基于HYDRUS模型全膜双垄沟模式下土壤水盐运移模拟

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐运移规律的影响,采用田间试验方法,设置空白对照、平作不覆膜、平作覆膜、起垄覆膜和全膜双垄沟5个处理,利用HYDRUS-1D/2D模型对不同种植模式下土壤水分和盐分运动规律进行数值模拟,分析了不同种植模式下水盐运动状态,并对比分析模拟结果与田间实测数据。结果表明,全膜双垄沟模式可有效提高土壤含水率,降低土壤电导率,缓解土壤盐分胁迫,为作物生长提供良好的水盐环境。HYDRUS-1D/2D模型对晋北盐碱土水盐运移规律的模拟结果可靠,能够为晋北地区盐碱土壤水盐管理提供科学依据。     

稻壳深施对苏打碱土盐分运移特征的影响

[目的]明确苏打碱土深施稻壳对土壤盐分运移特征的影响。[方法]采用模拟试验方法和田间试验调查方法,在稻壳深埋至苏打碱土后,调查灌水和自然干燥过程中不同土层土壤盐分的变化,以及自然气候条件下土壤盐分变化。[结果]模拟试验灌水后土壤盐分有向下淋洗的过程,稻壳深埋处理盐分淋洗量大;干燥条件下,自然状态土壤盐分在表层积聚,稻壳处理上层土壤盐分无明显积聚,土壤盐分在稻壳层下聚积;田间稻壳深施土壤盐分运移特征与模拟试验一致,旱季盐分随水分向地表运移并累积,雨季盐分随水分向下淋洗,有稻壳区下层土壤盐分向上运移被阻隔,上层土壤盐分通过稻壳在土壤中建立的大孔隙向下淋洗,盐分在稻壳层下累积,土壤表层盐分明显下降。[结论]该研究为农业生产中盐渍土改良提供理论依据。     

膜下滴灌土壤水、盐分运移数值模拟研究

[目的]研究干旱农业区采用覆膜滴灌技术,在无覆膜的膜间裸露区内设置排盐沟条件下,覆膜滴灌土壤盐分运移和排盐沟表面排盐效果.[方法]利用hydrus-2D模型模拟研究该条件下二维土壤入渗湿润峰变化.[结果]滴头以下部位形成盐分淡化区域;排盐沟表面受蒸发影响呈现盐分累积现象.[结论]膜下滴灌排盐沟效果明显,排盐沟斜面积盐现象显著,该模型可以较好的模拟二维土壤入渗湿润蜂变化.     

基于HYDRUS模型的江苏如东盐渍土一维淋滤渗流试验研究

通过自行设计一维圆柱型淋滤渗流柱,采用原位回填装填盐碱土样,在人为设定降雨条件下,通过盐分传感器监测获取土壤水盐运移、渗滤液离子成分的监测数据.HYDRUS软件模拟水盐运移,含水量和盐分浓度的模拟结果表明模型可信度高,弥散度改变对土壤最终含盐量变化没有明显影响,但对在土壤干湿交替条件下不同阶段排盐量的比例分配有明显作用;当等温吸附系数整体降低时,土壤中盐浓度到达峰值所需时间减少,土壤排盐量增加.等温吸附系数较小的,对降雨量和降雨频率响应更明显,排盐效果更好.     

不同条件下土壤控制体中水盐运移规律研究

为了探究气温、风速和湿度对土壤中水盐运移的影响,试验以土壤控制体为研究对象,并在土柱底部设置盐水槽,模拟地下水埋深。以土壤中水盐含量为目标函数,控制不同温度、风速和湿度条件,通过测定土壤中的水盐含量,探讨土壤中的水分、盐分在土壤控制体中的流入、流出以及内积累的机制,分析气温、风速和湿度对土壤水盐运移规律的影响。结果表明:土壤中水分和盐分的运移密切相关。随气温升高,土壤水分蒸发加强,持水能力变弱,含水量下降;温度升高,水分带盐分向上运动通量加大,含盐量增加;且随着土壤深度的增加,气温对含盐量影响变弱;随风速增大,土表水分蒸发加强,水分向上运动推动力较大,盐分被水分带动迁移量增加,土壤的含水量及含盐量增加;随着空气湿度的增加,盐分随水分运移量增大,土壤含盐量不断增加,而含水量则呈现先增大后减小的规律。     

