灌溉水质对土壤化学特征和作物生长的影响

本文以灌溉水矿化度和钠吸附比为两个主要指标，组合成１６个灌溉水质处理，研究了不同灌溉水质对土壤化学性质和作物生长的影响。初步提出了引起盐害和碱害的灌溉水矿化度和钠吸附比的临界值。研究结果表明，灌溉水带入土壤的盐分在土壤中累积与淋洗交替进行。     

灌溉水质和方式对土壤水力传导特性的影响

通过对未扰动土芯的模拟灌溉实验,分析了灌溉过程中土壤饱和导水率的变化及不同灌溉处理土壤近饱和导水率的差异;研究了不同水质和灌溉方式对土壤水力传导特性的影响。     

灌溉水质对土壤水盐动态的影响

本文研究了灌溉水质对土壤水盐动态和牧草生长的影响。灌溉水含盐量分别为１００、１５００和３０００ｍｇ／Ｌ，设有６个试验处理。在高含盐水灌溉期间，盐分在土壤剖面中累积，低含盐水灌溉和冬季降雨期间部分土壤盐分被淋洗。由于盐分累积与淋洗反复进行，以及弱透水层的存在，可溶盐在６０－９０ｃｍ土层明显增加，土壤溶液钠吸附比（ＳＡＲ）随灌溉水含盐量增加而增高，牧草茎叶中的盐分亦随之而变化。当灌溉水含盐量达到１５０     

微咸水混灌对土壤理化性质及冬小麦产量的影响

根据中科院南皮生态农业试验站2002～2005年的冬小麦微咸水混灌田间试验资料,以淡水为对照研究了矿化度分别为3、4、5 g/t,的微咸水混灌对土壤积盐率、土壤饱和浸提液钠吸附比(SAR)、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响,从而确定适宜的灌溉水矿化度上限.结果表明,微咸水灌溉后土壤积盐程度与灌溉水矿化度呈正相关;微咸水灌溉会使土壤饱和浸提液的SAR升高,且影响深度因灌溉水矿化度而异.通过对冬小麦产量和产量构成因素的分析可得,在非偏早年利用微咸水灌溉的矿化度不宜超过3 g/L,偏旱年不宜采用微咸水进行灌溉,或灌溉后应采取措施缓解盐分胁迫,水分利用效率与灌溉水矿化度呈负相关,综合各种因素可以认为3 g/L是当地微咸水灌溉的矿化度的上限.     

入渗水水质对土壤导水特性影响的试验研究

为探究不同入渗水水质对土壤导水特性的影响,采用圆盘负压入渗法进行试验研究,选取两种水质(蒸馏水和自来水)对黄壤和红壤进行4个压力水头(0,-3,-6,-9cm)下的圆盘入渗试验。结果表明,随着入渗水电导率的增大,土壤入渗率、吸渗率及导水率均随之增大,且红壤在不同电导率的入渗水作用下土壤吸渗率的变化差异显著(P0.05)。在低水头压力下,两种水质入渗条件下测得的土壤导水率差异显著(P0.05);在高水头压力下,两种水质入渗下测得土壤导水率差异不显著,表明入渗水水质对土壤导水率的影响主要发生在低压力水头下即在细孔隙下的导水特性上。两种土壤的大孔隙与中等孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而增大,而小孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而减小,入渗水水质对红壤土不同级别孔隙水流贡献率的影响显著(P0.05)。研究分析相关参数的变化有利于探讨野外试验时入渗水水质对试验结果的影响,对于正确认识农田水文过程、开发利用劣质水资源、提高农业灌溉灌水质量和灌水效率等具有重要意义。     

