稳定流条件下曹妃甸地区吹填土脱盐过程

使用吹填土进行围海造地是当前拓展沿海地区土地空间的主要方法。该研究在室内土柱模拟试验基础上,分析了曹妃甸围海造陆地区吹填土在固定水头条件下淋洗脱盐过程的技术指标,得出了吹填土的淋洗用水量、脱盐时间等参数,同时探讨了研究区域内土壤在淋洗脱盐时的盐分运移规律、脱盐碱化等问题。该研究可为直接利用吹填土进行生态建设、园林绿化等方面提供参考。     

不同接触和淋洗时间下脱硫石膏对滨海吹填土理化性质的影响

为改善滨海吹填土的理化性质,加快提升吹填土在城市生态建设中的土地价值,开展脱硫石膏不同接触时间处理对滨海吹填土理化性质影响的试验研究。结果表明:滨海吹填土导水能力极弱,在整个淋洗过程中始终没有淋出液排出,2,5,10,50d脱硫石膏接触处理后土壤饱和导水率分别达到6.21,7.20,7.20,7.65mm/h,显著提升了滨海吹填土的导水能力。2,5,10,50d石膏接触处理分别经220,116,116,196h淋洗后,淋出液盐分均达到0.5dS/m以下,淋洗用水量分别为5.16,3.85,4.21,4.95L。淋洗后,土壤含盐量由处理前6.98dS/m下降到0.28～0.36dS/m,土壤中Cl-、Na+浓度分别由处理前的9.03,4.85g/kg下降到0.05～0.34g/kg和0.01～0.04g/kg,土壤钠吸附比(SAR)以及土壤碱化度(ESP)分别由处理前的27.89和28.15下降到0.18～0.8和0.02～0.28,已经为非碱化土,土壤的各理化指标均得到明显改善。综合各种因素与指标,脱硫石膏与吹填土5d接触处理效果最佳。     

曹妃甸滨海盐碱地梯田式吹填土绿化方法

唐山曹妃甸国际生态城的土壤组成为退海成陆的滨海盐土和潮滩土,造林绿化的难度很大。为此,开展了滨海盐碱地梯田式吹填土绿化技术试验研究,通过抬高地面、梯田式造型整地实现了雨水的有效拦蓄利用,不但能增加保水保肥能力,而且可以充分淋洗土壤、降低盐分,同时解决了滨海盐碱地园林绿化淡水资源不足的问题。经过测定,改良后土壤盐分降低至0.3%以下,土壤养分中的全氮、有效磷、速效钾达到了较高水平,植物成活率达到95%以上,且与传统原土绿化方法比较节约成本50%以上。     

室内淋洗条件下脱硫石膏对滨海吹填土理化性质的影响

为改善吹填土的理化性质,实现吹填土在城市生态建设方面的充分利用,通过室内土柱淋洗试验,研究在不同施用量下脱硫石膏对吹填土各种离子动态变化的影响。结果表明:脱硫石膏可以显著改善滨海吹填土的理化性质,脱硫石膏施用量分别为0.7%,1.4%,2.1%,3种处理下土柱的饱和导水率分别是6.21,7.41,9.51mm/h;淋洗后土壤电导率、Na+和Cl-浓度、钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)等指标较淋洗前均有90%以上的降幅程度;且在前20h的淋洗过程中,各种化学指标的下降效果最为明显,而在将近150h的剩余时间内虽有下降,但下降速率很缓慢。     

土壤调理剂对滨海吹填土的改良效应

采用蘑菇棒、锯末、诺沃肥、脱硫石膏组成的土壤调理剂,通过调理剂掺拌和水力淋洗相结合的方法,对滨海吹填土进行土壤改良试验,检验该调理剂改良吹填土的可行性,并确定调理剂的最佳用量。研究结果表明:调理剂可有效改善土壤物理性状,减小土壤容重,增大渗透率和非毛管孔隙度。调理剂的使用虽然没有明显改变吹填土土壤盐分的去除总量,但可以有效提高土壤脱盐效率,减少洗盐用水量,试验组用水量为对照组的69.23%。其所去除的盐离子以Cl~-和HCO_3~-为主。调理剂减弱了土壤溶液中盐分对植物的毒害作用,其自身也为植物提供了所需养分;随着调理剂用量的升高,植物生物量也相应增大。综合考虑使用土壤调理剂对滨海吹填土的改良效果,确定其最佳用量为15%。     

