脱硫石膏施用下宁夏龟裂碱土水盐运移特征

通过室内土柱淋洗试验,开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏龟裂碱土水盐运移影响的研究,结果表明：脱硫石膏施用下龟裂碱土随着入渗时间的增加,湿润锋深度和累积入渗水量呈先急剧增加再缓慢增加的趋势;0~20 cm土层土壤pH值、碱化度和全盐量均有较大幅度的降低;连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于40~60 cm土层;0~40 cm土层,随入渗水量的增加土壤脱盐率缓慢增加,其中0~20 cm土层处理1到处理4土壤脱盐率分别为79.72％、89.88％、91.93％和92.22％;随淋洗水量的增加,0~20 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Mg2＋>Cl－>SO2－4>Na＋> HCO3－, Mg2＋溶脱率最大,可达到100％,20~40 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Na＋>Cl－>Mg2＋, Na＋溶脱率最大,可达到91.42％, HCO3－和SO2－4含量则先增加后降低,0~40 cm土层Na＋、 Cl－、 Mg2＋随淋洗水量的增加淋洗效果更为明显。     

淋洗水质和水量对宁夏龟裂碱土水盐运移的影响

为了探明龟裂碱土土壤剖面盐分分布与淋洗水质和水量的定量化关系,为宁夏引黄灌区龟裂碱土改良提供科学依据,通过室内土柱淋洗试验,开展了脱硫石膏施用下水质和水量对宁夏龟裂碱土水盐运移影响的研究。结果表明:脱硫石膏施用下龟裂碱土随着入渗时间的增加,累积入渗水量和湿润锋深度呈先急剧增加再缓慢增加的趋势,同一淋洗水量下入渗历时表现为黄河水沟水农田排水,淋洗水中的Na~+对龟裂碱土土壤入渗能力的影响较大;与土壤初始值相比,各处理0—20cm土层土壤pH值均有不同程度的降低,土壤脱盐率在79.53%~90.83%之间,阳离子溶脱率均表现为Mg~(2+)Na~+;利用农田排水淋洗龟裂碱土在降低0—40cm土层土壤全盐和主要盐分离子Na~+、Cl~-、Mg~(2+)、HCO_3~-含量方面效果较黄河水更为明显,淋洗水质对0—40cm土层Mg~(2+)和HCO_3~-溶脱率的影响表现为黄河水沟水农田排水。由于所用农田排水矿化度较低,农田排水淋洗处理土壤下层盐分聚积现象并没有比黄河水处理更明显。     

砾石暗沟提高脱硫石膏改良龟裂碱土效果及油葵产量

针对龟裂碱土质地黏重、透水性差、难以改良利用等瓶颈问题,该研究采用砾石暗沟改良技术,在统一施用脱硫石膏22.5 t/hm2和淋洗定额4 500 m~3/hm~2的基础上,研究不同暗沟间距(3、6、9 m)及砾石垫层厚度(25、30、35 cm)对龟裂碱土理化性质、盐分离子浓度、油葵产量的影响。试验结果表明:1)灌水洗盐过程中砾石暗沟的设置有利于提高土壤渗透性,保持脱盐状态,暗沟间距越小脱盐效果越显著;2)砾石暗沟处理下土壤Na~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-、Cl~-浓度显著减少,其中Na~+是最主要阳离子,其Cl~-的相关性最大,其次为SO_4~(2-);3)在暗沟间距3 m、砾石层厚度35 cm的处理下(T3),第1年0~40 cm土层pH值、碱化度分别比CK(无暗沟处理)降低11.6%、32.2%,第2年分别降低12.4%、39.6%;4)T3处理油葵出苗率和产量最高,第1年产量为CK的2.87倍,第2年为CK的3.44倍。因此,砾石暗沟能促进脱硫石膏改善龟裂碱土理化性质,提高作物产量。     

不同灌水量对黄河三角洲盐碱地改良效果研究

通过室内土柱模拟试验,研究不同灌水量对盐渍土的改良效果。试验共设计3个不同灌水量,分别为S1 (200 mm)、S2 (300 mm)、S3 (400 mm)。结果表明:(1)灌溉淋洗对0—40 cm土壤盐分淋失影响较大,其中0—20 cm脱盐率最高,表现为S3S2S1,不同处理在剖面上均出现积盐,S1、S2在40—60 cm出现积盐,说明低灌水量对土壤表层盐分具有淋洗作用,但会造成底层土壤盐分累积;(2)K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-含量在灌水后有较大幅度的下降,且整体溶脱率随灌溉水量的增加而增加。各离子在0—20 cm随灌水量增加表现为不同的变化规律,Ca~(2+)先溶脱后积累,HCO_3~-变化规律与Ca~(2+)相反,表现为先积累后溶脱,其他离子均随灌水量的增加而减少;(3)灌水后,S1、S2的pH在剖面上的分布与灌水前相似,0—40 cm土壤总碱度随灌水量增加呈先增后减的趋势,表现为先碱化再脱碱,与土壤pH变化一致。研究成果可为盐碱地改良和节水灌溉提供参考。     

