引黄春灌对盐碱土区地下水动态及理化性质的影响

[目的]探究引黄春灌对区域浅层地下水动态及地下水理化性质的影响.[方法]通过监测试验区盐碱地春灌前后地下水位、八大离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-、SO42-、CO32-)质量浓度、地下水EC值、pH值、土壤电导率等指标,运用数理统计和水文地球化学分析的方法,分析春灌前后地下水动态及春灌后地下...     

内蒙古河套灌区秋浇对区域尺度地下水水化学影响分析——以义长灌域为例

【目的】了解灌区秋浇对区域地下水水化学过程的影响。【方法】在测试八大离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO3-、CO32-)的基础上,综合运用数理统计和水文地球化学分析方法,分析灌区地下水水化学特征。【结果】灌溉后,该灌域整体上Cl-、SO42-、K++Na+、Mg2+、HCO3-的质量浓度增大,而Ca2+质量浓度略有减小,TDS呈现南高北低的分布状态;根据Piper 三线图分析,灌溉前后该区域地下水类型均以Cl-Na型为主,占比分别为75%和61%,相比灌溉前,灌溉后出现Mg-SO4-Cl 型,占比约为16.7%;由Gibbs 模式和离子比例系数图得出,该区域地下水主要受蒸发浓缩以及硅铝酸盐和蒸发岩风化溶滤作用的控制,大气降水对其影响不大。【结论】秋浇之后地下水TDS平均增加约32.9%,说明秋浇对土壤盐分的淋滤作用明显,加强秋浇之后地下水排水力度,对于提高灌区排水排盐效果具有十分重要的作用。     

设施灌溉条件下不同次生盐渍化土壤盐分离子迁移特征

通过在设施灌溉条件下的室内土柱模拟试验,研究了灌水对不同次生盐渍化水平设施土壤盐分离子迁移特征的影响.结果表明:Ca2+与NO3-在灌水后5～15d表现出随时间的推移剖面分布呈“双峰”特性,随着次生盐渍化水平的升高,Ca2+与NO3-淋洗速度变慢同时其返盐时间也较迟.地下水对K+迁移影响不显著,使得K+在灌水后剖面分布呈“单峰”特性,SO24-在所有次生盐渍化水平下一次性灌水很难将其淋洗出耕层.从环境因素看,Ca2+在土层的表层和底层以及灌水后期都表现出与水分和温度较好的耦合效应,并且两者对Ca2+运移具有协同作用.K+在0 ～ 20 cm土层运移主要受水分的影响,而30 ～ 50 cm土层主要受温度的影响,从灌水时间看,在灌水后5～15d内主要受温度影响,而灌水20 d后主要受水分影响.NO3-和SO24-不论从土层还是时间看主要受水分的影响较大.     

淋洗状态下保护地土壤pH与盐分含量及其组成关系的研究

以沈阳地区酸化比较严重的保护地土壤为研究对象,采用淋洗模拟试验的方法,通过测定淋洗后土壤pH值和全盐量、淋洗出的盐分离子含量,研究了土壤pH值与离子组成、含量之间的关系.结果表明:①土壤pH值与土壤全盐含量呈显著负相关关系,即土壤pH值随土壤全盐量的降低而逐渐增加,但盐分的减少对土壤pH的影响在淋洗后期明显大于前期;②土壤pH值与阳离子、阴离子的组成即相对比例有关,其中与K+和其他4种阴离子呈曲线负相关关系,与另外3种阳离子呈直线负相关关系,且相关性均达到极显著;③随着淋洗次数的增加,NO3、SO42-等离子含量在全盐含量中所占比例而不断下降,与此同时土壤pH值却在不断的上升,而Ca2+、Na+等盐基离子在全盐中的相对比例的上升也是导致土壤pH值上升的重要因素.     

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。     

草炭土修复地下水石油类污染物过程中水化学因子的变化规律

主要研究草炭土在修复地下水石油烃过程中水化学因子的变化规律,实验选取Fe3+、Mn2+、SO2-4、Ca2+、Mg2+、NH+4、HPO2-4、NO-3离子进行相关研究,实验结果表明草炭土对于水化学因子有一定的改变作用,对Ca2+的去除率稍低在58.77%~66.50%之间,Mn2+、NH+4、Mg2+、NO-3、的去除率均大于80%,而SO2-4、Fe3+、HPO2-4几乎被全部去除,去除率均大于97%。SO2-4、NH+4、NO-3对草炭土吸附石油烃具有促进作用,Ca2+对草炭土吸附石油烃具有抑制作用,较低浓度的HPO2-4不利于草炭土去除石油烃,Fe3+、Mn2+、Mg2+对草炭土吸附石油烃影响不明显,8种离子对草炭土吸附石油烃的影响随浓度改变。     

