本文關(guān)鍵詞：旱區(qū)微咸水膜下滴灌水—土—棉花系統(tǒng)溶質(zhì)時(shí)空變化規(guī)律及其應(yīng)用　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：微咸水膜下滴灌有利于作物增產(chǎn),但利用不當(dāng)則會(huì)造成土壤鹽漬化和產(chǎn)量降低。為探討干旱區(qū)膜下滴灌條件下微咸水的合理利用方式,本文以包氣帶土壤水流、溶質(zhì)運(yùn)移理論為基礎(chǔ),綜合采用野外大田監(jiān)測試驗(yàn)、盆栽控制性試驗(yàn)、室內(nèi)分析測試和數(shù)值模擬等方法,研究典型植棉生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)溶質(zhì)(指微量養(yǎng)分銅、鐵、錳,宏量養(yǎng)分鈣、鉀,鹽害離子鈉等陽離子)時(shí)空變化規(guī)律及其對作物生長、耐鹽性提高的積極作用,揭示典型植棉生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)溶質(zhì)動(dòng)態(tài)、均衡模式,建立根系吸收溶質(zhì)作用下土壤水流、溶質(zhì)運(yùn)移二維數(shù)值模型,提出綜合考慮土壤水-鹽(鈉)-養(yǎng)分的協(xié)同調(diào)控模式。結(jié)果表明：(1)受灌溉輸入、植物截留、溶質(zhì)遷移等因素影響,不同溶質(zhì)在土壤剖面的分布變化規(guī)律差異顯著：2012～2013年,土壤剖面有效態(tài)鈣、鉀未表現(xiàn)出明顯的表聚性,銅、鐵、錳最高值由20-30cm上移至O-10cm,具強(qiáng)烈的表聚性,而全咸水處理下鈉由不表聚變?yōu)轱@著表聚。(2)在土壤鹽害鈉離子增加,微量元素減少的情況下,采用蕾期至花鈴前期淡水灌溉、其余生育期微咸水灌溉的方式,鈉離子未發(fā)生表聚,2013年棉花總根長密度高于全咸水處理約24%,地上部干物質(zhì)、單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量較全咸水處理高出13%-24%。(3)均衡期(蕾期至吐絮期整個(gè)灌水過程)內(nèi),系統(tǒng)上邊界處由施肥帶入的溶質(zhì)量幾乎為0,下邊界處溶質(zhì)隨水運(yùn)移的凈輸出量不到溶質(zhì)儲(chǔ)量變化的1%；灌溉水輸入溶質(zhì)是造成土壤中Ca2+、Na+儲(chǔ)量變化的主要原因；棉花吸收作用是引起有效態(tài)Ca2+、K+儲(chǔ)量降低的主要原因；溶質(zhì)沉淀是造成土壤中Cu、Mn、Fe、Ca2+儲(chǔ)量減少的主要原因。棉株還田后,土壤中有效態(tài)Cu、Fe、Mn在年際間呈負(fù)增長,Ca2+、K+、Na+呈正增長。(4)經(jīng)盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證及參數(shù)優(yōu)化后的分室模型,能夠準(zhǔn)確刻畫溶質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)過程,溶質(zhì)流動(dòng)速率可作為棉田溶質(zhì)運(yùn)移模擬研究的參數(shù)。(5)加入根系吸收溶質(zhì)項(xiàng)的非飽和帶二維土壤水流、溶質(zhì)運(yùn)移模型,能夠有效反映均衡期內(nèi)土壤水流、溶質(zhì)運(yùn)移的結(jié)果。(6)利用校驗(yàn)認(rèn)可的水流、溶質(zhì)運(yùn)移模型,綜合考慮非生育期內(nèi)棉株還田、春灌、增施底肥等影響因素,預(yù)測長期微咸水膜下滴灌條件下,棉田溶質(zhì)時(shí)空分布與變化：連續(xù)耕作10年內(nèi),土壤溶液中Cu和Fe濃度逐年降低,Mn和Ca2+濃度基本不變,Na+和K+濃度逐年增加。建議采用咸淡水輪灌、降低棉花還田率、增施底肥等方式的田間土壤水、鹽和養(yǎng)分協(xié)同調(diào)控模式為：蕾期至花鈴前期采用淡水灌溉(淡水灌溉量占總灌量的20%)、其余生育期用微咸水灌溉；年均增施Cu、Fe、Mn、K底肥(按養(yǎng)分元素計(jì))30、52、90和862kg/hm2;每年生育期結(jié)束后,移除棉花秸稈。以上成果可用于指導(dǎo)干旱地區(qū)合理利用微咸水,實(shí)現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)。
[Abstract]:Brackish water drip irrigation is conducive to crop production, but improper use will cause the decrease of soil salinization and yield. To explore the arid area under drip irrigation with brackish water utilization, the vadose zone soil water flow, solute transport theory, using the wild field monitoring test, pot experiment the indoor test, analysis and numerical simulation methods of typical cotton ecosystem (referring to solute micronutrient copper, iron, manganese, macro nutrient calcium, potassium salt, sodium ions and other cations) and its temporal variation on crop growth, improve the positive role of salt tolerant cotton, reveal typical ecosystem solute the dynamic equilibrium model, establish the root absorption of solute under soil water flow, solute transport in two-dimensional numerical model, put forward a comprehensive consideration of soil water and salt (sodium) - co regulation model of nutrients. The results showed that: (1) by irrigation pipeline The interception, the influence factors of solute migration, solute distribution differences in different soil profiles