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

为了探明膜下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规律,以田间试验为基础,控制出苗水灌水量,研究棉花根区土壤盐分的运移特征及出苗率,并建立HYDRUS土壤盐分运移模型,模拟1膜2管6行、1膜3管6行和1膜3管5行的种植模式下,在出苗水灌水量不同时,棉花根区土壤盐分的分布规律。结果表明:灌水后,膜孔处0～20 cm深度土壤盐的质量分数随蒸发时间延长而逐渐增高,威胁棉苗生长,且土壤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和2.28 g/kg;1膜3管6行种植模式下,当出苗水灌水量为1 125～1 275 m~3/hm~2时,可以兼顾保苗、节水的目标,是合理的机采棉种植模式。     

水盐运移研究进展与发展趋势

农业灌溉过程中,盐分的运移导致土壤盐碱化和次生盐渍化,严重影响了农业的可持续发展,对土壤水盐运移的研究为防治和治理土壤盐碱化提供有力帮助。根据国内外相关理论和技术的研究,在总结众多关于水盐运移理论和研究的基础上,对水盐运移的发展进行了综述,介绍了水盐运移的模型和诸多专家学者的研究成果;并对未来水盐运移的研究和发展趋势进行了展望。     

土壤水-盐运移规律数值模拟研究综述

土壤水是联系地表水与地下水的纽带，在水资源的形成、转化及消耗过程中有着重要作用，与农业、水文、环境等领域都有密切联系，所以对土壤水-盐运移机制的深入认识，有助于推求模拟土壤水-盐运移过程中简单而适用的数学模型，对盐碱地的开发利用有一定的指导意义．讨论了土壤水分运动基本方程、土壤盐分运移基本方程以及可用于模拟土壤水-盐运移规律的数值方法——有限差分法、有限元法、特征线法和有限体积法，并比较了有限差分法和有限元法。     

再生水灌溉土壤主要盐离子迁移模拟

在北京市通州新河灌区,再生水已逐步成为农田灌溉的主体水源。与一般常规灌溉水源不同,再生水虽经过处理,仍含有多种重金属和盐分离子以及一些有机污染物。针对再生水灌溉过程中盐离子可能在土壤中积累进而产生地下水污染问题,运用非饱和土壤水流和溶质运移模型Hydrus-1D,模拟再生水灌溉条件下主要盐离子SO2-4、Cl-和NO3-N在土层中的垂向分布及其随时间向深层的迁移情况,讨论了再生水灌溉是否对地下水构成潜在威胁。模拟结果显示,新河灌区的再生水盐离子主要集中在50 cm以内的表层土壤中,其浓度累积不足以迁移到深层土壤并进而污染地下水,盐离子甚至会随着时间的延长逐渐被作物吸收利用。该灌区的使用现状表明再生水进行农田灌溉是可行的,对地下水污染的可能性极小,但为避免表层土壤含盐量超标影响作物生长,建议采用基于土壤环境和作物生命健康的再生水灌溉制度。     

微咸水灌溉对土壤环境效应的预测研究

利用识别后的SWAP模型,探讨了微咸水灌溉条件下土壤水盐及其均衡要素的转化关系和土壤的积盐趋势预测.结果显示,两种灌溉定额下土壤盐分都有所增加,但淋洗灌溉定额下比正常灌溉定额下小麦、葵花和玉米模型土壤盐分分别降低了6.5%、0.7%、4%;小麦、葵花和玉米的相对减产率分别比正常灌溉定额下降低了1%、2%、6%.微咸水灌溉后在灌溉定额和灌溉水浓度不变的前提下,土壤盐分的积累随着时间的推移而呈递减趋势,大约在10 a后盐分达到进出平衡状态,此时土壤的含盐量达到0.185 2 mg·cm-3,比微咸水灌溉前增加0.082 2 mg·cm-3.但仍属于轻度盐渍土(土壤含盐量0.126%).不会对土壤水土环境产生较大的影响.     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被（田菁）覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg^-1的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明：秸秆覆盖下的土壤含水量（27.58%）显著高于田菁覆盖（26.70%）和裸地（26.61%）,后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程（EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系）可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae^bx（P<0.01）。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

