滴灌棉田不同种植模式对棉花根区土壤盐分及出苗率的影响研究与数值模拟

李鑫鑫，刘洪光，龚 萍，何新林，林 恩，李开明

(1.石河子大学 水利建筑工程学院，新疆石河子 832000； 2.现代节水灌溉兵团重点实验室，新疆石河子 832000)

新疆棉花机械采摘率达到70%以上，因此衍生出多种机采棉种植模式。机采棉模式的覆膜宽度、滴灌带布置和棉花株距、行距等变化，使土壤水盐运动规律更为复杂，尤其是早期膜孔处产生的表聚现象，对棉花苗期的生长产生影响，进而影响棉花的产量和经济效益[1-2]。此外，新疆干旱区盐碱土分布广、种类多、积盐重、改良难，2014年灌区盐渍化耕地占总耕地面积的37.72%，比2006年提高6%[3]。近年来，为适应现代农业机械化发展的趋势，新疆大力发展机采棉产业以提高采摘效率和经济效益，降低棉花的生产成本，至2018年，全疆采棉机械化率已达到70%以上。

经过生产实践，新疆初步探索出若干兼顾机械作业、产量和品质的机采棉配套种植模式，机采棉模式的覆膜宽度、滴灌带布置、株距行距以及膜上开孔数量因此改变。膜上开孔打通了覆膜时大气——土壤之间的水分连续性，在蒸发作用下，土壤中的水分通过膜孔散失到大气中，盐分则积聚在土壤表层和膜孔附近[4-7]。不同的机采棉模式使膜下水盐的分布运移变得复杂，而棉花幼苗对土壤盐分十分敏感[8-10]，盐分较高对棉花出苗和出苗后的生长产生盐害，破坏棉花养分离子吸收[11-13]，严重时会使幼苗受到盐分胁迫导致死苗，造成棉花保苗率低，影响棉花产量[14]，棉花出苗灌水量对棉花的出苗、养分吸收利用、用水耗水效率产生重要影响[15-16]。

实际生产管理中，出苗水灌水量并没有统一的标准，各地往往根据种植经验灌溉出苗水，缺乏科学性。在棉花苗期，蒸发较为强烈，土壤浅层盐分的分布受到出苗水灌水量的调控，间接制约着棉苗的出生和后期发育，最终影响棉农的经济收益，因此，不合理的出苗水灌水量可能会影响棉花的出苗率，灌水量过大会造成水资源的浪费。所以在保证棉花出苗保苗的前提下，确定合理的出苗水灌水量，对土壤盐分控制及棉花田间管理有重要意义。

目前，这样的研究还很匮乏。本试验结合大田数据研究3 种机采棉种植模式的棉田灌出苗水后浅层土壤盐分积聚的变化规律，并建立Hydrus土壤盐分运移模型，进一步分析现行机采棉种植模式下，不同出苗水灌水量对棉花根区土壤盐分和出苗率的影响，以期为提高棉花灌溉管理提供参考。

1 材料与方法

试验地位于新疆石河子灌区的北泉镇，地理坐标为85°55′～86°50′ E，44°10′～44°35′ N。年降水量180～270 mm，年蒸发量1 000～1 500 mm，日照2 318～2 732 h，无霜期147～191 d，干旱指数为5.5，是典型内陆干旱区。

