微咸水水质对压砂地土壤入渗性能的影响

为研究土壤容重以及供水水质对土壤水分垂直入渗性能的影响,以香山地区不同容重(1.35、1.45 g/cm^3)的土壤为研究对象,通过室内土柱一维垂直入渗试验,选择供水水质为影响因子,设置4种不同电导率的供水水质(0、2.5、5.0、7.5 mS/cm)对土壤入渗时间、入渗率,盐分分布特征以及含水率分布特征进行研究,并用Philip、Kostiakov和通用经验模型来模拟土壤水分入渗过程。结果表明:微咸水入渗可以增大两种土壤的入渗性能,对土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤影响更为明显,利用Kostiakov入渗方程能更好地拟合不同容重的土壤水分的入渗过程,且模型对土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤入渗过程的拟合精度更高。土壤含水率与盐分再分布的过程中,在土壤上层,电导率为0 mS/cm入渗条件下,两种容重土壤的土层的含盐量均小于土壤初始含盐量,说明其在不同程度上可以淋洗盐分,在供水水质电导率为2.5、5.0、7.5 mS/cm条件下,两种容重土壤的土柱剖面均出现明显积盐的情况;在4种供水水质的入渗条件下,在土壤上层,两种容重的土壤含水率均出现急剧下降的趋势,这是由于随着电导率的增加,土壤的导水性能随之增加,但是在同一深度,土壤容重为1.35 g/cm^3的土壤含水率略高于压砂地土壤容重为1.45 g/cm^3的土壤含水率,这是由于在一定的范围内,随着土壤容重的增加导致土壤孔隙率的减小,水分的运动过程受到阻碍,进而影响到土壤的含水率。     

旱作农田土壤表层容重年内变化特性的试验研究

以黄土高原区旱作农田土壤为研究对象,基于年度跟踪试验,分析了农田表层土壤容重年内变化过程和特性,结合同步配套监测的试验区降雨量、气温及土壤含水率等资料,探究了玉米生长期内表层土壤容重变化机理。研究结果表明:玉米生长期内表层土壤容重表现为随时间增大的趋势;容重在生长期内变化过程可分为播种后容重陡增阶段、播种后容重缓增阶段、雨期容重陡增阶段、雨期容重波动阶段和容重缓降阶段;第一次大降雨后表层土壤容重达到最大值,湿陷变形过程基本完成;耕作层土壤深度范围内,10~20 cm土壤容重在3个阶段都处于最大,主汛期到来之前,0~2 cm土壤容重2~10 cm土壤容重,主汛期0~2 cm土壤容重2~10 cm土壤容重。研究结果可为农事作业管理、土壤入渗参数的预测与灌溉管理提供参数支撑。     

盐碱地滴灌春小麦土壤水盐运动特点

通过测坑试验,测定水平和垂直方向距滴灌带不同位置土壤含水率和含盐量.结果表明,小麦滴灌条件下土壤水盐分布受滴灌影响深度主要在0～60 cm土层,0～20 cm土层水盐变化最剧烈.小麦主根系层土壤在垂直和水平方向一定范围内(垂直20 cm、水平25 cm)形成一个盐分淡化区,在0～100 cm土壤剖面内,土壤含水率随土层深度呈先升后降变化.土壤盐分在0～40 cm处于脱盐状态,60～100 cm积盐.上层土壤水盐受灌水和蒸发的影响随时间均升降交替变化,土壤盐分在非灌水期间呈表层和深层双聚、耕层脱盐特点.     

