不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响

为探究不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响。采用室内有机玻璃土柱模拟试验,设置3个梯度灌水水质(蒸馏水、3 g/L微咸水、10 g/L咸水)和2种灌溉方式(结冰灌溉、直接灌溉)的6种不同处理,对土壤的水分入渗特性及脱盐效果进行对比分析研究。结果表明:(1)3个梯度灌水水质下,结冰灌溉方式的土壤初始入渗速率分别是直接灌溉方式的8.2,4.6,5.8倍。结冰灌溉方式下,灌溉水矿化度越高,土壤入渗速率越快;(2)Kostiakov模型适合拟合不同矿化度咸水结冰灌溉方式下的土壤水分入渗过程,Horton模型适合拟合不同矿化度咸水直接灌溉方式下的土壤水分入渗过程;(3)3个梯度灌水水质下,直接灌溉方式0—60 cm土层土壤含水率较结冰灌溉方式分别提高1.4%～6.3%,1.6%～3.6%,0.9%～7.6%;(4)各处理下0—30 cm土层土壤脱盐效果较为显著,盐分不断向土层60 cm处迁移,各处理土壤脱盐率逐渐降低。0—30 cm土层处,淡水直接灌溉方式下土壤脱盐率最大(93%～97%),3 g/L微咸水结冰灌溉的脱盐率次之(87%～91%)。50—60 cm土层处,淡水结冰灌溉方式下土壤脱盐率最高(13.3%),其次为3 g/L微咸水结冰灌溉方式(9.1%)。综合考虑,3 g/L微咸水结冰灌溉能够提高土壤水分入渗速率,有效降低0—60 cm土层的土壤盐分含量。     

灌水频率对辣椒各生育期设施土壤盐分迁移规律的影响

为寻求设施栽培条件下辣椒各生育期适宜灌水频率,通过室内土箱模拟试验,研究辣椒苗期、现蕾期和成熟期同一灌水总量高(5 d灌1次水)、中(10 d灌1次水)和低(15 d灌1次水)3个不同灌水频率设施土壤剖面盐分迁移规律。结果表明:辣椒苗期,各灌水频率灌水后,0~20 cm土层脱盐率均达34%以上,积盐量降幅分别达47.57%、49.85%和52.41%,20~50 cm土层积盐量却表现为中频低频和高频;辣椒现蕾期,灌水前,中和低频灌水土壤含盐量最大值均出现在10~20 cm土层,而高频灌水最大值在30~40 cm土层,灌水后高频灌水由于优先流导致30~40 cm土层含盐量降幅最大;辣椒成熟期,灌水前,高和低频灌水盐分表聚现象强于中频,但高频灌水后,0~20 cm土层脱盐率仍相对较大,20~50 cm土层盐分有累积优势,中频灌水下20~50 cm土层含盐量降幅却较大,20~50 cm土层积盐量高频灌水比中频灌水高18.86%。在辣椒成熟期前采用中频适量灌水较优,但在辣椒成熟期宜采用高频少量灌水,低频大量灌水易出现将大量盐分离子淋洗出土体的现象,加大地下水的污染风险。     

苏北滩涂水稻微咸水灌溉模式及土壤盐分动态变化

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响,利用田间试验资料对SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率,并预测了长期微咸水灌溉对土壤盐分的影响。结果表明:1.5 mg/cm3矿化度微咸水足量灌溉可以获得较高的产量和水分利用效率;各微咸水处理在60~90 cm土层均出现不同程度的盐分累积现象,具体累积深度和土壤盐分浓度与灌水量和灌水矿化度有关;采用1.5 mg/cm3矿化度微咸水进行微咸水长期灌溉研究,10 a的模拟结果显示此灌溉制度不会引起0~100 cm土层土壤次生盐渍化。该研究为滨海地区微咸水合理利用提供了理论依据。     

咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征分析

为探究合理的咸水结冰灌溉水量及咸水结冰灌溉下冻融期土壤水热盐动态迁移规律，以重度盐碱地为研究对象，在内蒙古达拉特旗开展连续2年田间小区原位冻融试验，设置4组灌水梯度，灌水量分别为140 mm (S1),180 mm (S2),220 mm (S3)以及不进行灌溉对照(CK),灌溉水矿化度为8～10 g/L。通过测定试验期内土壤含水率、土壤温度以及盐分分布，分析咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征。结果表明：咸水结冰灌溉可显著提高春季消融后土壤含水率，减缓冻融期深层土壤温度变异程度，降低因土壤温度变化引起的返盐现象，灌溉水量越大，土壤含水率提升幅度越大、保温效果越显著。经过反复冻融循环，适宜的咸水结冰灌溉处理下土壤盐分降低，当灌溉水量<180 mm时脱盐率与灌水量呈正相关，当灌水量>180 mm时春季消融后土壤含盐量增加。2年试验期内相较于未进行灌溉的对照处理，咸水结冰灌溉处理下土壤含水率提高82%～93%;土壤消融指数提高28%～65%;土壤冻结指数降低24%～25%;灌水量<180 mm时0—40 cm土层脱盐率最高可达59%。综合考虑，在不造成土壤积盐导致次...     

微咸水灌溉对土壤水盐动态与春小麦产量的影响

为了探究合理的微咸水灌溉利用模式,分别于2007年和2008年在宁夏银北惠农引黄灌区开展微咸水灌溉试验,研究了该地区微咸水灌溉对土壤水盐动态、春小麦产量的影响。研究结果表明：表层（0～30 cm）土壤含水率和含盐量变化较大,而30 cm以下土层的含水率和含盐量变化相对较小。渠灌条件下,春小麦全生育期内土壤根区（0～90 cm）处于明显的脱盐状态,而井渠混灌处理即使在相对干旱的年份也可保持根区土壤的盐分平衡,但井灌处理根区则出现明显积盐现象。春小麦耗水量和水分利用效率均随着灌水矿化度的增加而降低。与渠灌相比,井渠混灌模式的春小麦减产较小,而井灌处理的减产为20%～30%。在银北惠农地区,采用井渠1︰1的混灌模式是春小麦的适宜微咸水灌溉利用 模式。     

小麦/玉米间作畦沟分灌土壤盐分迁移特征

针对内蒙古河套灌区小麦/玉米间作常规灌溉模式下农田灌溉水浪费严重、土壤盐碱化日益加剧等农业生产现状,结合垄作沟灌技术,在灌区开展小麦/玉米间作畦沟分灌,并对畦灌和畦沟分灌两种灌水模式下间作群体作物根系区土壤垂向剖面内盐分的动态平衡进行了对比分析。结果表明:间作群体整个生育期,经历多次灌溉后,并未将土壤盐分有效排除农田,反而在灌溉及矿质化地下水补给作用下表现为积盐态势,将灌溉水及矿质化地下水携带的盐分聚集在根区土壤中,畦灌和沟灌玉米田单位面积土体储盐量平均增加211.08 g/m²,300.34 g/m²,差异显著。常规畦灌小麦田和畦沟分灌小麦田储盐量分别增加202.91 g/m²,200.43 g/m²,差异性不显著。畦灌和沟灌玉米土壤储盐量变化分别以0—60 cm和20—60 cm最大,且沟灌玉米整个生育期耕层0—20 cm土壤处于积盐状态,小麦各土层储盐量变化则以0—40 cm最大。研究结果可为畦沟分灌技术在河套灌区的推广应用提供技术支撑。     

不同次生盐渍化程度设施土壤的水盐运移特征研究

通过室内土柱模拟试验,根据灌水对不同次生盐渍化水平设施土壤水分运动与盐分迁移特征的影响进行了研究。结果表明:灌水后水盐运移一致性明显,表现为0-20cm土层水盐变幅剧烈,灌水15d后逐渐趋于稳定。灌水后,0-5cm土层体积含水量表现出2g/kg和4g/kg盐渍化水平大于其他水平,而20cm以下土层体积含水量受次生盐渍化水平影响较小。灌水后,不同次生盐渍化程度设施土壤溶质峰均呈向下移动的趋势,灌水10d后稳定在20cm土层,且表现出随次生盐渍化程度加剧,盐分累积趋势愈明显,但在灌水15d后各次生盐渍化水平间的差异逐渐减小。灌水后,0-5cm和40-50cm土层土壤含盐量和土壤水分、温度具有较好的耦合效应。根据建立的耦合模型以及环境因子对积盐的影响,提出了0-5,40-50cm是设施土壤盐分的"活动面"。     

