特大暴雨作用下土壤盐分运移特征研究

利用粉砂壤土柱研究特大暴雨过程中土壤盐分运移特征结果表明 ,当地下水埋深为 1.5m时特大暴雨作用下 0～ 30cm土层土壤盐分下移至 30～ 10 5cm土层段 ,属浅位脱盐 ,雨后土壤盐分极易再次升至耕作层 ;地下水埋深为 2 .5m时 0～ 83cm土层土壤盐分下移至 83～ 2 0 0cm土层段 ,其淋洗效果最佳 ;地下水埋深为 3.0m时 10 0～ 2 0 0cm土层土壤盐分下移至 2 0 5～ 2 5 5cm土层段 ,属深部脱盐。     

不同种植年限覆膜滴灌盐碱地土壤盐分离子分布特征

为了研究长期覆膜滴灌对土壤化学性质的影响,该文通过时空转化的方法研究了覆膜滴灌种植春玉米1a和2a的盐碱地土壤盐分及盐分离子在0～150 cm土壤削面上的分布特征,同时以试验地附近未种植的盐碱荒地作为对照.结果表明,覆膜滴灌条件下,当滴头下方20 cm处土壤基质势为-10 kPa时,0～40 cm土层土壤盐分含量、各种盐分离子含量、土壤pH值、Cl-/SO24和钠吸附比(SAR)随滴灌种植年限增加向降低.这表明根区土壤环境随种植年限增加逐渐变好,有利于作物生长.与盐碱荒地相比,滴灌种植以后40 cm以下土层Cl-含量、Na 含量、Cl-/SO24、钠吸附比(SAR)均增加了.     

干旱区农田排水灌溉对枣树根区土壤水盐运移特性的影响

通过开展农田排水灌溉试验,研究土壤水分点源、面源入渗特性及在枣树不同生育阶段根区土壤盐分分布状况。研究结果表明,在点源入渗过程中,矿化度对水平方向上的土壤水分入渗影响较纵向明显。当矿化度大于2g/L时,水平距离土壤含水率值随矿化度的增大呈显著下降趋势。在面源入渗过程中,当负压条件相同时,土壤水分入渗量随着农田排水矿化度的增大而减小;当负压条件不同时,土壤水分入渗量随负压水头的增大显著降低。在枣树根区纵向10-20cm土层内土壤出现较明显的脱盐现象,20-40cm土层土壤盐分值呈显著增大趋势,并在40cm处达到峰值,表现出盐分在湿润锋边缘积聚的特性,40cm以下土壤盐分值较小。对于2,3,4年树龄枣树根区土壤盐分值在各生育阶段内的变化趋势较为一致,并在挂果期达到峰值,滴灌定额成为影响枣树根区土壤盐分累积的主要因素。     

基于高光谱特征的盐渍化土壤不同土层盐分离子含量预测

为了利用高光谱技术准确预测不同土层土壤盐渍化程度,该研究以宁夏银北地区不同层次土壤为研究对象,以土壤实测光谱数据和室内盐渍化指标测定数据为基本信息源,系统分析不同类型盐渍化土壤光谱特征,确定与土壤pH值、电导率(electricconductivity,EC)和可溶性盐分离子相关性最强的反射率转换方式,筛选0～5 cm和0～20 cm土层盐分指标敏感波段,然后建立并验证不同土层不同土壤盐分指标的预测模型。结果表明:研究区不同类型、不同盐渍化程度土壤光谱特征曲线变化趋势相似,盐土光谱反射率最高,轻度硫酸盐型土壤反射率最低。在所有盐分指标中,单波段反射率与0～5 cm土壤SO42-的相关性最强(相关系数为0.910 4);反射率与CO32-、HCO3-、Cl-含量相关性不显著。土壤单波段反射率与0～20 cm土层SO42-的平均相关系数比0～5 cm土层降低了0.232 2,但Cl-、K+、HCO3-和EC的相关系数都有所增大。反射率通过不同方式转换后,敏感波段与各盐分的相关性有不同程度的增强,尤其是一阶微分和连续统去除后一阶微分转换。在0～5 cm土层反射率经过平滑后一阶微分转换后与土壤pH值、SO42-、K+、Mg2+相关性最强;反射率经平滑后连续统去除一阶微分转换与土壤EC、CO32-、HCO3-、Cl-、Na+、Ca2+的相关性最强。0～20 cm土层中,平滑后连续统去除一阶微分与土壤pH值、Cl-相关性最强,平滑后倒数对数一阶微分与EC、HCO3-、SO42-、Na+、Ca2+的相关性最强,而平滑后一阶微分与CO32-、K+、Mg2+相关性最强。不同土层相同盐分指标敏感波段不同。利用偏最小二乘回归建立的预测模型中,0～5 cm和0～20 cm敏感波段对10个盐分指标预测平均决定系数分别为0.820 8和0.890 7,其中0～5 cm敏感波段对SO42-的预测模型决定系数达0.967 6。采用逐步回归与偏最小二乘回归相比模型引入敏感波段减少,但R2降低。验证结果表明模型对0～20 cm土层SO42-和CO32-的预测能力不及0～5 cm;但对其他8个盐分离子的预测能力明显高于0～5 cm。研究结果可以为该地区土壤的盐渍化信息预测及植物格局配置提供科学依据。     

