暗管排水控盐对盐渍化灌区土壤盐分淋洗有效性评价

【目的】解决盐渍化灌区土壤盐渍化较严重问题,明确暗管排水控盐对土壤盐分淋洗效果的影响。【方法】以灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测和室内试验分析结合,采用经典统计学与地质统计原理,分析收获后、春灌前后暗管排水土壤盐分统计特征和空间异质性,及其土壤盐分和盐分离子脱盐效率和暗管排水对地下水埋深的影响。【结果】暗管排水0～20、20～40、40～100 cm土壤平均脱盐率分别为61.14%、52.78%、40.37%,随着土壤深度的增加,脱盐率减小。春灌后土壤盐分变异系数降低、空间自相关性增强,说明春灌后土壤盐分空间异质性均有所下降。土壤中除CO_3~(2-)表现为上升趋势外,其余各离子均表现为下降趋势,且HCO_3~-脱盐率最小,几乎不变,土壤各盐分离子脱盐率大小表现为:Cl~-K~++Na~+SO_4~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)HCO_3~-。暗管排水地下水埋深在灌后7 d开始下降,且下降速率较快,排水明沟深1.5 m,对地下水埋深的控制效果较好。【结论】利用暗管排水均能降低土壤含盐量,弱化土壤含盐量的空间异质性,土壤盐分由"高盐异质性"向"低盐均质性"转变,有效降低土壤盐分离子量,避免盐渍化过程中离子平衡失调,防止盐类向单一化方向发展。利用暗管排水技术降低河套灌区土壤盐分,控制地下水埋深,保证作物正常生长,防止土壤次生盐渍化具有重要意义;暗管排水技术可在河套灌区农业生产中推广应用。     

膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

SWAP模型模拟暗管排水条件下土壤水盐运移

【目的】研究内蒙古河套灌区暗管排水条件下作物根系层水分通量和盐分通量变化,寻求适宜当地的农田排水暗管规格。【方法】基于2018年和2019年田间试验观测数据,对SWAP模型进行率定和验证,并利用该模型对不同暗管埋深(1.5、2.0 m)和间距(30、45 m)下的40 cm土壤剖面处水分通量和盐分通量进行数值模拟。【结果】①存在灌水和降雨时,40 cm土壤剖面的水分通量向下,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下的水分通量累积量增加5.2%,暗管埋深增加0.5 m时,向下的水分通量累积量增加83.9%;没有灌水和降雨时,40 cm剖面处的土壤水分通量以向上为主,暗管埋深和间距的变化对向上的水分通量影响不大,向上的水分通量在0～0.14 cm/d之间变动。②土壤盐分通量变化趋势和水分通量一致,在暗管间距为45 m,埋深为1.5 m时,就2019年整个生育期而言,暗管间距减小15 m,向下盐分通量累积量增加5.1%,暗管埋深增加0.5 m时,向下盐分通量累积量增加82.6%,增幅与向下水分通量累积量基本一致,且暗管埋深的变化对向下的盐分通量影响较明显。【结论】合适的暗管布设埋深和间距有助于土壤根系层的排水脱盐,其中暗管埋深对排除土壤盐分的影响更为明显,综合考虑不同暗管布局的排水排盐效果以及对产量的影响,认为当地暗管埋深取2.0 m,暗管间距取45 m较为适宜。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

