秋灌对冻融期土壤水盐热时空变化规律影响及灌水效果评价

为探究河套灌区秋灌条件下冻融期土壤水盐热变化规律及其灌水效果,采用田间试验的方法,对秋灌前至土壤冻融结束期间温度变化下水盐运移规律及玉米播种前的土壤水盐热条件进行了研究分析。结果表明:冻融期各层土壤温度在各时段具有相同的变化趋势,土壤温度的变化直接影响到水盐的运移过程;冻结期在温度梯度作用下非冻结区水分向冻结区运移使得冻结区土壤含水率增加,平均增幅4.02%~18.18%;进入消融期后上层土壤出现返浆现象,0~10 cm土壤含水率平均较冻结期增加11.54%~111.15%;随着温度的升高,在水势梯度的作用下盐随水向表层运移出现春季返盐现象;秋灌后土壤盐分被淋洗到作物根系层以下,但还存在于田间,所以冻结期随着水分的上移,根系层以下盐分又被带到上层土壤中,各土层含盐量平均增幅11.19%~50.19%;消融结束后下层土壤由于消融水下渗,盐分随之向下运移,20~100 cm土层含盐量平均降幅15.71%~44.95%,呈现脱盐趋势。研究表明秋灌灌水定额为1 500 m3·hm-2播前土壤水、盐、热状况较适宜于灌区玉米覆膜沟灌种植模式。     

冻融期膜下滴灌棉田水盐时空动态特征研究

利用经典统计学方法,分析了冻融期北疆地区常年滴灌棉田土壤水分、盐分时空动态变化特征。结果表明:在整个冻融期,裸地处理的含水率随时间变异性较覆膜处理大;在最大冻土深度(90 cm土层)附近,土壤盐分随时间变异剧烈,属于强变异性,变异系数高达1.1左右;在深度方向上,土壤含水率呈中等变异性,而土壤含盐率则呈强变异性;在整个冻融过程中,冻结带中盐分随时间和深度的变化幅度较小;冻融期土壤存在稳定盐分累积层,该累积层的深度在120 cm土层,且不受地表覆盖的干扰。覆膜对120 cm土层以下土壤盐分运移影响较小。     

冻融期膜下滴灌棉田土壤温度盐分迁移特征

采用大田试验与室内分析相结合的方式研究了冻融期气温、土壤温度及盐分间的相互作用关系。结果表明:外界气温对冻融期土壤温度的影响随深度的增加而减弱;土壤消融前,地温随深度呈现递增趋势,土壤消融后,地温呈现随深度增大而减小的趋势;冻融期相邻两土层间地温在0.01的置信水平下保持极显著相关性,其决定系数均在0.8以上,且随深度的增加,各土层地温的相关性减弱;试验区土壤冻融期长达120 d左右,最大冻土深度约为80 cm,至3月上旬土壤完全解冻;整个冻融期可分为冻结带发育阶段、稳定冻结阶段及消融三个阶段,且此三阶段地温与土层深度间关系均可用公式精确拟合;冻融期土壤剖面盐分呈现随深度增加先增大后减小的趋势;处于冻结带中的土壤盐分保持0.3%以内的较低水平,属于非盐化土;80~120 cm深度存在稳定积盐层,且其盐分值基本表现出中度及重度盐化土的特征。     

