寬行的平均值。春灌前、后不同處理不同土層電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

由表2可知不同春灌淋洗定額對(duì)土壤鹽分的淋洗作用不同,表中3個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的土壤表層0～10 cm范圍的脫鹽率均大于零,說明不同灌溉定額對(duì)表層都有淋洗作用,洗鹽效果明顯。而對(duì)于表層以下10 cm～100 cm范圍內(nèi),c3的脫鹽率P幾乎都大于零,處于脫鹽狀態(tài),壓鹽效果比較好。而c1和c2脫鹽率P幾乎都小于零,處于積鹽狀態(tài),其主要原因是因?yàn)檫@兩個(gè)處理區(qū)灌溉定額比較大,研究區(qū)域春季風(fēng)速較大,氣溫較高,蒸發(fā)強(qiáng)烈,強(qiáng)烈的蒸發(fā)使得春灌的水量不能進(jìn)入地下,造成大量的地表蒸發(fā)。使大量鹽分積聚于耕作層中,洗鹽作用相對(duì)較差。

3 結(jié) 論

由實(shí)驗(yàn)可得出棉田不同行距對(duì)春灌的淋洗效果基本沒有影響。灌溉定額在 900 m3/hm2～2 700 m3/hm2范圍之內(nèi)都可淋洗地表10 cm左右的鹽分。并優(yōu)選出適合該監(jiān)測(cè)區(qū)的淋洗定額為900 m3/hm2。由于本文只是對(duì)2012年的數(shù)據(jù)分析,所以需持續(xù)監(jiān)測(cè)并研究春灌的淋洗作用。

表1 不同行距春灌前、春灌后電導(dǎo)率及脫鹽率結(jié)果

表2 春灌前后不同處理土壤易溶鹽監(jiān)測(cè)結(jié)果

[1] 張 偉,呂 新,馬云峰,等.次生鹽漬化棉田膜下滴灌鹽分運(yùn)移規(guī)律研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(5):1089-1091,1100.

[2] 張 偉,呂 新,李魯華,等.新疆棉田膜下滴灌鹽分運(yùn)移規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(8):15-19.

[3] 陳 鐳,侯東升,等.新疆鹽堿地形成特點(diǎn)及改良措施[J].新疆農(nóng)墾科技,2009,32(5):56-57.

[4] 加孜拉·阿山,王修貴,姚宛艷.新疆土壤鹽堿化治理技術(shù)初步研究[J].節(jié)水灌溉,2011,(11):51-52.

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[6] 王衛(wèi)華,王全九,劉建軍.南疆棉花苗期覆膜地溫變化分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2011,29(1):139-145.

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