咸淡轮灌土壤水盐运移特征研究

为了寻求合理微咸水农田灌溉方法,进行了不同咸淡轮灌模拟试验,分析了累积入渗量、湿润锋、土壤含水量、土壤含盐量、盐分浓度和钠吸附比的变化特征,结果表明咸淡咸轮灌方式下土壤入渗能力较大,且脱盐区内脱盐率比淡咸咸的高,而淡咸咸轮灌方式下同一土层土壤含水量高。此外,灌2次咸水与1次相比土壤盐分浓度增加不大。而低SAR的微咸水对碱化土的改良有一定作用。     

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。     

交替滴灌对土壤水盐分布规律影响研究

采用矩形有机玻璃土箱,研究了4种交替模式(咸淡、淡咸、咸淡咸、淡咸淡)下滴灌对土壤水盐分布状况的影响。试验结果表明:交替模式对湿润锋的推进速率在灌水初期0~30min影响较大,淡水较咸水在水平方向推进更快,而咸水较淡水更有利于垂直入渗;对水分、盐分的影响主要体现在2~6cm深度层,咸淡咸的交替模式在该范围内含水率值最大,咸淡次之,第1单项滴灌水的水质对大孔隙的形成起决定性的作用;咸淡及淡咸淡的交替模式在该范围内电导率值较大且淡咸淡的交替模式出现了一个突变的电导率值;最后灌淡水能够有效淋洗咸水聚集在表层的盐分。     

咸淡组合淋洗对土壤水盐分布特征的影响

为了缓解干旱半干旱地区淡水资源紧缺问题,最大限度地利用浅层地下微咸水,以全部淡水和全部咸水为对照,采用两咸一淡组合淋洗的方法对垂直土柱淋洗后土壤剖面的水、盐分布规律及土壤理化性质的变化进行研究,结果表明在累积入渗量相同的前提下,咸淡组合次序对土壤大孔隙的形成有影响,导致土壤透水性不同,通过入渗进入土壤的总盐量是土壤含盐量的主要影响因素;入渗历时的延长有助于提高土壤剖面脱盐深度,淡-咸-咸的组合次序洗盐效果最好;各种咸淡组合次序均导致20 cm深度处的钠吸附比较初始值增大,尤其是全部咸水入渗会降低土壤的渗透性,有可能导致土壤发生次生盐渍化.该研究为微咸水的田间合理利用提供了依据.     

内蒙古河套灌区枸杞微咸水利用模式模拟及环境预测

为寻求内蒙古河套灌区主要经济作物枸杞的微咸水利用模式,在田间试验的基础上运用SWAP模型对枸杞不同咸淡水轮灌模式进行了模拟研究,并对环境进行预测。结果表明,2淡1咸轮灌模式中,淡淡咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小;2咸1淡轮灌模式中,淡咸咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小。本着最大限度节约淡水资源的原则,选定淡咸咸为最优轮灌模式。淡咸咸5a预测显示,5a后土壤盐分增幅不大,能够达到盐分进出平衡。因此,淡咸咸模式为该地区枸杞较好的咸淡水轮灌模式。     

咸水淡水轮灌模式及施肥量对玉米生长和土壤盐分的影响

试验设置6种不同的灌溉模式,分别为淡-淡-淡-淡、咸-淡-淡-淡、淡-淡-咸-淡、淡-咸-咸-淡、咸-淡-咸-淡和咸-咸-淡-淡,并以淡水灌溉作为对照(CK),咸水灌溉采用矿化度为3 g/L的微咸水,结合灌溉模式设置2个施肥水平,研究了不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生长及土壤盐分累积的影响。结果表明,不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生育指标和籽粒的品质指标影响显著,增加施肥量可促进玉米生长发育,提高产量;微咸水灌溉可提高玉米籽粒品质,但影响玉米生长发育、降低玉米产量,特别是灌溉2轮咸水的处理,株高和叶面积受到的影响较大,产量降低较明显;咸水灌溉次数越多、施肥量越大,土壤盐分累积程度越明显。因此,采用咸-淡-淡-淡的组合灌溉顺序配合560 kg/hm~2的施肥方式为该试验的最优方案。     

