苏北滩涂区水盐调控措施对土壤盐渍化的影响研究

苏北沿海滩涂区具有大面积存在盐渍化风险的可利用耕地。近年来不合理的开发利用使该地区土壤盐渍化程度加重。通过微区定位试验,对该区典型滩涂盐渍化土壤进行微咸水灌溉结合农艺处理的试验研究,探讨了利用水盐调控措施防控该地区土壤盐渍化程度的可能性。结果表明,在低矿化度(3 g/L左右)的微咸水灌溉条件下,石膏处理和秸秆覆盖处理均可以有效降低各层土壤SAR值,降低耕层土壤盐分含量,并且促进作物生长;当灌溉水矿化度达到6 g/L时,石膏处理仍具有一定控盐效果,但覆盖处理已不能控制土壤表层盐分含量的升高,作物的生长开始受到影响;当灌溉水矿化度达到10 g/L时,各处理耕层均显著积盐,作物生长受到显著影响。因此,6 g/L及以上矿化度的咸水不能用于该地区的灌溉,6 g/L以下浓度的咸水灌溉须配合石膏和秸秆覆盖处理使用。该研究为苏北滩涂区农田管理提供一定的参考依据。     

微咸水灌溉条件下含黏土夹层土壤的水盐运移规律

黏土夹层影响着土壤水盐运移及分布,为了研究在含黏土夹层的土壤中进行微咸水灌溉时土壤的水盐运移规律,进行了春小麦微咸水灌溉大田试验,并在此基础上运用数值模型对土壤盐分累积趋势进行了模拟预测。结果表明,黏土夹层对土壤水盐运移具有显著的阻碍作用,黏土夹层以上土壤平均含水量、含盐量呈随灌溉水矿化度增大而增加的趋势,黏土夹层以下各处理土壤水盐分布几乎不受微咸水灌溉的影响;大定额冬溉洗盐后,各处理0～70 cm土层最大积盐率仍高达65.7%,部分盐分滞留在黏土夹层以上;土壤盐分分布预测结果表明,微咸水连续灌溉5 a后,灌溉水矿化度为4和5 g/L的处理土壤盐渍化倾向明显,不宜在含黏土夹层地区长期使用矿化度>3 g/L的微咸水进行灌溉,否则将对土壤环境产生严重危害。     

秸秆还田对微咸水补灌的土壤盐分抑制及作物产量的影响

通过田间小区试验,研究了鲁北低平原地区小麦、玉米两熟制下微咸水补灌对土壤盐分与作物产量的影响以及玉米秸秆还田对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用.结果表明:麦季利用2 ～4 g/L矿化度的微咸水补灌1～2次,秸秆还田的小区没有发生明显积盐现象,对粮食产量基本无影响.用4 g/L矿化度的微咸水连续补灌2次,没有秸秆还田的小区土壤耕层明显积盐,对小麦生长产生明显危害并影响产量.秸秆还田后的土壤耕层结构疏松,容重降低,非毛管孔隙度显著增加,能有效抑制土壤盐分表聚,使作物主要根系活动层保持较低盐分水平而不影响作物正常生长.利用咸淡水轮灌压盐、秸秆还田抑盐、雨季降水淋盐综合措施,能使土壤盐分保持周年平衡,保证了微咸水补灌的安全高效.     

秸秆覆盖条件下微咸水灌溉棉花试验研究

我国是一个淡水资源短缺的国家，开发利用微咸水资源是缓解我国北方地区水资源供需矛盾的一条重要途径。该试验在麦秸覆盖条件下，研究了不同矿化度的微咸水灌溉对土壤和棉花生长的影响。结果表明，不论是淡水(CK)灌溉还是微咸水灌溉都会使得土壤盐分有所增加，而微咸水灌溉会对棉花的早期生长起到一定的抑制作用；但是，秸秆覆盖减少了土面蒸发，具有很好的保墒效果，而且明显抑制了微咸水灌溉后土壤盐分的表聚作用，从而减轻了微咸水灌溉对棉花生长的不良影响。因此，在旱季可以利用2～5 g/L的微咸水直接灌溉棉花，不会使土壤含盐量超过棉花的耐盐度。如果结合秸秆覆盖，微咸水灌溉对土壤和棉花的不良影响均无明显影响。这为微咸水资源的开发利用提供了理论和实践依据。     