蓄水坑灌下矮砧苹果园水分监测点位置研究

以蓄水坑灌(坑深40 cm)下的5 a生矮砧富士苹果树为研究对象,通过田间测定直径小于等于2 mm的吸水根分布和不同位置的土壤含水率情况,采用数据拟合和聚类分析的方法,探讨蓄水坑灌下矮砧苹果树土壤水分监测点的合理布置。结果表明:1蓄水坑灌下,苹果树吸水根在水平方向上主要分布于距树干0~90 cm范围内,其根长密度占总根系的90%以上;垂直深度上主要分布于距地表0~120 cm深度范围内,其根长密度占总根系的80%以上,并在40~60 cm深度达到生长峰值,其根长密度占总根系的40%以上。2以Dr90(距离树干90 cm,深度0~120 cm)监测点为含水率分析区域,通过水分分布曲线拟合和聚类分析得出,Dr90监测点60 cm深度处的含水率可代表整个0~120 cm深度剖面的含水率情况,并利用2013年的实测数据进行验证,含水率相对误差在±5%范围内。     

土壤容重对蓄水坑灌入渗及水氮分布的影响

为探讨土壤容重对蓄水坑灌入渗和水氮分布的影响,试验采用30°扇柱体有机玻璃土箱,高120 cm,半径100 cm,设置3个土壤容重水平:1.3、1.4、1.47 g/cm3。通过室内入渗试验,研究了土壤容重对肥液入渗、含水率分布、铵态氮和硝态氮含量的影响。结果表明:蓄水坑灌条件下,累积入渗量随土壤容重的增大而减小,不同容重下累积入渗量与入渗时间之间均符合Kostiakov入渗模型。随土壤容重的增大,湿润体范围逐渐减小,在分布1 d内,0~60cm深度土壤体积含水率随土壤容重的增大而增大。土壤铵态氮含量随土壤容重的增大在不同径向方向上变化不一致。不同容重下深层湿润锋处土壤硝态氮的累积量为:1.47 g/cm31.4 g/cm31.3 g/cm3。     

不同土层土壤特性空间变异性关系的联合多重分形研究

应用联合多重分形理论研究了0～20 cm土层土壤含水率、土壤电导率、砂粒含量、粘粒含量、粗粉粒含量、土壤粒径分布体积分形维数、土壤容重、有机质含量的空间变异性与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相互关系。结果表明:相对于0～20 cm土层上述变量的空间变异性,20～40 cm土层粗粉粒含量、有机质含量空间变异性的变化率最大,土壤电导率、粘粒含量、土壤粒径分布体积分形维数空间变异性的变化率最小,砂粒含量、土壤含水率、土壤容重空间变异性的变化率介于两者之间;多尺度上,0～20 cm土层土壤含水率、土壤容重、有机质含量、粘粒含量、砂粒含量、土壤电导率、土壤粒径分布体积分形维数、粗粉粒含量与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相关性依次减弱。     

不同初始含水率条件下的微咸水入渗实验

针对矿化度均为3g/L的微咸水入渗时,土壤初始含水率对土壤入渗过程的影响,采用室内均匀土柱一维垂直入渗实验方法,分别对初始含水率为2.25%、8.18%、13.12%、16.40%的土柱入渗过程进行了研究。分析了不同土壤初始含水率对累积入渗量和湿润锋推进深度以及土柱剖面含水率的影响。采用Kostiakov模型对累积入渗量和时间的关系进行了拟合,结果表明累积入渗量与初始含水率呈负相关关系。采用幂函数将初始阶段的湿润锋推进深度与时间关系进行拟合,结果表明二者呈明显的幂函数关系,且初始含水率越高湿润锋推进速度越慢。采用一维代数模型对土壤剖面含水率进行分析发现,初始含水率越高,模型的理论值越准确。总之微咸水在土壤中的入渗能力与初始含水率有着密切关系,随着入渗过程的进行,初始含水率对入渗能力的影响逐渐减小。     

棉花膜下滴灌墒情监测点的定位

结合田间观测,研究了棉花膜下滴灌墒情监测点的定位问题。试验于2009年6月至9月在新疆库尔勒市包头湖农场进行,试验区采取1膜1带4行棉花的种植形式,距滴灌带0、20、45、70 cm处布置4根TDR观测管,采用TDR观测0~100 cm深度土壤剖面水分分布。结果表明,滴头处的监测点与距滴灌带20、45 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点布置于距滴灌带0、20、45 cm处均可,不宜布置在更远处。     

