虎膽·吐馬爾白，趙永成，馬合木江·艾合買提

(1.新疆農業(yè)大學水利與土木工程學院， 新疆 烏魯木齊 830052；2.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011)

?

凍融期膜下滴灌棉田水鹽時空動態(tài)特征研究

虎膽·吐馬爾白1，趙永成2，馬合木江·艾合買提1

(1.新疆農業(yè)大學水利與土木工程學院， 新疆 烏魯木齊 830052；2.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所， 新疆 烏魯木齊 830011)

利用經典統(tǒng)計學方法，分析了凍融期北疆地區(qū)常年滴灌棉田土壤水分、鹽分時空動態(tài)變化特征。結果表明：在整個凍融期，裸地處理的含水率隨時間變異性較覆膜處理大；在最大凍土深度(90 cm土層)附近，土壤鹽分隨時間變異劇烈，屬于強變異性，變異系數高達1.1左右；在深度方向上，土壤含水率呈中等變異性，而土壤含鹽率則呈強變異性；在整個凍融過程中，凍結帶中鹽分隨時間和深度的變化幅度較?。粌鋈谄谕寥来嬖诜€(wěn)定鹽分累積層，該累積層的深度在120 cm土層，且不受地表覆蓋的干擾。覆膜對120 cm土層以下土壤鹽分運移影響較小。

變異系數；凍融期；滴灌棉田；水鹽；變化特征

季節(jié)性凍土中的水分運動作為自然界水分循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)，在農業(yè)、水資源及環(huán)境領域有著重要的地位。凍融循環(huán)引發(fā)了土壤結構的改變，導致土壤水鹽的重新分配，影響土壤水分入滲和蒸發(fā)。國外對于凍融條件下土壤物理化學特征的研究進行的較多。Watanabe等[1]針對凍融土壤中微生物活性進行了研究，認為在土壤凍結過程中，土壤微生物活性隨著溫度的降低而降低，并且微生物的分布隨著凍結帶的發(fā)育而變化。P.P. Overduin[2]等利用土壤溫度對熱的反應原理測量了凍融條件下的熱導率。Klas Hansson等[3]對于凍融土壤中水分及熱運移問題進行了研究。還有學者認為[4-6]，凍土形成的過程對于土壤碳、氮的循環(huán)有著直接影響。新疆北疆地區(qū)的石河子市一直都是我國優(yōu)質棉花生產供應基地，其所屬的121團是我區(qū)最早實施棉花膜下滴灌的地區(qū)。長期以來，由于當地農業(yè)發(fā)展受土壤鹽堿化及次生鹽漬化問題的困擾，使得棉花產量和質量都受到不同程度的影響，長此以往，這一問題將會嚴重影響當地農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而凍融作為誘發(fā)土壤次生鹽漬化的一個重要因素越來越受到學者們的關注。因此，做好凍融期滴灌棉田土壤水鹽的長期監(jiān)測工作尤為重要。

