暗管排水控盐对盐渍化灌区土壤盐分淋洗有效性评价

【目的】解决盐渍化灌区土壤盐渍化较严重问题,明确暗管排水控盐对土壤盐分淋洗效果的影响。【方法】以灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测和室内试验分析结合,采用经典统计学与地质统计原理,分析收获后、春灌前后暗管排水土壤盐分统计特征和空间异质性,及其土壤盐分和盐分离子脱盐效率和暗管排水对地下水埋深的影响。【结果】暗管排水0～20、20～40、40～100 cm土壤平均脱盐率分别为61.14%、52.78%、40.37%,随着土壤深度的增加,脱盐率减小。春灌后土壤盐分变异系数降低、空间自相关性增强,说明春灌后土壤盐分空间异质性均有所下降。土壤中除CO_3~(2-)表现为上升趋势外,其余各离子均表现为下降趋势,且HCO_3~-脱盐率最小,几乎不变,土壤各盐分离子脱盐率大小表现为:Cl~-K~++Na~+SO_4~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)HCO_3~-。暗管排水地下水埋深在灌后7 d开始下降,且下降速率较快,排水明沟深1.5 m,对地下水埋深的控制效果较好。【结论】利用暗管排水均能降低土壤含盐量,弱化土壤含盐量的空间异质性,土壤盐分由"高盐异质性"向"低盐均质性"转变,有效降低土壤盐分离子量,避免盐渍化过程中离子平衡失调,防止盐类向单一化方向发展。利用暗管排水技术降低河套灌区土壤盐分,控制地下水埋深,保证作物正常生长,防止土壤次生盐渍化具有重要意义;暗管排水技术可在河套灌区农业生产中推广应用。     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

混沙对黄河三角洲盐渍土盐分淋洗效果的影响

黄河三角洲沉积形成的盐渍土结构致密、容重大、渗透性差,导致盐分浸出困难.本研究通过室内土柱试验,分析了混沙量(0％、20％、50％)对盐渍化土壤盐分淋洗效果的影响.结果表明:混沙能够显著加快盐分淋洗速度,缩短淋洗时间,降低相同淋洗体积条件下淋出液的电导率;随着混沙量的增加,淋洗后土壤K+、Mg2+和Cl-的脱盐率无明显...     

膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

一种基于大孔隙流理论的农田排水暗管的工作性能试验研究

【目的】解决滴灌条件下暗管排水困难的问题。【方法】提出一种具有大孔隙流作用的排水暗管结构,通过土槽试验研究其对暗管排水和排盐效果的促进作用。试验中设置3种大孔隙流导管布置密度(3、4、5根),设置2种布置形式,即垂直埋设和弯曲埋设,并以无大孔隙流暗管的排水暗管作为对照(CK);在相同灌水量和滴头流量条件下监测各种处理的土壤含水率和含盐量、暗管排水量和排盐量。【结果】(1)无大孔隙流导管的暗管不排水,而布置了大孔隙流导管的暗管均排出水分,排水量为7.81～12.25 L;并且随着大孔隙流导管布置密度的增大,暗管排水量也相应增加。(2)大孔隙流导管垂直布置时的排水量普遍比导管弯曲布置时的排水量大7.97%～19.57%。(3)CK的上层土壤脱盐、下层土壤积盐,而布置了大孔隙流导管的土壤整体处于脱盐状态,而且其表层土壤脱盐率最高可达92.86%,下层土壤脱盐率最高可达65.25%;导管布置密度越大,脱盐率越高。【结论】大孔隙流对暗管排水和排盐效果有促进作用,密度越大,促进作用越明显。     

膜下滴灌条件下土壤水盐动态变化特征研究

干旱缺水和土壤盐渍化已成为我国干旱半干旱地区农业发展的主要限制因素之一,开展膜下滴灌土壤水盐动态变化研究,对防止土壤盐渍化,缓解水资源紧张状况,提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。通过田间试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌棉花农田水盐动态变化特征、棉花产量及水分利用效率。研究表明,膜下滴灌灌水定额为250 m~3/hm~2,灌水次数为6次时,能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境,不会引起土壤盐分表层累积,棉花生育期0~100 cm土壤全盐量呈增加趋势,但积盐量小于0.3 t/hm~2。灌水次数为6次,灌水定额为250 m~3/hm~2处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的棉花灌溉制度。     