番茄根系层土壤水分变化规律及标定方法研究

研究了番茄根系层土壤含水率的变化规律及番茄根系在土层的分布状况,从而准确确定根系层耗水最强烈的区域。结果表明,番茄根系层土壤含水率及波动幅度随距植株水平距离的增加而递减。距植株5cm处土壤含水率最小值从苗期的10cm土层下降到开花结果期的20cm土层。苗期一个灌水周期内,距植株15cm处苗期土壤含水率随土层深度的变化随灌水后时间推移趋于平缓,开花结果期10~20cm土层土壤含水率达到最小。苗期和开花结果期,距植株25cm处土壤含水率均表现为10cm以上土层变化较大,10cm以下土层土壤含水率随深度变化不大。苗期到开花结果期,土壤水分低值区域范围水平方向扩大,竖直方向扩大并下移。苗期可用距植株5cm处0~10cm土层含水率,开花结果期可用距植株5cm处0~30cm土层含水率计算作物蒸腾量。     

膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律研究

2009年,在新疆库尔勒包头湖农场智能化棉花膜下滴灌工程示范区,选择典型的一膜一管4行种植的棉花为试验区(共计20个测点),测定了各个采样点以及3个不同深度的土壤含水率。运用地统计学和经典统计学方法,分析了棉花4个生育期内土壤水分的空间变异特性。结果表明,土壤质地为砂壤土时,土壤含水率的空间变异性属于弱变异;随着棉花的生长,土壤水分的分布越来越趋于均匀化;在棉田主要生育期内,研究土壤含水率空间分布最好的半方差函数模型是球形模型;土壤含水率的大小基本上和该点与滴灌带的垂直间距成反比例关系;棉花行对棉田土壤水分的再分布起到了很大的影响,距离棉花行越远,受到的影响就越小。     

不同灌溉定额对膜下滴灌棉花土壤盐分分布的影响研究

开展了不同灌溉定额对土壤盐分分布影响的试验研究。结果表明,灌溉定额越大,盐分运动和分布所受到的影响越大,盐分水平方向运动越远,相同距离处土壤盐分含量相对越低,垂直方向,土壤盐分向耕作层以下运移并发生聚积,毛管附近土壤盐分淋洗范围和淋洗程度均越大,远离毛管宽行距盐分聚集范围越大且较深。灌溉定额越小,浅层土壤盐分积盐率越高,毛管附近土壤盐分淋洗范围和淋洗程度均越小,远离毛管宽行距盐分聚集范围越小且较浅。     

北疆滴灌春小麦土壤水盐分布特点研究

新疆滴灌技术已在小麦作物上推广应用,但滴灌小麦农田大多受盐碱危害,为研究滴灌小麦水盐分布特点,通过测坑试验,分析了小麦各生育期土壤剖面上的水盐分布,结果表明,小麦滴灌条件下土壤水盐分布垂直方向受影响深度主要在0～60cm土层,在0～20cm土层水盐变化最为剧烈。土壤盐分分布变化范围和水分变化范围基本吻合。在0～100cm土壤剖面内,土壤含水量的分布呈随土层深度呈先降低后升高的趋势,而土壤盐分则基本上呈现先增加后减少再增加的分布特点。     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

土壤盐分垂向非均匀分布下的番茄盐分生产函数研究

利用番茄盆栽试验,在土表以下17cm处布设秸秆隔层,有效隔断土壤毛管连续性,再结合灌溉水的淋洗作用,促使土壤盐分向下运移,盆栽土壤在垂直方向上趋于“上低下高”的非均匀分布状态,探究该盐分状态下番茄产量和作物不同生育阶段根系及盐分分布特征间的内在联系。结果表明,在土壤盐分垂向非均匀分布处理中,隔层以下土壤中过高的盐分含量抑制了番茄根系的生长与分布,而上层低盐区土壤中根系则呈现出补偿性生长。在盆栽土壤盐分含量一定时,盐分垂向非均匀分布处理的根系干物质量及果实产量均显著高于盐分均匀分布处理（P<0.05）,盐分“上低下高”的差异性分布缓解了作物整体所受盐分胁迫。在参照传统水分生产函数Stewart模型和Jensen模型的基础上,分别利用表层盐分因子、平均盐分因子及根系加权平均盐分因子构建作物盐分生产函数,经函数精度评估后发现,利用根系加权平均盐分因子结合Jensen函数构建的作物分阶段生产函数对番茄产量的预测精度最高,而不同生育阶段中,番茄坐果期土壤含盐量及根系分布状况对最终产量的影响最大。     