滨海盐渍区海水养殖废水利用与减蒸抑盐措施研究

在半干旱的莱州地区,利用微区试验研究了海水养殖废水灌溉和秸秆覆盖双重作用下滨海盐土水盐行为及其耐盐能源作物(菊芋)效应。结果表明:秸秆覆盖能明显抑制土面蒸发,具有很好的保墒效果;秸秆覆盖能明显减弱土壤盐分的表聚作用,有效缓解了盐分对作物的直接接触危害。因海水养殖废水灌溉带入土体的大量盐分通过低频次的补充灌溉措施,以及夏季雨水的自然淋洗,土壤表层盐分在可控范围之内。秸秆覆盖能改善作物株形,显著增加作物产量,为我国滨海盐碱地区高矿化度的咸水资源有效利用以及耐盐能源作物生产提供了基本依据。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量的影响研究

为探讨微咸水灌溉利用模式,在天津市静海县进行了微咸水灌溉试验,研究了微咸水灌溉对土壤盐分动态与作物产量的影响.结果表明,微咸水灌溉下,施用改良剂能提高土壤渗透性,降低土壤pH值和土壤电导率(EC),降低了土壤含盐量,同时在试验周期0 60 cm的土层内未出现积盐现象.此外,微咸水灌溉时,施用改良剂可显著增加小麦穗数和玉米穗粒数,提高作物产量.采用3.7 g/L微咸水灌溉配合施用改良剂是该地区适宜的微咸水灌溉模式.     

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.     

入渗水矿化度对土壤水盐运移影响的试验研究

合理开发利用咸水和微咸水资源已成为当今世界各国关注的热点问题.为了分析微咸水矿化度、水量及土壤初始条件等因素对土壤水盐运移的影响,采用土柱在室内进行了微咸水入渗试验.该文分析了入渗水矿化度对入渗过程的影响,分析了盐分的分布特征,建立入渗水矿化度和土壤总盐量之间的数学模型,总结了土壤剖面的盐分运移规律.分析结果表明入渗水矿化度的增加可增大土壤的入渗能力,入渗水的矿化度在1～5 g/L时,土壤积盐量随入渗水矿化度增加而增大;不同矿化度的水入渗后,土壤表层含水率基本相近,接近饱和含水率.     

微咸水滴灌条件下沙穴种植的土壤水盐二维空间分布规律

河套灌区重度盐碱土具有结构性差、导水率低的特点,且该地区淡水资源短缺,为提高土壤水入渗性能,合理开发利用微咸水资源,可在滴头下方设置沙穴并利用微咸水灌溉。为探明不同矿化度微咸水滴灌的沙穴种植条件下二维土壤水盐分布规律,采用室内50 cm×50 cm二维土槽模拟试验,设置蒸馏水(0 g/L),2.0,3.0,4.0 g/L 4种不同矿化度处理,试验历时100 h。结果表明:在深度5 cm距滴头两侧15~20 cm及滴头下方25 cm的盐碱土处,土壤含水量较高,沙土土壤含水率随着矿化度的增加而增加,盐碱土土壤含水率随着矿化度的增加呈现先增加后降低的趋势,采用3.0 g/L灌溉水滴灌时,盐碱土含水率最大(变异系数为7.64%),说明利用3.0 g/L微咸水灌溉可有效提高沙穴种植条件下土壤含水率;入渗100 h后盐分主要聚集在滴头下方25~30 cm处,沙穴结构试验中,灌溉水矿化度为4.0 g/L的情况下土壤平均电导率最大(变异系数为50.59%),水平方向盐分淋洗效果优于垂直方向,且灌溉水矿化度越低,淋洗效果越显著,蒸馏水处理脱盐率为13.99%,灌溉水矿化度为2.0,3.0,4.0 g/L时积盐率分别为7.93%,14.57%,30.05%,脱盐半径随矿化度的增大而减小,3.0 g/L与2.0 g/L积盐量差异不显著(P=0.460>0.05),与4.0 g/L处理下积盐量差异显著(P=0.024<0.05)。结合土壤水盐空间分布规律,利用3.0 g/L微咸水可提高盐碱土土壤含水率,控制沙穴种植结构土壤积盐量,提高根系层土壤保水性。     