近些年來，國內已經有許多學者針對生育期土壤水鹽運移問題進行了大量研究并取得了許多成果。有學者針對干旱區(qū)膜下滴灌棉田水鹽運移及分布特征進行了研究[7-10]，李明思等人[11-13]針對長期膜下滴灌棉田土壤水鹽累積特征進行了長期監(jiān)測，以分析土壤鹽分隨滴灌種植年限的變化。但是，對于凍融期滴灌棉田土壤水鹽運移規(guī)律的研究工作進行的較少。新疆北疆地區(qū)地處我國季節(jié)性凍土區(qū)，每年凍融期長達5個月之久，最大凍土深度為80 cm左右[14]，因此，研究凍融條件下滴灌棉田土壤水鹽運移及分布特征對于防治土壤次生鹽漬化有重要意義。方汝林[15]就土壤凍結、消融期水鹽動態(tài)進行了初步研究，分析了土壤凍結、消融期水鹽運移的規(guī)律，提出了控制春季土壤返鹽的措施。黃興發(fā)等[16]對凍融期土壤水熱鹽運移進行了數值模擬，認為土壤凍融對早春土壤表層聚鹽有重要作用，如果不采取措施，凍融期內聚集的水分將會在土壤融化后強烈蒸發(fā)，可能會引發(fā)早春土壤次生鹽漬化。張殿發(fā)[17]等人對凍融條件下土壤水鹽運移機理進行了研究，發(fā)現(xiàn)在土壤凍結期，鹽分的運移和初始土壤含水率、土壤溶質濃度、鹽分組成、土壤溫度及熱梯度等因素有關。而土壤溫度是鹽分運移的主要驅動力，它會使保持在凍結帶中的鹽分在消融期向土壤表層運移。李瑞平[18-19]等研究了凍融期溫度與土壤水鹽運移的關系，以及干旱寒冷地區(qū)土壤水鹽的空間變異特征。鄭秀清，樊貴盛等[20-21]針對土壤含水率及地下水埋深對于凍土入滲特性的影響進行了研究。靳志峰[22]等研究了凍融期滴灌棉田土壤水鹽運移與溫度的關系，及雪水入滲對水鹽運移的影響。對于土壤水鹽的時空變異性研究，李小昱[23]等人用經典統(tǒng)計方法計算了土壤含水率均值、標準差、變異系數等統(tǒng)計特征值,但該方法不能定量的描述土壤特性的空間變異性。徐英等[24]認為，夏灌前和秋澆前土壤鹽分均屬中等變異性，兩個時期水分和鹽分都具有空間自相關性。雷曉云等[25]研究發(fā)現(xiàn)，不同深度平面上，土壤含水率的變異大小不僅與所處土層深度有關而且與施測的時間有關。王樹仿等人[26]針對膜下滴灌水分的時空變異規(guī)律進行了研究。近些年，地統(tǒng)計學在土壤特性空間變異研究中得到了廣泛的應用，V. A. Sidorova等[27-28]利用地統(tǒng)計學方法分析了土壤、作物及地下水等因素的空間變異性。徐英[29]等研究發(fā)現(xiàn)，土壤水鹽的各向異性特征在實驗區(qū)或與之相似的地區(qū)可以簡化為各向同性，此方法能簡化分析計算的過程。李敏等人[30]利用經典統(tǒng)計學、地統(tǒng)計學及相似理論研究了在不同尺度網格下膜下滴灌棉田土壤水鹽的空間變異性。本研究通過對越冬期新疆石河子墾區(qū)滴灌棉田水鹽的動態(tài)監(jiān)測，利用經典統(tǒng)計學理論，定性分析凍融條件下，土壤中水分和鹽分隨時間及空間的動態(tài)變化特征，以便使當地農民采取合理措施，為防治早春土壤次生鹽漬化提供參考依據。

1　材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

本試驗在新疆石河子市農八師121團進行，該團位于天山北麓，準噶爾盆地南緣，地處歐亞大陸腹地(44°46′55″N，85°32′50″E，平均海拔337.1 m)。該地區(qū)夏季炎熱，極端最高氣溫43.1℃；冬季寒冷，極端最低氣溫-42.3℃；常年干旱缺水，光照充足，蒸發(fā)強烈，年降雨量為141.8 mm，年蒸發(fā)量為1 826.2 mm，年均日照數約為2 862 h，無霜期平均為167 d，具有典型的大陸性荒漠氣候的特點。本試驗田土壤質地自地表以下依次為粉沙壤土、粘土和砂粘壤土，0～30 cm為粉沙壤土，土壤平均容重1.40 g·cm-3，30～100 cm土層為粘土，平均容重為1.27 g·cm-3，100～150 cm土層為砂粘壤土，平均容重為1.33 g·cm-3。

1.2試驗方法

本試驗實施時間為2012年11月22日至2013年3月24日。試驗地塊為滴灌年限12年(2001年開始實施膜下滴灌灌水模式)的棉田。試驗于2012年11月22日(即下雪前)在棉田中央選地，地塊覆蓋一張10 m×10 m的塑料薄膜用以阻隔積雪(M處理)，并在薄膜旁邊選取一塊10 m×10 m的裸地作為對照處理(L處理)，每個處理設三個重復。取土時間為2012年11月22日、2012年12月18日、2013年1月12日、2013年3月1日、2013年3月10日、2013年3月14日、2013年3月17日、2013年3月20日、2013年3月24日，共計9次；取土深度為10、20、40、60、90、120、150 cm七個土層。每個處理設一個取樣點，取樣點均位于小區(qū)中心位置，每個處理采用相同的取樣方式。每次取樣后利用烘干法測出土壤的質量含水率(smc)(溫度105℃下烘8小時左右)，質量含水率的計算公式如下：smc=(濕重-干重)/干重×100%。然后將烘干土樣磨碎、過篩，按水土比5∶1(蒸餾水90 ml，土18 g)制取土壤浸提液，利用DDS-307型電導率儀測定溶液的電導率，然后換算成土壤總含鹽率。換算公式為：Y=0.0006X-0.0282(R2=0.9486)。

