咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

doi:10.13287/j.1001-9332.202204.002

应用生态学报 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (4): 1055-1062.doi: 10.13287/j.1001-9332.202204.002

咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

毕言鹏^1,2, 郑春莲², 党红凯², 曹彩云², 李科江², 马俊永², 王赫¹, 张俊鹏^1,2*

¹山东农业大学水利土木工程学院, 山东泰安 271018;
²河北省农林科学院旱作农业研究所河北省农作物抗旱研究重点实验室, 河北衡水 053000

收稿日期:2021-07-12 接受日期:2022-01-27 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-10-15
通讯作者: * E-mail: jpengzhang@163.com
作者简介:毕言鹏, 男, 1996年生, 硕士研究生。主要从事微咸水安全利用技术研究。E-mail: 1595858284@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51609248)、国家现代农业棉花产业技术体系建设专项(CARS-15-13)和河北省农作物抗旱研究重点实验室开放基金资助

Effects of saline-water furrow irrigation on the stability of soil water-stable aggregates in cotton field

BI Yan-peng^1,2, ZHENG Chun-lian², DANG Hong-kai², CAO Cai-yun², LI Ke-jiang², MA Jun-yong², WANG He¹, ZHANG Jun-peng^1,2*

¹College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, Shandong, China;
²Key Laboratory of Crop Drought Resistance Research of Hebei Province, Institute of Dryland Farming, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Hengshui 053000, Hebei, China

Received:2021-07-12 Accepted:2022-01-27 Online:2022-04-15 Published:2022-10-15

摘要/Abstract

摘要： 探明咸水沟灌对土壤水稳性团聚体的影响对实现咸水资源安全高效利用具有重要意义。本研究在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,分析了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g·L^-1)咸水连续灌溉第10年和第15年棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性的变化特征。结果表明: 沟底0~30 cm土层土壤盐分随灌溉水矿化度的升高而增加,其中6、8、10 g·L^-1灌水处理与1 g·L^-1处理间差异达显著水平;随着土层深度的增加,各处理土壤盐分逐渐增大。咸水沟灌有降低沟底土壤水稳性团聚体稳定性的趋势,当灌溉水矿化度≥6 g·L^-1时,水稳性大团聚体(>0.25 mm)质量分数、团聚体平均重量直径和几何平均直径显著降低,分形维数和平均重量比表面积显著增大;随着土层深度的增加,各处理土壤水稳性团聚体稳定性下降。连续多年咸水沟灌条件下,各处理棉田沟底0~30 cm土层土壤盐分和水稳性团聚体稳定性未随灌水年限的增加而逐年积累与恶化。在本研究灌溉制度下,采用≤4 g·L^-1咸水沟灌对试验区棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性指标无显著影响。

关键词: 咸水, 沟灌, 土壤盐分, 土壤水稳性团聚体

Abstract: It is of great importance to explore the effects of saline-water furrow irrigation on soil water-stable aggregates for safe and efficient utilization of saline water resources. We conducted a long-term cotton experiment with six levels of saline-water furrow irrigation (1, 2, 4, 6, 8, 10 g·L^-1) since 2006 and analyzed the variations of soil salinity and water-stable aggregates in the 10th and 15th years under saline irrigation. The results showed that soil salinity in the 0-30 cm layer at the ditch increased with increasing salinity level of irrigation water. There were significant differences between the 6, 8, 10 g·L^-1 and 1 g·L^-1 treatments. Soil salinity in each treatment increased gradually with increasing soil depth. Saline-water furrow irrigation tended to reduce the stability of soil water-stable aggregates. When the salinity level of the irrigation water was ≥6 g·L^-1, the mass fraction of macroaggregates (>0.25 mm), the mean weight diameter and geometric mean diameter of water-stable aggregates significantly decreased. In contrast, the fractal dimension and mean weight specific surface area increased significantly. The stability of soil water-stable aggregates decreased with soil depth in all treatments. Under the condition of saline-water furrow irrigation for several years, there was no accumulation of soil salinity and instability of water-stable aggregates in the 0-30 cm soil layer at the ditch with each passing year. With the irrigation scheduling of this study, saline-water furrow irrigation with salinity ≤4 g·L^-1 did not affect soil salinity and water-stable aggregate stability of cotton field in this area.

Key words: saline water, furrow irrigation, soil salinity, soil water-stable aggregate

毕言鹏, 郑春莲, 党红凯, 曹彩云, 李科江, 马俊永, 王赫, 张俊鹏. 咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响[J]. 应用生态学报, 2022, 33(4): 1055-1062.

BI Yan-peng, ZHENG Chun-lian, DANG Hong-kai, CAO Cai-yun, LI Ke-jiang, MA Jun-yong, WANG He, ZHANG Jun-peng. Effects of saline-water furrow irrigation on the stability of soil water-stable aggregates in cotton field[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2022, 33(4): 1055-1062.

