从2012年6月至2014年9月在包头胡农场对高、中、低盐度棉田进行水盐监测,其初始含盐率依次为0.43%、0.72%、1.10%。本节以2014年为例,分析在相同灌溉制度条件下不同盐度滴灌棉田土壤水盐运移特征,评价现有灌溉制度的合理性,为棉花正常生长和可持续种植提供科学依据。
(一)低盐度滴灌棉田土壤含水率、含率随生育期的变化
由低盐度棉田土壤含水率随时间的变化关系[图9-2(a)、(c)、(e)]可知,在整个生育期,土壤含水率随时间呈下降趋势,尤其在7月中旬以后含水率减少明显,滴头和行间土壤水分主要集中20~60cm处,且含水率基本高于20%,0cm和60cm以下土层含水率低于20%,上层含水率波动明显,且与下层土壤含水率有明显的差异,膜间各土层受灌水影响较小,土壤含水率较为稳定。通过分析可知,随着生育期进程的推移,气温不断上升,蒸发强烈,同时灌水量也加大,在0~60cm处含水率较高且波动大,整体下层土壤受灌水影响较小。在7月中旬,含水率整体下降明显,上层部分土壤含水率接近15%,威胁棉花正常生长,说明土壤蒸发量和作物蒸腾量增大,灌溉水量在后期略有不足。
由低盐度棉田土壤含盐率随时间的变化关系[图9-2(b)、(d)、(f)]可知在整个生育期,除了滴头0cm处,土壤盐分主要集中0~40cm的范围,60cm以下土层盐分较低且变化不明显,滴头处盐分变化幅度明显超过行间和膜间。这是由于灌溉水量较少,同时气温升高,蒸发强烈,盐分随水动,土壤盐分含量在20~40cm范围波动较大,且均达到0.5%以上,对棉花生长极为不利。说明该灌溉水量较少,在棉花的关键需水期无法满足作物基本需水量,导致土壤含水量低,表层含盐率波动较大。
图9-2(一) 低盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随时间的变化
图9-2(二) 低盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随时间的变化
(二)中盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随生育期的变化(www.daowen.com)
由中盐度棉田土壤含水率随时间的变化关系可知[图9-3(a)、(c)、(e)],土壤含水率整体较为平衡,滴头含水率变化幅度大于行间和膜间,由于表层土壤受温度影响较大,0~40cm土壤水分波动明显,60cm以下土层含水率变化较小,含水率基本维持在22%~24%。在6月20日以后开始灌水,滴头0~40cm土壤含水率呈波动变化,尤其在7月和8月,上层土壤含水率起伏变化明显。通过分析,随着生育期的推移,气温逐渐升高,同时开始灌水,滴头处受灌水影响较大,含水率波动明显。由于蒸发量加大,而灌水量较少,湿润深度较浅,0~40cm处土壤呈明显波动。
由中盐度棉田土壤含盐率随时间的变化关系可知[图9-3(b)、(d)、(f)],在整个生育期,土壤盐分主要集中0~40cm土层,60cm以下土层盐分较低且变化不明显,上层和下层土壤盐分有明显差异。由于灌溉水量较少,水分湿润深度较浅,土壤含盐率减少,但不能满足洗盐深度的要求,盐分随水分上移至20~40cm范围内聚集且波动较大。7月、8月温度的增加,作物需水量增大,灌水的不足,土壤盐分随水分蒸发明显上移,行间和膜间受作物蒸发的影响较大,尤其是表层盐分聚集明显。
图9-3 中盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随时间的变化
(三)高盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随生育期的变化
由图9-4(a)、(c)、(e)可知,在整个生育期,土壤含水率均高于15%,上层土壤含水率较低,下层土壤含水率略高。这是两方面原因:①由于7月和8月,随着气温的升高,蒸发量的增大,土壤持水能力下降,0~60cm土壤含水率保持较低,底层土壤含率较大;②在高盐分棉田40cm处有黏土夹层,它阻隔了下层土壤水分的蒸发。
图9-4 高盐度滴灌棉田土壤含水率、含盐率随时间的变化
由图9-4(b)、(d)、(f)可知,在整个生育期,土壤0~40cm处含盐率维持在1%左右且呈波动趋势,由于盐分过高,严重危害着作物的生长,所以作物的存活率在50%以下。通过分析,土壤盐分主要集中在0~60cm,而60~100cm土壤含盐率相对保持较低,上下层盐分差异明显。整个过程含盐率变化极不稳定且在耕作层含盐率波动较大,这是由于灌水时间间隔太长,而蒸发强烈,上次灌水淋洗的盐分又随水分蒸发上移,并在下次灌水前上移到0~60cm深度范围内,如此反复,对棉花生长及产量极为不利。
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