改良材料对微咸水滴灌农田土壤盐分分布与离子组成的影响

【目的】探究微咸水滴灌及改良材料配施对节水灌溉农田土壤盐分的影响规律。【方法】以内蒙古河套灌区典型重度盐碱地为对象,分别开展了常规黄溉、微咸水滴灌、微咸水滴灌配施生物炭和微咸水滴灌配施石膏4个处理的田间小区试验,对比分析不同处理对于土壤盐分及其离子组成的效应?【结果】微咸水滴灌的平均脱盐率(13.46%)大于常规黄河水灌溉(7.14%),不会造成显著的盐分积累,但土壤盐分中Na~+、Cl~-量分别增加了91.12%和47.21%,全盐占比也随之增加,从而引起土壤钠质化,并导致土壤盐分在20～40 cm土层积累;微咸水滴灌配施生物炭或石膏可提高土壤脱盐率并消减土壤钠质化危害,且以微咸水滴灌配施石膏处理脱盐率最高,可达到46.30%;相比其他处理,微咸水滴灌配施生物炭表现出更为强烈的生育期土壤返盐现象,且土壤K~+、Mg~(2+)?SO_4~(2-)的全盐占比有所提高,而微咸水滴灌配施石膏处理则会降低Na~+、Cl~-、Mg~(2+)的全盐占比,提高Ca~(2+)和SO_4~(2-)的全盐占比?【结论】微咸水滴灌配施生物炭或石膏具有调控盐分运动与离子组成的双重效应,这为河套灌区盐碱地节水改良利用提供了一定理论基础?     

引黄灌溉对黄河下游盐碱地土壤水盐含量的影响研究

为探究引黄灌溉对黄河下游盐碱地土壤水盐运移的影响,选择4种典型的灌水定额(570、780、990、1 200 m~3/hm~2),通过田间试验与室内试验,从土壤含水率与全盐量综合调控的角度,对比分析灌溉前后0～100 cm土层土壤的水盐变化。结果表明:灌溉前土壤含水率较低不适宜作物生长,灌溉后较灌溉前土壤含水率增加7%～12.07%,达到作物生长需求;灌溉前,1 m内土壤盐渍化等级为中度盐渍化,灌溉后土壤盐渍化等级由中度盐渍化降为轻度盐渍化。综合考虑灌溉对土壤水盐含量的影响,确定780～990 m~3/hm~2的灌水定额既能有效地增加土壤含水率,又能减少土壤含盐量,为灌区理想的水盐调控灌水定额。     

不同灌水技术参数对农田水盐运移的影响

【目的】探索滴灌条件下农田高效洗盐适宜灌溉指标。【方法】通过人工控水试验重点研究了不同滴头流量(2.8和5.6L/h)和灌水定额(22.5、37.5和52.5mm)对盐碱地棉花根区盐分淋洗效果的影响。【结果】同一灌水定额条件下,湿润锋半径随着滴头流量的增加而增大;滴头流量增加,土壤水分分布呈宽浅型,表层土壤含水率逐渐升高。同一滴头流量条件下,湿润锋半径随着灌水定额的增加而增大;土壤含水率随着灌水定额的增加而增大。表层土壤盐分随着滴头流量和灌水定额的增大而减小,滴头流量为2.8 L/h时,水平脱盐半径30 cm,垂直脱盐深度60 cm;滴头流量为5.6 L/h时,水平脱盐半径40 cm,垂直脱盐深度40 cm。【结论】灌水定额52.5 mm时,脱盐效果最佳;随着作物的根部伸长,改变滴头流量,扎根40 cm以内用滴头流量5.6 L/h,扎根超过40 cm用滴头流量2.8L/h,可作为适宜的灌水技术参数。     

灌水量对间接地下滴灌条件下土壤盐分离子空间分布的影响

为研究间接地下滴灌下盐分离子空间分布规律,通过小区试验,分析灌水量对枣树根区土壤盐分及盐分离子时空分布的影响,研究结果表明:过大或过小的灌水量不适宜土壤盐分的淋洗,在适宜的灌水量下,间接地下滴灌对0~50cm土层有较好的抑盐效果;单次滴灌前后,在一定的导水装置直径下(D=75mm),Ca2+、Mg2+淋洗量随着灌水量的增加而减少;HCO-3、Cl-在灌水量为13L下,淋洗效果明显,而较大或较小的灌水量淋洗效果较差;SO2-4在较大的灌水量下才得到明显淋洗。     