入渗水矿化度对土壤水盐运移影响的试验研究

合理开发利用咸水和微咸水资源已成为当今世界各国关注的热点问题。为了分析微咸水矿化度、水量及土壤初始条件等因素对土壤水盐运移的影响，采用土柱在室内进行了微咸水入渗试验。该文分析了入渗水矿化度对入渗过程的影响，分析了盐分的分布特征，建立入渗水矿化度和土壤总盐量之间的数学模型，总结了土壤剖面的盐分运移规律。分析结果表明：入渗水矿化度的增加可增大土壤的入渗能力，入渗水的矿化度在1～5 g/L时，土壤积盐量随入渗水矿化度增加而增大；不同矿化度的水入渗后，土壤表层含水率基本相近，接近饱和含水率。     

咸水结冰融水入渗对土壤水盐运移和玉米苗期生长的影响

依据咸水冰盐水融离原理,利用土柱模拟试验,设置4个灌溉方式,分别为对照处理(淡水)、咸水灌溉、咸水结冰灌溉和咸水结冰灌溉+秸秆覆盖,研究咸水结冰灌溉条件下土壤水盐的独特运移机制。结果表明,与淡水灌溉相比,咸水灌溉处理表层0~40 cm土壤水分含量偏低,而深层土含水量则较高;咸水结冰灌溉下这一规律更为明显。但配合秸秆覆盖措施能在一定程度提高咸水结冰灌溉后各土层土壤含水量。咸水直接浇灌使各土层土壤盐度EC1:5偏高,盐分累积量增大,且盐分具有明显表层聚集特性,表层0~40 cm盐分累积量占0~80 cm土体的62.2%;而咸水结冰后灌溉则显著降低表层0~40 cm土层的盐分累积,仅占18.6%;咸水结冰后灌溉配合秸秆覆盖则进一步促进表层的脱盐率提高,特别在0~10 cm土层,土壤盐度仅为0.15 dS·m -1,盐分累积67.8 g·m-2,与淡水处理间差异未达显著水平(P>0.05)。咸水结冰灌溉配合秸秆覆盖可促进表层土壤的脱盐,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解或消除盐分对作物生长的危害,使玉米的生长状况达到淡水灌溉处理的效果。     

西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型

为了定量计算微咸水膜下滴灌对土壤水盐和西葫芦产量的影响,根据微咸水膜下滴灌土壤水盐运移特点和西葫芦生长试验,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移模型和水盐生产函数,并将二者联立,建立了西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐运移对产量影响的预测模型。利用西葫芦微咸水膜下滴灌水盐试验数据对模型进行验证,结果表明模型计算的西葫芦微咸水膜下滴灌土壤含水率和土壤含盐量与实测土壤含水率和土壤含盐量的变化趋势一致,模型计算土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的均方根误差分别为0.049 cm~3/cm~3、0.065 g/kg和3.83 t/hm~2,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均相对误差分别为5.17%、7.42%和5.84%,土壤含水率、土壤含盐量和西葫芦产量的平均绝对误差分别为0.047 cm~3/cm~3、0.062 g/kg和3.95 t/hm~2。所建的模型具有较高的模拟精度,可用于模拟西葫芦微咸水膜下滴灌土壤水盐动态和西葫芦产量。     