脱硫石膏对重度苏打盐化土中主要离子淋洗的影响

通过土柱室内淋洗的方法,研究土壤施加不同量(0g/kg,5.5g/kg,11g/kg,22g/kg,33g/kg)的脱硫石膏后,土壤淋洗液中4种盐基离子(Na~+、Ca~(2+)、CO_3~(2-)、SO_4~(2-))动态变化规律,旨在为大同苏打盐化土改良提供理论依据。结果表明,土壤淋洗液中Na~+淋洗量与时间呈显著负相关(P0.05),CO_3~(2-)淋洗量与时间呈显著正相关(P0.05),Ca~(2+)、SO_4~(2-)淋洗量在30d出现峰值,淋洗液pH与时间呈显著正相关(P0.05),四大离子和pH随时间变化显示了苏打盐化土脱盐的过程。在5.5~22g/kg范围内,30d以前,随着土壤脱硫石膏用量逐渐增加,4种盐基离子的淋洗量均逐渐升高;30d以后,随着土壤脱硫石膏用量逐渐增加,4种盐基离子的淋洗量均逐渐降低。此外,和对照相比,施入脱硫石膏能提高苏打盐化土的导水能力。在试验范围内,22g/kg脱硫石膏用量的改良淋洗效果较好。     

脱硫石膏糠醛渣对新垦龟裂碱土的改良洗盐效果

为了探讨脱硫石膏及糠醛渣对新垦龟裂碱土改良洗盐效果,在统一施用脱硫石膏（28 t/hm2）的基础上,该文于2012年在宁夏平罗县西大滩农场,研究了不同淋洗水平（3 600、4 500和4 800 m3/hm2）和不同糠醛渣施用量（0、15、22.5和30 t/hm2）对新垦龟裂碱土碱化度、总碱度、pH值、全盐及盐分离子分布特征、油葵出苗生长及产量的影响。结果表明：在淋洗水量4 500 m3/hm2和施用糠醛渣（22.5 t/hm2）的条件下,土壤0～20 cm深的pH值由初始的9.65降到了7.6（P＜0.05）,碱化度、总碱度和全盐分别下降了60.2%、39.2%和69.1%,油葵产量3 195.8 kg/hm2,碱土改良效果明显,表明适当的脱硫石膏、糠醛渣、淋洗量可降低土壤盐分增加油葵产量。结果可为新垦龟裂碱地的改良利用、水盐调控提供依据。     

不同淋洗方式下滨海沙性盐渍土改良效果

选择对滨海沙性盐渍土进行室内土柱模拟淋洗试验,采用连续淋洗与间歇淋洗2种方式比较不同淋洗方式下沙性盐渍土的改良效果。结果表明,淋出液矿化度随着体积变化急剧下降,直至稳定于很低的水平,连续淋洗与间歇淋洗淋出液矿化度分别从233.8,327.4g/L稳定至2.5,2.2g/L。间歇淋洗单位水量淋洗的盐分要高于连续淋洗。淋出液的各离子随体积变化趋势与矿化度变化相似;淋洗结束后土壤盐分变化显示,随着用水量的增加,淋洗效率逐渐降低,15,20,25,30cm水量下连续淋洗的淋洗效率分别为2.87,2.40,1.98,1.67g/ml;间歇淋洗的淋洗效率为3.10,2.48,2.00,1.68g/ml,间歇淋洗的淋洗效率始终要高于连续淋洗;由于各离子溶脱淋洗速率不同,改变了土壤中盐分离子组成,土壤由原来以Na+-Cl-型转变为以Ca2+-SO24-型。根据淋洗过程中土壤盐分变化与用水量之间的关系拟合出的淋洗曲线效果较好,相关系数分别为0.968和0.970。淋洗试验表明,间歇淋洗具有更高的淋洗效率,节水潜力要高于连续淋洗,由此得出的淋洗曲线可用于指导大田沙性盐渍土改良应用。     