基于RZWQM2模型的农田排水暗管优化布置研究

【目的】研究河套灌区葵花种植区暗管排水条件下农田土壤水分变化状态,探求当地适宜的农田排水暗管布置和控制排水方案。【方法】基于2018—2020年田间试验数据,对RZWQM2模型进行率定和验证,并利用该模型对不同排水暗管布置方案(同一间距不同埋深和同一埋深不同间距)和控制排水方案(不同时期不同排水口深度)下的土壤水分运移和作物生长情况进行数值模拟。【结果】(1)模型率定和验证阶段,砂土层土壤含水率RMSE为0.049～0.065 cm3/cm3,其余土层土壤含水率RMSE为0.012～0.037 cm3/cm3,累计排水量和产量MRE分别在5.88%和3.40%以下,地下水位、1 m土层土壤储水量和叶面积指数R2分别在0.798、0.817和0.912以上;(2)以现有排水暗管埋深1.5 m、间距45 m为基础,模拟得到采用埋深1.4 m、间距45 m的布置方案其地下水位抬高5.2 cm、排水量减少40.0%、增产85.3 kg/hm2;(3)采用雨季1.5 m、非雨季1.2 m排水口深度的控制排水方案,地下水位抬高2.2 cm、排水量减少46.0%、增产66.4 kg/hm2。【结论】RZWQM2模型能较好模拟排水条件下葵花种植区农田土壤水分变化,研究区推荐采用1.4 m埋深、45 m间距的排水暗管布置方案,在现有布置下雨季1.5 m、非雨季1.2 m的控制排水方案较为合适。     

滴灌条件下排水暗管间距对土壤盐分淋洗的影响

在滴灌淋洗条件下设计暗管排水试验,研究暗管不同埋设间距(15、20、25 m)对土壤剖面盐分分布及脱盐淋洗效果的影响。结果表明:滴灌淋洗期间,0~70 cm土层含盐量显著降低,与CK相比,试验地不同地段土壤平均含盐量减少10 g/kg以上。从暗管上方至相邻暗管中点位置处不同剖面土壤平均脱盐率逐渐减小,15、20、25 m间距小区在0~100 cm埋深土壤中点位置处最大脱盐率分别为84.01%、77.75%、73.98%,土壤整体脱盐率介于51.82%~60.43%之间。吸水管埋管间距越小,小区暗管排水阶段排水流量越大,排水矿化度、电导率也越大,但成本会略高。15 m间距相比20、25 m间距小区每公顷多投入的成本和平均脱盐率差值分别为8 430、12 570元和4.78%、8.61%;15 m间距暗管处理在水平距离暗管0、5、7.5 m处土壤脱盐率最大值分别为86.47%、85.15%、84.01%,且排水期间排水流量、矿化度、电导率最大,分别为2 m~3/h、189.15 g/L和35.9 mS/cm;土壤盐分淋洗效果优于20、25 m间距小区,淋洗相同盐分含量土壤所需灌水量也低于20、25 m间距;2次灌水后0~70 cm土层盐分整体已降至10 g/kg以下,作物生长条件大为改善,适宜作为指导新疆盐渍土改良滴管条件下暗管间距布设参数的依据。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤盐分动态及夏玉米生长的影响

进行暗管排水条件下微咸水灌溉田间试验,设置3种暗管埋深,分别为80 cm(D1)、120 cm(D2)以及无暗管排水(D0),3种微咸水浓度,其电导率分别为0.78 dS/m(S1),3.75 dS/m(S2)和6.25 dS/m(S3),共9个处理,每个处理3组重复.试验结果表明:暗管排水措施可以有效排除微咸水灌溉过程中土壤中累积的盐分;在玉米全生育期内,暗管埋深D1条件下,3种浓度微咸水S1,S2和S3灌溉时根系土壤电导率分别下降了39.00%,31.56%和29.43%,暗管埋深D2条件下,根系土壤电导率则分别下降了31.91%,18.08%和7.44%;夏玉米干物质累积量、穗棒累积量和穗棒质量分配率及最终产量均随着微咸水浓度的升高而降低;在相同微咸水浓度下,不同暗管埋设条件下的夏玉米最终产量从大到小依次为D1,D2,D0;3种暗管埋设条件下的作物需水量从大到小依次为D0,D2,D1的规律;暗管埋深80 cm的处理(D1)下夏玉米水分利用效率最高,而未埋设暗管的处理(D0)水分利用效率最低;当暗管埋设条件一定时,夏玉米水分利用效率随微咸水浓度的升高呈逐渐降低的趋势.     

