譚軍利,王西娜,馬小福,田軍倉
?作物水肥高效利用?
微咸水補灌年限對壓砂地水鹽分布及西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響
譚軍利1,2,3,王西娜4*,馬小福1,田軍倉1,2,3
(1.寧夏大學 土木與水利工程學院,銀川 750021;2.旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程研究中心,銀川 750021;3.寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心,銀川 750021;4.寧夏大學 農(nóng)學院,銀川 750021)
【目的】探討微咸水補灌年限對壓砂地土壤水鹽分布特征及西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。【方法】采用田間定位調(diào)查方法,研究了微咸水補灌年限為2、4、7、10、14 a的壓砂地0~60 cm土壤水鹽動態(tài)分布及西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)?!窘Y(jié)果】西瓜伸蔓期和收獲期土壤飽和電導率隨微咸水補灌年限增加而增加,荒地土壤20~40 cm土層飽和電導率最高,而壓砂地在40~60 cm土層飽和電導率最高;微咸水補灌增加了開花坐瓜期土壤體積含水率,但隨微咸水補灌年限增加呈先增加后減小的趨勢;壓砂地表層(0~10 cm)土壤體積含水率最高,而荒地10~20 cm土層的土壤體積含水率最高;與荒地相比,土表覆砂增加了0~40 cm土層土壤體積質(zhì)量及0~8 cm土層的土壤緊實度,而8 cm以下土層土壤緊實度小于荒地;西瓜產(chǎn)量和瓜周可溶性固形物量隨微咸水補灌年限增加分別呈降低和先增加后降低的趨勢?!窘Y(jié)論】長期微咸水補灌提高了壓砂地上層土壤體積質(zhì)量和緊實度,同時也增加了土壤含水率和土壤鹽分,西瓜產(chǎn)量隨微咸水補灌年限增加呈下降趨勢,而西瓜品質(zhì)則有先提高后降低的趨勢。
微咸水;壓砂地;西瓜;補灌年限;土壤鹽分
【研究意義】壓砂地主要分布在寧夏中部干旱帶、甘肅白銀等地區(qū),其分布區(qū)降水年際變化大,主栽作物西瓜產(chǎn)量隨降水的變化而變動。采用微咸水補灌是寧夏中部干旱帶群眾緩解干旱及降水的波動性和穩(wěn)定西瓜產(chǎn)量的重要措施。近年來,微咸水補灌在當?shù)卦絹碓狡毡?。因此,研究壓砂地微咸水補灌下土壤水鹽分布特征對當?shù)匚⑾趟侠砝镁哂兄匾睦碚摵蛯嵺`價值?!狙芯窟M展】壓砂是干旱地區(qū)人民應(yīng)對干旱創(chuàng)造的土壤覆蓋栽培措施。土表覆砂提高了土壤含水率和地溫[1-2],同時促進了水分的入滲[3-4],抑制了土壤水分蒸發(fā)[5-7],提高了降水利用效率[8]。同時由于覆砂切斷土壤毛細管與大氣之間的直接聯(lián)系,減少了土壤鹽分的表聚[2,5,9-11]。王永忠等[9]發(fā)現(xiàn),種植1 a的砂田土壤含鹽量為0.021%,到第17年時降至0.005%,含鹽量下降了71.4%。王喜等[12]研究表明,壓砂地土壤鹽分隨土層深度增加有增加的趨勢。趙文舉等[13]研究表明,砂田土壤鹽分與土層深度正相關(guān)。譚軍利等[7]通過土柱模擬試驗發(fā)現(xiàn),在微咸水灌溉條件下,與不覆砂處理相比,覆砂對土壤鹽分的抑制程度達到92.4%~95.2%,并且促進了鹽分向下運移。無論覆砂厚度是5 cm還是15 cm均能抑制土壤鹽分表聚[14]。因此,土表覆砂可以大幅度抑制土壤鹽分的聚積,并促進鹽分向下層土壤運移,從而為作物創(chuàng)造良好的水鹽條件。