2　結果與分析

2.1凍融期含水率、含鹽率隨時間變異性

變異系數CV的大小反映了隨機變量的離散程度，及土壤特性空間變異的大小。一般對變異系數CV值的評估[30]，當CV≤0.1時，稱弱變異性，0.1≤CV≤1.0為中等變異性，CV>1.0為強變異性。為了分析凍融期含水率及含鹽率隨時間的變異性，這一部分在分析數據時，將同一土層，不同時期的觀測數據作為樣本數據，得出其變異系數CV值，處理結果如圖1(a)、圖1(b)所示。

圖1含水率及含鹽率隨時間變異系數

Fig.1Moisture and salinity coefficients of variation over time

在整個凍融期，各土層含水率隨時間的變異系數隨深度的變化比較明顯圖1(a)。兩處理中，CV值的整體變化趨勢一致。各土層含水率隨時間的變異系數CV值，L處理的皆大于相應深度M處理的值，這可能是由于M處理中薄膜對積雪的阻隔作用及保溫隔熱作用導致的。兩處理分別在60 cm、150 cm處出現(xiàn)變異系數峰值，峰值CV值都小于0.5圖1(a)，故兩者都呈現(xiàn)中等變異性。峰值的出現(xiàn)說明，在整個越冬期內，60、150 cm土層中，樣本數據比較離散，含水率隨時間變化最為明顯，且各監(jiān)測時間點的含水率值差異較大。90 cm以下土體，含水率CV值呈現(xiàn)出隨深度的增加而增大的趨勢圖1(a)。據靳志峰等[14]人研究發(fā)現(xiàn)，當地凍土深大約為80 cm左右。由此可以判斷，90 cm以下土層為非凍層，說明在凍結帶下界面以下的土壤中水分隨時間變異性會隨深度的增大有增大趨勢。而由圖1(b)含鹽率隨時間變異系數圖可知，L處理和M處理中，含鹽率CV值整體變化趨勢相同，分別在90 cm土層出現(xiàn)峰值，峰值高達1.1左右，呈強變異性。這可能是因為90 cm土層恰好位于凍結土體的下界面附近。在土壤還未達到當地凍土深度時，非凍層的水分在溫度梯度作用下向凍結帶運移，而相對于80 cm的凍土深度而言，90 cm土層是土壤水鹽向上層土壤運移的必經土層；當凍結帶發(fā)育停滯后，大量鹽分聚集在凍結層下界面，即90 cm土層附近；當土壤開始消融后，凍結帶中的水鹽又呈現(xiàn)上滲-下滲型運移態(tài)勢，下滲部分的水分同樣首先經過90 cm土層向下運移，而水分是鹽分運移的載體，因此，這一土層的土壤鹽分在消融期又出現(xiàn)較大變化。同時，試驗區(qū)春季氣溫回升速度較快，土壤蒸發(fā)強烈，會出現(xiàn)潛水蒸發(fā)的可能，使得下面土體中的水鹽再度在外界蒸發(fā)作用下出現(xiàn)上移現(xiàn)象，以上因素綜合作用下，導致在整個凍融期這一土層鹽分變化較為劇烈。而在除90 cm土層以外的土壤中，含鹽率隨時間的CV值隨深度變化較小，CV值都在0～0.5范圍內，屬于中等變異。60～150 cm土層中呈現(xiàn)出M處理的含鹽率CV值大于L處理的趨勢，這與含水率CV值的變化趨勢剛好反，這可能與土壤溫度有關。在凍融期，溫度是土壤水鹽運移的主要驅動力，然而，由于塑料薄膜的存在，使得M處理土壤溫度較L處理相應土層的高，因此，才會導致M處理中鹽分變化較L處理活躍的現(xiàn)象。

2.2凍融期含水率、含鹽率在鉛垂方向的變異性

為分析土壤水鹽在深度方向的變異性，本試驗在數據處理時，將同一取樣點的土壤含水率及含鹽率值進行了方差分析，得出其變異系數CV值，處理結果見圖2(a)、圖2(b)所示。

圖2土壤含水率及含鹽率在鉛垂方向變異系數

Fig.2Coefficients of variation characteristics of soil moisture and salt along vertical direction

