施用生物质炭对新疆旱区膜下滴灌土壤水盐运移及棉花生长的影响

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土壤盐渍化威胁耕地土壤质量,在世界干旱和半干旱地区分布广泛。新疆盐渍土面积占全国比例较大,耕地盐渍化使得大量土地资源无法利用,导致新疆农业的综合生产能力下降,严重制约着新疆农业生产的发展,因此急需寻求有效、实用的盐渍土改良技术。近年来随着盐渍土改良技术研究的不断深入,一些新的改良想法和技术也相继产生。生物质炭作为一种新型土壤改良剂,被认为是目前最安全有效经济的固碳减排方式。本文在开展了新疆地区2018~2019年膜下滴灌棉田施用生物质炭试验基础上,设计向棉田0-30 cm土层施加不同量(0 t?hm-2(CK)、10 t?hm-2(B10)、25 t?hm-2(B25)50 t?hm-2(B50)、100 t?hm-2(B100))的生物质炭的处理,通过测定土壤的理化特性、土壤水盐、土壤温度、棉花生长发育及产量等指标,着重分析了不同生物质炭施量下土壤水盐运移规律和棉花生长特征,揭示生物质炭对盐渍土水盐运移规律及棉花生长影响机理,明确生物质炭的最佳施用量范围。主要研究结果和结论如下:(1)对比了生物质炭对新疆盐渍土理化特性的影响规律。土壤容重随生物质炭施用量的增加而减小,减小幅度为1.7%~18.2%;土壤总孔隙度随着生物质炭施量的增加而增加,增加幅度为3.6%~30.5%;由于生物质炭本身p H值较新疆盐渍土低,土壤的p H随着生物质炭施量的增加而降低。(2)探讨了生物质炭对土壤水分迁移的影响规律。不同位置各个土层B10和B25处理土壤含水率要普遍高于其他处理,但二者相比B10处理效果更好,B50和B100处理土壤含水率在两年的棉花生长季内均低于CK处理。2018年B10处理小区的根区储水量明显高于其他处理,B100处理根区储水量变化波动较大。2019年B10处理小区及B25小区处理的根区储水量相近且明显高于其他处理,B50处理和B100处理根区储水量相差不多,普遍小于CK处理。(3)揭示了生物质炭对土壤盐分运移的影响规律。由于生物质炭施用深度的原因,生物质炭对土壤含盐量的影响只处于0-40 cm土层深度,对于60-100 cm土层深度并无显著影响。B10处理和B25处理可以显著降低土壤含盐量,对于降低土壤盐渍化程度有着较好的效果,B100处理和B50处理会使土壤含盐量相对增加,加剧土壤盐渍化程度。经灌水后,施用生物质炭能促进土壤盐分的淋洗,2018年试验结果显示土壤盐分淋洗效果随着生物质炭适量的增加而增强,2019年试验结果中,B10处理和B25处理的土壤盐分淋洗效果最佳。(4)明确了生物质炭对土壤温度变化的影响规律。生物质炭对5 cm土层土壤温度变化具有“削峰填谷”及增温保温的作用,其中B10、B25处理温度特征值变化规律较明显,但B100、B50处理温度特征值变化规律并不明显。总体来看,生物质炭对土壤温度的影响均不显著。(5)揭示了棉花生长及产量对不同施量生物质炭的响应机理。施用适量的生物质炭可以促进棉花株高、茎粗、果枝数及叶面积指数的增长,但生物质炭施量过高则会产生负面效果。B10处理和B25处理均能明显增加棉株和棉铃干物质量,B50处理与B100处理有降低棉株和棉铃干物质量的效果,且随着生物质炭施量的增加,降低效果越明显。B10处理和B25处理的生物质炭施量可以明显改善棉花的收获密度、单铃重以及提高籽棉产量。B50处理和B100处理对于棉花的收获密度和单铃重相对CK处理无明显变化,但会降低籽棉产量。此外棉花的单株成铃数整体上随着生物质炭施量的增加而增加。(6)初步确定生物质炭的最佳施用量范围为10~25 t?hm-2,并且施量要更接近10t?hm-2效果更好。
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