【切入點】但是,長期微咸水灌溉容易造成土壤次生鹽漬化,使土壤物理性質(zhì)惡化,繼而影響作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)。壓砂地由于土表覆砂具有抑制鹽分表聚的作用,那么長期微咸水灌溉對壓砂地土壤水鹽分布特征以及西瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)又有什么影響呢?【擬解決的關(guān)鍵問題】為此,本文通過田間定位調(diào)查試驗,研究了不同微咸水補灌年限壓砂地在西瓜生育期間土壤體積質(zhì)量、緊實度、水鹽分布特征以及西瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)的差異,以揭示長期微咸水灌溉對壓砂地土壤物理性質(zhì)、水鹽分布及西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,為壓砂地微咸水合理利用提供理論依據(jù)。
調(diào)查地點位于寧夏中衛(wèi)市興仁鎮(zhèn)姚崗村,地處寧夏中部干旱帶(N 36°98′,E 105°25′,平均海拔1 700 m),日照充足,干旱少雨,年平均降水量180 mm,而蒸發(fā)量則達2 100~2 400 mm,屬于典型的溫帶大陸性氣候區(qū)。土壤類型以淡灰鈣土為主。典型淡灰鈣土的機械組成為黏粒量(<0.002 mm)為17.4%、粉粒量(0.002~0.02 mm)為50.0%、砂粒量(0.02~2 mm)為32.6%,土壤質(zhì)地為粉砂壤土。土壤基本理化性質(zhì):有機質(zhì)量為8.0~9.8 g/kg,全氮量為0.5~0.7 g/kg,速效磷量為5.5~8.7 mg/kg,速效鉀量為112.4~151.3 mg/kg。
2014年選擇微咸水補灌年限分別為2、4、7、10、14 a的壓砂地(處理簡稱分別為T2、T4、T7、T10、T14),以未覆砂的荒地作為對照(CK),進行調(diào)查取樣。調(diào)查樣地分布如圖1所示。所有壓砂地塊均種植西瓜且水肥管理措施接近,微咸水補灌方式以車拉儲水罐在瓜窩處灌溉,灌水定額在90~120 m3/hm2,西瓜生育期一般補水3~4次。灌溉水為從當?shù)貦C井中抽取的地下微咸水,礦化度2.7~2.8 dS/m。調(diào)查地塊種植的西瓜品種均為金城5號,西瓜株距為1.3~1.4 m,行距為1.4~1.6 m。
圖1 調(diào)查樣地分布
各地塊種植時間為4月20日前后,收獲時間7月30日前后。西瓜生育期內(nèi)日降水量如圖2所示。從圖2可以看出,西瓜生育期內(nèi)降水量為121 mm,其中6月28日、7月8日和9日降水量合計達到68 mm。
圖2 西瓜生育期內(nèi)日降水量分布
分別在西瓜伸蔓期(6月4日)、開花坐瓜期(7月4日)和收獲期(7月30日)挖開砂層,采集0~60 cm土層土壤樣品,每20 cm為1層,每個樣品為3個采樣點的混合樣,3個樣點按照對角線取樣的方法采集,每個處理3次重復(fù)。用烘干法測定土壤質(zhì)量含水率并乘以相應(yīng)土層土壤體積質(zhì)量計算土壤體積含水率。土壤樣品風干后過1 mm篩,備用。測定時將土壤樣品制成飽和泥漿,將飽和泥漿置于離心管中高速離心,用電導率儀測定離心后上清液的電導率即為土壤飽和泥漿電導率。用環(huán)刀法測定土壤體積質(zhì)量,每10 cm土層為1個樣品,每個處理6次重復(fù)。用土壤緊實度儀分別測定0~8、8~15、15~23、23~30、30~38 cm土層的緊實度。每個處理連續(xù)測定10個西瓜(每株只結(jié)1個西瓜)為1個重復(fù),每個處理測定3個重復(fù),計算每個處理平均單瓜質(zhì)量,并根據(jù)單瓜質(zhì)量及西瓜株行距計算單位面積產(chǎn)量;每個處理收獲期選擇有代表性的西瓜果實5個,用數(shù)顯折射儀測定西瓜中心和邊緣處的可溶性固形物量。將西瓜切開后測定西瓜果實的縱徑和橫徑,果型指數(shù)=縱徑/橫徑。