不同水质淋洗与改良剂施用对银北灌区碱化盐土水盐运移的影响

通过土柱模拟试验，开展了不同水质淋洗下磷石膏及其与酸性材料组合施用后对宁夏碱化盐土土壤水盐运移的影响研究。以黄河水、低矿化度农田退水和高矿化度农田退水作为淋洗水源，腐植酸、糠醛渣和硫酸铝作为酸性材料。结果表明：（1）不同水质淋洗下，垂直湿润锋推进深度、累积入渗水量与入渗时间的平方根均呈线性关系，黄河水淋洗下，改良剂组合措施表现最优，而在高矿化度农田退水淋洗下，单施磷石膏措施最优。（2）黄河水和低矿化度农田退水淋洗下，施用改良剂降低了0—50 cm土层土壤电导率，黄河水淋洗下"磷石膏+硫酸铝"处理最低；高矿化度农田退水淋洗下为"磷石膏+腐植酸"和"磷石膏+硫酸铝"处理表现较优；（3）随着淋洗水矿化度的增加，土壤pH降低深度增加，施用改良剂降低了0—30 cm土层的土壤pH，黄河水淋洗下，"磷石膏+硫酸铝"处理表现最优；低矿化度农田退水淋洗下表现为"磷石膏+糠醛渣+硫酸铝"处理最低；高矿化度农田退水淋洗下表现为"磷石膏+糠醛渣"处理最低。（4）黄河水淋洗下，施用改良剂提高了不同深度土壤含水率，不同水质淋洗下，施用改良剂提高了0—70 cm土层深度土壤含水率，而各改良剂之间土壤含水率相差不大。综上所述，针对宁夏碱化盐土的改良，建议黄河水和高矿化度农田退水淋洗下，采用"磷石膏+硫酸铝"组合措施进行土壤改良；低矿化度农田退水淋洗下，采用"磷石膏+糠醛渣+硫酸铝"组合措施进行土壤改良。     

外包土工布暗管排盐条件下水盐运移规律

为揭示外包土工布暗管埋设在非饱和带时淋洗后水分和盐分的运移规律,该文设计了模拟暗管排水的室内试验,研究2种土壤初始状态下(非饱和状态和田持状态),排水初期暗管与地下水位的相对位置及其排水排盐情况,从开始淋洗至暗管停止排水全过程中地下水埋深及含盐量变化规律、暗管的排水排盐效果及土壤剖面的水盐动态运移规律。结果表明:在暗管周围包裹土工布的情况下,土壤初始状态无论是非饱和还是田持,当暗管开始排水时地下水均已完全淹没暗管,此时的排盐量最大,流量呈先增大后减小的变化趋势,且地下水位先升高后降低,地下水含盐量随着淋洗水量的增加由累积转变为脱盐。对比淋洗非饱和土壤(试验1)和淋洗田持土壤(试验2)的试验结果,试验2中暗管的排水、排盐效果优于试验1,在试验1中淋洗非饱和土壤时,土壤脱盐率在垂直方向上随土壤深度的增加逐渐降低,0~20 cm土层的脱盐率(>85%)最大,降至无盐水平,暗管周围土壤脱盐率相对较小(<60%),仍处于中度盐渍化水平;水平方向上,0~20 cm土层的脱盐率差异不大,20~40 cm土层中距暗管越远其脱盐率越小。试验2在试验1基础上进行,淋洗田持土壤时,0~20 cm土层盐分不再变化,30~40 cm土层的脱盐率增大(>60%)。此外,试验1中淋洗脱盐效果大于暗管排盐效果,暗管主要排出暗管以上土壤盐分;试验2中暗管排盐效果增强,暗管不仅排出暗管周围土壤盐分,而且排出暗管以下土层及地下水中盐分,随着淋洗水量的增加,土壤由脱盐型转变为排盐型。研究结果表明外包土工布暗管的应用效果受地下水与暗管相对位置的影响,合理提高淋洗水量可以增强暗管排水排盐效果及土壤脱盐效果,有效改善土壤盐渍化。研究结果可为西北内陆干旱地区不同地下水埋深条件下暗管排盐技术的推广和应用提供理论支撑和科学指导。     