田间低矿化水灌溉的土壤盐碱化过程的探讨

本文探讨了田间低矿化水灌溉的土壤盐碱化生态过程，结　果表明：无论在水平方向还是垂直方向上，随着灌溉水矿化度的增加，带入土体中的ＮａＨＣＯ３增多，从而引起土壤ｐＨ，全盐，ＨＣＯ３－，ＥＳＰ及ＳＡＲ逐渐升高．因灌溉水是以ＮａＨＣＯ３　为其主要成分，除Ｎａ＋、ＨＣＯ３－增多外，其余Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＳＯ４　２－总量变化不大．小麦采用畦灌的灌水量比玉米的埯灌大得多，带入的盐碱物质相应　增多，造成盐碱化的速度快于玉米田．在田间条件下，盐化和碱化的安全灌溉水矿化度分别　为２．５ｇ／Ｌ和１．５ｇ／Ｌ．     

灌溉方式对土壤水分运动参数的影响

通过实测和拟合的方法研究了不同灌溉方式对土壤饱和导水率及非饱和土壤水分运动参数的影响。结果表明:膜下滴灌明显改善了土壤导水性能,0-10 cm各土层土壤饱和导水率明显高于地面漫灌,并且两种灌溉方式下土壤饱和导水率都高于裸盐地;不同灌溉方式下,相同含水率所对应的非饱和导水率及非饱和扩散率均不同,0-100 cm各土层都表现为膜下滴灌>地面漫灌>裸盐地。膜下滴灌对土壤水分运动参数的影响,并不是由土壤质地、容重、温度、盐分等因素作用而引起,可能是由于膜下滴灌改变了土壤的团粒结构或土壤中盐分的离子组成而造成的。     

塔里木沙漠公路防护林带土壤入渗研究

为了探明塔里木沙漠公路防护林带咸水灌溉土壤入渗特性,在塔里木沙漠公路防护林带内选取5种不同种植年限的土壤,并取3种不同矿化度水,应用Guelph入渗仪测定土壤水分入渗过程,并进行模型拟合与分析。结果表明:不同种植年限对土壤初始入渗速率、饱和导水率有显著影响,尤其是0-10cm,10-15cm层土壤,随着种植年限增加土壤初始入渗速率、饱和导水率呈减小趋势。咸水灌溉条件下,土壤饱和导水率较淡水大。不同深度土壤入渗特性有差异,表现为25-40cm,40-60cm层土壤饱和导水率较其他层大。用常用的入渗模型对入渗过程进行模拟,可以发现通用经验模型对研究该区域土壤入渗有最好的适用性,Kostiakov模型也较适用,Horton模型在该区域土壤入渗研究中适用性相对较差。     

再生水灌溉对土壤理化性质影响的试验研究

通过室内土柱模拟试验的方法，研究了再生水灌溉对土壤理化性质的影响。结果表明：再生水灌溉对土壤扩散率和饱和导水率的影响与连续灌溉再生水的次数有关，短时间灌溉有降低的作用，但随着灌溉次数的增加，土壤扩散率和饱和导水率有增加的趋势；同时，随着灌溉次数的增加，土壤pH值降低，土壤有机质和全盐量增加；土壤溶液中各离子浓度有显著变化。灌溉5次之后，除0～10cm土层全盐量为0．107％外，其他各层均低于0．1％的限度；0～10，10～20，30～40cm土层的ESP均在5％～10％范围之内，20～30cm土层的ESP基本保持在原始的水平。再生水灌溉对土壤次生盐渍化的影响不显著。     

应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布

田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。     

Effect of Irrigation Water Quality on Soil Hydraulic Conductivity

The effect of irrigation water quality on unsaturated hydraulic conductivity (HC) of undisturbed soil in field was studied.Results show that within the operating soil suction range (0-1.6 KPa) of disc permeameters,the higher the electric conductivity (EC) of irrigation water,the higher the soil HC became.The soil HC doubled when EC increased from 0.1 to 6.0ds m^-1.High sodium-adsorption ratio(SAR) of irrigation water would have an unfavorable effect on soil HC.Soil HC decreased with the increasing of SAR,especially in the case of higher soil suction.An interaction existed between the effects of EC and SAR of irrigation water on soil HC.The HC of unsaturated soil dependent upon the macropores in surface soil decreased by one order of magnitude with 1 KPa increase of soil suction.In the study on the effect of very low soluble salt concentration (EC=0.1 ds m^-1 of irrigation water on soil HC,soil HC was found to be lowered by 30% as a consequence of blocking up of some continuous pores by the dispersed and migrated clay particles.Nonlinear successive regression analysis and significance test show that the effects of EC and SAR of irrigation water on soil HC reached the extremely significant level.     