膜下滴灌不同灌溉定额对土壤水盐分布和春玉米产量的影响

【目的】研究膜下滴灌条件下,不同灌溉定额对土壤水盐时空分布特征、春玉米产量和水分利用效率的影响。【方法】在石羊河流域中游,通过2014-2015两年的灌溉试验,对春玉米生育期设置不同灌溉定额（4 800、4 200和3 600 m³·hm^-2）,测定0-100 cm土层内,土壤水盐时空分布特征,春玉米播种前和收获后土壤全盐量在年内和年际间的变化,春玉米产量及其构成要素。【结果】随灌水定额的增加,0-60 cm土层土壤含水率增加明显,当灌水定额从420 m³·hm^-2增加到480 m³·hm^-2时,春玉米吐丝扬花期0-60 cm土层平均含水率可保持在24.52%以上。在作物需水关键期,当灌水定额为480 m³·hm^-2时,能明显增加深层土壤的蓄水量。当灌溉定额低于360 m³·hm^-2时,灌水量严重不足,土壤水分亏缺明显。在非灌溉期,土壤盐分随水分蒸发在表层耕作土壤中积聚。垂直方向上,在0-40 cm土层发生积盐现象,80-100 cm土层发生脱盐现象。在灌溉期,在垂直方向上,随着灌溉定额的增加,土壤淋洗深度呈增加的趋势。不同灌溉定额条件下,0-20 cm土层土壤发生脱盐现象,40-100 cm土层发生积盐现象。但0-100 cm土层内,土壤全盐量盈亏量总体基本平衡。在水平方向上,土壤盐分以滴头为中心向滴灌带两侧运移,滴头间土壤水分的交汇作用将原耕层的部分盐分迁移到滴灌带的湿润锋边缘处。各处理土壤含盐量均表现为滴灌带间较滴头间增加明显。不同灌溉定额对春玉米穗长、穗行数、行粒数影响不显著,对穗粗、秃尖长、百粒重影响显著。降低灌溉定额可增加春玉米的穗粗和百粒重,但对作物增产无显著作用。【结论】膜下滴灌条件下,春玉米耗水量受灌水量影响,适度水分亏缺能提高水分利用效率（WUE）,但使春玉米产量降低4.45%-20.99%。春玉米全生育期灌水10次,灌水定额为420 m³·hm^-2,灌溉定额为4 200 m³·hm^-2的灌溉制度节水、压盐、增产效益最优。     

四翅滨藜生物脱盐调查初报

通过检测,四翅滨藜林下土壤60cm土层内,每立方米土壤含盐量比对照减少2.81kg,其植物灰分中,全盐量的比重高达43.8%。这一结果表明,四翅滨藜能够吸纳土壤中的盐分,改良盐碱地作用明显。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

松针覆盖土壤的水分动态及其HYDRUS模拟

为准确还原松针覆盖条件下的土壤水分动态变化规律,设置0.29、0.58、0.87 g/cm2共3个不同的松针覆盖水平(分别记为F1、F2、F3)和不覆盖松针处理(F0)进行一维土柱垂直入渗试验,以van Genuchten模型为基础,针对松针覆盖层的特性设置相应的水力特征参数,并使用HYDRUS–1D对土柱入渗和蒸发过程进行模拟。结果表明：与F0相比,松针覆盖处理F1、F2、F3的土壤蒸发量随松针覆盖层厚度增加而逐渐减少,松针覆盖处理能明显降低土壤蒸发量;松针覆盖土壤会优先蒸发松针覆盖层内部的水分,F3在0~300 min时段内始终保持着3种覆盖处理中最高的时段蒸发量和累计蒸发量,且时段蒸发量呈现出随时间逐渐减小的趋势;4种处理的土壤含水量空间分布主要在5 cm以上的浅层土壤中表现出较大的区别,试验截止时,F1、F2、F3在该深度下的地表土壤含水量较F0提升比例分别为67.3%、94.9%、110.2%;7.5~17.5 cm深度下,F1、F2、F3的土壤含水量相比F0的均有提升,但相互之间差距不明显;4种处理在20 cm以下的深层土壤含水量虽然较为接近,但湿润锋深度随覆盖量增长呈现逐渐增加的趋势;HYDRUS–1D模型的模拟值同实测值间的均方根误差低于0.025,相关系数高于0.6,拟合程度较好。     