1.1 大田试验设计

2018-04-05，在试验区选取3块相邻的膜下滴灌棉田，种植模式分别为1膜2管6行、1膜3管6行、1膜3管5行(图1)。棉田0～50 cm深度土壤平均含水率为26%，0～10 cm深度土壤平均盐质量分数为3.5 g/kg，10～50 cm深度土壤平均盐质量分数为2 g/kg，土质是壤土，土壤容质量为1.34～1.40 g/cm3。2018年4月10日， 3块棉田进行机械播种，均采用播后滴水出苗的管理模式，水源为当地地下水(淡水)，灌水量为 1 275 m3/hm2。灌水后每隔3 d观察出苗状况，30 d后计算出苗率，在每块棉田随机选取15个 1 m2的区域面积调查出苗率，出苗率=出苗数/播种数×100%(每个膜孔生出1株苗即认定出苗)，一共选取45个样本，同时在样本调查面积中选取长势均匀、具有代表性的5株棉苗，用直尺测定株高，用游标卡尺测定茎粗，叶面积采用“叶长×叶宽×0.84”[17]计算。完成出苗率调查后，在每个样本区域面积上，水平方向按膜外垄沟、膜边、膜孔1、膜孔2、膜孔3、膜孔4、膜孔5和膜孔6设置取土点，垂直方向按0 cm、10 cm和20 cm共3个土层设置取土点取土样，以3层土样盐质量分数的加权平均值分析土壤盐质量分数与出苗率的关系，土壤盐质量分数用电导法测定。

图1 棉田种植模式示意图(单位：cm)Fig.1 Planting patterns in cotton fields(Unit: cm)

1.2 HYDRUS数值模拟

模型建立：为比较不同出苗水灌水量对棉花根区土壤盐分和出苗率的影响，试验模拟 3 种种植模式的棉田，在棉花苗期(2018-04-08-2018-05-11，共计34 d)统计不同出苗水灌水量下棉花根区土壤盐分的分布情况。出苗水灌水量分别为225、525、825、1 125、1 275、1 425、1 725 m3/hm2。模型采用变时间步长剖分方式，土壤水分特征曲线模型采用压力膜仪测定，利用VanGenuchten-Mualem模型拟合。

模型边界条件设置见表1，试验棉田土壤类型为壤土，结合HYDRUS模型中的Rosseta模块，率定土壤特征参数初值(表2)。模拟时段中未降雨，因此在模型中降雨因素可以忽略。通过穿透曲线法测定不同时间土柱内流出液体的氯离子浓度，先用坐标轴法计算水动力学弥散系数，再使用实测值反演确定水动力学弥散系数(表3)。根据当地生产经验，确定棉花根系吸水参数(表4)。在模拟时段内，土壤的饱和含水率、残余含水率以及弥散系数等参数均不变，所以在数值模型中各个参数设置为固定不变。

表1 模型边界条件Table 1 Model boundary conditions

表2 土壤特征参数Table 2 Soil characteristic parameters

注：θr.土壤剩余体积含水率；θs.土壤饱和体积含水率；α.与土壤物理性质有关的参数；n.经验系数；Ks.土壤饱和导水率；l.孔隙关联度参数。

Note:θr.Residual volume water content of soil;θs.Saturated volume water content of soil;α.Parameter related to the physical properties of soil;n.Empirical coefficient;Ks.Saturated water conductivity of soil andlis the pore correlation parameter.

表3 水动力学弥散系数Table 3 Hydrodynamic dispersion coefficient

注：Disp.L.纵向弥散系数；Disp.T.横向弥散系数。

Note：Disp.Longitudinal dispersion coefficient；Disp.T.Transverse dispersion coefficient.

表4 Feddes根系吸水参数Table 4 Feddes root water absorption parameters

注：P0.土体空隙被水完全充满时对应的负压值；P0pt.土壤毛管上升水达到最大量时对应的负压值；P2.土壤毛管水因地表蒸发和作物吸收发生断裂时对应的负压值；P3.作物产生永久凋萎时对应的负压值；H.水平方向；L.垂直方向。

Note：P0.Corresponding negative pressure value when the soil voids are fully filled with water；P0pt.Corresponding negative pressure value when the soil capillary rising water reaches the maximum；P2.Corresponding negative pressure value when the soil capillary water breaks due to surface evaporation and crop absorption；P3.Permanent wilting point；H.Horizontal; L.Longitudinal.

