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滴灌条件下作物生长对土壤水盐动态的响应机制是绿洲农田水分高效利用研究的核心,而研究滴灌土壤水盐动态趋势,提出滴灌技术适宜调控措施,探讨干旱区绿洲农田滴灌技术应用的生态安全及可持续性发展机制,是新疆乃至西北干旱区发展可持续节水农业的根本要求。本论文主要通过绿洲滴灌农田土壤水盐运移规律以及水盐平衡的研究,探讨棉花和葡萄生长对滴灌土壤水盐运移的响应与适应机制,以土壤水盐平衡为切入点,为建立棉花高产和葡萄高产优质优化灌溉管理模式提供科学依据。主要结论如下:
1)膜下滴灌棉花根系、地上部生物量以及产量对水分响应的研究发现:各水分处理棉花根系主要分布在膜下0-40cm深度内,水分亏缺可以增加根系下扎深度及根系水平分布范围。3600m3/hm2滴灌量处理下,植株干物质在不同器官及生育期的累积与分配较为合理,并可获得相对高产。
2)滴灌下的土壤水分再分布特征,决定了土壤盐分灌溉淋洗量的计算。滴灌量从2618m3/hm2增大到4265m3/hm2,湿润峰从40cm下移至100cm,盐分峰值也从30cm下移至60cm。因而,在2618-4265m3/hm2的灌溉定额条件下,棉花生育期内膜下0-100cm的土层呈脱盐状态,而膜间土壤呈积盐状态。膜下滴灌虽然可使根层土壤脱盐,但无法将盐分从土体中淋洗去除。在综合分析膜下滴灌土壤盐分分布特征以及棉花耐盐性的基础上,基于水盐平衡建立了“测盐配方”淋盐水量估算模型,通过新疆盐碱土壤分级标准,初步对棉田膜下滴灌技术的适宜性做了评价,并提出相应的调控措施。
3)仅从节水角度考虑,滴灌量为3141m3/hm2时,可以达到最大灌溉水利用效率1.7 kg/hm2·m3,要获得最大产量,滴灌量则应满足3464m3/hm2。棉花耗水量与棉花产量及水分利用效率的关系同样遵循“报酬递减规律”,根据计算为获得最大经济效益,最佳耗水区间为506.0-536.7mm。
4)滴灌方式较常规沟灌成龄葡萄的总耗水量增加了214mm,其中植株蒸腾增加了194mm,土面蒸发增加了20mm。可看出采用滴灌措施,仅是提高了水资源的利用效率,要实现真正的节水,必须减小葡萄植株的无效蒸腾。成龄葡萄蒸腾生育期总耗水量约为1200mm左右,需水敏感期为果实膨大期。
5)针对不同的土壤质地,获得了葡萄整个生育期的灌溉制度,并建议葡萄埋墩水采用传统沟灌。葡萄漫灌洗盐效果显著,在灌水量1500m3/hm2时垂直压盐深度达100cm-120cm;葡萄滴灌洗盐时,灌水量为600m3/hm2时可以在以滴头为中心的水平半径200cm、深度60cm的半椭球状土体内形成盐分淡化区,满足葡萄生长需要。