分別采用Excel 2016軟件和SAS 8.0進行數(shù)據(jù)處理和方差分析。方差分析采用Duncan’s法進行多重比較。
由圖3可以看出,西瓜伸蔓期壓砂地上層土壤(0~20 cm)飽和電導率低于開花坐瓜期和收獲期。這是因為一般在西瓜放苗前不灌溉。在生育期補灌微咸水之后,開花坐瓜期和收獲期0~60 cm土層飽和電導率均有較大幅度提高。不覆砂荒地CK通常以20~40 cm土層土壤飽和電導率最高,而40~60 cm土層土壤飽和電導率降低;壓砂地0~60 cm土層土壤飽和電導率隨土層深度增加而增加,其中在40~60 cm土層最高。說明覆砂促進了土壤鹽分向下層土壤運移。從微咸水灌溉年限來看,在西瓜生育期進行補灌之前,除T14處理外,T2、T4、T7、T10處理0~60 cm土層土壤飽和電導率隨微咸水灌溉年限增加呈增加趨勢;生育期灌溉微咸水后,土壤飽和電導率隨微咸水灌溉年限增加無明顯規(guī)律;但40~60 cm土層土壤飽和電導率隨灌溉年限增加有升高趨勢。另外,T14處理0~60 cm土層土壤飽和電導率一直較低,這是因為該地塊土質(zhì)為砂壤土,60 cm以下有夾砂層,所以土壤鹽分能夠迅速向下層土壤運移,實現(xiàn)脫鹽。
圖3 不同補灌年限西瓜生育期土壤飽和電導率
由圖4可知,不同生育期壓砂地土壤體積含水率差異較大,開花坐瓜期壓砂地土壤體積含水率最高,伸蔓期次之,收獲期最低。從土層深度來看,在伸蔓期和開花坐瓜期,壓砂地土壤體積含水率隨土層深度增加有降低趨勢,0~10 cm土層土壤體積含水率最高。西瓜屬于須根系作物,其根系主要分布在0~20 cm的土層。上層土壤體積含水率較高有利于西瓜生長。與CK相比,壓砂處理提高了0~60 cm土層土壤體積含水率。伸蔓期,與CK相比,壓砂處理土壤體積含水率提高了125%~355%;開花坐瓜期,人工補灌微咸水后,壓砂地的土壤體積含水率提高幅度最大達到523%;成熟期,隨著人工補灌量減少以及西瓜需水量增大,壓砂使土壤體積含水率提高了65%~217%。
圖4 不同微咸水補灌年限壓砂地西瓜生育期土壤體積含水率
從圖5可以看出,與荒地相比,壓砂處理顯著增加了0~20 cm土層的土壤體積質(zhì)量,增加幅度在16%~36%。從微咸水補灌年限來看,除了T10處理0~40 cm土層的土壤體積質(zhì)量偏小外,其他微咸水補灌處理的土壤體積質(zhì)量有隨微咸水補灌年限增加而增大的趨勢。
由圖6可知,壓砂大幅度增加了0~8 cm土層深度土壤緊實度。與CK相比,壓砂提高土壤緊實度的幅度在78%~322%之間。15~23、23~30、30~38 cm土層深度,CK的土壤緊實度顯著大于壓砂處理土壤的緊實度。這可能是因為壓砂條件下土壤保持了較好的土壤水分,土壤緊實度下降;而荒地土壤體積含水率較低故其土壤緊實度較高。因此,壓砂條件下土壤緊實度有利于西瓜根系的伸展和生長,尤其是下層土壤。隨著微咸水補灌年限增加,土壤緊實度差異不顯著,T10處理除外。微咸水補灌處理15~23 cm土層深度的土壤緊實度隨微咸水補灌年限增加有降低的趨勢,不同微咸水補灌年限處理之間其他土層深度的土壤緊實度無顯著差異。壓砂條件下,0~38 cm土層土壤緊實度最大的土層出現(xiàn)在8~23 cm土層,土壤緊實度處于150~300 kPa之間。壓砂處理整個土層的土壤緊實度適宜西瓜根系生長,而且隨微咸水補灌年限增加沒有明顯變化。
圖5 不同微咸水補灌年限下壓砂地土壤0~40 cm土層土壤體積質(zhì)量
圖6 不同微咸水補灌年限下壓砂地0~38 cm土層土壤緊實度
