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。     

河西走廊辣椒滴灌水盐调控施肥灌溉制度研究

【目的】研究河西走廊地区辣椒滴灌农业生产水盐调控与施肥灌溉制度。【方法】在甘肃省金昌市八一农场,通过控制滴头正下方20 cm深度处的土壤水基质势下限不低于-20 kPa进行滴灌水盐调控灌溉,设计了5个施肥比例的施肥灌溉处理,分别为农场滴灌条件下基于测土配方施肥的辣椒施肥量的20%、40%、60%、80%与100%,研究了滴灌水盐调控施肥灌溉对辣椒生长、产量和土壤盐分养分垂直剖面分布特征的影响。【结果】经过2 a试验研究得到:(1)0～100 cm整个土体的盐分基本维持平衡,土壤盐分不增加。(2)在辣椒生育期内硝态氮主要分布在0～40 cm深的根系分布层,70 cm深度以下硝态氮浓度低且稳定,基本不存在硝态氮的深层渗漏淋失。(3)辣椒的株高、地上部分鲜质量均随着施肥比例的增加而增加,当施肥比例为100%时辣椒的产量达到最大值,2 a辣椒的平均产量达到26 595.8 kg/hm2。(4)滴灌高频施肥灌溉有利于提高辣椒的灌溉水利用效率和肥料偏生产力,2 a平均灌溉水利用效率为5.1 kg/m3,肥料偏生产力为30.1 kg/kg,均高于农场管理方法下滴灌辣椒的值。【结论】在河西走廊辣椒滴灌生产中,推荐滴头正下方20 cm深度土壤水基质势阈值控制在-20 kPa以上指导水盐调控灌溉,总施肥量设定为100%测土配方施肥(全生育期N 360 kg/hm2,P2O5195 kg/hm2,K2O 375 kg/hm2)进行施肥灌溉水肥一体化管理。     

石津灌区储水灌溉条件下土壤水分动态及灌水适宜阈值研究

从土壤水分能态角度,研究储水灌溉条件下土壤水分的动态变化及空间分布,探求适宜储水灌溉定额阈值范围。研究结果表明,灌水定额大于200 mm时,2 m以下土层出现水分深层渗漏,灌水定额300、2502、00 mm时,深层渗漏量分别达到587.63、236.32、152.05 m3/hm2;灌水定额75～150 mm,2 m以下土层无水分渗漏。因此,储水灌溉灌水定额阈值范围控制在750～1 500 m3/hm2,可以把灌溉水储存于深层土体内,以供作物生长期使用;储水灌溉模式在石津灌区可有效解决灌区来水与灌溉用水的错位矛盾,满足作物正常生长对水分的需求。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。     

水氮盐调控对膜下滴灌棉花产量的影响及耦合模型

为探讨水、盐、氮三因素对棉花生长的耦合效应及最优水肥制度,分别设置了4种灌溉定额(1 575,2 100,2 625,3 150 m³/hm²)、4种施氮量(0,150,300,450 kg/hm²)和4种土壤盐分(非盐化土、轻度、中度和重度盐化土),通过盆栽试验,研究了水、氮、盐对膜下滴灌棉花产量的影响.结果表明:灌溉定额、施氮量和土壤盐分与棉花产量之间符合回归模型,模型对水氮盐的耦合效果较好;单因素对棉花产量影响按因素排序由大到小为灌水量,土壤含盐量,施氮量;耦合作用的影响按因素排序由大到小为盐氮,水氮,水盐;水氮施加量对棉花产量的影响均存在阈值,低于此阈值,棉花增产效果较为明显;中、重度土壤盐分含量明显抑制棉花生长;通过回归模型进行耦合分析,最适合研究区的水肥盐耦合方式为轻盐土壤、灌溉定额2 677 m³/hm²和施氮量202 kg/hm².本研究将为盐碱区棉田水肥高效利用提供科学依据.     