沟灌不同灌溉定额对盐渍土水盐分布及油葵和产量的影响

为研究沟灌对甘肃盐渍土垄顶与垄沟土壤水盐的影响,在统一起垄、沟灌的基础上,设置3个梯度的灌溉定额:6 600 m~3/hm~2(T1)、7 200 m~3/hm~2(T2)、7800 m~3/hm~2(T3)。通过田间定位试验研究不同灌溉定额对盐渍土含水率、含盐量及盐分离子的影响。试验结果表明:沟灌有助于在垄沟内蓄积水分,将沟内表层土壤盐分控制在较低水平,0～60 cm土层垄沟内土壤含水率比垄顶平均高19.6%、土壤含盐量比垄顶平均低21.8%;随灌水定额增加土壤盐分降低明显;虽然T3处理下油葵的产量最高(2.51 t/hm~2),但T2处理下油葵的水分生产率最高(16.22 kg/m~3)。试验区地处我国西北干旱区,农业水资源有限,灌水量过多不利于提高水分生产率还会增加发生次生盐渍化的风险,因此,沟灌灌溉定额为7 200 m~3/hm~2适宜于改良该地区盐渍土。     

暗管排水条件下春灌定额对土壤水盐运移规律的影响

为探讨暗管排水条件下不同春灌定额对盐渍化灌区土壤水盐分布及作物产量的影响，以明沟排水常规春灌水平（2250m3/hm2）为对照组（CK），设置暗管排水条件下常规春灌灌水量的100%、90%、80%、70%（W1、W2、W3、W4）4个梯度，进行田间试验，研究不同春灌灌水量结合暗管排水技术对中度盐渍化土壤的淋洗效果，分析水盐分布规律、盐分离子淋洗效果、对地下水埋深的控制作用和对油葵产量及其水分利用效率的影响，确定最佳淋洗定额。结果表明：由于淋洗水量较大、排水较少，CK处理根层土壤含水率较高，但与W1、W2处理无显著差异。W1、W2、W3处理灌后均具有较好的脱盐效果，根层土壤脱盐率比CK处理分别提高了18.47、18.24、7.75个百分点（P<0.05），W1与W2处理间无显著差异，均显著高于W3处理（P<0.05）；W4处理由于灌水量较小，其土壤脱盐效果显著低于其他处理（P<0.05）。W1和W2处理对土壤盐分离子淋洗效果较好，随着灌溉淋洗水量的增加，土壤的离子组成朝良性方向发展。W2处理春灌后地下水埋深下降时间最佳，5月底地下水埋深降到0.8m，刚好是油葵种植的最佳时间，W2能够较好地保持土壤墒情，且不影响作物正常耕作。W1处理油葵产量显著高于其他4个处理（P<0.05），分别较CK、W2、W3、W4增产3.27%、3.54%、6.46%、17.98%。土壤水分利用效率最高的处理是W2，与W1无显著差异，显著高于CK、W3、W4（P<0.05）。综上，仅从增产角度分析，W1处理显著高于其他4个处理（P<0.05），是可供选择的模式；若受水资源限制，则可采用减少20%灌水量（W3处理），脱盐效率略低，较明沟排水低2.99个百分点，可以增加改良周期，缓解土壤盐渍化。从对土壤控盐、节水、稳产与水分利用效率多角度综合分析，在常规灌水量基础上减少10%并结合暗管排水技术（W2处理）是适宜的灌溉模式。     