华北地区微咸水应用对土壤水力传导性能的影响

由于淡水资源短缺,中国华北地区微咸地下水灌溉面积逐年增多。该文通过室内土柱淋洗试验,研究了灌溉水盐分浓度和钠吸附比(SAR)对华北地区非碱土(可交换钠百分比ESP0)和碱土(ESP30)饱和水力传导性能的影响。灌溉水盐浓度分别为2.5、10和25mmolc/L,SAR分别为0、10和30(mmolc/L)0.5。去离子(盐浓度0)作为对照处理。试验包括2个土壤碱度、9个灌溉水质组合和1个去离子水处理,共20个试验处理。试验结果显示,非碱土和碱土对微咸水应用的反应机理以及反应程度不同。当黏粒弥散程度较弱时,上部土壤的饱和水力传导度显著大于下层土壤;反之,则各层土壤的水力传导度均较小。在试验水质条件下,非碱土的平均饱和水力传导度的变化范围为0.75～13.25cm/h,而碱土的变化范围为0.06～6.50cm/h。碱土的稳定饱和水力传导度随着灌溉水盐浓度的增加或/和SAR的减小而增大,但在非碱土中稳定饱和水力传导度的变化规律与此基本相反。试验结果对合理应用微咸水灌溉非碱土和碱土具有指导意义。     

再生水灌溉模式对潮土结构性质及导水性能的影响

为揭示再生水不同灌溉模式下土壤结构性质及导水性能的差异。通过室内模拟土柱入渗试验,以清水灌溉为对照(CK),研究了再生水持续灌溉(RW)、再生水—清水混合灌溉(RW-2)及再生水—清水交替灌溉(ARW)3种灌溉模式对土壤容重、总孔隙度、团聚体稳定性、入渗率及饱和导水率的影响。结果表明:相比CK,各处理容重呈降低趋势,总孔隙度增加,但差异均不显著;再生水灌溉促进潮土>1mm粒级团聚体向<1mm粒级团聚体转化,相比CK,各处理<1mm粒级团聚体含量分别增长11.51%~31.22%;潮土团聚体水稳定性降低;各处理>0.25mm粒级团聚体含量分别降低2.92%~9.75%,平均质量直径分别降低11.30%~38.38%,几何平均直径分别降低3.93%~12.78%,其中RW最为显著;相关性分析表明,>1mm粒级水稳性团聚体含量对潮土结构稳定性贡献最大;再生水3种灌溉模式下潮土入渗率分别显著增长80.00%~260.00%;ARW处理潮土有效导水率上升22.68%,而RW和RW-2处理土壤有效导水率分别下降14.47%和42.36%。保持潮土结构性质方面以RW-2处理最好,改善潮土导水能力方面则以ARW处理最为显著。     

