不同潜水埋深污水灌溉氮素运移试验研究

随着污水灌溉的迅速发展,污水灌溉对土壤环境及地下水的影响日益受到人们的关注。通过污水灌溉田间试验,探讨了不同潜水埋深条件下,污水灌溉对土壤及地下水中硝态氮和铵态氮的影响。结果表明:硝态氮的淋溶深度与潜水埋深及灌水量呈良好的正相关;相同灌水水平,地下水中硝态氮浓度与潜水埋深成负相关,地下水埋深2、3、4 m地下水硝态氮分别增加33.99%、15.49%、7.50%;相同潜水埋深,灌水水平越高,土壤中硝态氮淋溶深度越深。     

不同地下水埋深对土壤水、盐及作

对20个地中测坑进行不同地下水埋深下土壤水、盐运移及作物生长的分析，研究了地下水埋深对土壤水分利用效率（WUE）、养分(NO3--N)及作物生物性状指标的影响。结果表明：埋深为1.5～2.5m时，有利于作物生长，但从盐渍化控制角度看，地下水埋深宜控制在2.0m左右为宜；当地下水埋深大于2.0m时，目前的灌溉制度已经不能满足作物的正常生长需要，出现亏缺灌溉，需要增加灌水定额，本研究说明适宜地下水位的控制对于河套灌区节水改造具有重要的意义。     

基于指示Kriging的土壤盐渍化风险与地下水环境分析

土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍,而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度,以防控区域盐渍化,以河套灌区永济灌域为研究区,运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布,从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性,土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m,地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m,地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L,春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小,且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小,地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区,是土壤返盐的高风险区,建议进一步完善该地区的排水系统。     

土壤及地下水污染研究进展

污染物在土壤及地下水中迁移转化规律的研究是土壤水和地下水环境保护的主要内容。在查阅国内外相关文献的基础上,根据污染物在土壤及地下水中迁移转化规律,分别从表层土、非饱和带及地下含水层3个方面,综述了国内外对农药、化肥、污水灌溉等方面的研究进展及其各种污染物在地下含水层和非饱和土壤中迁移转化研究取得的成果,指出了我国目前研究中存在的主要问题和未来在该领域需重点研究的课题。     

地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响

采用室内土柱模拟试验研究了不同地下水埋深对土体盐分离子作用规律的影响。结果表明,在0～30 cm土层电导率随地下水埋深的变化呈现规律性变化,即:EC100 cmEC120 cmEC80 cm≥EC60 cmEC40 cm。且不同地下水埋深对不同盐分离子作用的影响不同,土壤盐分、Ca2+、Mg2+、Na+和SO42-表聚的敏感地下水埋深是100 cm,而Cl-表聚的敏感地下水埋深是60 cm。在相同地下水埋深条件下,Ca2+、Na+和SO42-迁移规律与土壤盐分的迁移规律一致。     

银北高水位盐碱地土壤盐分与地下水特征关系分析

根据银北灌区典型高水位盐碱地的土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用相关分析法与主成分分析法,对土壤盐分与地下水埋深、地下水水化学特征之间的关系进行了分析。结果表明:(1)研究区土壤盐分垂直分布呈现明显表聚性,0~20 cm土层全盐含量均值为3.34 g/kg,p H均值为8.81;研究区内71%地下水样为微咸水,矿化度TDS均值为2.69 g/L;土壤全盐及盐分组成呈中等强度变异,土壤p H值呈弱变异。(2)耕层全盐含量与土壤中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-、SO42-等离子的相关系数大于0.9,与地下水中各指标相关性大小排序为;SO42->矿化度>Cl->Na+>地下水埋深;地下水矿化度与地下水中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-的相关系数大于0.9;土壤中的Na+和Cl-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈显著正相关,土壤中的SO42-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈极显著正相关。(3)主成分分析结果表明:影响研究区土壤盐渍化程度的主要因素依次为地下水含盐量及主要盐分离子、土壤中的主要盐分离子、地下水埋深。     

我国污水灌溉研究现状及典型区域

从具体国情出发,回顾了我国污水灌溉发展状况，综述了污灌区环境，污染物类型、迁移规律以及污灌对土壤-作物系统的影响等问题，并针对典型污灌区的现状进行了具体分析，提出了一些急需解决的问题及破题建议。旨在为科学合理地进行农田污水灌溉、缓解水资源供需矛盾及修复污灌区环境污染提供基础资料和参考建议。     

污灌条件下ABS在土壤中的吸附特性研究

污灌条件下烷基苯磺酸钠在土壤中的运移与转化，对于合理利用生活污水进行农田灌溉具有重要的意义。以ABS为对象，研究均质土壤稳定流场下和一次灌水非饱和条件下ABS的迁移转化试验。同时，研究了ABS的吸附特性，结果表明ABS在土壤中迁移具有明显的延迟效应，土壤对ABS的吸附主要在表土层，土壤对其的吸附量随污水中ABS浓度增大而增大。     