從圖7可以看出,西瓜產(chǎn)量隨微咸水補灌年限增加呈下降趨勢,擬合直線方程=-3 703.3+37 400,為西瓜產(chǎn)量(kg/hm2),為微咸水補灌年限。從圖7還可以看出,T2處理西瓜產(chǎn)量最高為33 725 kg/hm2;而T14處理為16 284 kg/hm2,與T2處理相比產(chǎn)量下降了60%。T4、T7、T10處理之間無顯著差異。
圖7 不同微咸水補灌年限下西瓜產(chǎn)量
圖8為不同微咸水補灌年限下西瓜果實可溶性固形物量,圖8中不同大寫、小寫字母代表分別不同微咸水灌溉年限之間瓜心、瓜周可溶性固形物存在顯著差異(<0.05)。由圖8可知,瓜心可溶性固形物量隨微咸水補灌年限增加無顯著變化規(guī)律。但T2處理和T10處理西瓜瓜心可溶性固形物量較低(<0.05),T4、T7、T14處理之間無顯著差異,瓜心可溶性固形物量在10.6%~11.0%之間。瓜周可溶性固形物量隨著微咸水補灌年限增加先增加后降低,呈開口向下的拋物線形。T4處理的瓜周可溶性固形物量最大達9.8%,且顯著高于T14處理。說明,T4處理西瓜果實的品質(zhì)較優(yōu),之后隨著微咸水補灌年限增加西瓜果實可溶性固形物量逐漸降低。
圖8 不同微咸水補灌年限下西瓜果實可溶性固形物量
圖9為不同微咸水補灌年限下西瓜果實縱徑和橫徑,圖9中不同大寫、小寫字母代表分別不同微咸水灌溉年限之間西瓜果實縱徑和橫徑在<0.05水平差異顯著。由圖9可知,西瓜果實的縱徑除微咸水補灌T14處理顯著提高外,其他處理之間差異不顯著,縱徑在18.5~20.3 cm之間。果實的橫徑隨微咸水補灌年限增加呈先增加后減小的趨勢,其中微咸水補灌T4處理的橫徑最大,為30.2 cm。
圖9 不同微咸水補灌年限下西瓜果實縱徑和橫徑
從西瓜的果型指數(shù)來看(圖10),T14處理的西瓜果型指數(shù)顯著大于其他處理,果型指數(shù)為1.32,表明西瓜呈長橢圓形。而其他處理的果型指數(shù)均小于1,呈球形??梢?,微咸水補灌年限改變了西瓜的果實形狀。
圖10 不同微咸水補灌年限下西瓜果實果型指數(shù)
覆砂抑制了土壤水分蒸發(fā),促進了水分下滲,減少了土壤鹽分的累積,對土壤水鹽分布影響較大[9, 11]。本研究發(fā)現(xiàn),0~60 cm土層深度荒地土壤飽和電導率最高值出現(xiàn)在10~20 cm或者20~40 cm土層深度,而壓砂地的土壤飽和電導率隨土層深度增加而增加,表明覆砂措施即使是在微咸水補灌下也抑制了鹽分的表聚并促進了鹽分的下移,為作物生長提供較好的水鹽環(huán)境。這與譚軍利等[7]、王喜等[12]、趙文舉等[13]研究結(jié)果一致。趙文舉等[5]認為表層壓砂抑制蒸發(fā)和抑制鹽分表聚的效果與壓砂厚度和細砂的質(zhì)量分數(shù)均呈正相關(guān)關(guān)系。與不覆砂處理相比,無論覆砂厚度多少均能抑制微咸水灌溉下土壤鹽分的表聚。王永忠等[9]認為,砂田抑鹽的機理首先是因為充分接納雨水,增強了土壤滲透力和淋溶作用,其次是因為砂礫層切斷了土壤毛細管,土壤蒸發(fā)量減少。
隨著微咸水補灌年限增加,土壤鹽分有增加趨勢,其中下層累積更多。與補灌前相比,微咸水補灌1個生育期后土壤飽和電導率也有增加趨勢。這說明微咸水補灌提高了土壤飽和電導率,但是土表覆砂促進了土壤鹽分向下層土壤運移,從而為西瓜根系創(chuàng)造了良好的低鹽環(huán)境。
從生育期土壤體積含水率的動態(tài)變化來看,在微咸水補灌條件下壓砂地在西瓜開花坐瓜期土壤含水率最高,而收獲期土壤體積含水率大幅度降低。這主要是因為西瓜補充灌溉主要發(fā)生在開花坐瓜期,同時這一時期降水量較多,所以提高了開花坐瓜期土壤體積含水率。從不同補灌年限來看,在補灌2~10 a內(nèi)土壤體積含水率隨補灌年限增加呈增加趨勢。而T14處理土壤體積含水率顯著降低,這說明當補灌年限超過10 a后壓砂地土壤持水能力顯著下降。從0~60 cm土層土壤體積含水率的分布來看,隨著土層深度增加土壤體積含水率有降低的趨勢。這表明壓砂措施大幅度提高了上層土壤體積含水率,為西瓜生長提供了良好的水分條件。