不同排水措施对青海高寒区盐碱地改良效果的研究

【目的】解决青海高寒区盐碱地治理的问题。【方法】采取在青海柴达木盆地德令哈(中度盐渍化)与诺木洪(重度盐渍化)2处试验区建设排盐工程与田间试验的方法,在中度和重度盐渍化土地安装毛细透排水带与暗管进行排水,分析了毛细透排水带降盐技术对中度和重度盐渍化土壤盐分变化规律的影响。【结果】(1)中度和重度盐渍化土壤表层(0～10 cm)盐分下降最快,其他土层盐分量呈现显著下降,中度和重度土壤最高脱盐率分别为81.19%和96.62%,重度盐渍化土壤盐分可降低至中度水平;(2)2处试验区0～10 cm土壤盐分中Cl-、SO42-、Na+和K+量较原始土样明显下降,毛细透排水带对Cl-、SO42-、Na+和K+有显著的淋洗作用;(3)毛细透排水带降盐技术在青海高寒区中度盐渍化地区土壤脱盐率可达98.61%,重度盐渍化地区淋盐定额土壤脱盐率可达94.41%。在1 500 m3/hm2灌水量、灌水次数4次的淋盐定额下,中度盐渍化土壤的改良效果最好;在1 650 m3/hm2灌水量,灌水次数4次的淋盐定额下,重度盐渍化土壤的改良效果最好。【结论】毛细透排水带可以有效治理盐碱土壤,中度盐渍化地区改善土壤性质,恢复耕地,提高土地生产力。     

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m²土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m²土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.     

河套灌区控制排水对油葵生长与养分利用的影响

为系统地从土壤水分、盐分、养分和油葵生长的变化来揭示不同排水方式的调控效应,设置4个处理,生育期暗管控制排水深度分别为40cm（K1）、70cm（K2）、100cm（K3）,春灌排水深度均为100cm,选择明沟排水（深度150cm）作为对照处理（CK）,开展了田间试验。结果表明：K1处理自油葵开花期到收获1m土层平均储水量比K2、K3处理提高了0.01%~4.53%,为作物生长后期提供了有效的水分。K1处理稳定了土壤水消耗的速率,削弱了水平方向土壤水分的消耗差异。春灌后K1、K2、K3处理平均脱盐率分别为49.02%、50.43%、49.70%,处理间无显著差异,而明沟排水仅为35.52%。暗管排水处理暗管中间点与暗管上土壤盐分淋洗率相差7.1~8.2个百分点,处理间无显著差异。CK处理盐分淋洗差异性相对较小,距明沟0.4m处与明沟中间点相差2.8个百分点。至生育后期（开花期）不同处理存在土壤返盐情况,K1、K2、K3、CK较春灌前平均返盐率分别为28.63%、24.20%、20.83%、22.07%。K1、K2处理返盐程度相对较高,但其含盐量不影响油葵后期正常生长。K1处理在现蕾期铵态氮含量显著高于其他处理(P<0.05),较K2、K3、CK处理高30.43%、45.90%、14.83%;开花期铵态氮含量由大到小依次为K1、CK、K2、K3,差异性小于成熟期;成熟期K1、K2处理铵态氮含量与CK处理无显著差异。硝态氮含量在现蕾期、开花期和成熟期含量K1处理最高,K1处理较K2、K3、CK处理分别高13.62%~30.80%、14.33%~53.09%、7.17%~28.10%(P<0.05)。K1处理可减小地下水位波动,使氮素以稳定形态存在,减少硝态氮流失。暗管排水可以提高油葵出苗率2.5~2.7个百分点。K1处理增加有效株占比2.3～5.0个百分点;油葵出苗50d后能显著增加株高5.10%~14.87%、茎粗6.29%~22.46%;提高水分利用效率1.16%~10.8%;提高氮磷钾肥料偏生产力7.69%~11.16%;增产4.52%~11.14%;并且有效地提高了叶片光合能力。从对土壤控盐、保肥、稳产与水肥利用效率多角度综合分析,春灌排水深度100cm,生育期控制排水深度40cm（K1）的控制排水方式是适宜的选择。     