1.3 模型基本方程

假设试验土壤均质且各向同性，考虑根系吸水，方程描述如下：

(1)

式中：θ(h)为土壤体积含水率，cm3/cm3；h为压力水头，cm；K(h)为非饱和土壤导水率，cm/d；t为时间；x为横向坐标；z为垂向坐标；规定z向上为正；S为源汇项，此处表示根系吸水率，即根系在单位时间内单位体积土壤中所吸收水分的体积，cm3/d。

1.3.2 土壤水力函数 Van-Genuchten公式

(2)

(3)

式中：Ks为土壤饱和导水率，cm/d；θe为土壤相对饱和度；θr为土壤剩余体积含水率；θs为土壤饱和体积含水率；n、m、α均为经验参数。其中m=1-(1/n)，α是与土壤物理性质有关的参数；l为孔隙关联度参数，通常取平均值0.5。

1.3.3 土壤盐分运动基本方程

(4)

式中：c为溶质质量浓度，g/cm3；qi为入渗率，cm/d；Dij为弥散系数，cm2/d；xi为空间坐标(i=1,2)，x1=x，x2=z，D11=Dxx，D12=Dxz；Cs为汇项盐质量浓度，g/L。

1.3.4 根系吸水模型S(h,hφ,x,z)=α(h,hφ,x,z)b(x,z)StTp

(5)

式中：α(h,hφ,x,z)为土壤水盐胁迫函数；hφ为渗透压力，cm；b(x,z)为根系分布函数；St为与蒸腾关联的地表长度，cm；Tp为潜在蒸发速率，cm/d。

1.3.5 参考作物蒸发蒸腾量计算 根据试验区水面蒸发数据资料，由FAO提出的蒸发皿方法计算研究区参考作物蒸发蒸腾量ET0(图2)，计算公式为：

ET0=Kp×Epan

(6)

式中：Epan为蒸发皿观测值，mm/d；Kp为蒸发皿系数。

2 结果与分析

2.1 棉花出苗及耐盐性分析

2.1.1 种植模式对棉苗素质的影响 株高、茎粗和叶面积是表征棉苗地上部的发育指标，反应棉苗的生长状态。如表5所示，1膜3管6行棉田棉苗生长快，茎秆粗大，子叶面积大，各项指标分别显著高于1膜2管6行棉田3.02%、17.45%和10.57%，但与1膜3管5行棉田棉苗的株高和茎粗差异不显著，叶面积差异显著。1膜2管6行棉田棉苗生长较慢，苗相对矮小且子叶面积最小。

图2 参考作物蒸发蒸腾量变化特征Fig.2 Variation of reference crop evapotranspiration

表5 不同种植模式下棉苗的生理性状Table 5 Effects of different planting patterns on physiological characters of cotton seedlings

注：叶面积指棉苗子叶叶面积；测定时间为灌出苗水后30 d；同列不同小写字母代表差异显著(P<0.05)。

Note: Leaf area refers to cotyledon area of cotton seedlings; the measurement time was 30 days after irrigation for seedling emergence; different lower-case letters in the same column represent significant differences (P<0.05).

2.1.2 土壤盐分对棉花出苗率的影响 棉花幼苗扎根浅，生长受盐分胁迫敏感，根据前期出苗率的调查结果，试验以各膜孔取土点0～20 cm深度土壤平均盐质量分数作为影响棉花出苗率的盐分值。图3显示出苗率与0～20 cm深度土壤盐质量分数的关系，出苗率随膜孔盐分增加而降低，土壤盐质量分数与出苗率之间呈现明显的线性负相关，这与Zhang 等[18]的研究结论类似。对0～20 cm深度土壤盐质量分数与出苗率的关系进行线性拟合得到：

y=-11.041x+105.2 (R2=0.96)

(7)

式中，y为棉花出苗率，%；x为0～20 cm深度土壤的平均盐质量分数，g/kg。

结合当地实际情况，以出苗率达到80%、60%、30%为标准，由式(7)计算棉花出苗时 0～20 cm深度土壤盐质量分数的适宜值、临界值、极限值分别为：2.28 g/kg、4.09 g/kg和6.81 g/kg。

