不同矿化度水源膜下滴灌棉田盐分累积规律及作物生长模拟研究

目的:微咸水和咸水灌溉是缓解西北干旱区农业淡水资源短缺的重要途径之一,但是微咸水和咸水灌溉使土壤通气透水性变差,易板结,pH升高,降低土壤微生物数量和酶活性,导致作物减产。方法:为了分析微咸水和咸水灌溉对土壤盐分微环境和棉花生理生长的影响,本文利用测坑试验,设置6个矿化度处理,分别为1 g/L(CK);2 g/L(A);3 g/L(B);4 g/L(C);5 g/L(D)和6 g/L(E),分析了不同矿化度水源膜下滴灌棉花对土壤水盐、土壤盐分累积、土壤pH、棉花生理生长指标和棉花产量等影响,通过构建Aqua CrFulvestrant体内实验剂量op作物生长模型模拟了棉花生长过程。结果:综合考虑土壤水盐累积规律和棉花生理生长、产量等指标,棉花适宜灌溉水源为3~4 g/L之间,Aqua Crop作物生长模型能较好地模拟不同矿化度水源膜下滴灌棉花生长发育过程,可用于产量预测和农业水资源优化管理。结论:(1)0~100cm各土层土壤含水率随灌溉日期呈现上下波动,0~20 cm土层土壤水分变化受外界因素影响较大,40~100 cm土层水分含量相比其它土层较高,土壤水分在棉花各个生育期分布状态为先增加后减少,土壤水分在40-80 cm土层范围内出现富集。土壤盐分在40~60 cm土层累积量达到峰值,灌水12 h后,宽行表层20~40 cm土壤盐分累积最为明显,窄行在40~60 cm土层处出现累积;2019-2022年,0~100 cm平均土壤电导率以每年0.920 d S·m~(-1)、0.995 d S·m~(-1)、1.196d S·m~(-1)和1.188 d S·m~(-1)的速率呈线性增长的趋势。(2)不同矿化度咸水灌溉对土壤微生物群落多样性影响不同。在不同咸水灌溉处理下,四种土壤微生物多样性指数:Simpson指数(D)、Chao l指数、Shannon指数以及Obeserved-species指数均存在显著差异。CK和E处理infection risk下对于四种土壤微生物多样性指数在全生育期处于波动剧烈状态;随着水源矿化度增大,土壤棉田酶活性在显著下降。到吐絮期结束,土壤硝酸盐还原酶(Nar)变化趋势不明显,土壤脲酶(urease)活性在5 g/L处理下最高,土壤亚硝酸还原酶(Nir)在3 g/L处理下最高,在花铃期达到最大值。各处理下土壤pH值在8.03~8.48之间浮动,土壤呈偏碱性,在高矿化度与低矿化度水源灌溉下的土壤pH值差异不明显。(3)灌溉水源矿化度为3~4 g/L时,棉花生长指标和产量优于其他处理,对棉花叶片光合作用指数影响最小,生长指标和产量达到最大,且从盐分累积看不会造成盐分升高,灌溉水源矿化度为4 g/L与1 g/L相比棉花各生长指标和产量受到影响较小,综合LEE011考虑棉花适宜灌溉水源为3~4 g/L之间。(4)通过构建AquaCrop作物生长模型模拟了不同矿化度水源膜下滴灌棉花冠层覆盖度、地上干物质量和棉花产量,其模拟值与实测值的决定系数大于等于0.812,标准均方根误差不大于24.1,一致性指数不小于0.984,模拟效果较好。棉花产量模拟值与实测值的相对误差RE小于9.28%。Aqua Crop作物生长模型能较好地模拟不同矿化度水源膜下滴灌棉花生长过程,可用于棉花产量预测和农业水资源优化管理。