由圖2(a)含水率在鉛垂方向變異系數圖可知，含水率在深度方向的變異系數CV值皆為0.1≤CV≤0.6，因此，含水率在深度方向上呈現(xiàn)出中等變異性。從2012年11月22日到2013年3月1日，L處理的含水率CV值呈現(xiàn)出隨著時間的推后而有增大的趨勢，M處理的含水率在深度方向的變異性較小，其CV曲線幾乎與水平軸平行,這可能與土壤凍融機理有關。在土壤凍結帶發(fā)育的過程中，由于薄膜的保溫隔熱作用，使得M處理的凍融速度較L處理的小，因此，在同一時間，L處理的CV值大于M處理的。而在2013年3月1日到3月24日期間，L處理CV曲線的變化幅度大于M處理，這可能是由于這一時段外界氣溫變化導致的。試驗區(qū)在這一時段氣溫上升較快，外界蒸發(fā)作用強烈，加之在消融階段出現(xiàn)的交替凍融，使得這一時段含水率在深度方向變化較為劇烈。

由圖2(b)含鹽率在鉛垂方向變異系數圖可知，隨著觀測時間的推后，鹽分在深度方向的CV值有增大的趨勢，相比之下，L處理的CV值曲線較M處理的變化幅度大。說明兩處理中，L處理的鹽分在深度方向上的變化更顯著，這可能與凍融期積雪及土壤溫度變化有關系，溫度梯度的大小直接影響水分運移的速度，間接地影響到了鹽分在土壤中的變異程度。圖2(b)中，含鹽率的CV值大多在1.0以上，因此，在凍融期，鹽分在深度方向呈現(xiàn)出強變異性。

2.3凍融期土壤水鹽變化趨勢

圖3(a)、圖3(b)為凍融期土壤含水率變化圖，由圖可知，在鉛垂剖面上，L處理和M處理的含水率變化趨勢相同，都呈現(xiàn)出隨深度的增加先減小，后增大，再減小的趨勢，相應的含水率峰值大都出現(xiàn)在表層10 cm和120 cm土層。在10 cm土層中，各時期平均含水率值L處理的含水率要比M處理的大，其平均值分別為18%、14%。這可能是由于積雪融化后，融雪水入滲補給導致的。而在120 cm土層出現(xiàn)含水率峰值，這可能是土壤凍結和消融共同作用的結果。因為在土壤凍結期，下層土壤水分在水勢梯度的作用下不斷向凍結層運移，當達到最大凍土深度以后，下層非凍結土壤中的水分會聚集在凍土深度(即80 cm)以下的土體中，而120 cm土層恰好位于這一土體。當土壤進入消融期后，凍結帶下界面的土壤水分呈下滲型運移特征，這使得位于凍結層以下的120 cm土層中出現(xiàn)了含水率峰值。

圖3(c)、圖3(d)為凍融期每一觀測日土壤含鹽率變化圖，由圖3(c)、圖3(d)可以看出，L處理與M處理的含鹽率在深度方向的變化趨勢與幅度基本相同，在0～90 cm各土層，各觀測期的含鹽率值在深度方向上相差不大，都呈現(xiàn)出隨深度的增加曲線基本與縱軸平行，且含鹽率值較低，皆保持在2 g·kg-1范圍內。由前面分析可知，這一土體屬于在凍結帶范圍內，由此可以推測，在整個凍融期間，凍結帶中的鹽分隨深度和時間變化幅度較小。由圖3(c)、圖3(d)可以看出，兩處理都在120 cm土層出現(xiàn)了各觀測期的峰值，在這一土層，覆膜處理的含鹽率的最大值與最小值(12、4.97 g·kg-1)都比裸地處理的(9.8、2.6 g·kg-1)大。一方面，峰值出現(xiàn)在120 cm土層這一現(xiàn)象可以說明，在凍融期，120 cm土層是土壤鹽分穩(wěn)定積聚區(qū)，且這一峰值區(qū)并不隨時間而改變，這同時也說明，在相同的條件下，不同處理方式(覆膜與裸地)并不影響鹽分在凍融期積聚區(qū)的分布。另一方面，由120 cm土層的覆膜處理的最值皆大于裸地處理這一現(xiàn)象可以看出，兩處理在含鹽率大小上還是有一定的差異，但這種差異究竟是不是由于覆膜而導致的，這一問題有待于在今后的研究中進一步去求證。

圖3全觀測期土壤含水率、含鹽率變化

Fig.3Changes of soil moisture and soil salt during the whole period of observation