冻融对北疆盐碱地长期滴灌棉田土壤盐分的影响

为了解北疆积雪覆盖条件下,冻融作用对盐碱地膜下滴灌棉田土壤盐分分布及变化的影响。采用时空变异法,以连续应用膜下滴灌0、4、6、8、10、15 a 6块棉田初春土壤盐分的变化为例进行分析。结果表明,"冻层滞水"及积雪消融入渗对80~100cm深度土体中盐分具有天然淋洗作用,冻融前后土壤盐分分布呈"广口杯"状。4月5日至14日在水分(直接驱动力)运动影响下,60~80 cm土层含盐量降低,其中一部分随毛管水向上蒸发,滞留于0~40 cm土壤;另一部分受重力水作用向下淋洗,80 cm以下土层含盐量升高。滴灌0 a地块0~140 cm土体内储盐量为29 063.00 g,滴灌15 a后,降至5 778.86 g。冻融对盐分的淋洗作用在应用滴灌年限较短地块表现得相对明显,即土壤中含盐量越高,淋洗作用越显著;冻融后滴灌0 a棉田0~140 cm土体储盐量降低8 941.33 g,滴灌15 a棉田降低614.62 g。提出冻融循环对土壤中盐分的天然淋洗作用是北疆盐碱地长期膜下滴灌棉田土壤盐分降低的重要因素之一。     

铜川市耀州区苹果林土壤水分状况研究

测定铜川市耀州区果地、果地～黄姜地和麦地不同类型土壤剖面含水量,研究其0～600 cm之间土壤含水量的变化情况.结果表明,耀州区正常降雨年份果地土层含水量从地表到地下呈现由低到高的变化,200～400 cm范围内出现了发育较弱的轻度干层;果地～黄姜地500 cm以上土壤水分得到了恢复,干层消失;500 cm以下土壤水分得到了补偿,但没有完全恢复.麦地100 cm以下土壤含水量没有明显变化,土层含水量正常.可见,轮作可以使土壤水分在一定范围内得到恢复.最后提出了土壤水分恢复的四点措施.     

基于HYDRUS-2D的滨海地区膜下滴灌土壤水盐运移模拟研究

以春玉米“郑单958”为供试作物，采用膜下滴灌灌水方式，设定2种不同灌水定额，分别是单次灌水定额20 mm和10 mm，测定试验区土壤水分、盐分含量，利用HYDRUS-2D模型对土壤水盐运移进行模拟，将模拟值与实测值进行对比分析，探究滨海地区盐碱化土壤水盐运移规律。结果表明：滴灌过程中，水平方向土壤盐分由膜下向膜边运移，膜下土壤淋洗效果好于膜边；竖直方向0~20 cm土壤水分、盐分变化幅度最大，土壤含盐量降低16.1%，淋洗效果明显；下层土壤盐分淋洗效果一般，土壤含盐量降低值仅为9.6%。土壤水分重分布过程中，0~20 cm土层土壤含水率和含盐量变化幅度比20~60 cm土层大。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层高灌水定额（20 mm）处理对土壤盐分的抑制作用分别比低灌水定额（10 mm）处理高26%、11%、19%，并且高灌水定额滴灌将土壤盐分淋洗到60 cm土层以下，而低灌水定额滴灌未能将土壤盐分淋洗到60cm土层以下。HYDRUS-2D模拟得到的土壤含水率与含盐量和实测值基本吻合，模型可靠。     

隔沙层对盐碱地土壤水盐运动的影响

在80~100 cm范围土层设置沙层,对土壤电导率和含水量进行为期6个月的观察,分析隔沙层对土壤水盐运动的影响。结果表明:80~100 cm层沙层在大降雨量时能够提高土壤含水量;降雨量小,蒸发强烈的5~7月份,隔沙处理能够使土壤积盐程度较对照减少50%~70%;隔沙层延缓沙层以上土壤水分的下渗,从而提高降雨对土壤盐分的淋洗作用。当降雨量接近蒸发量的时候,隔沙处理土壤就能明显脱盐,而在此雨量下,对照只能保证土壤不发生积盐或少量积盐。雨季结束之后,隔沙处理土壤脱盐率较对照提高10%~35%,并能够使土壤脱盐过程持续到10月份,对植物生长十分有利。     