咸水灌溉对麦—玉两熟制农田土壤水稳性团聚体的影响

为探明咸水灌溉对麦—玉两熟轮作农田土壤团聚体的影响效应,在长期定位咸水灌溉试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度咸水连续灌溉第13~14年农田土壤盐分(EC e)及水稳性团聚体分布和稳定性指标的变化规律。试验设置5个灌溉水矿化度处理,分别为1,2,4,6,8 g/L。结果表明,0—40 cm土层土壤EC e随灌溉水矿化度增加而增大,4,6,8 g/L灌水处理与1 g/L处理间差异达显著水平。咸水灌溉改变土壤水稳性团聚体的粒级分布,灌溉水矿化度≤4 g/L时,0—40 cm土壤水稳性团聚体以大团聚体(>0.25 mm)为优势粒级,随灌溉水矿化度增加,大团聚体质量分数降低,微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉+黏团聚体(<0.053 mm)质量分数增大,当灌溉水矿化度达到6 g/L时,粉+黏团聚体占比最大。咸水灌溉降低土壤水稳性团聚体的稳定性,随灌溉水矿化度的增加,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径减小,分形维数增大,但2 g/L与1 g/L灌水处理间无显著差异。在该研究灌溉制度下,≥4 g/L咸水灌溉显著增加土壤盐分,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用。     

覆盖及水质对土壤水盐状况及油葵产量的影响

为了分析不同地面覆盖措施及灌溉水矿化度对土壤水盐分布特征及油葵产量影响,该文以无地面覆盖措施为对比,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖条件下,采用不同矿化度微咸水进行灌溉时的土壤水盐分布情况以及油葵部分生理指标及产量特征。结果表明：无论是采用淡水还是微咸水灌溉,与无覆盖措施相比较,秸秆覆盖和地膜覆盖均能有效的减少棵间蒸发,起到蓄水保墒的作用,且能有效地降低油葵主根层土壤的积盐程度;地面覆盖措施不同,油葵主根层土壤含水率随灌溉水矿化度的变化而变化的规律不同;灌溉水矿化度相同时,采取地面覆盖措施处理的油葵产量普遍大于不覆盖处理。因而采用微咸水灌溉油葵时,结合以一定的地面覆盖措施是十分必要的。     

秸秆排水体埋深对盐渍土水盐分布的影响及排水抑盐效果

为探究秸秆排水体对盐渍土水盐运移的影响及其排水排盐效果,通过室内土柱试验,研究在淡水(CK)和微咸水灌水情况下秸秆排水体埋深为40和60 cm时供试土壤的水盐分布状况。结果表明,入渗阶段,湿润锋与入渗时间呈幂函数关系,累积入渗量与入渗时间则可采用Kostiakov模型进行拟合;蒸发阶段,秸秆排水体对埋设深度以下的土体具有明显的保水作用,40 cm埋深的处理在40~70 cm土层范围以及60 cm埋深的处理在50~70 cm土层范围土壤水分变化的相对变化量均0;秸秆排水体有利于保持灌水后土壤的脱盐状态,40 cm埋深处理和60 cm埋深处理比无埋设的对照处理分别减少了19.61%和15.68%的盐分变化量;秸秆体的排水排盐效果与灌水矿化度和秸秆排水体埋深密切相关,灌溉水矿化度适当的增加和秸秆体的埋设加深将有利于排水效果的提升,低灌溉水矿化度结合秸秆体深埋具有更好的排盐效果。该研究为微咸水灌溉及盐渍土的开发利用提供依据和参考。     