significantly: from 2012 to 2013, the soil available potassium calcium profiles, no obvious surface accumulation of copper, iron, manganese, the highest value by 20-30cm up to O-10cm, with a strong aggregation table, and the whole salt water treatment by sodium fusion was not accumulation. (2) and sodium ions in soil salt increased, trace elements decreased in the case of the bud stage to flowering stage of freshwater irrigation, the growth period of brackish water irrigation, sodium ion without surface accumulation, total root length density is higher than that of cotton in 2013 the salt water treatment of about 24%, the aboveground dry matter per unit area, boll number and seed yield than the whole water treatment of high 13%-24%. (3) balance period (bud stage to boll opening stage of the irrigation process), dissolved quality boundary system by fertilization into nearly 0, under the boundary of the solute with water The net output is not to change the solute migration reserves 1%; irrigation water is caused by soil solute input Ca2+, the main reason of Na+ reserves change; cotton absorption is caused by available Ca2+, mainly due to reduced K+ reserves; solute precipitation is caused by soil Cu, Mn, Fe, Ca2 + reserves reduce main reason the cotton field. Also, the soil available Cu, Fe, Mn showed negative growth in annual Ca2+, K+, Na+ positive growth. (4) the compartment model of pot experiment verification and optimized parameters, the flow process can describe the solute within the system, can be used as parameters of solute transport in cotton field simulation Study on the solute flow rate. (5) the absorption of solute in unsaturated soil water flow into two-dimensional root, solute transport model, which can effectively reflect the soil water balance period, solute transport results. (6) the use of check approved water flow, solute transport model, comprehensive test Consider the non growth period of cotton straw, spring irrigation, increasing factors of basal fertilizer and other factors, long term prediction of brackish water drip irrigation under mulch, solute spatiotemporal distribution and change of cotton field: continuous cropping for 10 years, every year to reduce the Cu and Fe concentration in soil solution, Mn and Ca2+ were unchanged, Na+ and K+ concentration increased year by year. Recommend the use of brackish water irrigation, reduce cotton returning rate, increasing soil water such as basal fertilizer, salt and nutrient synergistic regulation pattern: bud stage to flowering stage by freshwater irrigation (freshwater irrigation accounted for 20% of the total amount of irrigation), the growth stage with brackish water irrigation; the average annual growth rate of Cu, Fe Mn, K, base fertilizer (by nutrient meter) 30,52,90 and 862kg/hm2; growth period at the end of each year, remove the cotton straw. The above results can be used to guide the rational use of brackish water in arid regions, to achieve high-quality cotton production.

【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S562;S275.6

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