沙坡头区直插式根灌条件下土壤水分变化分析

为提高沙坡头地区造林过程中的水分利用效率,制定最优化的灌溉制度,在宁夏中卫沙坡头自然保护区,两年生固沙梭梭(Haloxy lonammodendron)林展开直插式根灌节水试验,分析和模拟直插式根灌过程中土壤水分入渗和消退规律。结果表明:1)直插式根灌过程中,土壤含水量随灌水时间的变化符合Logistic曲线变化;停灌后,土壤水分消退规律符合幂函数模型变化。2)本试验条件下,不同土层土壤水分最大入渗速率依次为60 cm40 cm80 cm100 cm20 cm,达到最大入渗速率的时间40 cm土层最短,平均为1.22 h,100 cm土层最长,平均为4.57 h;1 m深土层土壤水分最大入渗速率平均为1.65%·h-1,达到最大入渗速率的时间平均为2.16 h。3)根据模拟结果,建议沙坡头区梭梭林直插式根灌灌溉周期为4 d左右,单次灌水时间以6~10 h为宜。4)停灌2 h后,各土层土壤含水量消退速率随土层深度增加而增大,停灌后48 h,各土层土壤水分消退速率基本为零;梭梭全生长期,1 m深土层土壤水分消退速率在结实期最大,为2.20%·h-1,休眠期最小,为1.31%·h-1。5)直插式根灌对20 cm土层土壤水分的影响最小,对60 cm土层土壤水分影响最大;灌溉过程中,土壤水分等值线以60 cm土层等值线为中心,向表层和深层土壤辐射状分布,灌后各土层平均土壤含水量,20 cm和60 cm土层与其他各土层之间差异显著(P0.05)。研究表明,直插式根灌的土壤水分入渗规律符合Logistic曲线变化,消退规律符合幂函数曲线变化,直插式根灌对20 cm土层土壤水分的影响最小,对60 cm土层土壤水分影响最大,沙坡头区梭梭林直插式根灌灌溉周期为4 d左右,单次灌水时间以6~10 h为宜。     

套种模式下不同灌水方式对玉米根系区土壤水盐 运移及产量的影响

套种模式下,采用玉米沟灌和常规畦灌两种灌水方式,对其各生育期内根系区灌水前及收获前的土壤水分、盐分的运移规律进行试验研究,旨在分析盐碱地条件下两种灌水方式对玉米产量的影响。结果表明:沟灌条件下玉米的根系区要经历一个较常规畦灌更长的低水分阶段;两种灌水方式下玉米根系区灌前各土层含水率均呈"S"形变化规律;低水分条件下沟灌较常规畦灌对于降低土壤盐分具有更好的效果;沟灌条件下,玉米土壤含盐量呈现出近"倒V"形变化规律,开沟起垄后盐分的积累是造成玉米减产的主导因素;开沟后土壤毛管断裂是造成出苗率低的直接原因;虽然沟灌较常规畦灌玉米产量降低3.93%,但综合水分利用效率高48.17%,综合节水30%。因此,综合考虑,如果制定合理的灌溉制度和种植管理模式,玉米沟灌的灌水方式在河套灌区有较好的应用前景。     

长期咸水灌溉对土壤理化性质和土壤酶活性的影响

为了分析咸水灌溉的可行性,试验于衡水市开展连续多年的大田定位咸水灌溉试验。以2012年棉花生长季为例,研究采用不同矿化度咸水灌溉后,不同灌水技术对土壤理化性状、土壤酶活性和棉花产量的影响。结果表明,咸水畦灌和沟畦轮灌均造成土壤积盐,其中沟畦轮灌处理在沟灌时的脱盐效果比畦灌处理好。随灌溉水矿化度的增加,0-20cm土层的土壤盐度、容重和pH表现出增加的趋势;畦灌处理的土壤盐度和pH整体高于相应的沟畦轮灌处理,但土壤容重较低。畦灌处理的土壤有机质含量在试验初期和结束时分别比相应的沟畦轮灌处理高8.9%~16.0%和13.8%~19.4%。2种处理土壤转化酶的恢复能力表现最强,脲酶相对稳定;在相同的土壤盐度水平下,畦灌处理的土壤酶活性整体高于沟畦轮灌处理。随土壤盐度的增加,畦灌处理的籽棉产量先增加后减少,而沟畦轮灌处理线性降低。当土壤盐度低于0.8dS/m时,畦灌处理的籽棉产量高于沟畦轮灌处理,反之则低。由以上分析可知,咸水灌溉导致土壤积盐、土壤酶活性受抑、pH和表层土壤容重增加;与畦灌相比,沟畦轮灌处理的土壤盐度水平更低,且具有更好的脱盐效果,但是因种植方式差异导致耕层土壤容重增加,有机质含量和土壤酶活性降低,籽棉产量低于畦灌处理。     