不同地下水埋深对土壤水、盐及作物生长影响的试验研究

对20个地中测坑进行不同地下水埋深下土壤水、盐运移及作物生长的分析,研究了地下水埋深对土壤水分利用效率(WUE)、养分(NO3-N)及作物生物性状指标的影响.结果表明:埋深为1.5～2.5 m时,有利于作物生长,但从盐渍化控制角度看,地下水埋深宜控制在2.0 m左右为宜;当地下水埋深大于2.0 m时,目前的灌溉制度已经不能满足作物的正常生长需要,出现亏缺灌溉,需要增加灌水定额,本研究说明适宜地下水位的控制对于河套灌区节水改造具有重要的意义.     

我国污水灌溉现状及典型区域分析

从具体国情出发,回顾了我国污水灌溉发展状况,综述了污灌区环境,污染物类型、迁移规律以及污灌对土壤一作物系统的影响等问题,并针对典型污灌区的现状进行了具体分析,提出了一些急需解决的问题及建议.旨在为科学合理地进行农田污水灌溉、缓解水资源供需矛盾及修复污灌区环境污染提供基础资料和参考建议.     

希尼尔水库灌区地下水埋深时间稳定性分析

该研究基于2004-2013年对新疆希尼尔水库灌区13个观测井地下水埋深的长序列监测结果,利用相对差分法、Spearman秩相关系数法和Morlet小波变换的方法分析了研究区地下水埋深的时间稳定性和周期性特征.结果表明:在不同监测时间的地下水埋深均属于中等变异,变异系数的范围为44%~75%.地下水埋深表现出强烈的时间稳定性;小波分析表明研究区地下水埋深存在周期性变化.研究结果为灌区合理开发利用地下水资源以降低土壤盐渍化风险提供了一定的参考.     

Multi-method assessment of nitrate and pesticide contamination in shallow alluvial groundwater as a function of hydrogeological setting and land use

In this study deterministic, multivariate and stochastic methods are applied to a combined temporal and spatial monitoring data set, in order to assess nitrate and pesticide levels and contamination risk in shallow groundwater. The case study involves an area in the Mondego River alluvial body in central Portugal, where agriculture is the main land use, with predominantly maize, rice and some vegetable crops supported by river water irrigation. Factorial correspondence analysis (FCA), reducing the original data matrix to a small number of independent orthogonal factors, is applied to detect associations between nitrate levels, land use (crop type), lithology and groundwater depth. Indicator-geostatistical techniques are used to create maps indicating the probability of nitrate concentrations in groundwater exceeding predetermined threshold values, including the drinking water standard (98/83/EC) and vulnerable zone designation criterion (91/676/EEC) of 50 mg/l NO₃⁻. For pesticides the leaching potential is determined by calculating the Groundwater Ubiquity Score (GUS), based on the sorption coefficient and soil half-life for each pesticide compound. Results for nitrate show an overall very low risk of exceeding 50 or 25 mg/l, whereas the risk of exceeding 9.5 mg/l (third data quartile) is particularly high in areas where FCA shows correlation of nitrate contamination with vegetable and maize crops, aerobic conditions, lower groundwater levels and to some extent, coarser grained sediments. On the contrary, nitrate levels under rice are lowest and correlated to a reduced environment, finer-grained sediments and a higher water table. Denitrification is found to be an important attenuation process, as well as dilution by surface water irrigation and precipitation. Crop type and irrigation source are seen to have a large influence on the nitrate contamination potential of groundwater. Total concentrations of the analysed pesticide compounds above the regulatory limit of 0.5 μg/l are observed in 32% of the analysed water samples, with a maximum value of 16.09 μg/l. The probability maps provide a particularly interesting example of how multiple-well monitoring results over a certain period can be condensed into single maps and used by water engineers, managers and policy-makers.     

再生水地下滴灌对玉米生育期土壤脲酶活性和硝态氮的影响

为了探讨再生水地下滴灌条件下土壤脲酶活性和硝态氮的关系,通过2a再生水地下滴灌试验,研究了滴灌带埋深和灌水量对玉米生育期0~50cm深度土壤脲酶活性和硝态氮分布的影响。灌水量设置灌溉需水量的70%、100%和130%3个水平,滴灌带埋深设置0、15和30cm 3个水平。结果表明,再生水地下滴灌提高了0~50cm脲酶活性。灌水量和滴灌带埋深均对土壤脲酶活性和硝态氮含量产生了显著影响,硝态氮随灌水量和滴灌带埋深的增大运移深度增加,0~10cm深度脲酶活性以70%灌溉需水量和埋深0cm较高,10~50cm深度脲酶活性以130%灌溉需水量和埋深30cm较高。相关分析表明,硝态氮含量和脲酶活性在玉米生育期内由极显著正相关向负相关转变。     

