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    不同流量點(diǎn)源入滲對蘋果園土壤鹽分分布的影響

    2024-09-20 00:00:00馬依努爾?米吉提張棟海常學(xué)艷牛蛉磊姜繼元吉光鵬
    安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年17期

    摘要 [目的]通過調(diào)查點(diǎn)源入滲體的鹽分分布特征,分析隨著滴灌點(diǎn)源入滲蘋果園土壤鹽分的變化規(guī)律,篩選出影響主干型蘋果園土壤鹽分分布的最佳滴頭流量和滴灌時(shí)長。[方法]設(shè)置5種滴頭流量(q1、q2、q3、q4、CK),采用剖面網(wǎng)格取樣法,分別于滴灌前、滴灌開始3、7、10 h和滴灌結(jié)束24 h監(jiān)測滴頭點(diǎn)下水平、垂直各網(wǎng)格的土壤含鹽量,進(jìn)一步研究滴頭流量和滴灌時(shí)長對土壤鹽分水平方向和垂直方向分布的影響。[結(jié)果]各處理距滴頭水平距離0~60 cm中,處理q2滴灌7 h的土壤含鹽量最低,為82.55 g/kg,較CK降低了6.33 g/kg。距滴頭垂直距離0~30 cm中,處理q2滴灌7 h時(shí)的土壤含鹽量最低,為83.67 g/kg,較CK降低了10.26 g/kg。[結(jié)論]影響蘋果園土壤鹽分運(yùn)移的最佳滴頭流量為8 L/h,最適宜的滴灌時(shí)長為7 h。

    關(guān)鍵詞 滴頭流量;滴灌時(shí)長;土壤含鹽量

    中圖分類號 S275.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611(2024)17-0194-05

    doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.045

    Effects of Infiltration from Different Flow Point Sources on Soil Salt Distribution in Apple Orchard

    Mayinuer·Mijiti, ZHANG Dong-hai,CHANG Xue-yan et al

    (Xinjiang Production and Construction Corps Third Division Institute of Agricultural Sciences,Tumushuke, Xinjiang 843900)

    Abstract [Objective]By investigating the salt distribution characteristics of point source infiltration bodies, the changes of soil salinity in apple orchards with the infiltration of drip irrigation point sources were analyzed to screen out the optimal dripper discharge and drip irrigation duration that affect the distribution of soil salt in the main apple orchard. [Method]Set five types of dripper discharge for experiment(q1,q2,q3,q4,CK),using profile grid sampling method,monitor the soil salt content of the horizontal and vertical grids under the drip point before drip irrigation,at 3,7,10 hours after the start of drip irrigation and at 24 hours after the end of drip irrigation,further study on the effects of drip flow rate and drip irrigation duration on the horizontal and vertical distribution of soil salinity.[Result]The research results indicate that:the horizontal distance between each treatment and the emitter is 0-60 cm,soil salt content is the lowest when treated with q2 drip irrigation for 7 hours,is 82.55 g/kg,reduced by 6.33 g/kg compared to the control group(CK).Vertical distance from the emitter 0 to 30 cm,soil salt content is the lowest when treated with q2 drip irrigation for 7 hours,is 83.67 g/kg,reduced by 10.26 g/kg compared to the control group.[Conclusion]This indicates that the optimal drip flow rate that affects soil salt transport in apple orchards in this experiment is 8 L/h,the most suitable drip irrigation duration is 7 hours.

    Key words Dripper discharge;Drip irrigation duration;Soil salinity

    基金項(xiàng)目 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)“強(qiáng)南”科技骨干人才計(jì)劃項(xiàng)目(2021CB-019);新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重大科技項(xiàng)目(2021AA005);新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)英才青年項(xiàng)目。