河北低平原冬小麦长期咸水灌溉矿化度阈值研究

在研究咸水灌溉对土壤和作物的影响过程中,对土壤盐分监测相对困难,而监测灌溉水的盐分更简单易行,但作物不同时期灌溉咸水的矿化度阈值较难确定。本文以2007—2015年在河北省衡水旱农节水试验站进行的长期咸水灌溉试验数据(灌溉水设置1 g·L~(-1)、2 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、6 g·L~(-1)和8 g·L~(-1)共5个矿化度;冬小麦生长期间灌溉3次水)为基础,以矿化度为1 g·L~(-1)灌溉水为淡水对照,调查不同处理小麦的相对出苗率、相对籽粒产量及土壤盐分等作物生长、产量和环境变化指标,并采用FAO分段函数方法,分析了‘石家庄8号’冬小麦多年咸水灌溉的矿化度阈值及其影响因素。结果表明,采用4 g·L~(-1)和6 g·L~(-1)咸水灌溉,多年平均小麦出苗率相当于淡水的93.8%(P0.05)和70.4%(P0.05),多年平均产量相当于淡水灌溉的86.0%(P0.05)和65.3%(P0.05),用小于4 g·L~(-1)的咸水灌溉,籽粒产量(产量变化小于15%)和出苗率不是影响咸水灌溉矿化度阈值的限制因素。经计算冬小麦多年咸水灌溉矿化度阈值为2.14~3.95 g·L~(-1),平均值为3.19 g·L~(-1),变异系数为21.1%。综合考虑产量和土壤盐分累积风险确定河北低平原冬小麦长期灌溉咸水矿化度阈值为2.47 g·L~(-1)。矿化度阈值与播前1 m土壤盐分有一定负相关关系(相关系数-0.587),与淡水灌溉产量呈一定正相关关系(相关系数0.516)。土壤盐分累积风险分析结果表明,按照灌溉咸水矿化度与土壤平均盐分拟合的指数方程预测,采用2.47 g·L~(-1)咸水连续9年灌溉,0~20 cm耕层土壤未达到盐渍化水平(平均土壤盐分预测值0.98 g·kg~(-1)),而1 m土体出现轻度盐渍化(平均盐分含量预测值1.17 g·kg~(-1)),土壤盐分稍有累积,但未对冬小麦产量造成明显影响。由此来看,以2.47 g·L~(-1)咸水长期灌溉造成土壤严重盐渍化的风险较小。     

咸水畦灌农田土壤水热盐动态及油葵生长的试验与模拟

为探究中国西北旱区咸水畦灌条件下农田土壤水热盐动态及其对作物生长的影响,采用大田试验和WASH-C模型(Layered Soil Water-Solute-Heat Transport and Crop Growth Model,土壤水热盐迁移和作物生长耦合的模拟模型)模拟相结合的方法,分析油葵全生育期内不同灌水量和矿化度处理下土壤剖面水盐分布特征、温度变化及油葵生长规律。试验设置包括2个灌水量水平(分别为油葵畦灌需水量的100%、50%)和3种畦灌水矿化度(分别为0.7、4.0、8.0 g/L)。结果表明,土壤剖面的水、盐、热分布在根区(0～40 cm)的变动幅度要大于深层(40～100 cm),灌水量越多,水分、盐分变幅越大。随着灌水次数的增加,土壤剖面在0.7 g/L矿化度下出现脱盐现象,4.0、8.0 g/L矿化度下出现积盐现象,并且灌水量越大,相应的脱、积盐率越高。试验前期各层地温变化幅度较后期大,温度变化幅度随土壤深度增加而减小。0.7g/L、100%油葵需水量下的作物LAI和产量最大,8g/L、50%油葵需水量下最小,两处理的LAI分别为8.41、3.80 cm~2/cm~2,产量分别为5.49、3.08t/hm~2,差异显著(P0.05)。模拟结果表明,WASH-C能够较好地模拟各时期土壤中根区、深层含水率的分布特征,所有模拟结果的R2不低于0.53。在咸水矿化度小于等于3g/L的情景模拟下,作物根区不会产生明显的积盐现象。合理的咸水畦灌制度有利于充分利用咸水资源并提高油葵的水分利用效率和产量。     

秸秆深层覆盖对土壤水盐运移及小麦生长的影响

通过对秸秆不同覆盖方式的土柱模拟实验研究表明,秸秆深层覆盖在土壤中形成了一个毛细管障碍层,破坏了土壤毛细管的连续性,明显降低深层土壤水分蒸发,减少了深层土壤盐分向表层的运移;秸秆表层覆盖使土表与空气的接触面变小,利于土壤保水。深层秸秆结合表层秸秆覆盖对土壤的保水效果最好,而且抑制盐分的土壤表聚,减轻土壤盐分对作物生长的胁迫,降低土壤耕层的返盐,保证了作物正常生长。