不同蓄水位下水体—土壤循环压盐数值模拟研究

"改排为蓄"是盐碱地治理方法的重大创新,为揭示不同蓄水位条件下蓄水沟水体与相邻土壤之间动态循环压盐的机理,自制实验装置模拟水体与土壤之间盐分运移实验,通过对蓄水水位高低的循环变化,研究不同土层盐分的运移规律。结果表明:蓄水水位的循环变化对土壤盐分迁移起着至关重要的作用,当蓄水位70 cm→40 cm→20 cm的循环变化时,表层0～65 cm土壤的盐分逐渐扩散至水体,盐分再由水体中逐渐向底层65～100 cm土壤迁移,改变盐分在垂直方向的分布,逐渐向下压盐。针对研究对象,建立盐分运移数学模型,采用Hydrus-2D软件进行数值模拟,经分析比较,不同土层盐分运移数值模拟结果与实验结果数值基本一致,模拟效果较好。因此,不同蓄水位下,水体-土壤间循环压盐机理是成立的,"改排为蓄"治理模式是可行的,可以达到盐碱地改良的效果。     

蓄水条件下水体-土壤循环压盐机理试验研究

"改排为蓄"是盐碱地治理方法的重大创新,为揭示蓄水条件下蓄水沟水体与相邻土壤之间的动态循环压盐机理,进行水体与土壤之间盐分运移试验。通过对蓄水水位70cm→40cm→20cm的循环变化,研究水体和不同土层盐分运移规律。试验结果表明:蓄水水位由高到低循环变化对水体与土壤之间盐分运移有着至关重要的作用,当蓄水位以70cm→40cm→20cm的循环变化时,0-65cm土层含盐量逐渐减少,65-100cm土层含盐量逐渐增加。通过蓄水水位升降的循环变化,可以使表层土壤的盐分逐渐减少,底层土壤的盐分逐渐增大,改变土壤盐分在垂直方向的空间分布,逐步向下循环加速压盐。因此,循环压盐机理是成立的,"改排为蓄"治理模式是可行的,可以达到盐碱地改良的效果。     

盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响

研究了盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响。结果表明,滨海滩涂盐碱地在水田改旱后土壤盐分呈现上升趋势,而土壤pH呈现下降趋势;不同培肥方法对水田改旱后土壤盐分、pH、土壤速效养分及有机质的影响作用不同,石膏处理能明显降低土壤pH值;绿肥处理能增加土壤速效养分和有机质含量;有机肥能抑制和延缓土壤盐分上升、降低土壤pH值、明显增加土壤速效养分和有机质含量,最终促进作物生长,增加作物产量。     

蓄水条件下盐碱土中盐分空间变化特征

根据陕西卤泊滩地区盐碱地整治工程,修建模拟装置,通过测定土体中盐分含量的空间变化,研究蓄水条件下土壤盐分的运移特征,为当地盐碱地治理提供理论支撑。结果表明,盐碱土土体一侧蓄水后,土体中的盐分顺着盐分梯度向水体中弥散,水体中的含盐量变化呈现由低到高的趋势,最终与土体间达到动态平衡;在土体垂直方向上,0~60 cm土体盐分减少,盐分含量主要集中在距地表100 cm左右处;在水平方向上,水体对于土体的作用范围为9 m,除此以外土体盐分含量变化不大。说明在试验该模型下,蓄水条件对距其一定范围内的盐碱土体具有改善效果。     

陕西卤泊滩盐碱地综合治理措施及效益分析

盐碱地作为一种重要的土地资源,对其进行治理和改良的意义重大.陕西省卤泊滩盐碱地综合治理工程,主要应用农业工程技术、生物技术等措施对盐碱地进行综合治理,通过合理规划布置工程体系,平整土地、种植耐盐碱作物、修建方田、逐步恢复区域生态,实现系统自我调节,水地资源动态平衡.实践结果表明,卤泊滩盐碱地综合治理措施效果显著,土壤质量提高,生态环境改善,农作物产量提高,取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益.     