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，不論是土壤含水率還是含鹽量，都在120 cm土層出現(xiàn)了峰值，并且在整個凍融期內其峰值出現(xiàn)的位置并不隨時間變化，都穩(wěn)定在120 cm土層中。

3　結　論

1) 全觀測期含水率隨時間的變異性發(fā)現(xiàn)，裸地處理的含水率隨時間變異系數都較覆膜處理的大，說明在相同條件下，裸地處理更容易受外界融雪及外界氣溫等因素的影響。但由于凍融期水分及鹽分在土壤中的運移受土壤結構、初始含水率、含鹽率及溫度等各種因素的影響，對這些因素對凍融土壤水鹽運移的作用機理，有待于在后期試驗中做進一步研究。

2) 全觀測期中，裸地處理和覆膜處理含鹽率隨時間動態(tài)變異系數都在90 cm土層出現(xiàn)峰值，呈強變異性。而除90 cm以外的其他土層，含鹽率隨時間動態(tài)變化呈中等變異特征,變幅較小。在凍結帶的下界面附近，土壤鹽分運移活動較活躍。

3) 含水率隨深度變化呈中等變異性，而含鹽率呈強變異性，這說明在深度方向上，含鹽率變化要比含水率變化復雜。

4) 在整個凍融期內，處于凍結帶中的鹽分隨時間和土層深度的變化較小，含鹽率大多在2 g·kg-1的范圍內。120 cm土層為整個凍融期內鹽分穩(wěn)定累積層。覆膜對于凍融期鹽分累積層的分布沒有影響，但對累積層中的鹽分值的大小有影響。

[1]Watanabe K, Ito M. In situ observation of the distribution and activity of microorganisms in frozen soil[J]. Cold Regions Science and Technology, 2008,54(1):1-6.

[2]Overduin P P, Kane D L, W.K.P. van Loon. Measuring thermal conductivity in freezing and thawing soil using the soil temperature response to heating[J]. Cold Regions Science and Technology， 2006，45(1):8-22.

[3]Klas Hansson, Jirkaimunek, Masaru Mizoguchi, et al. Water flow and heat transport in frozen soil[J] Vadose Zone Journal，2004，3(2)：693-704.

[4]IPCC. Climate Change Synthesis Report[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2007:24-74.

[5]CHENG H Y, WANG G X, HU H C, et al. The variation of soil temperature and water content of seasonal frozen soil with different vegetation coverage in the headwater region of the Yellow River[J]. China Environmental Geology, 2008,54:1755-1762.

[6]虎膽·吐馬爾白，弋鵬飛，王一民，等.干旱區(qū)膜下滴灌棉田土壤鹽分運移及累積特征研究[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究,2011,29(5):144-151.

[7]周和平，王少麗，姚新華，等.膜下滴灌土壤水鹽定向遷移分布特征及排鹽效應研究[J].水利學報,2013,44(11):1380-1388．

[8]王春霞，王全九，劉建軍，等.微咸水滴灌條件下土壤水鹽分布特征試驗研究[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究,2010,28(6):30-35.

[9]王毅，王久生，李愛卓.微咸水膜下滴灌對綠洲棉田土壤水鹽特征的影響[J].西北農業(yè)學報,2011,20(12):158-162.

[10]虎膽·吐馬爾白，谷新保，曹偉，等.不同年限棉田膜下滴灌水鹽運移規(guī)律實驗研究[J].新疆農業(yè)大學學報,2009，32(2):72-77．

[11]李明思，劉洪光，鄭旭榮.長期膜下滴灌農田土壤鹽分時空變化[J].農業(yè)工程學報，2012,28(22):82-87．

[12]譚軍利，康躍虎，焦艷平，等.不同種植年限覆膜滴灌鹽堿地土壤鹽分離子分布特征[J].農業(yè)工程學報，2008,24(6):59-63．

[13]靳志鋒，虎膽·吐馬爾白，牟洪臣，等.土壤凍融溫度影響下棉田水鹽運移規(guī)律[J].干旱區(qū)研究，2013,30(4):623-627.

[14]方汝林.土壤凍結、消融期水鹽動態(tài)的初步研究[J].土壤學報，1982,19(2):164-172．

[15]黃興法，曾德超.凍結期土壤水鹽熱運動規(guī)律的數值模擬[J].北京農業(yè)工程大學學報，1993,13(3):43-50.