自然和工程措施条件下吹填土壤脱盐过程模拟

为探明滩涂围垦区吹填土壤在自然和工程措施条件下的脱盐过程、脱盐速率及脱盐历时,该研究以浙江台州东部新区涂面整理区为例,采用在田间水文模型DRAINMOD基础上开发的DRAINMOD-S模型研究了该区域吹填土自然和不同工程措施(集雨措施、生物措施及不同暗管排水措施组合)条件下的脱盐过程。结果表明DRAINMOD-S模型能够较好的模拟出吹填土的水文变化过程和盐分淋洗过程:预测的地下水位埋深变化与实测值变化范围与趋势基本一致,其平均偏差为-3.40 cm,平均绝对偏差为6.90 cm,均方根误差为8.60 cm,相关系数为0.79;土壤盐分模拟值与实测值的平均偏差为-0.08 g/L,平均绝对偏差为0.20 g/L,均方根误差为0.24 g/L,相关系数为0.91;吹填土盐分在自然降雨和现状规划河道排水的作用下整体呈缓慢下降的趋势,年平均脱盐速率为0.45 g/L左右,土壤达到脱盐标准的时间约为27 a;该研究提出的工程措施能够极大缩短吹填土的脱盐进程,可将年平均脱盐速率提高至0.73～1.80 g/L,脱盐历时缩短到3～13 a。结果可为类似围海造陆工程规划设计、盐分治理、土地利用规划管理、生态环境重构等前期预测分析工作提供支持。     

微地形对天津滨海吹填土土壤理化性质和植被状况的影响

通过对吹填土6%坡度8%的典型微地形的田间试验研究,分析了微地形坡面(坡底、坡腰、坡顶)对滨海吹填土土壤盐分、养分和植被生长状况的影响。结果表明,吹填1~2 a内,微地形条件形成的坡底湿润区有利于先锋植物碱蓬的着陆和生长,使得碱蓬盖度和生物量坡底湿润区坡腰半湿润区坡顶干旱区,而碱蓬在生长过程中对钠离子的选择性吸收,显著降低了坡底土壤的含盐量和ESP;碱蓬根系的疏土作用,使土壤通气性增强、微生物活动加剧,土壤有机质分解量大于归还量,导致坡底表层土壤有机质的含量远低于坡腰和坡顶;同时碱蓬生长对养分的吸收,导致坡底处速效磷和速效钾含量的快速下降。     

蒸发条件下脱盐吹填土的水盐动态

使用吹填土进行围海造地是当前拓展沿海地区土地空间的主要方法。河北曹妃甸陆面基本上为吹填土围海造陆而成,针对该地区地下水埋深较浅和矿化度高、土质单一等特点,通过室内土柱模拟试验,研究了稳定蒸发条件下,不同地下水埋深脱盐土柱剖面的含水量变化规律、地下水通过土壤毛管上升作用的返盐规律、主要盐分离子的迁移行为以及土壤碱化问题。研究结果表明,地下水埋深50cm(B1)和100cm(B2)分别在15天和51天时达到埋深30cm处0.3%的设定含盐量,B1表层返盐速率高于B2;试验中土柱B1表面和B2埋深为5cm处出现盐壳,且B1和B2地下水累计消耗量随时间线性变化;试验结束时B1和B2的平均含水量为18.8%和20.1%,B1和B2的平均含盐量为0.5%和0.4%;在返盐过程中B1和B2的阳离子迁移速度均为Na+Ca2+Mg2+,阴离子为Cl-HCO3-SO42-,且试验结束时土柱中未出现碱化现象,说明了土体能提供给植物生长一个良好的生境。该研究结果为曹妃甸以及类似地区进行生态建设和发展农业生产等方面提供吹填土的改良、盐分控制等方面的依据。     

海砂和电石渣对吹填土理化性状的影响及水盐动态研究

以吹填土、海砂、电石渣为材料,采用土柱模拟实验研究吹填土:海砂:电石渣=0.55:0.40:0.05比例的混合基质淋洗脱盐下的水盐动态,脱盐后基质的理化性质,以确定是否适合做园林绿化土壤。结果表明:基质的水盐运移可分为盐峰的形成、下移和消失3个阶段;脱盐深度与各层淋洗水量呈直线相关关系(y=0.0028x-3.2675(R2=0.9124))提供了淋洗定额的参考价值;脱盐后0-60cm和60-140cm深度的土层,盐分离子组成分别为Ca2+-HCO3-、SO42-型和Ca2+-SO42-型;通体质地为细砂土,通气透水性强;也没有脱盐碱化的现象;基质肥力水平较低。可见3种材料采用该比例做园林绿化基质是可行的,但是脱盐后培肥等配套措施至关重要。     

吹填沙土区域植被恢复试验研究

长江扬中河段天星洲汊道段河道综合整治工程位于江苏扬泰高沙土地区,工程主要由吹填工程和护岸工程等组成。工程区吹填沙土沙化严重,在风力和水力交替作用下,侵蚀剧烈,加之土壤保水性差,营养基质容易流失,因而植被恢复难度大。对该区域植被恢复进行的试验研究表明:①高沙土地区采用草方格沙障固沙作用明显,减小了风力侵蚀作用;②吹填沙土区域立地条件差,难以维持植物正常生长,采用新吹填土与外购表层耕植土混合拌制成的改良土或单独采用外购表层耕植土回覆可显著提高植被恢复效果;③采用回覆外购表层耕植土5 cm方案进行植被恢复,经济有效,既能满足水土保持要求,也可为工程后期利用打下基础。