盐碱地排水沟蓄水后底泥与水体盐分交换试验

因长期累积效果,盐碱地排水沟内盐分含量不断升高,危及排水沟系统的生态功能,利用淡水定期进行稀释可延缓盐分累积过程。该文以陕西富平县卤泊滩盐碱地改良区为例,通过实验室土柱试验,研究了排水沟蓄集淡水、水体保持静态条件下,底泥与上覆水体的盐分交换规律,揭示了底泥盐分释放的内在机理。研究结果表明,在分子扩散作用下底泥-上覆水界面之上10cm的范围内存在一个高盐分渐变区(即扩散边界层),10cm以上的水体盐分基本一致;分子扩散是边界层内盐分运移的主要机制;扩散边界层对底泥盐分释放具有一定的阻滞作用,并且随着边界层厚度的增加,阻滞效应也显著增强;底泥盐分释放通量符合负的幂指数形式。     

蓄排水条件下盐碱地土壤盐分运移特征研究

为检验蓄水和排水处理下盐碱地土壤盐分的变化情况及盐分运移规律,于2009年在陕西富平设置试验模型,分析在两种处理下0—160cm土层土壤中盐分的变化趋势。结果表明:蓄水处理下0—160cm土层的平均土壤湿度较排水处理高,能有效提高土壤中含水量,满足作物生长需求。分析了土壤中可溶性固形物(TDS)、阴离子(Cl-,HCO3-,SO42-)、阳离子(Ca2+,Na+,K+)含量的剖面分布及土壤pH值变化,并且利用主成分分析法分析了土壤盐分与各离子间关系,得出蓄水处理有效降低土壤表层的盐分,加速土壤耕作层脱盐,土壤质量明显改善,即蓄水处理下盐碱地治理效果显著。     

滨海重盐碱地不同土地利用方式的水盐特征

盐碱地的水盐特征对盐碱土的性质及其合理利用有着重要影响,通过对黄河口附近东营市利津县毛坨村的盐碱荒地、柽柳地、草地、棉花地和葡萄地等利用方式的6月份土壤水分、盐分离子0-190cm土壤剖面的特征变化研究,为黄河三角洲地区盐碱土的合理施肥、科学灌溉、改良以及利用提供科学依据和技术支持。结果表明,不同土地利用方式中,盐碱荒地的水分含量低,而pH恰好相反;水分含量均随着土壤深度增加呈增加趋势。滨海盐碱地离子构成以Cl-、Na+为主,SO42-、K+普遍缺乏,属于氯化物型,总体为Cl-Na+HCO3-Ca2+Mg2+SO42-K+CO32-。东营滨海盐碱地盐分和8大离子在0-190cm土壤剖面垂直分布呈现"V"型,即随着土体深度增加呈先急剧减少后缓慢增加趋势。长期种植农作物,可以提高盐碱土pH,有效减少盐碱地水分、盐分含量,改良盐碱地盐分构成,使盐碱化程度显著降低。     

基于实测数据及遥感图片的土壤采样方法

如何结合土壤特性和先进手段,制定具有代表性,同时又经济的土壤采样方案一直是土壤分析的难题。该文根据陕西省卤泊滩盐碱地改良区土壤含盐量的实测资料和相应的遥感图片数据,并结合土壤属性空间分布特性,提出一种新的土壤水盐含量采集方案。结果表明,用33个已知点的实测数据可以估算出101个未测点的含量并最终构成插值343个点的空间分布图,且水分与盐分含量预测结果相关的确定系数分别为0.869和0.817。在此基础上进而对工程改良措施下的卤泊滩盐渍土表层水盐空间变异性进行研究。分析结果表明,研究区土壤水盐含量具有中等较强的空间自相关性和较弱的变异性。通过对该地区水盐空间变异性的研究可以及时了解盐渍地试验区的改良效果及水资源管理情况。     