    作者簡介 馬依努爾·米吉提(1991—),女,新疆伽師縣人,助理研究員,碩士,從事果樹栽培技術(shù)研究。

    通信作者,助理研究員,從事果樹水肥高效利用技術(shù)與推廣研究。

    收稿日期 2023-10-19

    在我國干旱及半干旱地區(qū),水資源的缺乏,嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展,尤其是新疆具有光照強(qiáng)、蒸發(fā)量大的氣候特點(diǎn),這種干旱的氣候條件是形成土壤鹽漬化的動(dòng)力,因此提高水分利用率成為根本途徑[1-2]。為了緩解用水壓力,傳統(tǒng)灌溉方式已逐步向節(jié)水灌溉技術(shù)轉(zhuǎn)變,其中滴灌是一種先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù),具有省水、省工、減少地面蒸發(fā)及提高水分利用效率等優(yōu)點(diǎn)[3]。針對新疆嚴(yán)重的水資源不足的特點(diǎn),采用節(jié)水的滴灌技術(shù)對農(nóng)業(yè)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境維護(hù)具有重大意義,而且滴灌淡化了作物主根區(qū)的鹽分,創(chuàng)造了良好的水鹽環(huán)境[4]。隨著南疆大面積推廣林果業(yè),滴灌同樣被用來灌溉果樹,但目前對于新疆南疆極端干旱區(qū)林果通過地下滴灌灌溉、施肥達(dá)到水肥高效利用、控鹽、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目的的控制性指標(biāo)的研究較少,滴頭流量、灌水量和滴灌時(shí)長等因素對根區(qū)土壤水、鹽分運(yùn)移的影響研究更少[1]。張偉等[5]研究了不同土壤類型及土壤粒徑對水鹽運(yùn)移的影響,得出了滴灌條件下,壤土和砂土中的鹽分分布具有很強(qiáng)的規(guī)律性,黏土中鹽分分布無明顯的規(guī)律性。呂謀超等[6-7]通過研究滴灌參數(shù)對土壤水分分布的影響,確定了灌水量、滴頭流量、滴頭間距、灌水頻率和周期是影響土壤中鹽分分布的重要因素,土壤含鹽量隨著灌水量的增加而減少,水平和垂直脫鹽范圍均隨著土壤灌水量的增加而增大。李毅等[8]研究了滴頭流量對土壤鹽分的影響,得出了滴頭流量是控制土壤含鹽量的重要參數(shù),距滴頭越近,土壤含鹽量越低,遠(yuǎn)離滴頭方向含鹽量逐漸升高,表層土壤含鹽量受滴頭流量的影響較小,土層越深,土壤含鹽量受滴頭流量的影響也越大。王衛(wèi)華等[9]研究了滴頭間距對土壤水分與鹽分運(yùn)移的影響,得出了滴頭間距越小,交匯區(qū)土壤含水量越高,濕潤深度也越大,該區(qū)土壤含鹽量越低。Rajak等[10-11]在不同的灌溉條件進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)相對于溝灌,在鹽堿地滴灌有利于在根區(qū)保持較髙的含水率和低鹽的環(huán)境。Hu等[12-14]研究了土壤粒徑對鹽分運(yùn)移的影響,結(jié)果表明,土壤粒徑對鹽分分布有較大影響,鹽分隨土壤砂粒含量的增大而減少,隨土壤黏粒、粉粒含量的增大而增大。前人研究中有關(guān)不同滴頭流量、滴灌時(shí)長對隨水鹽分運(yùn)移的研究少,因此筆者針對不同滴頭流量及滴灌時(shí)長下土壤鹽分的運(yùn)移狀況進(jìn)行觀測、記錄,分析不同滴頭流量及滴灌時(shí)長對土壤鹽分分布的影響,確定最佳滴頭流量和適宜的滴灌時(shí)長,建立適合于南疆蘋果園控鹽、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的滴灌技術(shù)方案,以期為新疆林果的高效、可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù),可為我國其他干旱地區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)地概況

    該試驗(yàn)于2022年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師圖木舒克市44團(tuán)9連蘋果園(78°95′21″E,39°65′14″N)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地所在區(qū)域?qū)儆诘湫偷呐瘻貛?nèi)陸極端干旱氣候區(qū),年降雨量為63.2 mm,年均氣溫為12.8 ℃,全年蒸發(fā)量為2 127.2 mm,全年日照時(shí)數(shù)為2 449.6 h,無霜期在225 d 以上。

    蘋果園土壤為砂壤土,pH 8.15,有機(jī)質(zhì)9.29 g/kg,水溶性總鹽1.78 g/kg,堿解氮94.85 mg/kg,有效磷46.50 mg/kg,速效鉀101.75 mg/kg。

    1.2 試驗(yàn)材料

    供試品種為3年生富士系中熟蘋果品種“九月奇跡”,樹形為細(xì)長紡錘形,樹高2.5~2.7 m,冠幅1.3~1.5 m,砧木為M9T337,株行距配置3.5 m×1.0 m。