不同处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响

通过土柱模型试验，模拟研究了两种处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响。试验结果表明，采用1级处理污水中铵氮基本不会在土壤各层累积和淋溶，而硝氮和总氮则随着灌水次数的增加，向更深层土壤运移、累积和淋溶。对于2级处理污水，由于其各态氮素浓度均比较低，土壤各层浓度也相对较低，土壤中各态氮素浓度为土壤中原有氮素和污水氮素共同作用的结果；随着灌溉次数增加，硝氮和总氮也有向下淋溶的趋势。试验结果还表明，相对于2级处理污水，长时间采用1级处理污水灌溉，将对土壤环境和地下水环境带来高的污染风险。      

地下水位与灌溉定额对棉花土壤水分的动态影响模拟

地下水埋深对土壤水势分布及土壤次生盐碱化具有重要影响.以新疆孔雀河流域为例,利用HYDRUS-2D软件对不同地下水位与灌溉定额下的棉花膜下滴灌土壤体积含水率的动态变化进行了模拟.结果表明:当地下水埋深为1.5 m时,地下水对土壤水的顶托作用较强,灌溉定额为3 300 m³/hm²时可使棉花生育期不受水分胁迫;当地下水埋深为2.0 m时,地下水对土壤水的补给能力下降,灌溉调控的作用逐渐加强,灌溉定额为3 900 m³/hm²时属轻度胁迫,对产量影响较小,而灌溉定额为4 500 m³/hm²时,基本不受胁迫,对产量影响极小;当地下水埋深大于2.5 m时,地下水对土壤水的补给作用进一步弱化,灌溉定额为4 500 m³/hm²时属于中度胁迫,会造成一定程度减产.研究结果为指导当地地下水资源开发利用及棉花种植业发展提供了重要参考.     

河套灌区井渠结合地下水数值模拟及均衡分析

建立了河套灌区三维地下水数值模型,用2006-2013年灌区实测地下水埋深资料对模型进行率定和验证,并在规划的井渠结合区内,设置3种不同井灌区灌溉定额和3种秋浇频率,组合共9种井渠结合节水情景,分别分析了9种节水情景下的地下水动态变化.结果表明:井渠结合后全灌区地下水埋深范围为1.863~2.029 m,较现状条件增加0.084~0.250 m;不同灌域结合区井渠结合后地下水埋深差别很大,解放闸结合区地下水埋深最大,为2.308~2.803 m,永济结合区地下水埋深最小,为2.079~2.455 m;井渠结合后,入渗补给量减少2.01×10⁸ ~3.63×10⁸ m³/a,潜水蒸发量减少1.69×10⁸ ~3.03×10⁸ m³/a.     

不同地下水埋深时甜椒需水量及作物系数试验研究

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,甜椒需水量和地下水利用量的变化规律及与外界环境因子的关系。分析和模拟了甜椒作物系数,并与FAO-56推荐作物系数值进行了比较。结果表明,地下水埋深为0.6~0.9m时,地下水与降雨利用量占需水量的40%~50%,灌溉量较低。地下水埋深较浅时,需水量与地下水利用量与蒸发量、气温和地温具有显著的线性关系。地下水埋深较深时,需水量主要受降雨的影响,与环境因子的相关性较小;地下水利用量与蒸发量、气温、地温及饱和水气压差仍具有显著的线性关系。甜椒全生育期作物系数为1.35,与移栽后旬数、地温和需水系数分别表现出3次、2次和3次多项式的关系。生长中期和后期,作物系数分别为1.25和1.25~1.1,高于FAO-56推荐值。研究结果为蔬菜类作物节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

On-farm water management in saline groundwater area under scarce canal water supply condition in the Northwest India

The study investigates the possibility of enhancing crop water productivity in the parts of Northwest India where groundwater quality is marginal and canal water supply is severely scarce. Soil, Water, Atmosphere and Plant (SWAP) model was calibrated and validated in three farmers’ fields with varying canal water availability and groundwater quality in the Kaithal Irrigation Circle of the Bhakra Canal system, Haryana. On the basis of predicted and observed soil water content, pressure heads, salt concentration at 2 week intervals and crop yields, the model was found suitable for use in the region. A few nomographs were prepared to provide a graphical method to predict the effect of different combinations of water quality and depth of water application on crop yield and soil salinity and to help develop some guidelines to the farming community. Water management alternatives at the field level were suggested to increase the yield and to maintain soil salinity below threshold level. The application of frequent irrigation in precisely leveled field would help in achieving 10% higher yield even when saline groundwater of 11 dS/m is used for irrigation.