微咸水補灌將鹽分離子帶入土壤,而鹽分離子的累積會使土壤的物理性質(zhì)惡化。壓砂地土壤體積質(zhì)量除30~40 cm土層深度與荒地無顯著差異外,0~30 cm的土壤體積質(zhì)量顯著高于荒地。這主要是因為在土表覆蓋10~15 cm的砂礫層,上層土壤始終承受砂礫層的質(zhì)量,另一方面,由于耕作過程中機械碾壓,且壓砂后土壤處于免耕狀態(tài),使上層土壤壓實,土壤體積質(zhì)量增大。除T10處理0~20 cm土層土壤體積質(zhì)量下降外,其微咸水補灌處理土壤體積質(zhì)量有隨補灌年限增加而增大的趨勢。隨著土壤體積質(zhì)量的增加,土壤孔隙率減少。這也說明土表覆砂及微咸水補灌降低了土壤的孔隙率。王菲等[15]研究表明,壓砂地隨著壓砂年限增加,毛管持水量、飽和持水量、毛管孔隙度、總孔隙度呈下降趨勢,土壤物理性質(zhì)逐漸惡化。王超等[16]發(fā)現(xiàn),隨著壓砂年限增加土壤質(zhì)地粗化,土壤體積質(zhì)量增加,土壤持水率降低。尤其是補灌14 a后土壤體積質(zhì)量顯著增加,減少了土壤孔隙率,土壤持水能力降低。
同時,壓砂地表層土壤的緊實度遠大于荒地,且隨補灌年限增加呈增加趨勢。而15 cm以下荒地的緊實度遠高于壓砂地。這可能是因為土壤緊實度與土壤體積含水率有關(guān)[17-18];而覆砂及微咸水補灌保持了較好的水分狀況,使得土壤緊實度遠低于荒地。表層土壤緊實度增加會影響西瓜根系苗期的扎根和生長,但下層土壤較好的水分狀況及較小的土壤緊實度為西瓜后期生長和根系伸展提供了良好的條件。
本研究表明,西瓜產(chǎn)量隨微咸水補灌年限增加而降低,這與黃山松等[19]研究相同。隨著壓砂年限增加,土壤肥力下降,這是導致西瓜產(chǎn)量下降的重要原因[15,20-21]。馬中昇等[22]研究發(fā)現(xiàn),鹽堿性壓砂地西瓜產(chǎn)量隨土壤鹽分降低而增加,而在非鹽堿性壓砂地,西瓜產(chǎn)量隨鹽分降低先增加后減小。這說明土壤鹽分也是造成西瓜產(chǎn)量降低的原因之一。本研究顯示,微咸水補灌10 a以上壓砂地西瓜產(chǎn)量顯著降低。導致產(chǎn)量降低的原因可能與土壤體積含水率的降低、鹽分的累積有關(guān),還與土壤體積質(zhì)量和表層土壤緊實度增加有關(guān)。因此,采用深松技術(shù)降低土壤體積質(zhì)量和緊實度,提高土壤持水能力是提高壓砂地微咸水利用可持續(xù)性的重要途徑。
本研究表明,瓜周可溶性固形物量則隨微咸水補灌年限呈先增加后降低的趨勢,這與王曉靜等[23]研究結(jié)果一致。說明長期微咸水補灌并沒有引起壓砂西瓜品質(zhì)大幅度下降,但是隨微咸水補灌年限增加有下降趨勢。
1)微咸水補灌大幅度提高了西瓜開花期土壤體積含水率,土壤體積含水率隨微咸水補灌年限增加先增加后減少,壓砂地0~60 cm土層深度土壤體積含水率隨土層深度增加而降低;土壤飽和電導率隨微咸水補灌年限增加呈增加趨勢,與荒地相比,壓砂地土壤飽和電導率峰值下移。
2)土表覆砂提高了0~40 cm土層的土壤體積質(zhì)量,且隨微咸水補灌年限增加土壤體積質(zhì)量有增加趨勢;壓砂同時顯著增加了0~8 cm土層的緊實度,但降低了下層土壤的緊實度,但不同微咸水補灌年限處理之間無顯著差異。
3)西瓜產(chǎn)量和瓜周可溶性固形物分別隨微咸水補灌年限增加呈降低和先增加后降低的趨勢。
[1] 王天送, 蘇賀昌, 楊世維. 蘭州地區(qū)砂田土壤的水分特征[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 1991, 9(1): 66-69.