盐质量分数是0、10、20 cm土壤盐质量分数的加权平均值 Salt mass fraction in the figure is the weighted average of salt mass fraction in 0 cm, 10 cm and 20 cm soil

图3 土壤盐质量分数与棉花出苗率的拟合线
Fig.3 Fitting line between soil salt mass fractionand cotton emergence rate

2.2 模型验证

首先模拟3种种植模式棉田在出苗水灌水量为1 275 m3/hm2时，膜内和膜外土壤盐分的分布情况，然后将灌水后30 d时，1膜2管6行种植模式下膜孔2和膜孔3取样点，1膜3管6行种植模式下膜外垄沟和膜孔1取样点，1膜3管5行种植模式下膜边和膜孔5取样点的0～20 cm深度土壤的盐质量分数按0 cm(土壤表层)、10 cm和20 cm分层导出并与前期大田实测数据对比，结果如图4所示。

图4 模型准确性验证Fig.4 Verification of the accuracy of the model

在0～20 cm深度土壤内，土壤盐质量分数呈现降低趋势，膜外垄沟及膜边处盐质量分数明显高于膜内膜孔处，而膜孔处盐质量分数也因膜孔距离滴头和膜间远近不同呈现出较大差异，盐分分布较为复杂。3 种种植模式下，0～20 cm深度土壤分层盐分数据的模拟值与实测值拟合情况良好，拟合决定系数均在0.9以上，所建HYDRUS土壤盐分运移模型可以用于模拟膜下滴灌不同种植模式棉田的土壤盐分运移情况。

2.3 模型应用

2.3.1 不同种植模式棉田土壤盐分对不同出苗灌水量的响应特征 运用建立的HYDRUS土壤盐分运移模型，详细模拟 3 种种植模式下，出苗水灌水量不同时，每个取样点土壤盐分的分布情况。如表6～表8所示，试验使用灌出苗水30 d后，0～20 cm深度土壤平均盐质量分数，其中1膜2管6行种植模式下，滴头和作物是对称布置的，所以只分析膜孔1、膜孔2和膜孔3的数据。

表6 1膜2管6行土壤盐的质量分数Table 6 Soil salt mass fraction under 1 film 2 tubes 6 rows planting pattern

表7 1膜3管6行土壤盐的质量分数Table 7 Soil salt mass fraction under 1 film 3 tubes 6 rows planting pattern

表8 1膜3管5行土壤盐的质量分数Table 8 Soil salt mass fraction under1 film 3 tubes 5 rows planting pattern

3 种种植模式下，当出苗水灌水量相同时，膜外的盐质量分数明显高于膜孔，膜边高于膜外垄沟；1膜2管6行种植模式下膜孔的盐质量分数高于1膜3管6行和1膜3管5行的膜孔；在相同的种植模式下，膜孔1和膜孔6的盐质量分数显著高于其他膜孔；在覆膜区中部生长的棉苗所在膜孔的盐质量分数最低，受到盐害的威胁也最小；当出苗水灌水量增大时，3 种种植模式下，膜外垄沟和膜边的盐质量分数呈现增高趋势，膜孔呈降低趋势。