土壤冻融温度影响下棉田水盐运移规律

以新疆北部常年膜下滴灌棉田为研究对象,探讨整个冻融过程中温度对土壤水盐运移规律的影响。研究结果表明：气温对土壤温度的影响随着土壤深度的增加而不断减小,滞后时间不断延长,并且气温对冻土的消融速度远远快于冻结速度,上层冻土消融速度快于下层。土壤水分受温度的影响较大,在冻结期,土壤水分从非冻结层向冻结层缓慢运移;在消融期,下层土壤水分在蒸发作用下不断向上运移。通过监测分析得知,温度间接影响盐分运移,在冻结期,土壤水分运移缓慢,土壤盐分运移变化较小;在消融期,土壤水分运移较为活跃,土壤盐分运移变化较大。在温度快速上升的情况下,土壤水分不断上移, 120～150 cm土壤盐分迅速向上扩散,上层土壤盐分不断增加,威胁膜下滴灌棉田可持续种植。     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

田块尺度下土壤水分和盐分的空间变异性

通过对 16m× 16m田块 2 89个土壤剖面的取样分析 ,测定土壤水分、pH、盐分、电导率。结果表明 ,土壤含水量均服从非正态分布 ;盐分的分布类型除 6 0～ 80cm呈非正态分布外 ,其它各层均服从正态分布。土壤水分和盐分的变异系数均呈中等变异强度。通过结构分析 ,发现土壤水分和盐分在一定范围内存在空间相关性。对土壤水分和盐分空间分布的动态变化进行了比较 ,同时采用CoKriging方法进行估值 ,与Kriging法相比 ,其估计方差减少百分数最大达到了 12 1.4 8% ,117.83%。     

季节性冻土区土体冻融过程及其对水热因子的响应

利用内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家野外观测研究站试验地的森林小气候观测塔,根据2015—2016年冻融期野外观测的气温、降水量、土壤温度和水分数据,对该区季节性冻土的冻融过程和特点进行分析,研究土壤冻结和解冻过程中各土壤层的垂直温度和水分的变化,以及对气温和降水量的响应。结果表明:①季节性冻土的土壤温度随着土层深度增加,土壤冻结和融化滞后天数也会增加,同时与气温的相关性也逐渐减小;②季节性冻土解冻的速度要快于冻结的速度;③在进入解冻期前,3月中旬到5月中旬,各层土壤温度始终保持在-1～1℃之间,不随气温波动;④降水量并不大的解冻期,土壤未冻水含量会迅速增加,说明冻融过程确实能够保存土壤水分,这将有利于植被应对春季干旱。     

盐渍土的热力构型对水盐运移的影响研究

通过野外定位观测和室内分析,探讨了冻融季节苏打盐渍土的热力构型及对苏打盐渍土的水盐变化的影响。结果表明:土体热力梯度是水盐运移的诱导因素和驱动力。冬季松嫩平原西部土体热力构型为冷冻层-过渡层-暖土层;消融季节土体热力构型为暖土层-过渡层-冷冻层-过渡层-暖土层。受土体热力梯度和水势梯度驱动,潜水向冻结层积聚形成冻土。土壤类型不同,冻土的组成和性质存在显著差异。盐化草甸土和苏打草甸盐土成为水分迁移的汇集区,大量地下水汇集在盐化草甸土和盐土的冻层中,0-70 cm土层的含水率显著增加,最高含量达60%。苏打草甸盐土和白盖苏打碱土的冻层为盐分汇集区,苏打盐土和白盖苏打碱土0-70 cm土层土壤盐分增加明显,其中0-40 cm土层的盐分增量最显著。冻土层积聚大量盐分导致消融季节土壤的盐渍化程度不断加重。     

干密度和含水量影响下非饱和黄土正冻结过程研究

通过自制的冻结与监测装置,进行了不同干密度和含水量条件下非饱和黄土的温度变化试验。试验结果显示,当干密度增大,土壤的导热能力将被削弱,随着冻结过程的不断进行该影响因素的作用不断增强。含水量对冻结中土体温度的变化也存在显著影响;含水量较高的土体降温更为剧烈,稳定状态时的温度也更低。通过对试验数据的分析,进一步得到了不同干密度与含水量的土体温度与温度梯度同冻结位置和时间的分段函数关系。回归结果表明：冻结初期,含水量是影响土体温度与温度梯度的主要因素,含水量越大降温越剧烈;而在冻结的后续阶段,温度与温度梯度的变化则受干密度与含水量的共同影响,随二者的增大土体降温程度逐渐减弱。     