[16]張殿發(fā)，鄭琦宏，董志穎.凍融條件下土壤中水鹽運移機理探討[J].水土保持通報，2005，25(6):14-18.

[17]李瑞平，史海濱，赤江剛夫，等.凍融期氣溫與土壤水鹽運移特征研究[J].農業(yè)工程學報，2007，23(4):70-74.

[18]李瑞平，史海濱，付小軍，等.干旱寒冷地區(qū)凍融期土壤水分和鹽分的時空變異分析[J].灌溉排水學報，2012，31(3):86-90.

[19]鄭秀清，樊貴盛.土壤含水率對季節(jié)性凍土入滲特性影響的試驗研究[J].農業(yè)工程學報，2000,16(6):52-55．

[20]樊貴盛，鄭秀清，潘光在.地下水埋深對凍融土壤水分入滲特性影響的試驗研究[J].水利學報，1999,(3):21-26．

[21]靳志鋒，虎膽·吐馬爾白，馬合木江，等.積雪消融對北疆棉田土壤水鹽運動的影響研究[J].新疆農業(yè)大學學報，2013,36(2):169-172.

[22]李小昱，雷廷武，王為．農田土壤特性的空間變異性及分形特征[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2000，18(4)：61-65.

[23]徐英，陳亞新，周明耀.不同時期農田土壤水分和鹽分的空間變異性分析[J].灌溉排水學報，2005,24(3):30-34.

[24]雷曉云，申祥民，李彥，等.滴灌方式下棉田土壤水分變異性研究[J].灌溉排水學報，2009，28(3):9-11.

[25]王樹仿，繳錫云，王維漢，等.膜下滴灌田間土壤水分時空變異規(guī)律研究[J].灌溉排水學報，2009，28(5):34-37.

[26]Sidorova V A, Zhukovskii E E, Lekomtsev P V, et al. Geostatistical analysis of the soil and crop parameters in a field experiment on precision agriculture[J]. Agricultural Chemistry and Soil Fertility, 2012,45(8):783-792.

[27]Ehsan Sahebjalal. Application of geostatistical analysis for evaluating variation in groundwater characteristics[J]. World Applied Sciences Journal, 2012,18(1):135-141.

[28]徐英，陳亞新.土壤水鹽特性空間變異的各向同性近似探討[J].灌溉排水學報，2003,22(4):14-24.

[29]李敏，李毅，曹偉，等.不同尺度網格膜下滴灌土壤水鹽的空間變異性分析[J].水利學報，2009,40(10):1210-1218.

[30]雷志棟，楊詩秀，謝森傳.土壤水動力學[M].北京:清華大學出版社,1988.

Study on spatial and temporal variabilities of soil moisture and salt during freeze-thawing period in cotton field with drip irrigation

Hudan Tumarbay1, ZHAO Yong-cheng2, Mahemujiang Aihemaiti1

(1.College of Water Conservancy and Civil Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi, Xinjiang 830052, China;2.XinjiangEcologyandGeographyInstitute,ChineseAcademyofSciences,Urumqi,Xinjiang830011,China)

The coefficient of variation of the classical statistics was used to analyze the spatial-temporal dynamic variability characteristics of soil moisture and salinity content in the cotton field of Shihezi district in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. The results indicated that during the whole freezing and thawing period, for all soil layers, the coefficient of variation in soil moisture with bare land treatment (L) was higher than that with the mulching treatment (M). At the maximal depth of frozen soil layer around 90 cm, soil salinity exhibited strong variability with a coefficient of variation up to 1.1. Soil content demonstrated moderate variability in the vertical profile, and salinity content presented strong variability. During the whole freezing and thawing period, changes of salinity in frozen zone varied little with both bare land and mulching treatment, the 120 cm soil layer was stable for salinity accumulation, indicating that mulching had no significant effect on the layer beneath 120 cm. The results in this paper could be considered as a theoretical basis for prevention of the secondary salinization in soil, which would be conducive to the sustainable and safety use of the local farmland.

coefficient of variation; freeze-thawing period; cotton field with drip irrigation; soil moisture and salinity

1000-7601(2016)05-0269-06

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.41

2015-05-15

國家自然科學基金(51069033)；自治區(qū)地方公派出國留學成組配套項目

虎膽·吐馬爾白(1961—)，男，哈薩克族，教授，博導，主要從事地下水、土壤水鹽運移理論及節(jié)水灌溉理論。 E-mail:hudant@hotmail.com。

S152.7

A