由式(7)可知，0～20 cm深度土壤的平均盐质量分数为4.09 g/kg时，棉花出苗率为60%，以此作为可接受的出苗率临界标准。在相同种植模式下，只要膜孔1和膜孔6的盐质量分数对应的出苗率达到标准，膜孔2、膜孔3、膜孔4和膜孔5的盐质量分数对应的出苗率也会达到标准。1膜2管6行种植模式下，当出苗水灌水量达到设计的最高值1 725 m3/hm2时，膜孔1的盐质量分数对应的出苗率只有57.06%，未达标准。1膜3管6行种植模式下，当出苗水灌水量为1 125 m3/hm2时，膜孔1和膜孔6的盐质量分数对应的出苗率分别为60.15%和59.60%，基本达到标准，膜孔2、膜孔3、膜孔4和膜孔5的盐质量分数对应的出苗率依次是78.26%、78.04%、84.77%和78.48%，达到标准；当出苗水灌水量为1 275 m3/hm2时，膜孔1～膜孔6的盐质量分数对应的出苗率依次为61.70%、79.47%、79.03%、 85.88%、79.70%和61.26%，完全达到标准；当出苗水灌水量为825 m3/hm2时，膜孔1和膜孔6的盐质量分数对应的出苗率分别为56.18%和 55.74%，未达标准。1膜3管5行与1膜3管6行相对应膜孔的盐质量分数相差较小，所以相对应的出苗率差别也较小，但是在相同的滴灌系统布置与器材投入情况下，1膜3管6行比1膜3管5行多种植一行作物，能提高棉田的产出效益，且在前期大田棉苗性状调查中发现，1膜3管6行种植模式的棉花株高、茎粗、叶面积指数均优于另外两种种植模式[19]，综合考虑，选择1膜3管6行种植模式，出苗灌水量为1 125～1 275 m3/hm2，是合理的机采棉种植和水分管理方式。

2.3.2 1膜3管6行棉田根区土体盐分随蒸发时间的变化 在1膜3管6行种植模式下，当出苗水灌水量为1 125 m3/hm2时，清楚掌握棉花根区0～50 cm土体的含盐量随蒸发时间的变化情况，可以为后期种植模式和灌溉制度的进一步优化提供数据基础。试验采用式(8)作为理论计算依据。

(8)

式中：fx为土壤各深度盐分含量函数；x为土体深度，cm。

在模型的X方向取1个膜间长度加1个覆膜宽度共220 cm，Y方向取50 cm，Z方向取单位长度1 cm，以V=X×Y×Z=10 cm × 50 cm × 1 cm作为1个计算单元土体，共划分22个单元土体。计算时，首先，对土壤盐分曲线积分(每个单元土体的中部位置，土壤深度为0～50 cm)；然后，乘以X轴的长度，再乘以Z轴的长度，得到1个单元土体的盐分含量；最后，累加每个单元土体的含盐量，得到土体含盐量(V=X×Y×Z=220 cm×50 cm×1 cm)。

从灌水当天至灌水后30 d，土体含盐量随蒸发时间的变化规律呈现明显的指数正相关关系，拟合公式见式(9)。

y=27.542e0.006 1x(R2=0.98)

(9)

式中：y为土体含盐量，g；x为蒸发时间，d。

如图5所示，灌水前，土体含盐量随蒸发时间呈增高趋势，灌水前1 d时，土体含盐量达到模拟时段内的最高值35.33 g，灌水当天，土体含盐量迅速下降至27.76 g，土体脱盐率达到21.43%，随后土体含盐量又随蒸发时间逐渐升高，至灌后30 d时，达到较大值32.73 g，较灌水当天增长17.90%。灌水后，大量盐分被冲洗至50 cm以下深度的土壤中，覆膜可以增温保墒、抑制蒸发，所以灌水后土体含盐量一直小于灌水前土体含盐量，为棉苗生长提供较好的水盐环境。

在图中横坐标中，负数代表灌水前时间，0代表灌水当天，正数代表灌水后时间，下同 In abscissa, negative number represents time before irrigation, 0 represents the day of irrigation, and positive number represents the day after irrigation，the same below

图5 土体含盐量变化特征
Fig.5 Variation characteristics of soil salinity

2.3.3 1膜3管6行棉田各取样点盐分随蒸发时间的变化特征 进一步模拟1膜3管6行种植模式下，各取样点在出苗水灌水量为1 125 m3/hm2时，0～20 cm深度土壤平均盐质量分数随蒸发时间的变化情况。

