旱区盐碱地膜下滴灌间作棉田水盐迁移机制及土壤-植物系统响应

Drip Irrigation with Plastic Mulching (DIPM) has been widely used in arid region for water-saving and salt-control,but the researches have proved that the potential ecological risk of increasing soil salinity will occur when the DIPM is applied in saline soil for a long period of time. According to the fact, we will consider adopting the biotechnology of cotton interplanting the halophytes (e.g Suaeda salsa. Salicornia europaea, Halogeton arachnoideus) for improving the saline-alkali soil and making DIPM sustainable application. Based on this, the interaction between, the root growth and distribution in soil profile, and behaviours of water and salt transport in the drip irrigated interplanted cotton field with plastic mulching in arid regions will be indicated by pot experiment, the physical model for predicting root water uptake, water and salt transport in saline soil would be made.The behaviours of water and salt transport in saline soil, the dynamic response of micro soil environment factors such as soil bulk density, porosity,nutrition,growth of cotton will be investigated by plot experiment and numerical simulation, the relationship between the irrigation parameters including the total irrigation amount and irrigation frequency,interplanted halophytes and its planted patterns and water and salt transport, response of micro soil environment factors, cotton growth would be analyzed, and the mechanism of water and salt movement in the interplanting system would be uncovered.Based on the the effect of desalination for halophytes,cotton yield and its water use efficiency, the technique indexes including the optimal interplanted halophyte and the interplanting patterns, irrigation parameters would be put forword for decresing salt accumulation in soil plough horizon.

膜下滴灌因其可节水控盐已成为旱区盐碱地棉田的重要灌溉模式，但长期应用会面临盐渍化加重的潜在生态风险。采取棉花与盐生植物间作种植是解决上述问题的尝试性探索研究工作。拟通过盆栽试验，辅助于染色示踪技术，重点研究棉花、盐生植物（碱篷、盐角草、白茎盐生草）间作系统中根系的时空分布特征与水盐动态的相互作用机制，建立间作模式下根系吸水模型、盐分淋洗和累积模型；通过大田小区试验，研究根区土壤水盐动态分布规律，分析不同模式下盐生植物的脱盐效果；研究根区土壤微环境效应及棉花产量、水分利用效率状况，掌握土壤-植物系统对间作的响应特征；结合Hydrus-2D/3D软件模拟结果，阐明灌水技术要素、间作作物、间作模式与水盐迁移、土壤微环境因子、棉花生长发育之间的内在联系，揭示水盐迁移的动力学机制。在此基础上，依据脱盐效果、产量及水分利用效率，提出相应的水盐调控技术指标，为膜下滴灌的长期应用提供理论依据和技术支撑。

膜下滴灌因其可节水控盐已成为旱区盐碱地棉田的重要灌溉模式，但因膜下滴灌只能为作物根系提供良好的生长环境，并不能从土壤中带走盐分，因此长期应用会面临盐渍化加重的潜在生态风险。采取棉花与盐生植物间作种植的生物改良盐碱地模式是解决上述问题的尝试性探索研究工作。本项目以新疆库尔勒地区的盐碱地棉田为例，选取碱蓬、苜蓿、盐角草盐生植物和绿豆、孜然等经济作物，与盐碱地膜下滴灌棉田进行间作种植，通过盆栽试验、大田小区试验和地下水均衡场试验、理论分析以及数值模拟等方法，研究了间作条件下间作系统土壤水盐迁移特性及根际微环境变化特性，盐生植物盐碱地改良机理及其脱盐效果。取得的以下重要研究成果：.（1）棉田间作盐生植物后，土壤的平均容重均高于对照，孔隙度均得以增加，且碱蓬的效果更好。.（2）膜间间作盐生植物能有效提高膜下滴灌棉花根系层（0～40cm）土壤的平均含水率，且膜间的含水率增幅较膜内明显；各处理中，间作碱蓬的效果最为明显。与未间作相比，间作处理增加了农田耗水量、地下水补给量和补给比例，提高了棉花的产量和水分利用效率。.（3）同一地下水埋深条件下，间作盐生植物能有效的降低土壤膜间和膜内的含盐量，生育期末，膜内膜间盐分含量从低到高依次为苜蓿、碱蓬、孜然和对照。间作盐生植物能抑制钠离子和氯离子的聚集，降低生育期土层平均含量，其中碱蓬效果最好。.（4）不同地下水埋深条件下，地下水埋深越大，地下水补给量越小，土层平均含盐量也越小，脱盐效果越好。说明间作可改善地下水补给比例越大，土壤积盐越多的矛盾。间作条件下，适当抬高地下水控制深度，改善生态地下水位，可显著提高地下水的补给比例，节约地表灌溉用水。因此在间作种植条件下，可以通过适当抬高地下水临界深度，进而降低工程排水的成本，同时增加地下水对作物的耗水补给，节约地表灌溉用水。此研究成果为生物改良盐碱地和合理高效利用农业水资源提供了新的方法和思路。