环渤海微咸水区土壤盐分及盐渍化程度的空间格局

为了探求环渤海低平原区微咸水的农业利用潜力、缓解水资源危机,就需要掌握该区土壤盐分及其盐渍化程度的空间分布格局。本文通过对该平原微咸水区选取127个代表性样点,采集0～60 cm深度内的8层土样进行土壤全盐量测定,并对130个水井的水位埋深及128个地下水样的矿化度进行了测定。采用地质统计学和GIS相结合的方法研究了该区土壤全盐量及其盐渍化程度的空间分布格局。结果表明,除表层土层盐分含量属于强变异强度外,环渤海低平原区其余土层盐分含量均属于中等变异强度。土层盐分的空间自相关距离从表层（0～5 cm）的35.3 km 增加到深层（50～ 60 cm）的59.7 km。研究区各层土壤盐分含量自内陆平原向东部滨海平原逐渐增加,上下土层盐分含量呈相同的空间变化趋势。表层土层属于非盐化土、轻度盐化土和中度盐化土的比例基本相等,而重度盐化土面积较小,5～60 cm土层无重度盐化土分布。总体上,环渤海低平原以轻度盐化土和非盐化土为主,0～60 cm空间上盐分积聚不强,浅层微咸水灌溉存在很大利用空间。     

再生水灌溉条件下土壤Cd的运移及模拟研究

通过土柱模拟试验,分析了再生水灌溉条件下土壤Cd的运移规律。结果表明,pH值为7时,Freundlich等温吸附方程拟合效果较好并获得土壤运移参数Kf、β;在室内土柱穿透试验的确定系数(0.992)以及水动力弥散系数D的基础上,使用HYDRUS-1D软件TSM模型拟合Cd穿透曲线,获得土壤运移参数f、a;基于TSM模型,再生水灌溉100、300、500a时,累积质量浓度为0.742、1.419、1.783mg/kg。长期灌溉条件下,Cd质量浓度高于中国土壤环境质量标准最高容许量,再生水灌溉风险较高。     

碱性水灌溉的危害及防治措施

沧州淡水多埋藏250～500 m之间，属第三含水组，含水厚度20～60 m，矿化度1～2 g/L，水质较好，是农业灌溉、人畜饮水所依赖的水源。经对多眼深井取样化验，水质普遍含有超量的重碳酸钠(小苏打)，属碱性淡水，其碱性指标均远远超过农业灌溉用水的标准。 1 碱性水指标及危害 (1)pH值过高。调查多眼深井水样化验的结果，pH值均在7.5～8.5之间，一般农作物适宜在pH值为6.5～7.5之间，用pH值大于7.8的水灌溉会相应增大土壤的pH值，易引起土壤碱化，影响土壤养分的转化及有效利用，导致农作物生长缓慢或烂根死亡。 (2)可溶性钠百分数超标。在调查的深井中，发现水中可溶性钠含量大都在80%以上，高的达99%。根据有关资料介绍，灌溉水中的可溶性钠不应超过65%，含量过高，亦会在土壤耕层中累积，使土壤板结碱化，使作物生长受阻。     

再生水灌溉土壤Cd累积的模拟和预测

假定灌溉用再生水是土壤中重金属污染主要来源,并且土壤中重金属主要通过作物收获离开土壤,对北京东南郊再生水灌溉小麦土壤中Cd的累积进行模拟和预测。以土壤中Cd的质量分量为预测变量,作物茎叶和籽粒中Cd的质量分量为响应变量,分别进行拟合,结果表明,随着作物收获而离开土壤的重金属Cd量相对于灌溉水带入土壤的量非常小,但土壤中Cd含量较低时,随作物收获离开土壤的Cd量相对较大。预测结果显示,如果按当前实测数据污水处理厂二级出水Cd含量10mg/m3、土壤Cd的质量分量背景值0.1333mg/kg计,土壤中Cd含量将在40年后超过国家土壤环境质量标准。如果假定灌溉水Cd含量降到5mg/m3,土壤中Cd含量将在100年后达到国家土壤环境质量标准的临界值。     

