棉田膜间覆盖高分子材料对土壤水盐及棉花产量的影响_王亚娟.pdf

棉田膜间覆盖高分子材料对土壤水盐及棉花产量的影响王亚娟1，张凤华2*，唐鹏飞2，何力2，董丽松3，杨慧丽3（1.石河子大学，新疆 石河子 832003；2.新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆 石河子 832003；3.中国农业科学院长春应用化学研究所，长春 130000）摘要：研究滴灌棉田膜间覆盖不同高分子多孔隙无纺布对土壤水盐的影响，为指导盐碱地盐分调控和高分子材料的应用提供理论依据。本文通过在膜间覆盖高分子多孔隙聚酯纤维型（涤纶 PET）、聚丙烯纤维型（兰丙纶 PP）、聚乳酸纤维型（PLA）无纺布，分析不同处理对土壤水分、盐分和棉花产量的影响。研究结果表明：（1）与无覆盖措施相比，无纺布覆盖均能够减少地表蒸发，增加膜间土壤含水率，其中，覆盖 60 d 后，涤纶 PET 的保水效果最好，与 CK 相比，膜间土壤含水率增加 34.95%；（2）利用无纺布进行地表覆盖后，能够不同程度地降低膜间土壤盐分及 Na+含量，以 020 cm 土层效果显著，各处理的脱盐效果依次为:PETPPPLACK，以涤纶 PET 脱盐率最高，为 61.15%；（3）各处理以涤纶 PET 的棉花产量最高，为 5 177.25 kg/hm2，较 CK 高 708.88 kg/hm2，PLA 的产量最低，为 4 568.19 kg/hm2。采用膜间覆盖高分子多孔隙无纺布减少了水分蒸发和盐分表聚，改善了作物生长的水盐环境，以涤纶PET的保水脱盐效果最好。关键词：无纺布；盐碱地；膜间；水盐；产量中图分类号：S157.4+2；S156文献标识码：A文章编号：2096-5877（2023）01-0023-07Effects of High Polymer Materials Covered with Film in Cotton Fields on SoilWater and Salt and Cotton YieldWANG Yajuan1,ZHANG Fenghua2*,TANG Pengfei2,HE Li2,DONG Lisong3,YANG Huili3（1.College of Agronomy,Shihezi University,Shihezi 832003;2.The Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture,Xinjiang Production and Construction Group,Shihezi 832003;3.Changchun Institute of Applied Chemistry,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changchun 130000,China)Abstract：The effects of different polymer materials covered with drip irrigation on cotton fields on soil water andsalt were studied to provide a theoretical basis for guiding salt regulation in saline-alkali land and the application ofpolymer materials.This paper analyzes the effects of different treatments on soil moisture,salinity,and cotton bycovering high-molecular multi-porous non-woven fabrics between membranes:polyester fiber(polyester PET),polypropylene fiber(blue polypropylene)and polylactic acid fiber(PLA).The research results show that:(1)Comparedwith non-covering measures,non-woven fabrics can reduce surface evaporation and increase soil moisture contentbetween membranes,polyester PET has the best water retention effect after 60 days of coverage.The moisture content of the soil between the membranes increased by 34.95%compared with CK.(2)After using non-woven fabricsto cover the surface,the soil salt and Na+content in the soils between membranes can be reduced to varying degrees.The effect of 0-20 cm soil layers is significant.The desalination effect is as follows:PETPPPLACK,the highest PET desalination rate is 61.15%.