如表9所示，从灌水当天至灌水后30 d，膜边、膜孔1和膜孔6的盐质量分数随蒸发时间变化呈现明显的指数正相关关系；膜外垄沟、膜孔2、膜孔3、膜孔4和膜孔5的盐质量分数随蒸发时间变化呈现明显的线性正相关关系，拟合决定系数均在0.9以上，与图6土壤盐分的模拟情况一致。

灌水前3 d，膜外垄沟的盐质量分数是3.71 g/kg，灌水后30 d达到6.63 g/kg，盐质量分数提高78.71%；灌水后30 d，膜边盐质量分数达到 7.01 g/kg，比灌水前3 d提高115.03%。从灌水前3 d至灌后30 d，膜外垄沟的盐质量分数呈平缓增高趋势，灌水当天对盐质量分数的影响不大，蒸发对膜外垄沟的盐质量分数起主导作用。在灌水当天，膜边盐质量分数有所降低，随后又随蒸发时间呈增高趋势，对比膜外垄沟和膜边的盐质量分数变化曲线的斜率，发现膜边的盐质量分数受蒸发时间影响更加强烈。

图6 各取样点土壤盐质量分数随蒸发时间的变化特征Fig.6 Variation characteristics of soil salt mass fraction with evaporation time at each sampling point

表9 1膜3管6行棉田各取样点土壤盐质量分数随蒸发时间变化的拟合公式
Table 9 Fitting formula of soil salt mass fraction change with evaporationtime at each sampling point in 1-3-6 planting pattern

取样点Sampling point拟合公式Fitting formula拟合决定系数Fitting determinant coefficient膜外垄沟 Furrows outside the filmy=0.057 9x+5.010 7R2=0.98膜边 Film edgey=3.112 8e0.031 9xR2=0.90膜孔1 Film hole 1y=2.006 6e0.025 1xR2=0.98膜孔2 Film hole 2y=0.037 7x+1.328 9R2=0.99膜孔3 Film hole 3y=0.023 3x+1.799 8R2=0.98膜孔4 Film hole 4y=0.020 4x+1.266 6R2=0.95膜孔5 Film hole 5y=0.038 6x+1.308 6R2=0.99膜孔6 Film hole 6y=2.01 3e0.025 8xR2=0.98

注：y为0～20 cm深度土壤的平均盐质量分数，g/kg；x为蒸发时间，d。

Note:yis the average salinity mass fraction of 0-20 cm deep soil, g/kg;xis the evaporation time, d.

相比灌水前1 d，灌水当天每个膜孔的盐质量分数有显著降低，之后随蒸发时间逐渐升高。膜孔1和膜孔6距离滴头相对最远，距离膜外裸地最近，灌水当天膜孔1的盐质量分数为1.89 g/kg，灌后30 d时达到4.08 g/kg，提高 115.87%；灌水当天膜孔6的盐质量分数为1.89 g/kg，灌后30 d时达到4.13 g/kg，提高 118.52%，膜孔1和膜孔6的盐质量分数受蒸发时间影响强烈。膜孔2和膜孔5距离滴头较近，距离膜外较远，从灌水当天到灌水后30天，膜孔2和膜孔5的盐质量分数的变化幅度小于膜孔1和膜孔6，分别为 100.83%和105.20%；膜孔3和膜孔4距离膜外裸地相对最远，距离滴头最近，从灌水当天到灌后30 d，膜孔3和膜孔4的盐质量分数变化幅度最小，分别为41.38%和 60.87%。