基于HYDRUS-1D模型的灌排联合下的水盐运移模拟

为探索灌排联合下土壤水盐运移规律,通过室内土柱试验,采用灌水量、排水模式二因素三水平完全处理,灌水设置3个水平:灌水定额分别为15、25、35 L(分别标记为W15、W25、W35),排水模式设置3种:排水管d=7 cm、排水管d=5 cm、无排水管(分别标记为P7、P5、P0),研究分析土壤水盐动态变化规律,并利用HYDRUS-1D模型对灌排联合下水盐运移规律进行数值模拟分析与验证.结果表明:灌水量相同时,土壤含水率和含盐量变化效果总体表现为:排水管d=7 cm>排水管d=5 cm>无排水管,且有排水管处理显著优于无排水管的处理(P<0.05);经过3次灌水淋洗后,各处理0～20 cm土层内土壤盐分淋洗效果最显著,灌水定额35L及排水管d=7 cm处理下脱盐率达到最大值83.69％;经过实测值与模拟值的验证,随着灌水量、灌水次数、土壤深度和排水措施变化,土壤水分和盐分的均方根误差RMSE最大分别为1.321和0.912,决定系数R2最小分别为0.813和0.842,土壤水盐含量的模拟值和实测值有较好的拟合性,该模型具有一定可靠性,这将为干旱区灌排联合模式下的水盐运移理论研究提供帮助.     

浅沟排水对膜下滴灌条件下“土壤-作物”系统的影响

为探明浅沟排水对膜下滴灌条件下"土壤-作物"系统的影响,以大棚番茄为研究对象,设计不同滴灌定额(200、250和300m3/hm2)及不同的排水沟深度(15和30cm)处理,对不同处理0~20cm土层土壤全盐含量、番茄产量、果实主要品质指标进行了观测,同时采用主成分分析法,对番茄的综合品质进行分析和评估。结果表明,浅沟排水及膜下滴灌条件下0~20cm土壤盐分呈"膜内降低、膜外升高"的趋势;较高灌水量结合较浅的地表排水有利于降低表层土壤盐分,并提高番茄的产量;番茄综合品质随灌水量的增大而降低,总体上随排水沟深度的加深而提高。本研究中,I3D1处理(300m3/hm2滴灌定额+15cm排水沟深度)去盐和增产效果最优,I1D2处理(200m3/hm2滴灌定额+30cm排水沟深度)番茄综合品质最优。     

不同水氮处理对盐渍土水氮盐变化和燕麦产量的影响

【目的】针对内陆干旱冷凉地区盐渍土肥水超量施用问题,以合理调控根区水氮盐环境,保证粮食安全提供为目标,寻找较优的水氮耦合模式。【方法】试验设置了不同灌水量(充分灌溉W1和非充分灌溉W2)和施氮量(高氮N60,中氮N30和低氮N10)处理,通过燕麦盆栽试验,研究了不同水氮处理对盐渍化土壤水氮盐变化规律和燕麦产量的影响。【结果】施氮量的增加,导致土壤盐分增加;在盆栽条件下,非充分灌溉能降低生育期内的盐分积累量,并且保证土壤水分在适当的水平,减小生育期的盐分胁迫;节水减氮W2N10处理硝态氮和铵态氮供应保持在相对适宜的水平,硝态氮和铵态氮平均质量分数较充分灌溉W1N10处理分别增加了13.8%和34.2%。【结论】当施氮量由60 kg/hm~2减少到10 kg/hm~2时,燕麦干产量不会明显降低,施氮量为30 kg/hm~2且灌水量为100~140 mm,可以保证该地区盐渍化土壤种植燕麦获得较高的产量。     

典型荒漠植物梭梭在咸水滴灌条件下土壤水盐运移特性

【目的】探讨不同矿化度咸水滴灌荒漠植物梭梭对土壤水盐运移特性的影响。【方法】采用测坑进行咸水滴灌梭梭试验,运用舒卡列夫和Piper三线图等方法,分析不同矿化度对梭梭土壤水分、盐分、土壤离子量和水化学特征变化。【结果】①不同矿化度咸水滴灌后,不同深度土壤盐分累积量不同,结果发现在60～80 cm深度处积盐,最高积盐量可达6.2 g/kg;且咸水滴灌梭梭土壤含盐量与灌水矿化度呈正相关关系;②咸水滴灌梭梭后,土壤中SO_4~(2-)、Cl~-、K~+和Na~+离子量的变化随矿化度显著增加,土壤水溶液阳离子由Ca~(2+)逐渐向Na~+变化,阴离子由SO_4~(2-)逐渐向Cl~-变化,水化学类型由SO_4~(2-)-Ca~(2+)?Mg~(2+)型逐渐向SO_4~(2-)?Cl~--Na~+型演化。【结论】不同矿化度滴灌梭梭条件下,分析土壤含水率、含盐量的分布特征,明确了不同咸水滴灌对土壤离子变化及水化学演变特性,为当地咸水资源的高效利用及生态建设具有指导意义。     