低盐再生水灌溉对亚热带红壤水力特性及微观结构的影响

低盐再生水是一种回用潜力巨大的替代性水源,为探究其灌溉亚热带红壤的适宜性,该研究以校园生活污水为再生水水源,设置再生水单一灌溉（WW）、再生水与蒸馏水交替灌溉（AWW）两种灌水模式,并以蒸馏水单一灌溉（CK）为对照。通过室外模拟土柱试验,研究了低盐再生水不同灌溉模式下红壤的盐碱度、微观结构及水力特性,并探讨了三者之间的相互作用关系。结果表明：1）低盐再生水灌溉降低了红壤的持水能力和导水能力;2）与CK处理相比,低盐再生水灌溉导致红壤田间持水率和凋萎系数降低,有效水在WW处理下增加6.33%,在AWW处理下减小27.85%;3） 两种低盐再生水灌溉模式下土壤大孔隙均增加,而有效孔隙、微小孔隙在WW处理下分别增加1.3%、5.0%,在AWW处理下分别减小4.3%、1.1%;4）与CK处理相比,低盐再生水灌溉使红壤电导率（Electrical Conductivity,EC）和Na+含量显著提高,而交换性阳离子总量（Cation Exchange Capacity,CEC）显著降低（P<0.05）。再生水两种灌溉模式中,AWW处理下土壤交换性钠百分比（Exchangeable Sodium Percentage,ESP）和钠吸附比（Sodium Adsorption Ratio,SAR）分别显著高于WW处理142.4%、120.3%（P<0.05）,从而引起更强烈的土壤黏粒分散;5）田间持水率、凋萎系数、有效水及有效孔隙和微小孔隙比例均与交换性Na+、ESP、SAR呈显著负相关,与CEC呈显著正相关。综上,低盐再生水灌溉亚热带红壤宜选择单一灌溉模式,且应定期监测土壤SAR和ESP等指标。研究结果可为再生水水质标准和灌溉制度制定提供参考。     

基于三维Copula函数的滴灌硝态氮淋失风险评估方法

硝态氮淋失是滴灌系统设计和运行管理需要考虑的重要因素。该研究构建了滴灌条件下的水氮运移模型,利用HYDRUS-2D软件进行了求解,模拟分析了田间尺度砂壤土饱和导水率和初始含水率空间变异对NO₃^--N淋失率的影响,并利用三维Gumbel-Hougaard Copula函数构建了土壤饱和导水率、初始含水率和NO₃^--N淋失率的联合分布函数,分析了给定土壤饱和导水率和初始含水率条件下NO₃^--N淋失率超过某一阈值的条件概率。结果表明,NO₃^--N淋失率概率密度函数可用指数函数表示;土壤饱和导水率和初始含水率的空间变异会明显增加NO₃^--N淋失风险;NO₃^--N淋失率超过给定阈值（6.4%,均质土壤条件下的NO₃^--N淋失率）的条件概率基本随土壤饱和导水率和初始含水率的增大而增大。构建田间尺度土壤特性参数（如饱和导水率、初始含水率等）与NO₃^--N淋失率的联合分布函数为研究多变量空间变异条件下NO₃^--N淋失风险评估提供了参考。     

局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响

以管栽玉米进行分根实验，在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下，分期测定两个1/2根区及整个根区的土-根系统总水分传导(简称水导)、单位根面积和单位根长水导，研究局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响。结果表明：各阶段处理5 d和10 d时，总水导、单位根面积和单位根长水导一致表现为固定灌水和交替灌水的灌水区较之均匀灌水1/2根区均显著增大，说明局部灌水可以显著增强灌水区土-根系统水分传输的补偿效应。固定灌水时，灌水区水导始终显著大于非灌水区；交替灌水时，两个根区呈交替变化趋势。与固定灌水相比，交替灌水非灌水区的水分传导明显增大。因此，交替灌水能更好利用各部分根系资源以满足作物需水要求。     

不同土质下灌水盐度对滴灌棉花生理及产量品质的影响

在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022 年进行桶栽试验， 设置 2 种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土 T1、砂土 T2）和 4 个灌水矿化度（0.85（S0）、2.00（S1）、 5.00（S2）、8.00g/L（S3）），共 8 个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明： 随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利 用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3 处理的蒸腾速率在蕾期较 S0 降低 10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增 后减趋势，S1 处理净光合速率较 S0 增加 8.40%。随灌水矿化度升高，2 种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势， 非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中， 用小于 3.69 g/L 的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的 主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。