中度盐碱土掺沙对土壤水盐运移和夏玉米生长的影响

为探究表层(0～20 cm)掺沙对黄河三角洲地区盐碱地的改良效应,以滨州地区中度盐碱土为研究对象,利用黄河河沙作为添加物质进行了室内研究和大田试验,探究表层掺沙对土壤水分入渗、土壤理化性质和夏玉米生长的影响。室内试验共设置CK(0%)、S1(5%)、S2(10%)、S3(15%)、S4(20%)5种掺沙比例,根据室内试验的结果,大田试验设置CK(0%)、S1(5%)、S2(10%)、S3(15%)4种掺沙比例。结果表明:(1)表层掺沙可以提高土壤入渗能力,入渗速率随掺沙比例增大而增大;(2)表层掺沙会降低掺沙层的土壤含水率,提高掺沙层以下土壤的含水率,掺沙5%～15%的下层含水率随掺沙比例增大而增大,掺沙20%的下层含水率低于其他掺沙处理;(3)在相同入渗条件下掺沙10%～20%显著提高脱盐效率,掺沙15%的脱盐指标最好,平均脱盐率比CK增加7.65%,脱盐区深度和达标脱盐区深度分别比CK增加1.51、1.06 cm;(4)大田中土壤水分和盐分变化与室内试验的结论一致,验证了室内试验的结论。掺沙处理的玉米株高、茎粗、叶面积、干物质重和产量均大于CK,其中掺沙15%的增产率最大,为10.40%。土壤表层掺沙可有效改良滨州地区盐碱地,最佳掺沙比例为15%。     

一维土壤水盐运移特征研究

在分析和总结国内外有关一维积水入渗条件下土壤水盐运移规律研究成果的基础上,针对盐碱土水盐运动的基本特征,通过室内一维土壤水盐运移过程的试验研究,分析了土壤盐分浓度分布规律,为盐碱地的开发利用提供了科学依据。     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

有机硅复合肥对滨海盐碱土水盐运移及玉米生长的影响

为探究有机硅复合肥对渤海湾西岸中度滨海盐碱土改良效果的影响,在河北省沧州市海兴县中国科学院海兴实验站进行大田玉米小区试验。试验设置为：CK(未施肥)、C1(600 kg·hm^-2磷酸二铵)、C2(375 kg·hm^-2有机硅复合肥)、C3(750 kg·hm^-2有机硅复合肥)、C4(1125 kg·hm^-2有机硅复合肥)5个处理。通过测定0～40 cm土层不同生育期土壤理化特性指标及玉米产量,分析有机硅复合肥对滨海盐碱土水盐运移影响及土壤理化特性指标与玉米产量之间的相关性。结果表明：随着有机硅复合肥施用量的增加,土壤含水量、地上干重、穗粒数和产量呈增加趋势,土壤pH值、土壤含盐量、土壤Na⁺和Cl^-含量呈降低趋势,而地下干重在C3处理时达到最大;在不同生育期,不同土层,有机硅复合肥施用量对水盐运移影响程度有差别,上层土(0～20 cm)的差异性大于下层土(20～40 cm),对生育初期的影响大于生育末期,不同处理对滨海中度盐碱土改良和增产效果表现为C4&g...     

入渗水矿化度对土壤水盐运移影响的试验研究

合理开发利用咸水和微咸水资源已成为当今世界各国关注的热点问题.为了分析微咸水矿化度、水量及土壤初始条件等因素对土壤水盐运移的影响,采用土柱在室内进行了微咸水入渗试验.该文分析了入渗水矿化度对入渗过程的影响,分析了盐分的分布特征,建立入渗水矿化度和土壤总盐量之间的数学模型,总结了土壤剖面的盐分运移规律.分析结果表明入渗水矿化度的增加可增大土壤的入渗能力,入渗水的矿化度在1～5 g/L时,土壤积盐量随入渗水矿化度增加而增大;不同矿化度的水入渗后,土壤表层含水率基本相近,接近饱和含水率.     

入渗水矿化度对土壤水盐运移影响的试验研究

合理开发利用咸水和微咸水资源已成为当今世界各国关注的热点问题。为了分析微咸水矿化度、水量及土壤初始条件等因素对土壤水盐运移的影响，采用土柱在室内进行了微咸水入渗试验。该文分析了入渗水矿化度对入渗过程的影响，分析了盐分的分布特征，建立入渗水矿化度和土壤总盐量之间的数学模型，总结了土壤剖面的盐分运移规律。分析结果表明：入渗水矿化度的增加可增大土壤的入渗能力，入渗水的矿化度在1～5 g/L时，土壤积盐量随入渗水矿化度增加而增大；不同矿化度的水入渗后，土壤表层含水率基本相近，接近饱和含水率。     