生物炭和氮肥互作对盐渍化土壤氨挥发的影响

【目的】探明生物炭和氮肥互作对盐渍化土壤氨挥发的影响。【方法】基于室内土壤培养试验,研究了仅施用生物炭、仅施用氮肥、同时施用生物炭和氮肥对不同盐渍化程度土壤的氨挥发速率与矿质态氮量的影响。【结果】添加生物炭可提升非盐渍化和中度渍化土壤pH值,但对重度盐渍化土壤pH值的影响不显著。施氮条件下,添加生物炭对非盐渍化土壤和中度盐渍化土壤的氨挥发速率产生了明显的抑制作用,氨挥发总量分别相比仅施氮处理降低了18.06%和50.88%,氨挥发速率分别降低了14.57%和43.68%。【结论】添加生物炭可显著降低非盐渍化土壤与中度盐渍化土壤的氨挥发损失。     

少免冬春灌对棉田非生育期土壤水盐分布的影响

为了探寻南疆节水灌溉棉花种植的最佳非生育期灌水量。通过对棉田非生育期进行少免冬春灌水定额控制试验,研究了少免冬春灌对棉田水盐分布的影响。少免冬春灌处理棉田的非生育期土壤水盐分布由不同土层含水率、含盐量的变化幅度可知,在土层0~40cm之内变化较大,说明在40cm深度的含水量、含盐量受灌水量影响较大。在相同灌水定额下,冬灌对土壤盐分的淋洗效果高于春灌灌水。由于水资源紧缺,又要达到洗盐保墒的目的,建议采取冬灌+春灌的模式,冬春灌水定额应控制在3 750m3/hm2。适宜的少免冬春灌灌溉定额可以充分淋洗非生育期土壤的盐分,为棉种出苗提供适宜水盐保证。     

水盐调控措施对苏北海涂油葵生长及土壤盐分分布的影响

为揭示苏北滨海盐碱地水盐调控措施下油葵生长特点及土壤盐分变化规律,通过田间小区试验的方法,研究了不同含盐量的滨海盐土上不同改良措施对油葵生长状况、产量形成及土壤盐分动态的影响。结果表明,轻度盐渍化土壤施用石膏处理的油葵生物量、产量和土壤脱盐率最高,中重度盐渍土施用石膏和覆盖秸秆综合调控措施的油葵生物量、产量和土壤脱盐率最高;生育期内0～20cm土壤盐分是影响油葵产量的首要因素,施用石膏和覆盖秸秆通过影响0～20cm土壤盐分分布,进而影响油葵的生长与产量;采用施用石膏和覆盖秸秆相结合的水盐综合调控措施,兼具雨季增强淋盐和旱季控盐效果,且在中重度盐渍土应用效果优于轻度盐渍土。     

不同灌溉制度对南疆棉田水盐分布及作物生长的影响

【目的】探究不同春灌策略下膜下滴灌棉田生育期适宜灌溉定额。【方法】通过大田小区试验,设计播前滴水春灌(春灌量90 mm)和常规春灌(春灌量180 mm)2种春灌模式,每种模式下在棉花生育期设计3种灌水定额(W1:30 mm、W2:37.5 mm、W3:45 mm)处理,研究春灌模式与灌水定额对膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化、棉花生长、干物质积累、产量和水分利用效率的影响。【结果】与常规春灌相比,滴水春灌能够保证棉花苗期出苗所需的土壤水分,且能显著提高生育期0～80 cm土层的土壤含水率;与苗期相比,滴水春灌棉花生育期0～40 cm土层出现积盐区,蕾期和花铃期0～40 cm土层电导率分别增加了7.84%和8.75%,滴水春灌生育期末0～100 cm土层土壤电导率较常规春灌增加8.37%;不同灌水定额下0～100 cm土层土壤电导率均呈增加趋势,但随着灌水定额的增加土壤剖面电导率显著降低,W1、W2、W3处理积盐率分别为30.11%、12.12%和11.11%;随着灌水定额的增加,株高和茎粗显著提升,干物质积累量明显增加,产量增加,而灌溉水利用效率(WUEI)减小,水分利用效率(WUEET)...