干旱灌区灌水方式对田间土壤脱盐效果的模拟研究

为探究干旱灌区不同灌水方式下的田间土壤脱盐效果,通过构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟并分析了试验区土壤水盐的垂直运移过程和规律。结果表明,灌溉入渗对土体盐分的淋洗作用明显,灌水定额在4 000~6 000m3/hm2范围内的土壤脱盐效率较高;轮灌第一次的灌溉水量控制在使田间0~100cm土层含水率达到饱和即可,在后几轮灌溉过程中逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分;在轮灌间隔为12d,轮灌次数为3次的条件下,灌水定额控制在5 200~6 000m3/hm2范围内的灌溉方案可使田间0~100cm土层含盐量达0.98%~1.13%,满足设计含盐量为1.2%的脱盐标准,达到设计干旱灌区脱盐灌水制度的目的。模拟结果可为干旱灌区的水土资源保护和可持续利用提供决策依据。     

华南丘陵地区典型流域的土壤水分时空变化及其驱动机制

流域土壤水分分布是水文学研究重要课题之一,采用地统计学半变异函数分析广东省泗合水流域旱季和雨季2 m深土壤剖面含水率,结果表明:流域土壤剖面水分可划分为表土层(0～20 cm)、根系层(20～70 cm)、基质势层(70～120 cm)、地下水位影响层(120～200 cm)和地下水位层(>200 cm)5个土层区间....     

竖井排盐对南疆枣田土壤盐分运移的影响

为明确竖井排水措施下的降盐效果,以及盐渍化枣田土壤盐分的迁移规律,从而完善井排措施治理盐渍化土壤的理论研究。选择新疆第十四师224团三连枣田作为研究区,采用对角线取样法,在距离竖井0、10、30、60、100、150 m处,分别取0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm土层的土样。通过测定土壤电导率、p H值及各盐基离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-、Cl~-)含量,并进一步计算土壤钠吸附比(SAR)和盐基离子当量比,分析井排措施对盐渍化枣田土壤盐分的影响。研究可得:在距离竖井60 m处盐分含量最低;此外,距离竖井60 m处土壤钠吸附比明显降低,盐基离子由Na~+、Cl~-型转化为Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)型,土壤盐害明显减轻。由此表明竖井排水降盐效果最佳的范围在60 m左右。     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

干旱灌区农田土壤水盐分布特征及其对地下水响应

灌区土壤水盐迁移特征是影响土壤次生盐渍化与作物产量的重要因素.以内蒙古河套灌区义长灌域典型试验区为研究对象,根据2013年野外实测资料,分析了试验区0～150 cm土壤剖面含水率、含盐量、各离子含量的时空分布规律及水盐相关性.分析表明:土壤水、盐含量受多重因素影响,浅层土壤水、盐含量受灌溉和蒸发影响较大,属于强变异,季...     

大型灌区节水灌溉工程实施后土壤水盐动态规律预测及效果评估

以人工神经网络理论中的BP、RBF模型为主要建模工具,以内蒙古河套灌区的试一个试验区（沙壕渠试区）为研究实例,对河套灌区节水工程实施后作物生长季（非冻季）的土壤水盐变化状况进行了模拟与预测研究。从预测结果看,2015年,当引水量减少30%时,地下水位有较大幅度下降,夏灌前、夏灌后、秋浇前与封冻前的土壤水分随着灌水量的减少呈下降趋势,而土壤盐分在浅层与中层呈现出不同的结果：0-40 cm土壤盐分呈脱盐趋势,而40-70 cm土壤呈轻度积盐趋势,总体上节水改造工程对灌区浅层土壤盐碱化改善与防治有积极效果,但土壤水分的下降可能会造成土壤某些阶段一定程度的水分亏缺和作物种植结构及灌溉制度的改变。本文对中国北方大型灌区的节水工程改造与规划管理有一定的参考价值。     