松嫩平原西部盐碱地特点及合理利用研究

松嫩平原西部有盐碱化土地面积373万hm^2，是世界三大片苏打盐碱地集中分布区之一，由于区域内独特的地貌条件、成土母质组成、气候条件、地下水水位及其含盐量等因素作用，尤其是近几十年人为因素的干扰、盐碱地面积增加，盐碱化程度加剧，重度盐碱化土地面积以每年1．4％的速度扩展，生态环境恶化，成为制约区域农业发展的重要因素。针对盐碱化旱田、盐碱化草地和盐碱化湿地的特点，提出采用低洼盐碱地种稻模式，盐碱湿地育苇－养鱼模式，盐碱湖泡养鱼，盐碱化旱田改土培肥、种植耐盐碱作微物或牧草、微咸水淋洗和物理化学改良，盐 碱化草地恢复等多种措施，遏制盐碱化的发展，改善生态环境，实现经济、生态和社会效益的协调发展。     

滨海盐渍土水盐运移影响因素研究

着重对滨海盐渍土水盐运移进行了模拟探讨，初步获得了淋洗脱盐分含量和土体构型等影响因素对水盐运移的影响程度。     

盐渍土区耕地质量指标及其在持续土地利用管理评价中的应用

选择华北平原盐渍土区作为研究对象，通过调查分析建立了该区耕地质量指标，它们是土壤水溶盐含量、有机质含量、土壤重金属容量空间、地下水资源的量与质；应用这些评价指标对典型样区的土地利用管理进行了可持续性评价。结果是：近20年来，耕地质量和生产力明显提高；排水与灌溉系统的建设使农田的抗旱防涝能力大大增加，农业生产的稳定性得到提高；土壤重金属虽有增加，但还未超过限制性标准；地下水 位不断降低，水资源逐渐耗竭。虽然在短期内还不是制约因素，但从长远看，地下水资源将是可持续发展的最大隐患。总体上看，土地利用在一定时段内是可持续的。     

陕西渭北农田土壤盐碱化空间分布及影响因素

为明确陕西省渭北地区农田土壤的盐碱化空间分布和主要影响因素,为区域耕地资源合理利用和低产田改良提供理论支持,以渭河以北、渭北低山及两侧的黄土高原和台塬为研究中心,通过区域调查、田间采样及室内分析,获得渭北0~60cm土层的盐碱化数据及相对应的空间、土壤性质、地下水、作物产量数据,对土壤盐渍化程度的分布状况进行定量评价,结合GIS软件绘制不同土壤层次的盐碱化分布图,结果表明:渭北0~60cm农田土壤盐碱化主要以轻度盐土和非碱化土为主,分别占农田总面积的93.5%和95.4%,各土层盐碱量从上到下逐渐增加,40~60cm土层含盐量达2.06g/kg,含碱量达4.93g/kg。土壤含盐量和碱化度较高区域分布在临渭区、富平县和蒲城县交界区域(卤泊滩周边)及黄河、渭河、洛河交汇的大荔县部分区域(盐池洼周边),韩城市黄河沿岸区域含盐量也较高。渭北农田0~20cm土层含盐量受地下水因素的影响最为明显,贡献率为43.55%,其次为空间因素和土壤因素。20~40cm土层受土壤因素影响最为显著,贡献率达44.14%,空间、地下水、管理因素次之。40~60cm土层较20~40cm土层受土壤因素影响更为显著,贡献率为68.34%,管理、空间、地下水因素次之。     

秸秆覆盖对滨海盐碱地水盐运移的影响

为探究秸秆覆盖对滨海盐碱地土壤含盐量、水分、pH的动态变化规律,进行秸秆覆盖试验(FG),并以不覆盖秸秆作为对照组(CK)。结果表明,FG在0~20cm,20~40cm土层土壤盐度分别下降了16.09%和7.26%,土壤含水量分别增加了69.21%和59.08%。由此可得,秸秆覆盖能有效改良滨海盐碱地土壤,减少了土壤水分蒸发损失,提高了水分利用效率,在一定程度上抑制了土壤中可溶性盐分的表聚作用,从而达到改良滨海盐碱地的目的。