不同种植年限覆膜滴灌盐碱地土壤盐分离子分布特征

为了研究长期覆膜滴灌对土壤化学性质的影响,该文通过时空转化的方法研究了覆膜滴灌种植春玉米1a和2a的盐碱地土壤盐分及盐分离子在0～150 cm土壤削面上的分布特征,同时以试验地附近未种植的盐碱荒地作为对照.结果表明,覆膜滴灌条件下,当滴头下方20 cm处土壤基质势为-10 kPa时,0～40 cm土层土壤盐分含量、各种盐分离子含量、土壤pH值、Cl-/SO24和钠吸附比(SAR)随滴灌种植年限增加向降低.这表明根区土壤环境随种植年限增加逐渐变好,有利于作物生长.与盐碱荒地相比,滴灌种植以后40 cm以下土层Cl-含量、Na 含量、Cl-/SO24、钠吸附比(SAR)均增加了.     

降雨及隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响

 为探索不同材料隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响,在白蜡林地树穴底部布设炉渣和沙子作为隔盐层,比较研究不同深度土壤水分和总盐分的季节性变化规律。结果表明：土壤表层和不同深度处土壤含水量及含盐量变化规律不同,表层主要受降雨和蒸发影响,底层则同时还受地下水位变化的影响;1个雨季中,土壤表层强降雨的淋洗作用极为明显,表层不同隔盐层的差异性不太明显,但离表层30cm处各隔盐层隔盐和抑制返盐的效果非常明显,设置炉渣隔盐层处理的电导率从5月份的591ms/m下降到了10月份的493ms/m,沙子隔盐层处理的电导率从558ms/m下降到501ms/m;离表层60cm处炉渣隔盐层从810ms/m下降到582ms/m,沙子隔盐层从607ms/m下降到560ms/m。从减小电导率的幅度上来看,炉渣的隔盐效果好于沙子。     

施用改良剂对大庆盐碱土的改良效果研究

为控制棚室土壤盐渍化进程,实现大庆盐碱土可持续利用。通过田间小区试验,在等量石膏、菌渣及硫酸铝基础上设置不同腐植酸用量处理,与定植前土壤盐分含量、p H值进行分析比较,以明确不同改良措施对盐碱土的改良效果。试验结果表明:施用4种改良剂的处理5(施用纯腐植酸1 050 kg/hm~2+石膏1 050 kg/hm~2+硫酸铝22.5 kg/hm~2+食用菌菌渣30 000 kg/hm~2)使土壤全盐量由试验前的1.665 g/kg降低到0.851 g/kg;p H值由改良前9.32降低到8.35,下降近1个单位,由碱性变为微碱性;与处理1相比,其番茄增产19.2%,每公顷棚室增效50 070.9元。相关分析表明,土壤全盐、p H值降低量均与纯腐植酸施用量呈一元二次回归关系。综上分析,处理5对盐碱土改良效果最佳,番茄产量、效益最高,是大庆盐碱棚室最优化的综合改良施肥措施。     

咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响

为持续高效利用咸水资源,在棉花长期定位咸水沟灌试验（始于2006年）的基础上,研究了不同矿化度（1、2、4、6、8、10 g/L）咸水连续灌溉第10年土壤水盐分布与棉花生长响应以及历年土壤盐分和籽棉产量的变化特征。结果表明：1）年际间,各处理0～100 cm土层土壤盐分受灌溉和降水影响而波动,但未随灌溉年限的增加而逐渐累积,灌溉水矿化度≤4 g/L处理可基本维持土壤盐分周年补排平衡。单个棉花生长季（2015年）,各处理沟底部位的土壤含水率大于垄上,灌溉水矿化度≥6 g/L时主根层土壤含水率高于1 g/L处理;土壤盐分随灌溉水矿化度增加而增大,随棉花生育期的推进先增大后降低,灌水沟剖面土壤盐分呈向垄上和深层运移的趋势;与播种时比,棉花收获后各处理主根层土壤盐分均未出现累积。2）低矿化度咸水沟灌对棉花成苗率、株高和叶面积指数影响不明显,超过一定限值后3项指标显著下降,与1 g/L处理相比,当灌溉水矿化度达到6 g/L时棉花成苗率和叶面积指数显著降低,当灌溉水矿化度达到8 g/L时株高显著降低;咸水沟灌对棉花纤维品质影响较小,5项品质指标在处理间差异均不显著。3）适量浓度的咸水灌溉对籽棉产量影响较小,与1 g/L灌水处理相比,2和4 g/L处理对历年籽棉产量（2006－2015年）无显著影响,大于6 g/L时历年籽棉产量显著降低。在该研究灌溉制度下,推荐试验区咸水沟灌棉花的灌溉水矿化度阈值为4 g/L。     