不同入渗水质对天津滨海吹填土淋洗脱盐的影响

为研究不同矿化度入渗水质对天津滨海吹填土淋洗脱盐的影响,通过室内土柱模拟试验,分析了海水、中咸水和淡水3种水质入渗条件下天津滨海吹填土水分、盐分以及pH的变化特征。结果表明:3种不同矿化度入渗水作用下,湿润峰均与入渗时间呈显著的幂函数关系(R20.99),且随矿化度升高,入渗速率增大,即海水中咸水淡水;入渗结束后,海水、中咸水和淡水处理吹填土盐分分别为3.90、2.93、1.36dS/m,脱盐率为67.01%、75.21%、88.49%,脱盐效果显著;土壤pH均由淋洗前的7.65升为8.74、8.66和9.00,随盐分降低土壤碱化有所增强。     

微咸水对生物炭作用下盐碱土水盐运移特征影响

为了合理利用微咸水资源并结合生物炭改良剂,在节水基础上探究施用生物炭微咸水矿化度对盐碱土水盐运移规律影响.以黄三角中度盐碱土为研究对象,在室内进行一维垂直入渗试验,包括对照共设置8个处理:CK,W1,W2,W3,C1,W1C,W2C,W3C.结果表明:相同入渗时间下,累积入渗量和湿润锋运移深度随微咸水矿化度增加先增加后降低;低矿化度条件下,掺生物炭的土壤入渗性能优于未掺生物炭的,提升幅度2.16%~8.54%,且处理W2C效果最优,W1C略小于W2C,Kostiakov模型能够更好地描述微咸水矿化度对生物炭作用下盐碱土的土壤水分入渗过程.相同土壤条件下,各处理0~20 cm土层土壤含水率随着微咸水矿化度增加先增加后降低,掺生物炭的土壤含水率比未掺生物炭高2.53%~3.95%,且处理W2C增幅显著,W1C略小于W2C.各处理的土壤含盐量随着微咸水矿化度增加而增加,生物炭处理的脱盐效果略小于未掺生物炭的,其中2 g/L微咸水处理的脱盐效果最优,脱盐率高达47.4%.综合考虑,对黄河三角洲地区中度盐碱土,建议掺加生物炭并采用2 g/L微咸水进行灌溉.     

盐渍化土壤条件下枸杞咸淡水轮灌模式试验研究

为研究盐渍化土壤条件下枸杞的微咸水灌溉模式,在内蒙古河套灌区红卫试验场进行了枸杞田间微咸水灌溉试验。以当地常规灌溉为对照(CK),研究了不同组合咸淡水灌溉模式(咸咸淡(T1)、咸淡咸(T2)、淡咸咸(T3)和咸咸咸(T4))对土壤水盐及枸杞产量的影响。结果表明,枸杞生育末期不同处理土壤含水率都有所增加,T1处理和T4处理发生了积盐,其余处理均有不同程度的脱盐,T3处理的脱盐率达到12.1%。T3处理的枸杞水分利用效率较高,生育期内土壤盐分最低,对枸杞产量影响较小,且不会导致土壤发生次生盐渍化。综合土壤盐分状态和枸杞产量分析,T3处理为适合当地枸杞的最优灌溉方案。     