WANG Tiansong, SU Hechang, YANG Shiwei. Soil moisture behaviours in pebble-mulched fields in Lanzhou area[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 1991, 9(1): 66-69.
[2] 杜延珍. 砂田在干旱地區(qū)的水土保持作用[J]. 中國水土保持, 1993(4): 36-39.
DU Yanzhen. Effect of sandy field in soil conservation in arid region[J]. Soil and Water Conservation in China, 1993(4): 36-39.
[3] 宋日權(quán), 褚貴新, 張瑞喜, 等. 覆砂對土壤入滲、蒸發(fā)和鹽分遷移的影響[J]. 土壤學報, 2012, 49(2): 282-288.
SONG Riquan, CHU Guixin, ZHANG Ruixi, et al. Effects of sand mulching on soil infiltration, evaporation, and salt distribution[J]. Acta Pedologica Sinica, 2012, 49(2): 282-288.
[4] 魏童, 譚軍利, 葛敏, 等. 壓砂條件下水分一維垂直入滲試驗研究[J].排灌機械工程學報, 2018, 36(8): 668-672.
WEI Tong, TAN Junli, GE Min, et al. One-dimensional vertical infiltration of water under gravel fragments condition[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2018, 36(8): 668-672.
[5] 趙文舉, 徐裕, 郁文, 等. 不同壓砂厚度和粒徑對土壤水鹽運移的影響[J]. 蘭州理工大學學報, 2016, 42(4): 65-69.
ZHAO Wenju, XU Yu, YU Wen, et al. Influence of thickness and particle size of sand pavement on transfer of water and salinity in soil[J]. Journal of Lanzhou University of Technology, 2016, 42(4): 65-69.
[6] 李王成, 王帥, 王興旺. 砂田抑制蒸發(fā)功能隨覆砂年限的演變規(guī)律[J]. 灌溉排水學報, 2019, 38(3): 83-89.
LI Wangcheng, WANG Shuai, WANG Xingwang. Service life of the gravel-sand mulch in reducing soil evaporation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(3): 83-89.
[7] 譚軍利, 王西娜, 田軍倉, 等. 不同微咸水灌水量條件下覆砂措施對土壤水鹽運移的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2018, 34(17): 100-108.
TAN Junli, WANG Xi’na, TIAN Juncang, et al. Effect of gravel-sand mulching on movements of soil water and salts under different amounts of brackish water[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(17): 100-108.
[8] 趙文舉, 郁文, 馬孝義, 等. 不同種植年限壓砂地土壤水分對降水脈動的響應(yīng)[J]. 水土保持通報, 2014, 34(6): 18-21.
ZHAO Wenju, YU Wen, MA Xiaoyi, et al. Responses of soil moisture of gravel-mulched field to precipitation fluctuation of different planting years[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014, 34(6): 18-21.
[9] 王永忠, 牛國元, 許強, 等. 寧夏中部干旱帶壓砂地耕作方式的生態(tài)功能[J]. 水土保持通報, 2010, 30(3): 163-167.
WANG Yongzhong, NIU Guoyuan, XU Qiang, et al. Impacts of farming manners in gravel land to agro-ecosystem in the middle arid zone of Ningxia Hui autonomous region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2010, 30(3): 163-167.
[10] 潘佳穎, 王建宇, 王超. 寧夏壓砂地土壤全鹽量和pH值的空間變異分析[J]. 北方園藝, 2016(3): 157-162.
PAN Jiaying, WANG Jianyu, WANG Chao. Spatial variability analysis on total salt content and pH value of soil on gravel-mulched land in Ningxia[J]. Northern Horticulture, 2016(3): 157-162.