不同水分条件下宁夏枸杞氢氧稳定同位素变化特征试验研究

以宁夏枸杞为研究对象,采取试验区降水、不同灌溉量下枸杞根区土壤水、根系及茎秆样品并测定其氢氧稳定性同位素比率δ¹⁸O和δD,分析不同降水量及灌溉量下枸杞稳定同位素的变化特征,利用IsoSource模型计算了枸杞对各潜在水源的可能利用比例.结果表明:试验区降水中δD和δ¹⁸O之间有很好的线性关系,并得出了当地大气降水线的回归方程;不同灌溉量,枸杞主根系层(20~60 cm)的土壤含水率和与其对应的δD呈负相关趋势变化,随着土层深度加深,δD减小;降水量不同时,各土层δD变化规律相似,5 mm以下20 cm处的δD最大(-64.39‰),枸杞主要利用表层(0~20 cm)及部分中层(20~40 cm)的土壤水,分别占35.2%及25.1%;降水量为13.9 mm时,20~60 cm处δD相对较丰,为-65.20‰以上,枸杞可利用0~60 cm土层土壤含水量:0~20,20~40,40~60 cm土层的土壤水利用量分别占比22.4%,25.3%及23.2%.结论可为干旱区枸杞科学灌溉提供有益借鉴.     

大型灌区节水灌溉工程实施后土壤

以人工神经网络理论中的BP、RBF模型为主要建模工具，以内蒙古河套灌区的试一个试验区（沙壕渠试区）为研究实例，对河套灌区节水工程实施后作物生长季（非冻季）的土壤水盐变化状况进行了模拟与预测研究。从预测结果看，2015年，当引水量减少30%时，地下水位有较大幅度下降，夏灌前、夏灌后、秋浇前与封冻前的土壤水分随着灌水量的减少呈下降趋势，而土壤盐分在浅层与中层呈现出不同的结果：0-40cm土壤盐分呈脱盐趋势，而40-70cm土壤呈轻度积盐趋势，总体上节水改造工程对灌区浅层土壤盐碱化改善与防治有积极效果，但土壤水分的下降可能会造成土壤某些阶段一定程度的水分亏缺和作物种植结构及灌溉制度的改变。本文对中国北方大型灌区的节水工程改造与规划管理有一定的参考价值。     

暗管排水对油葵地土壤脱盐及水分生产效率的影响

为了建立宁夏惠农区庙台乡给予太阳能水泵抽水的暗管排水工程的灌溉排水制度,以油葵为研究对象,设暗管排水和非暗管排水2个处理,观测分析了暗管排水对田间土壤含盐量、地下水位和产量等的影响。结果表明,在油葵生育期内,与进行暗管排水前相比,暗管排水使暗管排水区的地下水水位降低0.09 m,降幅6.21%;地下水矿化度降低9.79%;土壤含盐量降低13.64%;与非暗管排水区相比,暗管排水区的油葵增产8.10%,灌溉水生产效率增加8.40%,群体水分生产效率增加9.86%。     

秸秆排水体的排水脱盐效果研究

通过田间试验,对比研究了秸秆排水体和PVC波纹管对滨海盐渍土的排水脱盐效果。结果表明,秸秆排水体和PVC波纹管排水的单位面积排水总量分别为0.012 8、0.014 7m3/m2,单位面积排盐总量分别为76.06、55.77g/m2,排水矿化度比埋管前分别下降46.26%、32.66%;0~100cm土壤剖面,各土层土壤脱盐率差异较大,秸秆排水体为34.32%~48.75%,PVC波纹管为30.33%~53.24%。1m土体中,秸秆排水体的土壤脱盐率比PVC波纹管低1.48%,但60~100cm土层秸秆排水体脱盐效果明显高于PVC管。秸秆排水体作为暗管排水材料,可加速土壤脱盐,排水脱盐效果显著,能够有效改良盐碱土。