脱硫石膏配施聚马来酸酐对碱化土壤的改良效果研究

针对我国吉林地区碱化土壤的特点,通过田间小区试验,研究了水稻种植条件下不同用量脱硫石膏对碱化土壤的改良效果,同时进行了脱硫石膏配施聚马来酸酐(HPMA)增强改良效果的研究。结果表明,脱硫石膏可以显著降低碱化土壤pH值、碱化度,其中耕层土壤pH值最大降幅为1.59,碱化度(ESP)降幅在30%以上。施用脱硫石膏主要通过影响土壤水溶性Na~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-含量来调节土壤含盐量;适量施用脱硫石膏可以显著降低土壤含盐量,最大降幅为1.81 g·kg~(-1),过量脱硫石膏带入土壤的盐分不能及时淋洗反而会导致土壤含盐量增加。脱硫石膏配施聚马来酸酐对降低土壤pH值、碱化度无显著影响,但在一定程度可以降低土壤含盐量。从改碱与降低含盐量两方面综合考虑,建议东北碱化土壤改良过程中添加脱硫石膏的质量配比以2%为基础进行调整。     

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。     

脱硫石膏与灌溉耦合对滨海盐碱土化学性质的影响

脱硫石膏(CaSO4.2H2O)是火力发电厂石膏湿法烟气脱硫的副产物。对盐碱地施用脱硫石膏可以通过Ca2+置换盐土中的Na+,达到脱盐目的。通过盆栽试验研究天津滨海盐土施用脱硫石膏并配合灌溉淋洗改良盐碱土的效果。结果表明:对于表层土壤(0-10cm),施用脱硫石膏对Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO24-离子含量有显著降低作用。10cm以下土壤,脱硫石膏的脱盐能力与施用量呈正相关。脱硫石膏与灌溉耦合时,脱硫石膏施用量为3 000kg/hm2以上时改良效果较好。随着脱硫石膏施用量的增加不但降低了土壤Na+含量与土壤pH值,对灌溉量的需求也有所降低。灌溉量为田间持水量的80%时脱硫石膏对土壤Ca2+、Mg2+与K+的降低作用与CK相比差异最显著。脱硫石膏施用量的增加提高了土壤全盐量,但随灌溉量增加这种影响逐渐降低。     

脱硫石膏改良重度苏打盐化土的环境效应

为了解连续施用脱硫石膏改良苏打盐化土的持续效应及环境效应,以经过3a大田连续施用不同量脱硫石膏(0,15,22.5,30t/hm~2)改良的重度苏打盐化土为供试土壤,采用盆栽试验方法,研究2a盆栽试验后,脱硫石膏的持续效应对饲草玉米生长、土壤环境以及农作物中重金属累积的影响。结果表明:15t/hm~2用量的脱硫石膏可以显著提高饲草玉米的出苗率、株高、茎粗和生物量,较对照分别提高20.6%,16.8%,8.1%和10.1%,试验范围内改良效果最佳。脱硫石膏使土壤的pH、EC降低,Na~+减少,Ca~(2+)和SO_4~(2-)增加,且脱硫石膏用量越大,影响越大。土壤和饲草玉米地下部中的As、Hg、Ni含量随脱硫石膏用量的增加而增加,试验范围内土壤重金属含量均符合二级国家土壤环境安全标准(GB 15618—1995)。饲草玉米地上部重金属含量与脱硫石膏添加量无显著相关关系,根据饲料卫生标准(GB 13078—2001),各处理玉米中重金属含量均未超标。饲草玉米对重金属的富集作用地下部大于地上部,且对不同重金属富集能力CdHgAsNi。利用适量的脱硫石膏量改良苏打盐化土的持续效应良好,且对环境未造成不良影响。     

干旱区土壤剖面无机碳分布及其与盐碱性的关系

土壤无机碳作为干旱区土壤碳库的主要存在形式,其数量分布影响着区域内土壤剖面碳聚积和存储的格局。以往由于缺乏深层土壤剖面数据,无法准确量化土壤剖面碳分布与碳存储特征,使得土壤无机碳的数量存在很大的不确定性。以三工河流域典型的农田和相邻荒地土壤作为研究对象,共6个剖面190个采样点,挖掘取样深度至潜层地下水位,分析了剖面土壤无机碳(SIC)和可溶性盐离子的分布特征,并且通过冗余分析探究无机碳与土壤盐碱性之间的相互关系。结果表明:(1)农田的SIC含量显著大于荒地的SIC含量(p0.05),相比于荒地,农田的SIC含量增加了27.9%,变化范围增大了3.66倍;荒地和农田的SIC含量在剖面上分别表现为"S"形和"M"形分布。(2)在整个剖面上,同层次的农田土壤中的可溶性离子含量显著小于荒地中的含量(p0.05),并且在剖面上分布荒地表现为增加—减少趋势,而农田为逐渐减小趋势,表明农业活动显著改变了可溶性离子的数量和分布特征。(3)所有剖面土壤无机碳储量为0—100cm土层100—300cm土层300cm以下土层(p0.05),虽然层次间其数值差异较大,但在相同层次,农田和荒地的土壤无机碳储量所占比例却基本相同,为10%,35%,55%(p0.05)。(4)通过冗余分析得到土壤盐碱性因素对SIC的贡献作用排序,正相关性,pHESPSARCO_3~(2-)HCO_3~-;负相关性,K~+Ca~(2+)Mg~(2+)Cl~-盐分SO_4~(2-)Cl~-Na~+。     