参考文献

[1] Li P, Ren L. Evaluating the saline water irrigation schemes using a distributed agro-hydrological model. Journal of Hydrology, 2021, 594: 125688
[2] 张茜, 耿晓. 河北省节水农业时空分布及发展趋势研究. 中国农业资源与区划, 2021, 42(8): 234-242
[3] 郑春莲, 冯棣, 李科江, 等. 咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响. 农业工程学报, 2020, 36(13): 92-101
[4] Yan SH, Gao YM, Tian MJ, et al. Comprehensive eva-luation of effects of various carbon-rich amendments on tomato production under continuous saline water irrigation: Overall soil quality, plant nutrient uptake, crop yields and fruit quality. Agricultural Water Management, 2021, 255: 106995
[5] Jiang J, Feng SY, Ma JJ, et al. Irrigation management for spring maize grown on saline soil based on SWAP model. Field Crops Research, 2016, 196: 85-97
[6] Singh G, Mavi MS, Choudhary OP, et al. Rice straw biochar application to soil irrigated with saline water in a cotton-wheat system improves crop performance and soil functionality in north-west India. Journal of Environmental Management, 2021, 295: 113277
[7] 张前前, 王飞, 刘涛, 等. 微咸水滴灌对土壤酶活性、CO₂通量及有机碳降解的影响. 应用生态学报, 2015, 26(9): 2743-2750
[8] 张安琪, 郑春莲, 李宗毅, 等. 棉花成苗和幼苗生长对咸水滴灌的响应特征. 灌溉排水学报, 2018, 37(10): 16-22
[9] 徐香茹, 汪景宽. 土壤团聚体与有机碳稳定机制的研究进展. 土壤通报, 2017, 48(6): 1523-1529
[10] 张晓东, 李兵, 刘广明, 等. 复合改良物料对滨海盐土的改土降盐效果与综合评价. 中国生态农业学报, 2019, 27(11): 1744-1754
[11] 李春越, 常顺, 钟凡心, 等. 种植模式和施肥对黄土旱塬农田土壤团聚体及其碳分布的影响. 应用生态学报, 2021, 32(1): 191-200
[12] 王德领, 诸葛玉平, 杨全刚, 等. 3种改良剂对滨海盐碱地土壤理化性状及玉米生长的影响. 农业资源与环境学报, 2021, 38(1): 20-27
[13] 李小刚, 曹靖, 李凤民. 盐化及钠质化对土壤物理性质的影响. 土壤通报, 2004, 35(1): 64-72
[14] 牛君仿, 冯俊霞, 路杨, 等. 咸水安全利用农田调控技术措施研究进展. 中国生态农业学报, 2016, 24(8): 1005-1015
[15] 吴雨晴, 郑春莲, 李科江, 等. 咸水灌溉对麦-玉两熟制农田土壤水稳性团聚体的影响. 水土保持学报, 2021, 35(2): 288-294, 308
[16] 张安琪. 咸水膜下滴灌对土壤环境和棉花生长的影响. 硕士论文. 泰安: 山东农业大学, 2020
[17] 张余良, 陆文龙, 张伟,等. 长期微咸水灌溉对耕地土壤理化性状的影响. 农业环境科学学报, 2006, 25(4): 969-973
[18] Huang CH, Xue X, Wang T, et al. Effects of saline water irrigation on soil properties in northwest China. Environmental Earth Sciences, 2011, 63: 701-708
[19] Buckland GD, Bennett DR, Mikalson DE, et al. Soil salinization and sodication from alternate irrigations with saline-sodic water and simulated rain. Canadian Journal of Soil Science, 2002, 82: 297-309
[20] 李科江, 马俊永, 曹彩云, 等. 不同矿化度咸水造墒灌溉对棉花生长发育和产量的影响. 中国生态农业学报, 2011, 19(2): 312-317
[21] Dong QG, Yang YC, Zhang TB, et al. Impacts of ridge with plastic mulch-furrow irrigation on soil salinity, spring maize yield and water use efficiency in an arid saline area. Agricultural Water Management, 2018, 201: 268-277
[22] 李晓斌, 康跃虎. 滨海重度盐碱地微咸水滴灌水盐调控及月季根系生长响应研究. 农业工程学报, 2019, 35(11): 112-121
[23] Hu SJ, Shen YJ, Chen XL, et al. Effects of saline water drip irrigation on soil salinity and cotton growth in an oasis field. Ecohydrology, 2013, 6: 1021-1030
[24] Yang G, Li FD, Tian LJ, et al. Soil physicochemical properties and cotton (Gossypium hirsutum L.) yield under brackish water mulched drip irrigation. Soil and Til-lage Research, 2020, 199: 104592
[25] 冯棣. 咸水造墒条件下棉花耐盐指标与安全性评价. 博士论文. 北京: 中国农业科学院, 2014
[26] 周晓妮, 刘少玉, 王哲, 等. 华北平原典型区浅层地下水化学特征及可利用性分析: 以衡水为例. 水科学与工程技术, 2008(2): 56-59
[27] 吴梦瑶, 陈林, 庞丹波, 等. 贺兰山不同海拔土壤团聚体碳氮磷含量及其化学计量特征变化. 应用生态学报, 2021, 32(4): 1241-1249
[28] 杨培岭, 罗远培, 石元春. 用粒径的重量分布表征的土壤分形特征. 科学通报, 1993, 38(20): 1896-1899
[29] 马瑞, 郑子成, 王双, 等. 山地黄壤区玉米不同生育期土壤抗蚀性特征. 农业工程学报, 2020, 36(19): 107-114
[30] Feng D, Zhang JP, Cao CY, et al. Soil salt accumulation and crop yield under long-term irrigation with saline water. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2015, 141: 04015025
[31] Zhang AQ, Li KJ, Sun JS, et al. Effects of a 10-year irrigation with saline water on soil physico-chemical properties and cotton production. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 75: 629-639
[32] 吴雨晴, 郑春莲, 孙景生, 等. 长期咸水灌溉对棉田土壤水稳性团聚体的影响. 灌溉排水学报, 2020, 39(9): 58-64, 107
[33] 黄伟濠, 秦海龙, 卢瑛, 等. 香蕉茎秆及其生物炭对珠江三角洲土壤团聚体特征的影响. 中国生态农业学报, 2020, 28(3): 413-420
[34] 代文才, 高明, 王子芳, 等. 紫色丘陵区不同土地利用方式土壤剖面微团聚体组成及分形特征. 水土保持学报, 2016, 30(6): 259-264
[35] 黄云鑫, 李裕瑞, 刘彦随, 等. 不同土层复配方案对土壤水稳性团聚体及有机质的影响. 农业资源与环境学报, 2020, 37(6): 894-903
[36] 沈晓琳, 王丽丽, 赵建宁, 等. 耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响. 应用生态学报, 2021, 32(8): 2713-2721