3 讨 论

在分析土壤盐质量分数与出苗率的关系时，有的学者[20]没有在膜孔处取土样，虽然取样点仍然在覆膜区域内，但与最近的膜孔之间的距离为10～20 cm。实际上，在灌水后，土壤湿润体所形成的盐分淡化区影响范围是有限的，同一覆膜区域内，每个膜孔和滴头之间的距离是不同的，那么盐分淡化区对每个膜孔处的土壤盐分影响程度有很大差异，所以这样的取样方法增大了试验误差，结果并不能完全代表膜孔盐分对棉花出苗的影响。本文是在调查过出苗率后，在棉苗生长处即膜孔处直接取土样，试验结果准确性有所提升，在保证出苗率为80%、60%、30%时，计算出0～20 cm深度土壤平均盐质量分数的适宜值、临界值、极限值分别为2.28 g/kg、4.09 g/kg、6.81 g/kg，这与王春霞等[21]的研究结论略有差异，分析原因主要是本文研究区位于新疆北疆，而前者试验研究区位于新疆南疆，两地气候和灌溉水质均有较大差异，在选择棉花品种时要统筹考虑以上影响因素，而现有常用的棉花品种受其自身遗传因素的影响，对盐分的耐受性是不同的[11, 22-23]，在推广应用时应做到因地制宜。

灌出苗水后，滴头下方形成了含有大量盐分的土壤湿润体，它随蒸发时间向水平和垂直两个方向推移，之后水分通过膜孔散失到大气中，盐分留在上层土壤里，成为棉苗发育和后期棉花产量和品质的关键影响因素。当灌水量相同时，覆膜区域内滴头的布置决定了土壤湿润体淋洗盐分的水平和垂直范围，膜孔离滴头近，湿润体淋洗盐分作用强，棉苗根区土壤盐分就少；膜孔离滴头远，湿润体淋洗盐分作用弱，棉苗根区土壤盐分就多，因此，1膜2管6行种植模式的膜孔盐质量分数高于1膜3管6行和1膜3管5行，其中膜孔1和膜孔6在同一种植模式下土壤盐质量分数显著高于其他膜孔，这和宁松瑞等[24]的研究结论是类似的。1膜3管5行种植模式相比1膜3管6行种植模式，覆膜区域的中部少种植一行棉花，降低了膜上开孔率，蒸发作用和根系吸水作用也减弱，所以1膜3管6行种植模式下膜孔3和膜孔4的含盐量高于1膜3管5行的膜孔4。但整体来看，因为这行棉花距离膜外裸地较远，并且位于两个滴头中间，所以它受两个土壤湿润体的双重淋洗作用影响，其膜孔处土壤盐质量分数在同一种植模式下是最低的。膜外土壤盐质量分数明显高于膜孔处，说明膜孔处蒸发强度相对于膜外裸地是微弱的，膜边处土壤盐分高于膜外垄沟处，说明当土壤湿润体扩散到膜边时，已达到最大扩散 距离。

李明思等[25]研究发现，当土壤湿润锋处的盐质量分数增大的同时，上层土壤盐质量分数在减小，本研究得出了类似结论。出苗水灌水量调控着土壤湿润体的洗盐范围。如果灌水量小，形成的湿润体就小，盐分的淡化淋洗范围就很有限，被冲洗至中下层土壤的盐分就少；如果灌水量大，形成的湿润体盐分淡化淋洗范围大，被冲洗至中下层土壤的盐分就多。随灌水量增大，扩散至膜外的水盐也越多，膜外土壤水分持续蒸发，盐分就不断积聚在上层土壤中，所以3 种种植模式下，当出苗水灌水量增大时，膜外垄沟和膜边盐质量分数呈增高趋势，又因为膜孔处土壤湿润体的盐分淋洗作用大于蒸发作用，所以土壤盐质量分数呈降低趋势。

4 结 论

棉苗根区0～20 cm深度土壤的平均盐质量分数与棉花出苗率呈线性负相关，棉花出苗时， 0～20 cm深度土壤平均盐质量分数的极限值、临界值、适宜值分别为6.81 g/kg、4.09 g/kg、2.28 g/kg。

在灌水后，随蒸发时间推移，膜孔处盐质量分数逐渐增高，威胁棉苗生长。在1膜3管6行种植模式下，当出苗水灌水量为1 125～1 275 m3/hm2时，可以实现保苗、节水的目标，这是合理的机采棉种植模式和水分管理方式。