内蒙古河套灌区荒地水盐运移规律模拟

该文以内蒙古河套灌区为背景展开荒地水盐运移规律研究。在田间试验基础上,分析荒地土壤水盐的运移机理,利用HYDRUS-1D模型对荒地土壤水盐的迁移规律进行了模拟。荒地做为灌区盐分的贮存地,成为灌区水盐平衡的重要调节因素,荒地水盐动态研究对于干旱灌区具有重要意义。结果表明,强蒸发是荒地水盐运移的原动力,5 cm土层EC值上升了66.10%,20 cm土层EC值上升了63.89%。荒地在作物生育期是积盐的过程,在秋浇期是流失盐分的过程。经检验,HYDRUS－1D模型对盐渍化地区荒地水盐在垂直方向运移的模拟具有较高的精度,为区域水盐管理和灌区的可持续发展提供科学依据。     

入渗水头对盐碱土水盐运移影响的试验研究

通过室内盐碱土垂直入渗水盐模拟试验,分析了不同水头作用下湿润峰、累积入渗量、土壤含水量、电导率及Cl-浓度的变化特征。研究结果表明,不同水头条件下湿润峰和累积入渗量与入渗历时有显著的乘幂关系,影响顺序为10 cm>5.0 cm>2.5 cm;在脱盐区不同入渗水头土柱剖面的土壤含水量、电导率及Cl-浓度分布基本一致,而在盐分累积区,随着入渗水头的增加积盐深度减小,无论是入渗结束时还是再分布15 h,不同入渗水头脱盐效果有明显差异,表现为2.5 cm>5.0 cm>10 cm;随着入渗水头的增大,脱盐区深度略有增加,入渗结束时装土容重1.35、1.45 g/cm3的入渗脱盐深度与湿润峰的比分别为0.682和0.690,再分布条件下的比分别为0.619和0.632,在不同入渗水头作用下,再分布过程土壤的水盐运移比入渗过程缓慢。     

不同水头压力的微润灌对土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土微润灌为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同水头压力(1、1.5、2、2.5 m)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,水头压力较低,水分水平扩散距离较小,土壤湿润区形状明显为椭圆形,随着水头压力的增大,水分水平扩散距离与垂直入渗距离逐渐接近,湿润区形状呈现由椭圆形向圆形转化的趋势;不同水头压力下湿润区位置均表现为在水平方向上以微润带埋设位置为中心,呈左右对称关系;垂直方向上土壤湿润区主要集中在微润带以下位置;提高水头压力,可以有效增大土壤湿润区面积及湿润体内土壤含水率;不同水头压力下均表现为以微润带为中心,形成土壤脱盐区,土壤盐分聚集在湿润锋附近;低水头处理,湿润区内土壤得不到有效淋洗,土壤脱盐区面积较小及脱盐率相对较低;高水头处理,盐分随水分运移至表层和深层土壤,扩大了土壤脱盐区面积,并且提高了土壤脱盐率,水头压力越高,该现象越明显。     

绿洲滴灌棉田土壤水盐动态变化研究

采用田间试验对盐渍化棉田不同生育时期、不同深层土壤盐分的动态变化进行了研究,结果表明:膜下滴灌在连续的滴水作用下可在一定时间内降低土壤盐分,并不能从根本上减少土壤盐分;滴水开始后,水平方向上距离滴头越近土壤盐分积累越少,垂直方向盐分的积累主要在40~60 cm土层,60~100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;不同土壤深层间、不同生育期间土壤盐分变化都达到了极显著水平。     

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。