滨海废弃盐田复垦区土壤盐分和有机质的空间变异特征

为了揭示废弃盐田复垦区棉田土壤盐分和有机质的时空变化特征,该文利用棉花关键生长节点的土壤采样数据,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤盐分和有机质的空间分布特征进行分析。结果表明:研究区不同时期不同深度的土壤含盐量和有机质含量变幅较大,二者的变异强度均为中等;随着时间的变化土壤含盐量和有机质含量均呈现下降的趋势,各层土壤含盐量与有机质含量相关性程度不高。研究区土壤含盐量与有机质含量均具有中等强度的空间自相关性。Kriging插值结果表明土壤有机质呈条带状分布,苗期和花期土壤有机质含量由西向东逐渐增加,花铃期土壤有机质含量以东北部含量最低,收获期有机质含量高值区主要集中在西北部和东南部。土壤含盐量的三维空间分布在不同时期不同深度具有相似性,其空间分布特征总体较为接近;苗期和花期土壤含盐量高值区出现在东南部方向;花铃期和收获期土壤含盐量空间分布比较散乱,呈斑块状分布。研究结果为莱州湾南岸盐田复垦区的盐渍土科学改良、合理利用及农业可持续发展提供技术支持。     

塔河下游典型绿洲灌区不同土地利用类型土壤的盐渍化特征

[目的]探明干旱区绿洲不同土地利用方式下土壤的盐渍化特征,为区域土地资源可持续有效利用提供支撑。[方法]运用GPS定位技术对塔河下游灌溉用水、地下水以及4种典型土地利用方式下的土壤分不同季节进行调查与采样,并结合室内测定结果,对灌区内的盐分、盐分离子变化特征及其成因进行分析。[结果]研究区土壤呈碱性,盐分类型主要为硫酸盐—氯化物型,盐分含量在2.44～118.05g/kg之间,pH值范围在8.05～8.34之间,不同土地利用类型下土壤盐分含量和pH值在各季节的整体变化均表现为：盐荒地>盐碱草地>耕地和林地。从不同土层深度来看,耕地的盐分在6月和10月呈表聚型,在3月和12月无明显规律,盐荒地和盐碱草地在不同季节下不同土层深度的盐分变化均呈明显的表聚型,林地在各季节下无明显规律。研究区受水库地理位置影响地下水水位较浅(1.4～3.51 m),地下水矿化度较高(1.56～21.30 g/L),灌溉用水、地下水中的盐分离子均以Na⁺和Cl^-为主。[结论]研究区不同土地利用类型下的土壤盐渍化特征主要是受地表覆盖度、作物种植类型、灌溉事件等...     