不同水量淋洗方式下滨海盐渍土改良效果

选择对江苏沿海区域滨海盐渍土进行室内土柱模拟淋洗试验,采用3个不同梯度灌水量淋洗方式比较不同灌水量淋洗条件下、不同盐分梯度盐渍土的改良效果。结果表明,灌水淋洗能明显降低盐渍土含盐量,在充足水量情况下洗盐效果显著;不同层位间土壤脱盐效果呈现不同趋势:灌水淋洗过程中,上层土壤均有明显的脱盐效果,下层土壤在大水量淋洗情况下土壤整体脱盐效果明显,小水量淋洗情况下,效果不明显,且出现积盐现象;经不同梯度水量持续淋洗,对土壤脱盐率进行组间差异性t检验,不同梯度灌水量情况下土壤脱盐率呈极显著差异。     

生物炭添加量对冬小麦花后干物质积累及转运的影响

【目的】提高微咸水灌溉效率并降低土壤盐渍化风险。【方法】以冬小麦为研究对象,设计避雨条件下不同微咸水-生物炭处理(CK,淡水;B0,5 g/L微咸水;B15,5 g/L微咸水及15 t/hm²生物炭;B30,5 g/L微咸水及30 t/hm²生物炭;B45,5 g/L微咸水及45 t/hm²生物炭)的田间试验,探讨了微咸水灌溉下生物炭添加量对土壤特性和冬小麦花后干物质积累及转运的影响机制。【结果】生物炭添加后土壤表层(0~20 cm)体积质量降低了2.27%~8.33%,总孔隙度增加了4.52%~13.47%,有机质量增加了30.02%~111.12%,土壤表层(0~20 cm)及主根区(0~40 cm)钠吸附比降低了23.88%~33.27%和22.34%~30.80%;15 t/hm²能够促进盐分淋洗,降低了微咸水灌溉下土壤含盐量,然而高剂量时将加剧盐分累积。单独微咸水灌溉下冬小麦生长受抑,最终产量下降了12.04%。生物炭能够缓解盐胁迫下叶片早衰,促进光合作用能力,并增加花前干物质转运量及花后干物质积累量,进而获取了更高的籽粒质量和收获指数。B15、B30、B45处理的最终产量较B0处理分别增加9.18%、7.73%、2.74%。【结论】15 t/hm²添加量的生物炭效果最佳,可促进微咸水资源的农业利用。     

微咸水灌溉对土壤EC值及冬小麦产量的影响

通过测坑试验,在"咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"3种微咸水-淡水交替灌溉方式和1、3、5 g/L三种微咸水矿化度水平条件下,监测并分析了各生育期灌水前后及生育期结束后土壤0~20、20~40、40~60 cm土层EC值,测定并分析了冬小麦产量及其构成因子。结果表明,整个生育期内,各层土壤EC值呈波动周期性变化趋势;微咸水-淡水交替灌溉方式主要影响土壤盐分的垂直分布,盐灌越靠前,盐分聚集层越深;灌水矿化度主要影响土壤总体EC值,随灌水矿化度增加,土壤总EC值变大。冬小麦产量和产量构成因子随灌水矿化度升高而呈减小的趋势,冬小麦的产量构成因子及产量在"咸淡淡"与"淡淡咸"2种轮灌方式下差异性显著,表现为"咸淡淡""淡淡咸"。     

不同矿化度水淋洗重度盐碱土的水盐运移特征

通过室内土柱试验探讨了不同矿化度水淋洗重度盐碱土的水盐运移特征。结果表明,微咸水和咸水的入渗速率要明显高于淡水入渗。在灌水淋洗后土壤盐分含量均大幅下降,以淡水和微咸水的脱盐效果较好。3个处理淋洗后土壤的Na^＋、Cl^-、SO4^2-、K^＋、Mg^2＋、Ca^2＋含量下降,CO3^2-、HCO3^-含量有所上升,土壤...     