盐碱地滴灌春小麦光合特性与耐盐指标研究

通过盆栽试验,在非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土、强度盐化土、盐土等5种不同的土壤盐分含量(分别为CK:2.0 g/kg、T1:5.0 g/kg、T2:9.0 g/kg、T3:16.5 g/kg、T4:24.5 g/kg)处理条件下,使用美国产CI-340型手持式光合仪于春小麦拔节期(5月20日)、抽穗期(5月28日)和乳熟期(6月11日)测定了光合有效辐射、气温、大气CO2浓度等环境因子指标,以及净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合生理特性指标的变化,根据记录数据计算叶片光合作用的气孔限制值和非气孔限制值,同时观测了春小麦产量和土壤盐分数据,通过线性回归分析计算耐盐指标。结果表明,不同盐分处理下春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度日变化规律相近,光合作用"午休"现象明显。气孔与非气孔因素同时存在限制春小麦叶片光合作用,净光合速率的下降在低盐分土壤处理下主要由气孔因素引起,而在高盐分土壤处理下主要由非气孔因素引起。春小麦在0~40 cm土层耐盐临界值为6.46 g/kg,耐盐极限值为30.72 g/kg;减产10%的耐盐阈值为9.63 g/kg。初步认为滴灌春小麦适宜种植于非盐化土以及轻度盐化土。     

内蒙古河套灌区秋浇荒地水盐运移规律的研究

在野外试验资料的基础上,对河套灌区荒地秋浇灌水的盐分和水分运移进行了分析。利用水盐运移平衡机理,对荒地1m深土层浸入及流失的水分及盐分进行控制。研究显示秋浇63.0%的补给水分用来淋洗盐分,荒地中1m深土壤含盐量减少了256.8g/m^2,秋浇淋洗盐分,为次年储存盐分腾出＂盐库＂。秋浇期间的水盐运移的研究,对秋浇灌溉节水具有重要意义。     

咸水膜下滴灌频率对土壤表层水盐环境的影响

为了更好地指导干旱区农业生产,利用地下咸水进行了膜下滴灌频率试验,设3种滴灌频率,即1次/24 h(T1)、1次/48 h(T2)和1次/72 h(T3),探讨了相同灌水量下不同滴灌频率对土壤表层水盐环境的影响。结果表明,(1)T2处理浅层土壤含水率高于T1和T3处理0.5%~1.0%,且试验后期形成面积和深度均大于T1和T3处理的;(2)土壤电导率在整个试验过程中呈增加趋势,T2处理土壤电导率增长幅度相对较小,土壤返盐程度较小;(3)土壤p H值在试验中期增大,试验后期减小,表层土壤p H值达8.5左右;(4)土壤表层各盐分离子量在试验期间的增加程度远小于土壤结冻期;土壤表层重碳酸根离子量在试验后期超过120.0 mg/kg,土壤总碱度增大,土壤存在碱化趋势。因此,滴灌频率1次/48 h可为作物提供比较适宜的土壤表层水盐环境,可作为民勤绿洲咸水滴灌频率参考值;同时,使用咸水滴灌后,绿洲土壤存在明显碱化趋势,因此还需采取其他灌排措施减弱土壤次生盐渍化。     

土槽模拟开沟覆膜滴灌技术下盐分调控规律

新疆气候干旱与土壤盐碱化并存,是制约新疆农业发展的主要因素,开沟覆膜滴灌技术综合了膜下滴灌技术与开沟技术的优点,理论上可有效治理盐碱地。在开沟覆膜滴灌技术下,设置不同灌水定额与灌水次数,利用试验土槽模拟盐分调控规律,结果表明:1第1次合适灌水定额对盐分的淋洗起主要作用,可使土体盐分达到较稳定的状态,盐分也随水分侧向运移,并在土埂表层聚集;2灌水定额的增加促进盐分随水分向远离滴头和向深层方向运移,使得覆膜间、覆膜边盐分淋洗的深度增加,脱盐区增加;3在灌水定额为300m3/hm2时,可以在滴灌带横向0~23cm,下部58cm处迅速形成一个含盐量小于1.5%的达标脱盐区,满足当地作物正常出苗,故建议当地可选择300m3/hm2作为第1次灌水洗盐定额。     

咸淡水轮灌对土壤盐分和作物产量的影响研究

通过对100 cm深度土壤的盐分分布状况以及作物产量进行分析,结果表明,3 g/L的微咸水可以作为小麦和玉米的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和作物产量分析,淡淡咸的组合灌溉顺序为最优方案。     