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Effects of saline-water furrow irrigation on the stability of soil water-stable aggregates in cotton field

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[1]	马玉诏, 党红凯, 李科江, 郑春莲, 曹彩云, 张俊鹏, 李全起. 咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(4): 1063-1068.
[2]	张子璇, 宋雨桐, 张惠中, 李新举, 牛蓓蓓. 水文气候影响下黄河三角洲土壤盐分时空动态 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(4): 1393-1405.
[3]	于景麟, 刘峰, 贺曰林, 祝维, 席本野, 贾黎明. 沟灌水氮耦合对毛白杨林木生长及水氮吸收利用的影响 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(7): 2314-2322.
[4]	崔昆, 赵庚星, 王卓然, 奚雪, 高鹏, 齐广慧. 黄河三角洲夏季典型田块土壤盐分的多尺度空间变异 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(5): 1451-1458.
[5]	秦杏宇, 吕馥龄, 彭晶晶, 马鑫, 兰再平. 滴灌与沟灌栽培杨树人工林土壤水分动态与生产力 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(5): 1535-1542.
[6]	孙佳, 夏江宝, 苏丽, 赵西梅, 陈印平, 岳喜元, 李传荣. 黄河三角洲盐碱地不同植被模式的土壤改良效应 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(4): 1323-1332.
[7]	陈思明, 王宁, 张红月, 秦艳芳, 邹双全. 闽江河口湿地土壤盐分的空间分异与集聚特征 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(2): 599-607.
[8]	张少磊, 张建国, 常闻谦, 吴路遥, 张阿凤. 凋落物添加条件下咸水灌溉对风沙土CO₂排放及化学性质的影响 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(11): 3639-3646.
[9]	王永慧, 陈建平, 高进, 张祥, 陈源, 陈德华. 盐胁迫对Bt棉棉蕾杀虫蛋白表达的影响 [J]. 应用生态学报, 2018, 29(9): 3017-3023.
[10]	王永慧, 陈建平, 孙艳茹, 张祥, 陈德华. 土壤盐分对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量和氮代谢生理的影响 [J]. 应用生态学报, 2018, 29(8): 2583-2589.
[11]	于淑会,韩立朴,高会,刘金铜. 高水位区暗管埋设下土壤盐分适时立体调控的生态效应 [J]. 应用生态学报, 2016, 27(4): 1061-1068.
[12]	丁新原1,2,3,周智彬1,2**,徐新文1,雷加强1,鲁晶晶1,2,3,马学喜1,3,冯筱1,3. 咸水滴灌下塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤水分三维时空动态 [J]. 应用生态学报, 2015, 26(9): 2600-2608.
[13]	张前前,王飞,刘涛,褚贵新**. 微咸水滴灌对土壤酶活性、CO₂通量及有机碳降解的影响 [J]. 应用生态学报, 2015, 26(9): 2743-2750.
[14]	张建国1,2,赵英1,徐新文2**,雷加强2,李生宇2,王永东2. 极端干旱区咸水灌溉下流沙压埋的减蒸抑盐效应 [J]. 应用生态学报, 2014, 25(5): 1415-1421.
[15]	马淑杰1,柏新富1**,祁琳1,朱建军1,张振华2. 咸水浇灌后持续干旱条件下棉花生长及光合作用的变化 [J]. 应用生态学报, 2014, 25(12): 3521-3526.