潍坊北部超采区地下水化学成分演变特征分析

以潍坊市北部超采区漏斗演变过程中浅层地下水水化学要素为依据,综合运用Radial plot图、Box-whisker图、Piper三线图解分析了超采区浅层地下水化学成分的演变情况,阐述了硬度、TDS的时空变化规律,揭示了近年来地下水超采影响下该区地下水水质变化规律。结果表明:(1)超采区水化学类型发生改变,2000年研究区浅层地下水水化学类型以Na+-K+-HCO-3、Ca2+-Mg2+-HCO-3型为主,转变为以Na+-K+-HCO-3-Cl-和Ca2+-Mg2+-HCO-3-Cl-型为主;(2)地下水超采地下水改变了地下水的流场,增大了入渗补给,加剧水污染,导致总硬度和TDS浓度的增加;(3)从地下水化学成分的年际变化来看:Na+、K+、Cl-、HCO-3含量变化与地下水位波动基本一致,离子浓度随地下水位的变化发生改变。Ca2+、Mg2+、SO2-4的含量随着地下水位的降低而升高:地下水超采导致含钙镁矿物和石膏等矿物的溶解增多,入渗量增大,离子浓度升高。     

微咸水灌溉条件下土壤残膜对棉花出苗率与土壤盐分影响研究

为探讨微咸水灌溉条件下,土壤残膜对棉花出苗率和出苗期土壤盐分的影响规律,分别设置残膜量、灌水控制下限、土壤容重和灌溉水电导率四因素三水平正交试验.结果表明:对棉花出苗率的影响作用强弱顺序为残膜量>灌溉水电导率>灌水控制下限>容重.土壤电导率随残膜量、灌溉水控制下限和灌溉水电导率增加而增加,随土壤容重增加而降低.增加残膜量和灌溉水电导率,土壤中Na+、K+和Cl-含量增加;增加残膜量和灌溉水量,土壤K+、Ca2+和SO42-含量增加,Mg2+含量降低;随残膜量增加,HCO3-含量降低.土壤残膜和灌溉水电导率增加会导致棉花出苗率降低并加重土壤盐渍化程度,无残膜和有残膜棉花苗期微咸水灌溉电导率上限分别为3800μS/cm和2500μS/cm.     

岩溶山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境的关系

对2015年所采集的0~20 cm、20~40 cm土壤水样品和对应的土壤样品进行了测试分析,运用灰度关联和典范对应分析的方法研究了岩溶峰丛山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境条件的关系。结果表明:岩溶峰丛山区土壤水地球化学性质及其对应的土壤环境指标均存在不同程度的空间异质性,其中土壤水和土壤中的p H值变异系数在2.48%~10.44%,变异最小;除了镁离子和氯离子,土壤水的其他地球化学指标的变异系数均表现为0~20 cm大于20~40 cm,20~40 cm土壤水地球化学性质更为稳定。土壤水的HCO-3、Ca2+、SO2-4浓度是影响土壤水地球化学特征的主要因子,且HCO-3起到主导作用。典范对应分析结果显示,不同的土壤水地球化学性质与土壤环境因子关联性差异明显,影响土壤水地球化学特征的主要土壤环境因子中的全钾含量、交换性镁含量、有效锌含量、0.2~2.0 mm粒径和0.002~0.020 mm粒径的土壤颗粒等因子对土壤水中的Mg2+浓度、HCO-3浓度、p H值影响较大,有效铜含量、胡敏酸含量、胡敏素含量主要影响土壤水中Na+浓度、K+浓度,而速效钾含量、土壤含水率、小于0.002 mm粒径机械组成等土壤因子则主要是通过Na+浓度、K+浓度、Cl-浓度、SO2-4浓度等指标影响土壤水的地球化学特征。     

基于HYDRUS?2D的田间土壤水盐运移过程研究

为了研究灌水条件下田间土壤水盐的迁移过程,采用HYDRUS-2D软件对持续入渗情况下田间土壤主要可溶性盐分运移的瞬时渗流场进行数值模拟。获取了田间土壤离子含量及浓度的变化过程曲线,揭示了各离子在整个渗流历时内不同土层深度的动态变化规律。结果表明:灌溉入渗对土体盐分的淋洗作用明显,在灌溉入渗条件下,田间表层土壤盐分下移态势明显,不同测深的可溶性离子浓度均呈下降趋势,但不同离子浓度下降的速率和开始运移的时间不同,其中SO2-4、Cl-和Na+浓度变化剧烈,HCO-3和Ca2+浓度变化平缓。模拟结果可为灌区的水土资源保护和可持续利用提供决策依据。     

不同土壤改良剂对新疆盐碱土壤的改良效果研究

通过土柱模拟试验,研究了不同土壤改良剂对新疆盐碱土壤的理化性状的影响。2种改良剂均能使重度盐渍化土壤迅速脱盐降低土壤盐碱性,改善盐碱土土壤性质。旱地龙能显著降低CO32-、HCO3-、Cl-含量,禾康能显著降低SO42-、K++Na+、Mg2+含量。通过田间试验对比分析2种改良剂应用效果,结果表明,施用FA旱地龙增产21.1%,施用禾康增产17.8%。     

冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响

为研究冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响,采用基于FDR技术的土壤水分传感器TDR-3,通过室内温度实验箱控制环境温度范围为-20～20 ℃,对冻融过程中黏性土样体积含水量进行了测试分析．结果表明:采用FDR测量黏性土样体积含水量,在土样未进行冻融前,温度在0 ℃以上时,FDR的测量值随温度呈线性变化,随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小;黏性土样冻融过程中,在冻结过程中,FDR的测量值随着温度的降低逐渐减小;在融化过程中,随着温度的升高,FDR的测量值逐渐增大;相同温度条件下,黏性土冻结过程中FDR的测量值明显大于黏性土融化过程中FDR的测量值,0℃时两者差值最大,该差值受土壤初始体积含水量和冻融温度的影响．研究成果对于提高FDR测量冻融过程中土壤体积含水量的可靠性具有重要意义．     

供液方式对番茄基质栽培盐分累积与养分利用率的影响

研究了开放式和封闭式供液方式下番茄根区盐分累积强度、盐分离子组成与比例变化特征、番茄养分含量特征、养分利用效率,分析了盐分累积对番茄产量和脐腐病患病率的影响。结果表明:开放式和封闭式根区电导率均随生育期的延长不断上升,开放式根区溶液电导率最高为11.9 m S/cm,封闭式为17.2 m S/cm;开放式和封闭式根区盐分离子组成由大到小为NO_3~-、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、H_2PO_4~-;开放式和封闭式根区溶液离子比例失衡特征与程度相当,均表现为K~+、Ca~(2+)和H_2PO_4~-比例降低,Mg~(2+)、NO_3~-和SO_4~(2-)比例上升;番茄产量随电导率的增加而降低,果实脐腐病患病率则随电导率和离子比例失衡程度的增加而增加,到采收后期开放式和封闭式果实脐腐病患病率分别高达29.7%和36.6%;与开放式相比,封闭式供液方式下番茄N、P、K、Ca、Mg和S养分利用率分别提高11.6%、19.6%、18.9%、11.8%、37.3%和15.9%。开放式和封闭式基质栽培根区均存在盐分累积和离子比例失衡现象,为控制根区离子比例失衡和果实缺Ca现象,在番茄进入坐果期后应提高K和P的投入,控制N、Mg和S的投入。从节水、节肥和保护环境角度出发,基质栽培应着力发展封闭式供液方式。     

不同蓄水时间下滨海盐土盐分淋失规律研究

通过室内淋洗模拟试验,对比研究了蓄水时间对滨海盐土脱盐效果的影响.试验结果表明,蓄水时间与脱盐效果成反比,蓄水1～2 h后排水脱盐效果最好;脱盐后的土柱离子组成及含量相当,不同蓄水时间下离子迁移规律具有相似性,土壤离子按脱盐率由大到小排序,阳离子依次为Mg<'2+>、Na<'+>、Ca<'2>、K<'+>,阴离子依次为...     

季节性冻融期灌溉水量对土壤温度时空变化的影响

以位于山西省晋中盆地的农科院试验田为基地,运用灰色关联度和spss软件对2013-2014年季节性冻融期不同灌水量下土壤温度的时空变化规律进行了统计分析。结果表明:灌水量对土壤的冻融过程存在一定影响,有明显的增温效应,但在不同的冻融阶段有所差异:缓慢冻结阶段,灌水量高的地块土壤降温速度慢;快速冻结和拟稳定冻结阶段,20~50cm范围内土壤温度随着灌水量的增加而增加,呈现显著的正相关性;融化阶段中后期,不同灌水定额下土壤温度随时间线性增加,增温速率几乎相同。同一冻融阶段剖面地温随深度的变化规律为:土壤温度在10cm内出现极小值,当土壤深度大于30cm时,土壤温度与深度的线性相关性随着灌水量的增加而增加,同一时间剖面地温的增减速率随灌水量的增加而减少。     

季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响.试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值.消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻.5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显.     

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。     

潮土盐碱阳离子等温平衡吸附的数值模拟

采用4种常见的盐碱阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)在潮土中进行等温静态批量平衡吸附实验,利用常见的4种平衡吸附方程分别进行拟合,进而得到各盐碱离子在土壤中的最佳等温吸附平衡方程,为预测黄淮海冲积平原地区盐碱离子的行为以及防止盐碱对该地区的威胁提供理论上的依据和指导。     

微咸水膜下滴灌对土壤盐分离子分布和番茄产量的影响

为了探讨微咸水膜下滴灌对土壤盐分分布和番茄产量的影响,在内蒙古河套灌区进行了田间试验,共设置3种灌水处理:淡水灌水定额30 mm、微咸水灌水定额30 mm和微咸水灌水定额37.5 mm,每个处理重复3次,随机布置。结果表明:HCO_3~-、Cl~-、Na~+和K~+容易随水分移动,当微咸水灌水定额为37.5 mm时,淋洗效果最好;SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)与土壤胶体吸附力较强,不易随水分运动,淋洗效果不明显;在番茄生育期结束后需要秋季或来年春季汇水洗盐,防止微咸水灌溉后引起的盐碱危害;微咸水灌溉相比淡水灌溉的灌水定额要增大1/4左右。