    1.3 試驗(yàn)方法

    共設(shè)5個(gè)處理,分別為q1、q2、q3、q4、CK(6、8、10、20、4 L/h)。試驗(yàn)毛管采用Φ16管上式滴灌管,滴頭間距設(shè)定2 m,用輸水管上的調(diào)壓閥調(diào)控滴灌帶壓力,使試驗(yàn)區(qū)壓力與整塊地壓力布置均勻,布設(shè)滴灌區(qū)域人工平整表層土地,防止地勢不均產(chǎn)生地表徑流導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。土壤鹽分測定方法采用土鉆取土,時(shí)間為滴灌前,滴管開始3、7、10 h和滴灌結(jié)束24 h,對各處理土壤采用剖面取土法,分別為垂直和水平方向。在取樣點(diǎn)水平方向0~15、15~30、30~45、45~60、60~75和75~90 cm處進(jìn)行取樣,垂直方向分別在深度為0~10、10~20、20~30、30~40、40~50和50~60 cm處取土壤。

    1.4 測定指標(biāo)及方法

    1.4.1 土壤物理性質(zhì)。

    土壤質(zhì)地的測定用干篩法,土壤容重、田間持水量的測定參考張紅梅[15]的環(huán)刀法,土壤比重的測定參考付小梅[16]的比重瓶法。

    土壤總孔隙度、土壤毛管孔隙度計(jì)算參考張紅梅[15]的計(jì)算方法:

    土壤總孔隙度=(1-土壤容重/土壤比重)×100%

    土壤毛管孔隙度=土壤田間持水量×土壤容重

    1.4.2 點(diǎn)源濕潤體取樣。

    取樣于試驗(yàn)區(qū)光照、蒸發(fā)量相對較強(qiáng)的7月中旬,采用剖面網(wǎng)格取樣法,即滴灌前,滴灌開始3、7、10 h和滴灌結(jié)束24 h分別對每個(gè)處理在滴頭正下方朝一側(cè)挖長1.0 m深0.6 m的觀測溝,按照水平方向每隔15 cm,垂直方向每隔10 cm將開挖的土壤剖面劃分為36個(gè)長方形網(wǎng)格,用鋁盒在長方形網(wǎng)格內(nèi)取土樣,及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室,測定土壤總鹽,每個(gè)處理采集剖面土樣180個(gè)。

    1.4.3 土壤化學(xué)性質(zhì)及樣品鹽分測定。

    采用“S”確定試驗(yàn)區(qū)的取樣點(diǎn)位,在每個(gè)點(diǎn)位每隔20 cm分層取樣,組成混合樣,送陜西楊凌沃恩生物科技有限公司檢測土壤6項(xiàng)化學(xué)性質(zhì),將帶回實(shí)驗(yàn)室的土樣用DDSJ-318電導(dǎo)率儀測定土壤總鹽。

    1.5 統(tǒng)計(jì)分析

    數(shù)據(jù)用Excel 16進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、作圖。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 主干型蘋果園不同土層土壤物理性質(zhì)

    由表1可知,試驗(yàn)地塊土壤表現(xiàn)為從上而下相同的質(zhì)地結(jié)構(gòu),均屬典型砂壤質(zhì)地;土壤容重則表現(xiàn)為20~40 cm最大1.58 g/cm3,土壤比重總體隨著土層深度的增加而降低,土壤毛管孔隙度和田間持水量均隨著土層深度的增加則逐漸增大,這種土壤對于保水保肥有較好的效果,水肥在上層不易穿透運(yùn)移至底層,但水分遷移能力弱也會(huì)導(dǎo)致鹽分隨水分遷移至下層的能力弱,最終造成田間排鹽效果不佳。因此,就該類果園而言,使用少量多次的滴灌節(jié)水技術(shù)使根區(qū)始終保持在淡鹽水平下反而是一種較為適宜的技術(shù)。

    2.2 不同滴頭流量對土壤鹽分水平剖面分布的影響

    從圖1可見,隨著距滴頭水平距離的增大,各處理含鹽量有所不同,滴灌之前各處理會(huì)有較高含鹽量,滴灌開始后原有的含鹽量開始發(fā)生明顯的變化。滴灌開始3 h后各處理的含鹽量開始降低,明顯小于滴灌前,距滴頭水平距離0~60 cm,處理q4土壤含鹽量最低,為102.05 g/kg,處理q1含鹽量最高,為115.01 g/kg,處理q4含鹽量較處理q1降低12.96 g/kg,較CK降低2.97 g/kg。滴灌開始7 h后距滴頭水平距離0~60 cm,處理q2含鹽量最低,為82.55 g/kg,處理q3含鹽量最高,為135.06 g/kg,處理q2含鹽量較處理q3降低52.51 g/kg,較CK降低6.33 g/kg。