造林树木对宁夏盐碱土水盐分布的影响

针对宁夏盐碱土壤盐分在土体迁移的特点，不同造林树木对盐碱土水盐空间分布特征有差异的实际问题，采用野外调查与室内检测相结合的方法，进行不同造林树木对宁夏盐碱土水盐空间分布及土壤盐碱性质的影响研究。结果表明：(1)盐柳小区地表土壤水分离树干越远土壤含水率越高，盐分在远离树干20～60 cm土壤剖面累积；柽柳小区在60～100 cm土层处的土壤含水率明显低于其他土层，9901柳小区40～80 cm土层处土壤含水率最低，柽柳、9901柳小区土壤盐分累积在60 cm以下土层；(2)3种造林树木条件下表层土壤水分属中等变异，其他土层属弱变异，盐柳、9901柳小区土壤盐分属中等变异，柽柳小区0～40 cm土壤盐分属中等变异，40cm以下土层属弱变异；(3)种植树木降低土壤pH、容重，越靠近树干效果越明显，3种树木土壤的pH、容重属弱变异，空间分布较均匀。研究结果揭示了不同造林树木对土壤水盐分布的影响，对盐碱地植被恢复具有指导意义。     

地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限土壤盐分分布特征

采用时空替代的研究方法,研究地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限(0、1、2、3年)对土壤盐分及不同盐分离子分布的影响,旨在为采用覆膜滴灌技术进行盐碱地改良提供理论依据。试验结果表明滴灌种植枸杞第1年,土壤盐分变化主要为自上而下被淋洗,种植2年和3年土壤年内盐分含量和分布变化相似,盐分主要分布在土壤表层,且在枸杞生育期结束时,剖面土壤含盐量都低于年初水平;土壤溶液电导率(EC1:5)与主要离子之间都具有极显著的相关关系,其中Cl-和Na+与EC1:5关系最为紧密;HCO3-与EC1:5负相关,相关性随着种植年限的增加而减小;Cl-、Mg2+、Ca2+、Na+在盐分组成中的荷载随种植年限增加而增大;回归分析表明Cl-和EC1:5之间具有线性关系,SO42-与EC1:5之间具有对数关系,EC1:5可以通过Cl-和SO42-表达;利用咸水覆膜滴灌并没有根本改变土壤类型,但在距滴头水平距离0～30cm范围内土壤含盐量从13.1g/kg降低到4～6g/kg,由盐土脱盐演化为重度盐化土。因此,采用覆膜滴灌技术明显降低了作物根区盐分含量,改善了作物根系生长的土壤环境条件。     

辽西主产区葡萄的根区土壤养分研究

为了摸清辽西葡萄园根区土壤养分状况,2009年4月～5月,在辽西葡萄主产区选择34个代表性的葡萄园分3层采集0～60 cm根区土壤,测定了其养分含量。结果表明:辽西葡萄根区0～20 cm层土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷和速效钾平均含量分别为:20.37 g kg-1、2.0 kg-1、162.7 mg kg-1、164.0 mg kg-1和393.6 mg kg-1;20～40 cm层分别为:14.75 g kg-1、1.6 g kg-1、121.1 mg kg-1、124.3 mg kg-1和293.5 mg kg-1;40～60 cm层分别为:14.34 g kg-1、1.4 g kg-1、96.8 mg kg-1、87.6 mg kg-1和205.4 mg kg-1。总体来看,辽西主产区葡萄园根区土壤有机质处于中等水平,全氮、有效氮、速效磷和速效钾含量处于高水平或过量水平,存在潜在的环境风险。同时,由于多年传统施肥习惯,导致养分在根区土壤表层大量累积,其中土壤有效氮含量三层之间均存在显著性差异;0～20 cm土层的有机质、全氮和速效钾含量与20～40 cm和40～60 cm土层之间存在显著性差异,但20～40 cm和40～60 cm土层之间不存在显著性差异;土壤有效磷含量0～20 cm土层与40～60 cm土层之间存在显著性差异,0～20 cm与20～40 cm土层和20～40 cm与40～60 cm土层之间不存在显著性差异。     