苏打碱化土壤盐分离子与相关性分析

选取典型苏打碱化土壤剖面,分析了0～200cm深度主要盐分离子(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-)的垂直分布规律。对各离子之间的相关性进行了统计分析。结果表明,测试土样离子以Na+和HCO3-离子为主,其剖面分布规律是表层含量较低,在80cm左右逐渐增至最大值,其后离子含量随深度而降低,至160cm以下则又随深度而增加,即在整个土壤剖面上大致呈倒"S"曲线分布。CO32-、HCO3-、Cl-与Na+,CO32-、HCO3-与Cl-之间均是相关系数大于0.80的极显著相关;除K+离子外,其它7个离子间均具有显著相关性,这表明该苏打碱化土壤盐分离子组成具有复杂性的特点。     

新疆克里雅绿洲土壤盐分、pH和盐基离子空间异质性分析

以克里雅绿洲盐渍化土壤为研究对象,以野外调查与实地数据为基础,采用空间自相关分析与径向基函数插值法,定量分析了克里雅绿洲土壤的含盐量、pH及盐基离子的空间异质特征。结果表明:绿洲盐渍土表聚性强、呈碱性,土壤含盐量从南至北呈现逐渐增大趋势。土壤含盐量、Na~+、Ca(2+)、K~+、Mg2~+、Cl–、SO_4~(2-)均属于强空间变异,HCO_3~–属于中等强度的空间变异,而pH属极弱变异。土壤盐分含量、pH和盐基离子的Moran’s I指数均通过了显著性检验,研究区土壤含盐量、p H与盐基离子在空间上呈现低聚集性。Pearson相关性分析结果显示,土壤盐分含量与Na~+、K~+、Cl~–和SO_4~(2-)含量具有强正相关性(P0.01),与Ca~(2+)和Mg~(2+)含量中等程度正相关(P0.05);土壤pH与土壤含盐量及盐基离子含量极弱相关。该研究结果可为绿洲水资源合理开发与农业可持续发展提供科学依据,同时可作为盐渍土改良和沙漠化防治等环保工作的决策支撑。     

滨海重度盐碱地微咸水滴灌水盐调控及月季根系生长响应研究

滨海盐碱地是滨海地区重要的土地资源,随着滨海地区城镇化进程及生态文明建设的发展,迫切需要低成本、快速、可持续的滨海盐碱地原土植被构建技术。针对滨海盐碱地原土建植与咸水/微咸水资源的利用,该研究以月季(Rosa chinensis)为例,采用微咸水滴灌技术进行滨海盐碱地水盐调控植被构建。试验在渤海湾曹妃甸区吹沙造田形成的典型沙质滨海盐渍土上进行,设计了灌溉水电导率(ECiw)为0.8、3.1、4.7、6.3、7.8 dS/m的5个处理,研究滴灌水盐调控对土壤盐分淋洗及月季根系生长和分布特征的影响。结果表明:在渤海湾滨海地区气候条件下,先进行淡水滴灌盐分强化淋洗和缓苗灌溉,随后采用7.8 dS/m的微咸水滴灌,0～100 cm土层土壤盐分得到了有效的淋洗,尤其是根层0～40 cm土壤盐分经过一个月左右,由初始28.33 dS/m降低到均小于4 dS/m,一个低盐适生的土壤环境得到快速营造;随着ECiw的增加,0～40 cm土层土壤最终趋于稳定的盐分呈增加趋势,土壤脱盐过程可以被logistic方程描述,脱盐过程可划分为快速脱盐、缓慢脱盐和盐分趋于稳定3个阶段;94%以上的月季根系主要分布在0～20cm的表层土壤中,随着ECiw的增加,根系生物量显著降低,根系受盐分胁迫生理干旱影响向土壤深处生长以扩大水分空间。研究认为,采用短期淡水滴灌盐分强化淋洗和缓苗淡水滴灌、随后进行微咸水滴灌的方法,可以实现土壤盐分的快速淋洗并维持在较低水平,但受盐分对根系生长的影响会作用于植物地上部分生长及植物存活,因此需要结合植物耐盐性及生产目标(产量、景观)确定适宜灌溉水矿化度阈值。