    滴灌開始10 h后距滴頭水平距離0~60 cm,處理q2含鹽量最低,為82.93 g/kg,處理q3含鹽量最高,為141.95 g/kg,處理q2含鹽量較處理q3降低59.02 g/kg,較CK降低44.30 g/kg。滴灌結(jié)束24 h后對各處理進(jìn)行了含鹽量的測定,結(jié)果顯示,滴灌結(jié)束24 h后各處理含鹽量開始升高,出現(xiàn)了返鹽現(xiàn)象,原因是土壤鹽分隨水運(yùn)移,停水后開始地表積累。滴灌結(jié)束24 h后距滴頭水平距離0~60 cm,處理q2土壤含鹽量最低,為94.20 g/kg,處理q4含鹽量最高,為153.94 g/kg,處理q2含鹽量較處理q4降低59.74 g/kg,較CK降低31.88 g/kg。由以上分析可知,水平方向上處理q2(8 L/h)含鹽量最低,可以作為最好的處理,因此不同滴頭流量在水平方向上對土壤鹽分分布的影響中,最佳滴頭流量為8 L/h,而最適宜的滴灌時(shí)長還需要進(jìn)一步分析。

    2.3 滴灌時(shí)長對土壤鹽分在水平剖面分布的影響

    由圖2可見,距滴頭水平0~60 cm,滴灌前會(huì)有一定的含鹽量,滴灌開始后會(huì)有明顯的降低,隨著滴灌時(shí)間的延長各處理含鹽量有所不同,表現(xiàn)出的適宜滴灌時(shí)長也不同。在0~60 cm土層,處理q1滴灌10 h的含鹽量最低,為107.09 g/kg,滴灌結(jié)束24 h后的含鹽量最高,為137.81 g/kg,滴灌10 h的含鹽量較滴灌結(jié)束24 h降低了30.72 g/kg。處理q2滴灌7 h的含鹽量最低,為79.38 g/kg,滴灌前的含鹽量最高,為129.43 g/kg,滴灌7 h的含鹽量較滴灌前降低了50.05 g/kg。處理q3滴灌3 h的含鹽量最低,為105.58 g/kg,滴灌10 h的含鹽量最高,為141.95 g/kg,滴灌3 h的含鹽量較滴灌10 h降低了36.37 g/kg。處理q4滴灌7 h的含鹽量最低,為104.28 g/kg,滴灌結(jié)束24 h的含鹽量最高,為153.94 g/kg,滴灌7 h的含鹽量較滴灌結(jié)束24 h降低了49.66 g/kg。從以上各處理的含鹽量降低幅度來看,處理q2滴灌7 h的含鹽量降低幅度最大,為50.05 g/kg,明顯大于其他處理滴灌時(shí)長處理。從各處理最低含鹽量分析可知,處理q2滴灌7 h的含鹽量最低,為79.38 g/kg,較CK低8.95 g/kg,可以進(jìn)一步確定水平方向上處理q2(8 L/h)可作為最好的處理,滴灌7 h可以作為最適宜的滴灌時(shí)長。因此,各處理不同滴灌時(shí)長在水平方向上對土壤鹽分分布的影響中,最佳滴頭流量為8 L/h,最適宜的滴灌時(shí)長為7 h。

    2.4 不同滴頭流量對土壤鹽分垂直分布的影響

    由圖3可見,隨著距滴頭垂直距離的增大,各處理含鹽量有所不同。滴灌前的含鹽量測定結(jié)果表明,滴灌前各處理會(huì)有較高的含鹽量,滴灌開始3 h后各處理的含鹽量開始降低,明顯低于滴灌前。距滴頭垂直距離0~30 cm,處理q2的土壤含鹽量最低,為97.22 g/kg,處理q4的含鹽量最高,為109.38 g/kg,處理q2含鹽量較處理q4降低了12.16 g/kg,較CK降低了20.68 g/kg。滴灌開始7 h后,距滴頭垂直距離0~30 cm,處理q2的土壤含鹽量最低,為83.67 g/kg,處理q3的含鹽量最高,為143.00 g/kg,處理q2含鹽量較處理q3降低了59.33 g/kg,較CK降低了10.26 g/kg。滴灌開始10 h后距滴頭垂直距離0~30 cm,處理q2的土壤含鹽量最低,為96.40 g/kg,處理q3的含鹽量最高,為136.82 g/kg,處理q2含鹽量較處理q3降低了40.42 g/kg,較CK降低了32.97 g/kg。滴灌結(jié)束24 h后各處理的含鹽量測定結(jié)果顯示,滴灌結(jié)束24 h后各處理含鹽量開始升高,出現(xiàn)了返鹽現(xiàn)象,其中處理q2的土壤含鹽量最低,為102.05 g/kg,處理q4的含鹽量最高,為169.32 g/kg,處理q2含鹽量較處理q4降低了67.27 g/kg,較CK降低了29.81 g/kg。由此可知,垂直方向上處理q2(8 L/h)含鹽量最低,可以作為最優(yōu)處理,因此不同的滴頭流量在垂直方向上對土壤鹽分分布的影響中,最佳滴頭流量為8 L/h,而最適宜滴灌時(shí)長還需要進(jìn)一步分析。

