表层掺沙对盐碱土壤水盐运移和夏玉米生长的影响

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为探究表层掺沙(020cm)对黄河三角洲地区盐碱土壤的改良效应,在室内进行了垂直一维积水入渗实验,研究盐碱土类型、不同掺沙比例对土壤水分入渗和土壤水盐分布的影响,供试土壤有中度盐碱土(含盐量2.381g·kg-1)和重度盐碱土(含盐量4.099g·kg-1),试验设置5种掺沙比例:CK(掺沙0%)、S1(掺沙5%)、S2(掺沙10%)、S3(掺沙15%)、S4(掺沙20%);在滨州地区进行了表层掺沙改良盐碱地的大田实验,研究表层掺沙对大田土壤剖面含水率和含盐量的影响,观测表层掺沙后夏玉米生长指标和产量的变化,大田试验设置CK(掺沙0%)、S1(掺沙5%)、S2(掺沙10%)、S3(掺沙15%)4个处理,主要研究结果如下:(1)在入渗初期,累积入渗量和湿润锋深度增速较快,随入渗进行增加速度逐渐减慢,两者呈现良好的线性关系(R2>0.99)。在相同入渗历时,相同掺沙比例下,重度盐碱土的累积入渗量和湿润锋深度均大于中度盐碱土,重度盐碱土的入渗结束时间均小于中度盐碱土。两种盐碱土壤表层掺沙后表现出相同的规律:表层掺沙会提高土壤水分的入渗速度,同一入渗历时,掺沙比例越大的处理累积入渗量和湿润锋深度越大;表层掺沙使入渗结束时的湿润锋深度增加,湿润锋增加深度与掺沙比例成正比;不同掺沙处理的入渗率随时间的变化曲线均由陡峭变得平缓,并逐渐趋于一个稳定的入渗率,各掺沙处理的入渗速率整体表现为:S4>S3>S2>S1>CK,与Green-Ampt模型和Philip模型相比,Kostiakov模型拟合结果最好,更适合描述盐碱土表层掺沙条件下入渗速率与时间的关系。(2)表层掺沙会降低掺沙层的土壤含水率,提高下层土壤的含水率,两种盐碱土的掺沙层含水率均随掺沙比例增大而降低,下层未掺沙土壤含水率变化略有不同:中度盐碱土表层掺沙会显著提高下层的土壤含水率,其中掺沙15%处理的土壤含水率最高;重度盐碱土表层掺沙也会提高下层土壤的含水率,其中掺沙20%处理的下层土壤含水率最高。用一维代数模型拟合表层掺沙土壤的剖面含水率分布,结果显示:中度盐碱土的拟合精度较低,模型参数需要修正,重度盐碱土的拟合精度较高。(3)045cm为土壤脱盐区,土壤含盐量明显小于土壤初始含盐量,4560cm土层为积盐区,土壤含盐量随深度增加迅速升高大于土壤初始含盐量,并在湿润锋处达到最大值。中度盐碱土的含盐量整体表现为CK>S1>S2>S4>S3,除S4处理外,土壤含盐量随掺沙比例增大而降低;重度盐碱土含盐量整体表现为CK>S1>S2>S3>S4,土壤含盐量与掺沙比例成反比。利用脱盐指标对各处理脱盐效果进行评价:表层掺沙会提高土壤入渗淋盐效率,中度盐碱土表层掺沙15%脱盐效果最佳,重度盐碱土表层掺沙20%的土壤脱盐效果最佳。(4)大田试验两年的数据表现出相同的规律:表层掺沙可以降低掺沙层020cm的土壤含水率,土壤含水率随掺沙比例增大而降低,表层掺沙后更多的水分进入下层土壤,提高了2060cm土层的土壤含水率,下层土壤含水率与掺沙比例成正比;表层掺沙降低了大田土壤的盐分含量,掺沙比例越大土壤盐分含量降低越明显。大田土壤表层掺沙后夏玉米的株高、茎粗、叶面积和干物质重在整个生育期内都有升高,掺沙15%处理的玉米长势最好。表层掺沙提高了夏玉米产量,2017年掺沙处理的增产率为6.46%10.40%,2018年掺沙处理的增产率在3.72%12.55%之间,玉米产量与掺沙比例成正比。大田实验结果表明表层中度盐碱土掺沙改良的最佳比例是15%,验证了室内试验的结论。
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