施肥对割草场土壤养分和化学计量学的影响

长期连年刈割导致草地生态系统物质循环被打破,养分的输入与输出失去平衡,造成土壤贫瘠。以呼伦贝尔羊草草甸草原天然割草地为研究对象,研究不同施肥处理对羊草割草地土壤养分和化学计量学的变化规律,探求施肥对退化羊草割草地改良效果的最优方案,为退化草地的恢复和改良提供理论指导。研究结果表明,随着施肥年份的增加,土壤全碳、全钾含量逐年递减,土壤速效氮和有效磷逐年递增。高浓度施肥处理有利于增加0～10 cm土层土壤全氮和20～30 cm土层土壤全钾含量(P<0.05),而低浓度化肥处理下0～10 cm土层土壤全碳和全磷含量、10～20 cm土层土壤全碳、20～30 cm土层土壤全氮和全磷含量最高;中浓度施肥和高浓度施肥处理显著增加0～10 cm土层土壤有效磷含量,而低浓度施肥处理对10～20和20～30 cm土层土壤有效磷含量有显著增加作用(P<0.05);随着施肥年份的增加,不同土层土壤C∶N逐年显著降低,2017年不同土层土壤C∶N最低,其中高浓度施肥处理下土壤C∶N显著低于对照处理(P<0.05);土壤C∶P逐年显著降低,其中2016年0～10 cm土层土壤C∶P显著低于其他年份(P<0.05);土壤N∶P年份变化相对平稳,施肥后期0～10和20～30 cm土层土壤N∶P显著低于第一年(P<0.05)。施肥以补充土壤中限制性元素含量而影响土壤和植物的化学计量学特征,并且确定植被的最适化学计量比值和判定其限制元素类型。高浓度施肥处理(N 10.5 g·m-2+P 5.1 g·m-2)有利于降低土壤C∶N,同时氮素仍是限制本地区植物生长的一个主要因素。     

开花期补充水肥对花生田土壤水分、氮磷养分时空变化特征的影响

田间条件下,以花育22号和花育25号为试材,采用膜下滴灌方法,设置花生初花后20d灌水(WN0)、灌水施N 20kg/hm~2(WN1)和灌水施N 30kg/hm~2(WN2)处理,以田间自然降雨条件为对照,研究开花期补充水肥对0—100cm剖面土壤水分、水解性氮、速效磷(Olsen-P)和NO-3-N含量变化及迁移特征的影响。结果表明:(1)开花期灌水施肥使0—100cm土壤剖面土壤含水量均随土层深度增加而升高,利于0—60cm土层土壤含水量保持稳定;施用氮肥可使0—60cm土层土壤含水量升高滞后于不施肥处理10d左右,高量施氮处理使水分下渗速度减缓且20—40cm土层含水量变异性增大。(2)开花期灌水施氮肥提高了0—60cm土层NO-3-N含量,灌水施肥10~20d后是NO-3-N淋失迁移的风险期,其淋溶迁移时间与土壤水分同步。高量施氮肥使土壤硝态氮淋溶风险提前10d。(3)花后补充水分并施氮肥均可提高0—100cm剖面土壤水解性氮含量,不施氮肥处理使开花后60d时0—40cm土层水解氮含量降至57.4~89.6mg/kg,高量施氮使土壤水解性氮素养分向下淋溶风险增强。(4)开花后补充水分和氮肥处理均明显增加0—40cm土壤Olsen-P含量,施氮肥使磷素供应强度高峰后移20~40d。花生开花期灌水补充氮肥可使0—60cm土层土壤含水量、NO-3-N含量、水解氮含量和0—40cm土壤Olsen-P含量升高且水氮下渗速度减缓,促进水肥利用效率提高,但施氮量不应超过30kg/hm~2,以降低氮素养分淋失迁移风险。     

滴灌沙枣防护林土壤盐分分布特征

利用3年(2008-2011年)的野外对比试验与长期实地监测数据,分析喀拉米吉绿洲滴灌沙枣(Elaeagnus angustifolia)防护林地的土壤盐分及动态情况。结果表明:(1)林地在滴灌与不滴灌条件下,土壤盐分含量差异显著(p<0.05)。在不同灌水量条件(单株单次灌水18,30,48L)下的林地土壤盐分含量与分布特征不相同,其中单株单次灌水48L处理与对照相比,土壤盐分含量差异达极显著水平(p<0.01);3种不同灌水量处理(18,30,48L)分别使30cm以上土层、50cm以上土层、整个根系土层的盐度值低于1.4mS/cm;(2)在沙枣生育期内,土壤盐分呈现逐渐上升的趋势,且通过了显著性水平;不同深度(20,40,60cm)的土壤盐分上升趋势有差异,其中40cm深处土壤盐分上升趋势最显著,20cm与60cm深处趋势水平差异不大;(3)在1个灌溉周期内(20d),林地土壤盐分动态表现为集中-均匀-集中的过程。停水后第2天,上层土壤盐分含量明显下降,滴灌将盐分压于30cm以下,并集中于40-60cm土层;停水后第4～8天,整个观测范围内的剖面土壤盐分明显下降,原聚集于中土层的盐分基本消失,从而使停水后第4～8天土壤盐分淋洗效果最显著;停水后第12天,剖面高盐分土层又重新出现,然后随着时间的延续高盐分土层愈加明显。因此,随着1个灌溉周期的结束,高含盐量土层的位置逐渐上移,其范围逐步扩大;(4)本试验中,在种植的第2～3年,水分供给不足是沙枣成活率低、生长量低的主要原因,而影响沙枣第1年成活率的是土壤次生盐渍化(盐分高达5～9mS/cm)。滴灌洗盐只是局部,建议滴灌防护林1年采取1次大水漫灌。