    2.5 不同滴灌時(shí)長對土壤鹽分垂直分布的影響

    從圖4可見,各處理在滴灌前,滴灌開始3、7、10 h和滴灌結(jié)束24 h測定的含鹽量來看,隨著距滴頭垂直距離的增大,各處理不同滴灌時(shí)長的含鹽量有所不同,表現(xiàn)出適宜滴灌時(shí)長也不同。距滴頭垂直距離0~30 cm,處理q1滴灌3 h的含鹽量最低,為104.30 g/kg,滴灌結(jié)束24 h后的含鹽量最高,為147.48 g/kg,滴灌3 h的含鹽量較滴灌結(jié)束24 h降低了43.18 g/kg。處理q2滴灌7 h的含鹽量最低,為83.67 g/kg,滴灌前的含鹽量最高,為141.00 g/kg,滴灌7 h的含鹽量較滴灌前降低了57.33 g/kg。處理q3滴灌3 h的含鹽量最低,為107.37 g/kg,滴灌10 h的含鹽量最高,為136.82 g/kg,滴灌3 h的含鹽量較滴灌10 h降低了29.45 g/kg。處理q4滴灌7 h的含鹽量最低,為100.09 g/kg,滴灌結(jié)束后24 h的含鹽量最高,達(dá)155.99 g/kg,滴灌7 h的含鹽量較滴灌結(jié)束24 h降低了55.90 g/kg。

    由以上不同處理各滴灌時(shí)長的含鹽量降低幅度來看,處理q2滴灌7 h的含鹽量降低幅度最大,為57.33 g/kg,明顯大于其他處理滴灌時(shí)長。從各處理最低含鹽量分析可知,處理q2滴灌7 h的含鹽量最低,為83.67 g/kg,較CK低10.26 g/kg。這說明使用大流量滴頭滴灌時(shí),要嚴(yán)格控制滴灌時(shí)長,滴灌時(shí)長過大或過小,易引起地表徑流,且不利于根區(qū)淡鹽區(qū)的形成。進(jìn)一步確定垂直方向上處理q2可以作為最優(yōu)處理,滴灌7 h可以作為最適宜的滴灌時(shí)長。因此各處理不同的滴灌時(shí)長在垂直方向上對土壤鹽分分布的影響中,最佳滴頭流量為8 L/h,最適宜的滴灌時(shí)長為7 h。

    3 小結(jié)與討論

    土壤鹽分運(yùn)移主要受到土壤質(zhì)地、管理措施、灌溉水質(zhì)以及植被條件等因素的影響。其中,管理措施中灌水量、滴頭流量、滴頭間距和灌水頻率等滴灌技術(shù)參數(shù)對土壤水鹽運(yùn)移的影響非常大,也是調(diào)控土壤水鹽運(yùn)動(dòng)重要因素[1]。因此,篩選出最佳滴頭流量和最適宜的滴灌時(shí)長在調(diào)控土壤含鹽量上起著很大的作用。

    不同的滴頭流量及滴灌時(shí)長對土壤鹽分分布的影響結(jié)果表明,不同滴頭流量在水平、垂直方向上隨著距滴頭距離的增大,各處理土壤含鹽量有所不同。其中,滴頭流量8 L/h土壤含鹽量最低,明顯低于其他處理。不同的滴灌時(shí)長在水平、垂直方向上隨著距滴頭距離的增大,各滴灌時(shí)長土壤含鹽量有所不同。其中,滴灌開始7 h后測定的含鹽量最低,明顯低于其他滴灌時(shí)長,尤其是處理q2滴灌開始7 h后的含鹽量最低,可以作為最適宜的滴灌時(shí)長。因此,對主干型蘋果園土壤鹽分調(diào)控過程中,處理q2在整個(gè)滴灌時(shí)長中鹽分控制較好,土壤鹽分大體呈下降趨勢,即使升高也會(huì)低于滴灌前,尤其是處理q2滴灌開始7 h后的含鹽量最低,能達(dá)到最好的鹽分調(diào)控目的,并能為蘋果生長提供最好的環(huán)境。建議在果樹生產(chǎn)過程中,選用最佳滴頭流量為8 L/h,最適宜滴灌時(shí)長為7 h,作為控制土壤含鹽量的重要參數(shù)。

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