(3)The yield of cotton treated with polyester PET is the highest at 5177.25kg/ha.The output of PLA is the lowest at 4568.19 kg/ha.The use of multi-porous non-woven fabrics covered between membranes reduces water evaporation and salt surface accumulation,improves the water and salt environmentof crop growth,and the water retention and desalting effect of polyester PET is the best.Key words：Non-woven fabric;Saline-alkali soil;Inter-membrane;Water and salt;Yield收稿日期：2020-02-21基金项目：国家重点研发计划课题（2016YFC0501406）作者简介：王亚娟（1994-），女，硕士，主要从事生态研究。通讯作者：张凤华，女，博士，教授，从事干旱区绿洲农业生态研究。新疆气候干旱，地下水位较高，蒸发量极大，导致农田次生盐渍化现象严重1，农田土壤次生盐渍化是限制绿洲农业可持续发展的重要因王亚娟等：棉田膜间覆盖高分子材料对土壤水盐及棉花产量的影响东北农业科学2023，48（1）：23-29Journal of Northeast Agricultural SciencesDOI:10.16423/ki.1003-8701.2023.01.00624东 北 农 业 科 学48卷素2-3。在我国干旱、半干旱地区，利用膜下滴灌调控土壤水盐分布已得到了大面积推广应用4。新疆是我国棉花生产的主产区之一，膜下滴灌、地膜覆盖改善了棉花根区生长的水盐环境，更有利于节水增产5-6。但是，膜间土壤水分蒸发强烈、盐分表聚，会导致来年土壤盐分增加7-9，地膜全覆盖使土壤不具有透气性，满足不了作物对“气”的需求，因此需要保留膜间10。现行的膜下滴灌灌溉制度下，控制膜间土壤水分蒸发和盐分向地表累积对于改善根区水盐环境及防止土壤次生盐渍化具有重要意义。研究表明，地面覆盖(秸秆覆盖、压实、铺沙、喷施PAM和地膜覆盖)下作物耕层的水盐运移与无覆盖措施相比，覆盖具有减少棵间蒸发、降低土壤盐分向地表累积的作用11-14。但简单的地面覆盖盐分依然滞留在土壤中，高分子多孔隙 PET、PP 及PLA无纺布是用有方向性的纤维制采样机械、物理等方法加工而成的纤维制品，其网状结构具有疏松多孔、透气、透光、保温、易降解等特点15，无纺布可循环再利用，达到使用年限可自行降解，且生物降解型无纺布不会对环境造成污染，但不同材料、不同降解形式下的降解条件、原理、过程和时间有待明确16。覆盖在膜间可减少水分蒸发，无纺布的多孔性及表面极性更有利于盐分从水中结晶析出，吸附土壤耕作层的盐分，并将盐分随无纺布带离土体。覆盖在减少农田土壤无效蒸发、调节盐分在土体中的分布、促进春播作物出苗、提高产量等方面皆有一定的作用17。本文通过对膜间进行高分子多孔隙无纺布覆盖处理，探讨不同无纺布在减少水分蒸发和控制盐分累积方面的功效，以期寻求理想的膜间覆盖材料，从膜间覆盖技术上为防治棉田滴灌模式下土壤次生盐渍化提供方法参考。1材料与方法1.1试验地基本情况试验于 2019年 49月在新疆石河子垦区石总场四分厂（86.01379E，44.44124N）进行，该区域为高纬度地区典型的温带大陆性气候，降雨稀少，气候干燥，年平均气温 6.6，年平均日照时数 2 784 h,年平均降水量 180 mm，蒸发量 1 600mm，无霜期年平均 166 d，0 积温 3 918d。试验区土壤基础物理性质见表1。1.2试验材料试验高分子材料涤纶 PET、兰丙纶 PP 及 PLA由江苏江阴市杲信生物材料公司生产，由中国科学院长春应用化学研究所提供，具体见表2。1.3试验设计试验采取随机区组设计排列，共设 4 个处理，以膜间无覆盖措施作为 CK，每个处理 3 个重复，共 12 个小区，每个小区面积 4.8 m2（0.4 m12 m）。供试棉花品种为天云 0769，采用一膜三管六行的布管方式，棉花株距 10 cm，窄行和宽行行距分别为 30 cm 和 60 cm，膜间距为 40 cm，于棉花播种当天在膜间覆盖无纺布，覆盖前平整膜间裸地，使材料紧贴地膜边缘且与土壤紧密结合，覆盖后随即浇透水使行间滴灌水痕相接。各处理的田间管理水平一致，7月初棉花花期进行头水滴灌，此后每隔 7 d 滴灌一次，棉花全生育期内共滴水 78次，总灌水量约4 200 m3/hm2。1.4样品采集与测定方法试验前用五点取样法采集本底样品，覆盖 60d 后采集膜间土壤样品，保证取样前 7 d 内勿大水浇灌，每个处理 3 次重复，每个点的采样深度为100 cm，分 5 层，即 020、2040、4060、6080、80100 cm，相同取样深度混合土样采用，“四分法”保留 1 kg，土壤样品带回实验室，置于通风、阴凉、干燥的室内风干，过 1 mm 的筛孔以供进行盐分和Na+含量的测定。土壤含水率的测定采用质量烘干法，土壤总盐含量的测定采用残渣烘干法，以上均参照鲍士旦主编的土壤农化分析中的具体方法18；Na+含量的测定采用离子色谱仪；棉花产量的测定：吐絮期各小区分别量取长势较为均一的 2 m2，测定铃数和株数等产量性状，籽棉产量=（单株成铃数单铃重密度相关系数）/1 000。1.5数据分析运用 SigmaPlot 12.5、Excel 2013、SPSS 20.0 对表 1试验区土壤基础物理性质土层深度（cm）02020404060608080100pH8.699.119.5910.0710.26EC（S/cm）5 7501 320998702548全盐（g/kg）10.564.672.031.170.96含水率（%）10.8713.9815.5712.6113.06表 2试验材料处理CKPETPPPLA克重（g/m2）-400290601期王亚娟等：棉田膜间覆盖高分子材料对土壤水盐及棉花产量的影响25试验数据进行处理和分析，采用单因素方差分析，多重比较采用Duncan法。2结果与分析2.1覆