[11] 唐學芬, 趙文舉, 李宗禮, 等. 壓砂地土壤鹽分空間變異規(guī)律[J]. 水土保持通報, 2016, 36(3): 18-23.
TANG Xuefen, ZHAO Wenju, LI Zongli, et al. Variation pattern of soil salinity of gravel-sand mulched field[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016, 36(3): 18-23.
[12] 王喜, 譚軍利, 馬小福, 等. 壓砂地土壤鹽分、土壤水分及坡向?qū)ξ鞴袭a(chǎn)量的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2016(8): 38-42, 47.
WANG Xi, TAN Junli, MA Xiaofu, et al. The effect of soil salt content, moisture content and slope direction of gravel-mulched field on watermelon yield[J]. Water Saving Irrigation, 2016(8): 38-42, 47.
[13] 趙文舉, 唐學芬, 李宗禮, 等. 壓砂地土壤鹽分時空變異規(guī)律研究[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學學報, 2016, 24(1): 12-21.
ZHAO Wenju, TANG Xuefen, LI Zongli, et al. Study of spatial-temporal variability of soil salinity of gravel-sand mulched field[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2016, 24(1): 12-21.
[14] 譚軍利, 王西娜, 金慧娟, 等. 微咸水灌溉下砂層級配及覆砂厚度對土壤水鹽運移的影響[J]. 灌溉排水學報, 2020, 39(9): 7-13.
TAN Junli, WANG Xi’na, JIN Huijuan, et al. The effects of grading and thickness of gravel mulching on water and salt movement in soil under brackish water irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(9): 7-13.
[15] 王菲, 王建宇, 王幼奇. 寧夏荒地壓砂年限與土壤理化性質(zhì)研究[J]. 北方園藝, 2014(13): 181-185.
WANG Fei, WANG Jianyu, WANG Youqi. Study on sand-mulching years and soil physicochemical properties of wasteland in Ningxia[J]. Northern Horticulture, 2014(13): 181-185.
[16] 王超, 王菲, 吳秀玲, 等. 壓砂年限對土壤質(zhì)量的影響研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2015, 29(8): 190-195.
WANG Chao, WANG Fei, WU Xiuling, et al. Research on evolvement of soil quality on gravel mulched field[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2015, 29(8): 190-195.
[17] 楊金玲, 張甘霖, 趙玉國, 等. 土壤壓實指標在城市土壤評價中的應(yīng)用與比較[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2005, 21(5): 51-55.
YANG Jinling, ZHANG Ganlin, ZHAO Yuguo, et al. Application and comparison of soil compaction indexes in the evaluation of urban soils[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2005, 21(5): 51-55.
[18] 陳秀琴, 杜國強, 楊德軍. 大柳塔礦區(qū)農(nóng)田砂壤土含水率對土壤緊實度的影響及模型研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報, 2018, 34(1): 74-80.
CHEN Xiuqin, DU Guoqiang, YANG Dejun. Effect of moisture content on compactness of sandy loam soil of farmland in daliuta mine and modelling[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2018, 34(1): 74-80.
[19] 黃山松, 沈暉, 田軍倉, 等. 自然條件下壓砂年限對旱區(qū)壓砂瓜生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. 北方園藝, 2017(20): 122-128.
HUANG Shansong, SHEN Hui, TIAN Juncang, et al. Effects of sand-mulching years on physiological characteristics and yield of watermelon in sand-mulching field in arid regions under natural conditions[J]. Northern Horticulture, 2017(20): 122-128.
[20] 胡景田, 馬琨, 王占軍, 等. 荒地不同壓砂年限對土壤微生物區(qū)系、酶活性與土壤理化性狀的影響[J]. 水土保持通報, 2010, 30(3): 53-58.
HU Jingtian, MA Kun, WANG Zhanjun, et al. Effects of gravel mulch on soil microbial population, enzyme activity and physicochemical properties in wasteland[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2010, 30(3): 53-58.
[21] 王菲, 王建宇, 賀婧, 等. 壓砂瓜連作對土壤酶活性及理化性質(zhì)影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2015, 33(5): 108-114.
WANG Fei, WANG Jianyu, HE Jing, et al. Investigation on the effects of continuous cropping of Xisha water melon on the soil enzyme activities and physical-chemical properties[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2015, 33(5): 108-114.