再生水盐分在亚热带不同土壤中的迁移特性及其差异

为了合理评价再生水灌溉盐分对土壤环境的影响,分析盐溶液淋溶亚热带土壤流出液盐分变化规律及其对土壤化学性质的影响差异,该文采用定水头入渗法,模拟不同浓度钠盐溶液淋溶黏性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种亚热带地区土壤,并观测土壤流出液电导率（EC）和pH值的差异。试验结果表明：1）高浓度盐溶液对黏粒含量较高的红壤、紫色土、黏性潮土的穿透能力弱于黏粒含量较低的水稻土和沙性潮土。同等浓度水平处理达到相同的穿透程度,酸性土壤（红壤、紫色土、水稻土）能承受更多的低质水量。2）盐分在土壤中的迁移速度主要由土壤理化性质决定,土壤黏粒含量、交换性铝含量会显著减缓盐分在土壤中的迁移能力,而土壤粉粒含量、EC、pH值以及交换性钙、镁含量会促进盐分在土壤中的迁移。盐分更容易穿透碱性土壤（黏性潮土和沙性潮土）而流出,碱性土壤流出液相对EC最大变化速率比酸性土壤高36%。基于Boltzmann函数拟合表明,入渗水盐浓度及土壤理化性质对模型参数有显著影响（P<0.05）。3）土壤化学性质受入渗液盐分浓度的影响程度不仅与土壤本身的化学性质有关,也与土壤质地中的粉粒、黏粒含量有极显著的关系（P<0.01）。各浓度盐溶液对碱性土壤的pH值影响不明显,对酸性土壤的pH值影响较大,其流出液pH值减少1.6～2.6个单位,其中红壤的pH值变化最大,其次为紫色土。入渗液EC高于4.77 dS/m的处理对土壤流出液的稳定pH值影响增幅不明显。因此,利用低质水灌溉时要依据土壤理化性质合理限定水中盐浓度。     

我国主要菜区耕层土壤盐分总量及离子组成

【目的】评价全国主要菜区温室、 大棚和露地菜田土壤盐分及离子组成状况,为土壤次生盐渍化防治、 蔬菜合理施肥和土壤可持续利用提供一定的理论依据。【方法】在我国北方3个区域(东北、 华北、 西北地区)和南方4个区域(华中、 西南、 华东、 华南地区)主要蔬菜种植区不同栽培方式典型菜田耕层土壤展开调查,共采集501个土壤样品,分析了盐分总量及其离子组成。【结果】 1)全国主要菜区设施(温室和大棚)菜田土壤盐分总量及其各离子含量(NO-3、 SO2-4、 Cl-、 Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+)均显著高于露地菜田土壤,盐分总量平均高69.3%,离子组成增加幅度在36.2%~170.0%之间。2)设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例显著高于露地菜田土壤,但设施菜田土壤盐化程度总体上较轻,居于轻度盐化水平的比例占38.2%,处于中度盐化以上水平的比例仅占4.7%。 3)设施菜田土壤盐分总量及主要盐分离子(NO-3、 SO2-4和Ca2+)含量积累总体上随种植年限的延长呈先增后降并趋于平缓的变化趋势,在连续种植5~6年时达到高峰期,之后因采取的各种管理措施而有所降低,但仍显著高于露地菜田土壤。 4)设施菜田土壤盐分离子组成以NO-3和SO2-4为主,其次是Ca2+,分别占盐分总量的27.9%、 26.9%和15.3%。露地菜田土壤主要盐分离子组成总体上是SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3,分别平均占盐分总量的29.0%、 21.1%、 16.1%和14.1%,但西北地区露地菜田土壤盐分离子组成以HCO-3为主,其次是SO2-4、 NO-3和Ca2+。【结论】设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例虽然显著高于露地菜田土壤,但土壤盐化程度总体上较轻,盐分离子主要是NO-3、 SO2- 4和Ca2+,NO-3、 SO2-4含量大于Ca2+含量; 露地菜田主要盐分离子是SO2-4、 NO- 3、 Ca2+和HCO-3,含量为SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3。     

微咸水造墒对油葵生长及土壤盐分分布的影响

为了研究微咸水造墒对油葵生长及土壤盐分分布状况的影响,采用盆栽试验与田间小区试验相结合的方式,将底墒水矿化度划分为5个级别,分别为淡水（＜2 g/L）、3、4、5、6 g/L。结果表明：不同矿化度的微咸水造墒对油葵的出苗率及出苗时间有着不同程度的抑制作用;当底墒水矿化度相同时,与盆栽相比较,小区各处理的出苗率较低,出苗时间较长;利用3 g/L的微咸水造墒对油葵的生长非但不会造成抑制,反而还有一定的促进作用,使其株高、叶面积指数、根冠比等参数均大于淡水处理;3 g/L处理盘粒数、百粒重均超过淡水处理,空壳率降低19.7%,增产8.1%,4 、5、6 g/L处理与淡水处理相比分别减产7.0%、14.8%、23.9%;生育期结束时,淡水及各微咸水处理0～20 cm土层土壤平均含盐量均达到底墒水前的初始值附近,无显著的脱盐与积盐现象;20～40 cm及40～120 cm土层土壤均处于不同程度的积盐状态,随着底墒水矿化度的增大,积盐程度逐渐增大,且土层越深积盐量越大。     