微区作物种植条件下不同调控措施对土壤水盐动态的影响特征

本文研究了在试验微区内进行作物种植条件下不同调控措施对土壤表层20cm和土壤中层50cm处的电导率和0~120cm土壤水分的影响。分析了作物种植条件下土壤的水盐动态变化规律和引起变化的原因。综合考虑了灌溉水矿化度、灌水次数、灌水量,有机肥施用量及覆盖5种不同试验因素下,土壤水分和盐分在不同阶段的变化过程及机理的差异。得出试验因素影响因子对土壤水分盐分动态的作用及其调控机制;试验因子对土壤水盐动态的权重性分析和试验结果指标的综合因素分析;咸水或者边缘水质灌溉水利用过程中的土壤盐分动态与防盐调控机制,阐明了土壤水盐变化规律及其作用机理。     

干旱区农田灌溉前后土壤水盐时空变异性研究

通过田间土壤剖面取样,测定了新疆奇台县干旱区农田灌溉前、灌溉后1 周和3 周土壤水盐的时空变异特征。结果表明: 灌溉前, 剖面各层土壤含水量较低(15.25%~16.70%), 且呈中等(偏弱)变异性; 剖面上部(40 cm 以上)土壤盐分呈强变异性, 而下部为中等(偏强)变异性。灌溉后1 周, 除0~20 cm(弱变异性)外, 其他土层水分及剖面下部盐分变异性未变, 但变异系数均减小, 上部土壤盐分转为中等(偏强)变异性; 剖面平均土壤含水量升高10.51%, 脱盐率达8.94%, 其中, 表层(0~20 cm)土壤水分增加率(118.48%)及脱盐率(20.86%)最大, 底层(100~120 cm)水分增加率(40.54%)及脱盐率(-6.93%)最小。灌溉后3 周与1 周相比, 各层(除80~100 cm 土层)水分及盐分的变异性保持不变, 但水分的变异系数增大, 而盐分的变异系数减小; 剖面平均含水量减少5.20%, 表层(0~20 cm)失水率(36.47%)最大, 80~100 cm 失水率(7.31%)最小; 表层土壤积盐率(4.55%)约为20~40 cm 土层的12 倍; 而40 cm 土层以下仍处于脱盐阶段, 40~80 cm 土壤脱盐率减小, 80~120 cm 土层脱盐率(9.03%)增大。     

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。     

不同灌溉量膜下微咸水滴灌土壤盐分分布与积累特征

于2010年在新疆石河子大学节水灌溉实验站进行膜下微咸水滴灌试验。灌溉水矿化度为3.32 g L-1,三个灌溉定额处理(Q36:3 150 m3 hm-2、Q48:4 200 m3 hm-2、Q60:5 250 m3 hm-2),并分析了土壤盐分分布及其积累特征。在灌溉周期内土壤盐分运移特征为:根区土壤盐分基本表现趋势为湿润体形成阶段降低,再分布阶段聚集;根底土壤盐分表现趋势为湿润体形成阶段增加,再分布阶段降低。秋后土壤盐分剖面与盐量平衡结果显示:Q36、Q48处理中灌溉输入土壤的盐分基本上存于120 cm土壤以内,Q60处理在120 cm以下土壤盐分显著增加。灌前灌后土壤水分入渗剖面显示,三个处理滴灌后36 h土壤水分湿润深度分别达到80、90、120 cm。滴头部位水分携带盐分向深层迁移,在滴灌中起着深层淋溶作用,这对于减缓上层土壤盐分积累具有积极意义。     

咸水灌溉对沙漠防护林植物根系分布及风沙土演变的影响

以塔克拉玛干沙漠公路沿线防护林植物及土壤为研究对象,综合研究咸水灌溉对植物根系及风沙土演变的作用。结果表明,柽柳的根系较深,达到200 cm,而梭梭和沙拐枣根系为100~150 cm。林地表层土壤出现显著的土壤盐分(8 m S cm-1)和养分聚集现象。但在植物根系分布最多的40~60 cm的土壤层中并没有出现土壤盐渍化现象(1.0 m S cm-1)。防护林地土壤养分含量显著高于流沙地,且土壤的黏粒和粉粒以及土壤团聚体和团聚体稳定性均显著增加。综上所述,地下咸水灌溉并未对植物的正常生长产生盐害或毒害,同时有利于沙漠风沙土的演变。     