磁化微咸水一维水平吸渗特征与水分运动参数分析

为探明磁化微咸水的水分运动规律,通过室内一维水平土柱吸渗试验,研究了不同矿化度(0.14、2、3、4、6 g/L)磁化微咸水的水平吸渗特征及其对土壤水分运动参数的影响。结果表明:不同矿化度的磁化微咸水最终累积入渗量与湿润锋深度均显著降低,湿润体平均含水率比未磁化微咸水增加了2.03%~6.11%,磁化微咸水入渗能够增强土壤持水能力,有利于改善土壤水分分布。相对于未磁化微咸水,磁化微咸水PHILIP入渗模型吸渗率S降低了7.71%~12.11%;磁化与未磁化微咸水的饱和导水率K s、相对饱和导水率ΔK s均与入渗水矿化度呈现较好的二次多项式关系。微咸水经过磁化处理后,BROOKS COREY模型形状系数n相对减小,而进气吸力h d相对增大;土壤非饱和导水率及其增长速率均降低,而相同土壤水吸力能够吸持的土壤含水率增加;土壤水分饱和扩散率D s与起始扩散的土壤含水率均有所增加。研究表明,磁化微咸水入渗过程中的土壤水分运动参数发生了改变,其作用效果与微咸水矿化度密切相关。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

微咸水灌溉与土壤水盐调控研究进展

随着淡水资源短缺的日益加剧,合理开发利用微咸水已成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。由于微咸水中含有大量盐分,用其灌溉必然增加土壤盐分,影响作物生长和土地质量。因此,采取有效措施调控土壤水盐状况成为微咸水安全利用的基础。本文较详细地回顾了微咸水灌溉条件下土壤水盐运移特征、微咸水入渗模型和水盐运移模型、微咸水灌溉方法、微咸水灌溉对作物生长的影响、土壤水盐调控方法等方面的研究进展,并结合目前研究中关注的核心问题,提出了微咸水安全利用方面需要重点研究的科学和技术问题,为进一步研究微咸水灌溉对土壤和作物生长的影响和其内在机制,以及构建合理利用微咸水灌溉模式提供参考。     

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。     

灌溉水盐分和灌水量对温室气体排放与玉米生长的影响

为揭示地下水与微咸水灌溉条件下灌水量对土壤CO2、N2O排放和春玉米生长的影响,设置2种灌溉水含盐量（1.1、5.0g/L）和3种灌水量（210、255、300mm）,于2019年4—9月在内蒙古自治区河套灌区进行了春玉米田间试验。结果表明,不同灌水量下,微咸水（含盐量5.0g/L）灌溉比地下水（含盐量1.1g/L）灌溉土壤N2O累积排放量提高了19.86%~44.21%,但利用微咸水灌溉并不会影响土壤CO2累积排放量与全球增温潜势。在相同的灌溉水盐分条件下,灌水量为300mm时土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势均最大,灌水量为210mm和255mm时并不会对土壤CO2、N2O的累积排放量和全球增温潜势产生显著影响。相关性分析表明,土壤含水率和无机氮含量是影响土壤CO2、N2O排放的重要因素,灌溉水盐分通过促进土壤的硝化作用促进土壤N2O排放。在微咸水灌溉条件下,春玉米产量较地下水灌溉减少了30.88%~37.32%。随着灌水量的增大,春玉米产量呈增加趋势,但255mm和300mm灌水量条件下的春玉米产量差异不显著。在地下水与微咸水灌溉条件下,灌水量为255mm时,土壤盐分累积较小,春玉米产量较高,土壤CO2、N2O累积排放量和全球增温潜势相对较小,是灌区适宜采用的灌溉定额。     

基于SALTMOD模型的灌溉水矿化度对土壤盐分的影响

以河套灌区沙壕渠灌域为例,运用SALTMOD模型探讨了区域尺度灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。结果表明,根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增加,加大排水沟深度和提高渠道衬砌水平可缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐的影响;采用地下微咸水和黄河水混合灌溉可有效控制盐渍化的发展,混合比在1∶1范围内时,根层土壤处于脱盐状态,最高脱盐率为23%,脱盐率高于引用黄河水灌溉的脱盐率(4%)。因此,适度利用地下微咸水灌溉,可有效的控制地下水位,节约淡水资源。