咸水结冰灌溉下覆膜时间对滨海盐土水盐运移的影响

连续三年对滨海盐土进行咸水结冰灌溉和地膜覆盖基础上的水盐动态监测,并针对不同地膜覆盖时期,设置了结冰灌溉条件下融冰入渗后覆膜(MI)、播种覆膜(SI)和不覆膜(NI),以及灌前秋季覆膜(不结冰灌溉AN）和对照（不结冰灌溉不覆膜CK）五个处理,以研究咸水结冰灌溉条件下土壤水盐动态规律,以及覆膜时期对土壤水盐动态和棉花生长的影响。结果表明：咸水结冰灌溉后,随着咸水冰层的融化,地表冰层含盐量和SAR（钠吸附比）均逐渐降低,含盐量和SAR由最初的12.15g?L-1和18.7降低到入渗完成后时0.03g?L-1和1.07。三年咸水结冰灌溉和地膜覆盖的地块在相同时期和土壤深度（0-20cm）的土壤含盐量逐年降低,2006-2008年冬季灌前土壤表层盐分含量分别为19.8g?kg-1、15.4g?kg-1和12.4g?kg-1。融水入渗后土壤返盐迅速,在入渗后9天前进行地膜覆盖效果较好。咸水结冰灌溉下融冰入渗后进行地膜覆盖依然是效果最好,其棉花出苗率和籽棉产量也最高,为63.78%和3226.2kg?hm-2,其次为秋季覆膜、播种覆膜、不覆膜和对照。在三年进行结冰灌溉的基础上,尽管第四年没有进行结冰灌溉,秋季进行覆膜依然可获得较高的产量,其棉花出苗率和产量为59.63%和2695.65 kg?hm-2。即使连续进行了三年的结冰灌溉,如果没有覆膜措施或覆膜较晚的地块,依然不能获得理想的产量。     

咸水结冰灌溉结合改良剂对滨海盐土的改良作用

冬季咸水结冰灌溉是将冬季自然冷资源与滨海盐碱地区丰富的咸水资源相结合, 通过自然结冰使咸淡分离, 再利用结冰融化时咸水先流出淡水后流出会对土壤起到一定的洗盐作用的原理, 对盐碱地进行改良。本文通过大田试验, 研究了冬季咸水结冰灌溉及改良剂对天津滨海盐碱地水盐运移的影响。结果表明, 通过咸水结冰灌溉能降低根层土壤含盐量, 且灌溉水量与土壤含水量呈正相关。冬季咸水结冰灌溉初期可能会引起土壤碱化, 但随着冰层融化及时间的推移, 各处理的碱化趋势会逐渐消弱。在滨海盐土施用磷石膏能够降低HCO₃^-含量, 增加SO₄^2-、Ca²⁺含量, 有效降低Cl^-、Na⁺在总盐分中的比例, 且磷石膏施用量越大, 根层土壤的pH 越低、保水能力越强(7 500 kg·hm^-2 磷石膏>4 500 kg·hm^-2 磷石膏); 施用磷石膏和大水量的咸水结冰灌溉都能很好地促进柽柳生长,且咸水冬季结冰灌溉和施用磷石膏配合(1 350 m³·hm^-2 结冰灌溉+7 500 kg·hm^-2 磷石膏)效果最好。因此, 咸水结冰灌溉配合改良剂应用可有效改良滨海盐土, 改善因咸水结冰灌溉而带来的土壤碱化问题, 为早期植物萌发生长提供有利条件。