沟播和垄作条件下冬小麦田的土壤水分动态变化研究

通过冬小麦沟播和垄作试验,结果表明,沟播小麦不同灌水处理在0 12 0cm土壤层次中水分均呈下降趋势,0 90cm层次土壤水分下降幅度较大,而10 0 12 0cm层次下降幅度较小。从沟播和垄作麦田土壤贮水量差值的分析可以看出,沟播麦田土壤贮水量要明显高于垄作麦田,沟播的同一时期沟垄间的土壤水分差异在0 90cm土层要低于垄作的,而10 0 12 0cm土层就极其相近。从沟播和垄作的土壤水分纵深分布上比较,在各处理均没有灌水的情况下,沟播和垄作同一层次不同灌水处理的土壤水分极差均出现在0 10cm ,但随灌水处理灌溉次数的增加,沟播出现较大水分差异的土层下移,出现在10 2 0cm。     

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。     

不同灌溉策略下冬小麦根系的分布与水分养分的空间有效性

通过田间试验研究了少量多次和少次多量的灌溉方式下冬小麦根系的分布与水分养分的空间有效性。结果表明 :少量多次的灌溉方式降低了冬小麦返青后表层根系的生长 ,减少了拔节后该层根系的衰退。在少次多量的灌溉方式下返青期不灌水促进了表层根系的生长 ,然而拔节后该层根系衰退较多 ,但中层 ( 3 0～ 60cm)根系生长高于少量多次的灌溉方式。不同灌溉策略下根系分布的差异并不影响冬小麦对土壤水分和养分的吸收 ,由于播前土体内蓄水不足 ,三种灌溉方式下 0～ 90cm土壤可用水在收获后均消耗殆尽。灌溉促进了表层硝态氮的吸收和向下迁移 ,但两种灌溉方式下硝态氮在土体内的迁移均未超出 60cm土体 ,仍在根层之内。而不同的灌溉方式对冬小麦全生育期内土体速效磷钾的分布没有影响。扬花前两种灌溉方式下冬小麦的生长发育和养分的吸收并无差异 ,扬花后少次多量的灌溉方式由于水分供应不足 ,影响了灌浆 ,降低了千粒重 ,进而影响了产量 ,同时土壤水分缺乏也减少了该时期养分的吸收。而在少量多次的灌溉方式下 ,扬花后灌水不仅可以促进冬小麦灌浆 ,提高千粒重 ,而且增加了对养分的吸收。     

东北典型石油污灌区土壤中矿物油的时空分布特征

污水灌溉在解决缺水问题和补充土壤营养的同时,也带来了不容忽视的土壤污染问题。作为我国最大的石油污灌区,沈抚灌区由于长期污灌导致矿物油积累严重,土壤中矿物油浓度最高可达6 861.1 mg/kg,整个灌区矿物油污染具有以下特征:灌区表层土壤(0~20 cm)矿物油含量高于亚表层土壤(20~30 cm);不同土地利用方式污染程度存在差异,水田土壤高于旱地土壤;污灌年限越长,矿物油积累越严重,污灌41~50年的土壤中矿物油含量超过3 000 mg/kg;整个灌区矿物油含量呈现沿污水流向逐渐降低的趋势,高浓度区主要集中在离排放口较近的李石寨地区。     

黄淮海北片麦田微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率的影响

为有效应对灌溉水资源短缺,明确麦田微喷灌水量的土壤贮水耗水特征,在山西临汾盆地采用大区对比方法,开展了微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率影响的研究。结果表明:返青期、拔节期、灌浆期及成熟期0—100,0—200,100—200cm土层土壤贮水量基本呈现随微喷灌水量的增加而提高,微喷灌水量150mm与75mm、150mm与0mm、75mm与0mm处理间返青期至成熟期0—200cm土层贮水量均存在显著性差异;播前至成熟期阶段0—100,0—200,100—200cm土层的土壤耗水量呈现随灌水量的增加而减小,其中浅层(0—100cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例各处理均大于深层(100—200cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例,随灌水量的增加浅层(0—100cm)耗水所占比例提高,而深层(100—200cm)耗水所占比例则降低,不同微喷灌水量0—100,100—200cm土层在不同生育阶段的耗水量与该阶段的初始贮水量均分别呈正相关和负相关;在微喷灌水量0～150mm范围内,水分利用效率和产量均随微喷灌水量的增加而提高,当灌水量达525mm时,产量虽有增加但水分利用效率下降,而灌溉水利用效率则表现为随灌水量的上升而下降。研究结果可为水资源短缺对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。