内蒙古河套灌区咸水灌溉的环境效应分析

研究了咸水灌溉对土壤水盐动态、地下水位、地下水质、作物生长及产量的影响。灌溉水源为黄河水和高矿化度地下水混合。咸水灌溉期间,土壤盐分有所增加,通过控制咸水灌溉定额,以及进行合理的黄河水秋浇灌溉,可以达到年度内土壤盐分动态平衡。咸水灌溉条件下,作物长势及产量基本不受影响。适宜合理的咸水灌溉不会造成环境恶化,而且对缓解河套灌区水资源紧张的矛盾有着重要意义。     

不同灌溉方法对盐渍土壤中水、盐、热分布的影响

通过温室盐渍土壤中的种植试验,对常规灌溉、固定灌溉、交替灌溉3种灌水方式下水分、盐分、温度的变化情况进行了研究。结果表明,交替灌溉水分利用效率优于常规灌溉和固定灌溉;相同时间内交替灌溉的干燥沟升温幅度大于湿润沟,随着土壤深度的增加温度呈逐渐减小的趋势;常规灌溉土壤返盐最多,固定灌溉返盐最少。土壤水溶性盐、Cl-、Na+在土壤表层积聚现象明显。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤盐分动态及夏玉米生长的影响

进行暗管排水条件下微咸水灌溉田间试验,设置3种暗管埋深,分别为80 cm(D1)、120 cm(D2)以及无暗管排水(D0),3种微咸水浓度,其电导率分别为0.78 dS/m(S1),3.75 dS/m(S2)和6.25 dS/m(S3),共9个处理,每个处理3组重复.试验结果表明:暗管排水措施可以有效排除微咸水灌溉过程中土壤中累积的盐分;在玉米全生育期内,暗管埋深D1条件下,3种浓度微咸水S1,S2和S3灌溉时根系土壤电导率分别下降了39.00%,31.56%和29.43%,暗管埋深D2条件下,根系土壤电导率则分别下降了31.91%,18.08%和7.44%;夏玉米干物质累积量、穗棒累积量和穗棒质量分配率及最终产量均随着微咸水浓度的升高而降低;在相同微咸水浓度下,不同暗管埋设条件下的夏玉米最终产量从大到小依次为D1,D2,D0;3种暗管埋设条件下的作物需水量从大到小依次为D0,D2,D1的规律;暗管埋深80 cm的处理(D1)下夏玉米水分利用效率最高,而未埋设暗管的处理(D0)水分利用效率最低;当暗管埋设条件一定时,夏玉米水分利用效率随微咸水浓度的升高呈逐渐降低的趋势.     

咸水灌溉下土壤水盐变化的试验研究

2002年在内蒙古河套灌区红卫节水示范园进行了咸水灌溉试验,分析试验结果得出:咸水灌溉下的土壤经过秋浇后含盐量可以降到咸水灌溉前水平。以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤水分大气作物系统模拟软件SWAP为工具,应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证,模型模拟结果和田间试验结果符合较好。     

微咸水灌溉对河北低平原区土壤盐分及棉花的影响

基于田间小区试验,研究了河北低平原区的2个试验站进行2g/L咸淡混合水灌溉后,对土壤盐分动态和棉花产量和品质的影响。结果表明,2g/L混合水灌溉的土壤剖面盐分比淡水灌溉总体普遍增加,但增加的幅度没有超过棉花的耐盐阈值,且含盐量能保持年际间平衡。2g/L咸淡混合水灌溉对棉花的产量和品质没有影响。在河北低平原有咸水区内,2g/L混合水灌溉棉花是安全可行的。     

咸水膜下滴灌对棉花生长和产量的影响

试验研究了膜下滴灌方式下持续利用咸水灌溉对棉花生长和产量的影响.试验设置了3种灌溉水盐度水平:0.33(淡水)、3.62、6.71 dS/m.结果表明:土壤盐分表现出了不同程度的表聚;不同灌溉水盐度处理棉花的干物质积累无明显差异.咸水灌溉后,棉花的产量随着灌溉水盐度的增加有所降低,但差异不显著,说明棉花具有一定的耐盐性,少量咸水灌溉对棉花生长和产量的影响不明显.