天山北坡融雪期季节性冻土融化过程分析

利用军塘湖河流域典型试验场2013年11月至2014年3月整个冻结融化期野外观测的季节性冻土温度和水分数据,对融雪期该地区季节性冻土的融化过程和特点进行了分析,研究了融雪期土壤在融化过程中各土壤层的时间与垂直温度和水分的变化,并探讨了融雪期季节性冻土的水文效应。结果表明:1季节性冻土的融化过程可以分为融雪前期、融雪中期和融雪后期3个阶段;2融雪期季节性冻土的温度呈阶段性变化,随着土壤深度的增加,大气温度对土壤温度的影响越小,且存在明显的滞后性;3土壤的水分含量在融雪中期才有所提升,季节性冻土从上下2个方向融解;4融雪中后期的积雪液态含水率对土壤水热状况的影响显著,整个融雪期积雪密度对土壤水热状况影响较小;5季节性冻土的冻融过程对春季融雪径流有着十分重要的影响。     

沙漠绿洲区平原水库下缘盐荒地水盐动态规律

为揭示平原水库周边无灌溉盐荒地及防风林生长区水盐分布特征,在沙漠绿洲区多浪水库南库区周围布设了地下水监测井和土壤监测点,进行了为期2 a的逐月地下水埋深监测和土壤含水率及含盐量的定点取样测定试验。结果表明:库区周边盐荒地地下水埋深随监测时段变化变幅不大,2 a内均值为1.28 m;不同土壤含水率整体随土层深度增加呈升高趋势,其中60~100 cm的土壤含水率较其他土层波动较大。2 a间盐荒地的土壤含盐量在0.48~8.86 g·kg~(-1)之间变化,不同土壤总盐含量随土层深度增加呈减小的趋势,0~40 cm土层含盐量变化较为明显,具有显著的盐分表聚现象,其中,防风林地土壤含盐量在0~40 cm土层内较天然生态林地明显降低。     

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。     

东亚飞蝗产卵及蝗卵孵化与土壤含盐量的关系

1.在黃海蝗区自然条件下观察,东亚飞蝗选择芦葦地、茅草地及獐毛草地产卵,不选择盐蒿地。分析結果表明选择的产卵地与土壤含盐量及含水量有密切关系。 2.以人工配制不同浓度的盐土,任飞蝗自由选择产卵,結果証明飞蝗对不同浓度盐分具有明显的选择能力。两种盐土含盐量的差異在0.25％以下时,所产的卵数約各占一半;若两者差異在0.3％以上时,产在低浓度盐土内的卵数比高浓度內显著增多。由此可知,雌蝗产卵时能选择的最低含盐量临界为0.3％。在一般中度盐土內,含盐量的差異愈大,选择力愈明显。 3.沿海蝗区蝗卵的孵化温积,因所在环境的土壤盐分、土壤水分、植被盖度以及腐植质的多少而異。芦葦地、獐毛草地的含盐量都较低。在其他条件相近的情况下,此二种植被地內的蝗卵发育温积均低于盐蒿地,由于盐蒿地土壤內盐溶液浓度大,影响卵正常吸水,因而延缓了发育期。 4.未吸水的蝗卵在人工配制的不同浓度盐土中孵育,浓度愈低,孵化率愈高。孵化的最高浓度极限为0.35％。吸水卵在含盐量1.0％以上的土壤中,其孵化率随盐分上升而递減,最高孵化的盐量极限为3.5％,二者对盐分的抵抗力差别甚大。