[22] 馬中昇, 譚軍利, 馬小福, 等. 不同種植年限對壓砂地土壤鹽分及西瓜產(chǎn)量的影響[J]. 排灌機械工程學報, 2018, 36(11): 1 200-1 204.
MA Zhongsheng, TAN Junli, MA Xiaofu, et al. Effects of different planting years on soil salinity and watermelon yield in gravel-sand mulched field[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2018, 36(11): 1 200-1 204.
[23] 王曉靜, 石欣, 趙銀寶. 寧夏不同壓砂地齡土壤養(yǎng)分對西砂瓜品質(zhì)的影響[J]. 北方園藝, 2015(17): 150-153.
WANG Xiaojing, SHI Xin, ZHAO Yinbao. Effect of soil nutrients of different age grave-covered field on quality of water-melon in Ningxia[J]. Northern Horticulture, 2015(17): 150-153.
Effect of Long-term Brackish Water Irrigation on Soil Water and Salt Distribution, and Yield and Quality of Watermelon in Sand-mulched Field
TAN Junli1,2,3, WANG Xi’na4*, MA Xiaofu1, TIAN Juncang1,2,3
(1. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2. Engineering Research Center of the Ministry of Education for Modern Agricultural Water Resources High Efficiency in Arid Area, Yinchuan 750021, China;3. Engineering and Technology Research Center of Water-saving and Water Resource Regulation in Ningxia,Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 4. School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)
【Objective】Brackish water has been used as a supplementary irrigation resource in some arid and semi-arid regions in northwestern China, but the impact of its long-term application on soil environment and crop growth and quality is not well understood. The objective of this paper is to fill this knowledge gap using watermelon as an example.【Method】The experiment was conducted in fields with sand mulch, where brackish water has been used as a supplementary irrigation resource for varying periods ranging from 2 to 14 years. During the experiment, we measured the distribution of soil water and salt in the 0~60 cm soil layer, soil bulk density, as well as the yield and quality of watermelon. An uncultivated piece of land nearby was used as the control.【Result】Soil salt content increased with the increase in duration of brackish water irrigation in both tendril elongation and harvest stage. The highest soil salt content was in the 20~40 cm soil layer for the control, and in the 40~60 cm soil layer for the sand-mulched field. The supplementary brackish water irrigation increased the soil moisture content in flowering and fruit-setting stages, but the increase varied in that with the increase in the duration of the brackish water irrigation, the soil water content increased first and then declined. The highest soil moisture content in the sand-mulched field was in the surface layer (0~10 cm), while for the control it was in the 10~20 cm soil layer. Sand mulch increased soil bulk density in the 0~40 cm soil layer and soil compaction in the 0~8 cm soil layer. It was also found that with the increase in length of brackish water irrigation, the yield and soluble solids content in the watermelon decreased, while the fruit quality improved first followed by a decline.【Conclusion】Long-term use of brackish water for supplementary irrigation in the sand-mulched fields increased soil bulk density and compaction in the upper soil layers, as well as soil moisture and salt content. As the years of brackish water irrigation increased, the yield of watermelon decreased while the quality of its fruits showed an initial improvement before deteriorating.
brackish water; gravel-sand mulched field; watermelon; supplementary irrigated years; soil salinity
譚軍利, 王西娜, 馬小福, 等. 微咸水補灌年限對壓砂地水鹽分布及西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(5): 1-8.
TAN Junli, WANG Xi’na, MA Xiaofu, et al. Effect of Long-term Brackish Water Irrigation on Soil Water and Salt Distribution, and Yield and Quality of Watermelon in Sand-mulched Field[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(5): 1-8.
S274
A
10.13522/j.cnki.ggps.2022440
1672 - 3317(2023)05 - 0001 - 08
2022-08-08
寧夏自然科學基金項目(2022AAC02013);國家自然科學基金項目(51309135,31860590);寧夏高等學校一流學科建設(shè)(水利工程)項目(NXYLXK2021A03);國家重點研發(fā)計劃項目(2021YFD1900600)
譚軍利(1979-),男,湖南茶陵人。教授,博士,主要從事農(nóng)業(yè)水資源高效利用研究。E-mail: tanjl@nxu.edu.cn
王西娜(1978-),女,陜西華陰人。副教授,博士,主要從事植物營養(yǎng)高效利用與調(diào)控研究。E-mail: wangxn@nxu.edu.cn
責任編輯:白芳芳