不同改良剂对滨海盐渍土水盐特性的影响

针对滨海盐渍土盐分含量高和土壤导水性能差的问题,采用禾康盐碱土改良剂、康地宝盐碱土改良剂、金满田生物菌剂、腐殖酸和石膏5种土壤改良剂,通过田间小区试验,分析测定了土壤含水量、土壤盐分含量、pH值、容重和饱和导水率等指标,并测定了作物收获产量,筛选适宜于改良研究区滨海盐渍土水盐特性的改良剂.试验结果表明:(1)土壤水分含量变化极大地影响着土壤的含盐量,土壤含水量与土壤含盐量呈极显著线性负相关关系.(2)腐殖酸在抑制滨海盐渍土盐分和降低土壤容重方面效果最佳,经腐殖酸(300 kg/hm2)处理后,0-5,5-20和20-40 cm土层盐分含量较CK分别减少了29.2％,32.6％和25.9％,土壤容重较CK减少了10.2％,土壤孔隙度和饱和导水率较CK也相对提高.(3)5种改良剂不同程度提高了作物的产量,以腐殖酸处理作物增产效果最为明显,玉米和油菜产量较CK分别增加了104.8％和41.6％.     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

枸杞微咸水滴灌土壤水盐运移特征及产量研究

为了缓解水资源短缺,开发利用地下微咸水对宁夏银北盐碱地区枸杞进行不同灌水定额试验。结果表明:微咸水滴灌下,土壤含水量纵向60 cm土层内及水平方向随灌水定额的增大先减少后增加,60 cm土层下随之而减少;土壤含盐量纵向80 cm土层内随灌水定额的增大而减少,80 cm土层下随之而增加,水平方向先增加后减少,整体脱盐效果明显;枸杞生育期内长势良好,无死苗减产现象。综合各项因素,说明短期内利用微咸水滴灌枸杞是可行的,且灌水定额549 m3/hm2较为适宜。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。     

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。     

土壤质地和灌水器材料对负压灌溉出水流量及土壤水运移的影响

负压灌溉法是一种新近提出的节水灌溉技术,灌溉时供水水头为“负值”,即灌溉水源高程低于灌水器高程。不同材料灌水器和土壤质地是影响灌溉系统出水流量及土壤水运移的重要因素。该文研究了在高程差H为-0.5 m情况下两种灌水器及两种质地土壤对两者的影响。结果表明：灌水器相同时,累计入渗量、水平和垂直最大湿润距离随时间呈幂函数关系变化;在历时相同时黏壤土较砂壤土大;湿润体近似为六分之一的竖直椭球体,但黏壤土水平与垂直最大湿润距离之比大于砂壤土。土壤质地相同时,纤维灌水器较陶土灌水器出水流量高。试验结果进一步证明了负压灌溉的可行性,并为确定负压灌溉系统应用范围及规划设计过程中灌水器选择提供了依据。     

滨海盐渍土原土滴灌水盐调控对土壤水力性质的影响

为研究滨海盐渍土滴灌原土水盐调控不同处理对土壤导水率(K)、土壤孔隙大小分布常数(Gardnerα)、土壤孔隙对水流贡献率等水力性质的影响,在滨海盐渍土上进行滤层及基质势(-5、-10、-15、-20、-25kPa)处理的原土水盐调控试验。用圆盘入渗仪在-15、-6、-3、0cm4个连续增大的负压下进行入渗测定,并计算不同负压下导水率、土壤孔隙大小分布常数、孔隙级别对水流的贡献率。结果表明:经原土水盐调控后,各处理的饱和导水率、土壤孔隙大小分布常数较对照增大,在-6和-15cm水头下的导水率较对照减少,在-3cm水头下的导水率无明显变化规律。滤层处理下土壤的饱和导水率、-6cm水头下的导水率、土壤孔隙大小分布常数较无滤层处理有显著提高;各处理土壤大孔隙对水流的贡献率大于对照处理,中等孔隙2及小孔隙对水流的贡献率小于对照处理。滤层处理是不同级别土壤孔隙对水流贡献率大小的主要影响因素,其中滤层的土壤大孔隙、中等孔隙1对水流的贡献率显著高于无滤层。可见,经原土水盐调控后,土壤饱和导水率、-6cm水头下的导水率、土壤孔隙大小分布常数明显增加,土壤大孔隙增加,小孔隙减少,土壤结构得到改善。     

地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响

在河北省沧州市海兴县选取耕层土壤初始含水量有较大差异的两个地块,于春季利用当地高矿化度咸水(10~15 g·L~(-1))进行灌溉和地膜覆盖,以探究地膜覆盖对春季咸水灌溉条件下滨海盐渍土水盐动态的影响。设不灌咸水不覆膜(对照,CK)、不灌咸水覆膜(PM)及3月29日和4月13日灌咸水不覆膜(SE、SL)、灌咸水后覆膜(SE+PM、SL+PM)6个处理探讨不同咸水灌溉和覆膜对土壤水盐动态的影响;另在耕层土壤含水量≥20%(海兴县小山乡)和20%(海兴县农场)两个地点分别设灌咸水后覆膜(SE+PM)和不灌咸水不覆膜(CK)处理,探讨初始土壤含水量对咸水灌溉下土壤水盐动态的影响。灌水量均为180 mm,灌溉咸水来自排水渠,矿化度分别为12.12 g·L~(-1)和11.53 g·L~(-1),咸水入渗后,播种油葵。结果表明:春季咸水灌溉后覆膜能有效降低耕层土壤盐分,并且该项措施实施的时间越早越好,脱盐深度和脱盐率均较深和较高,本研究中,脱盐效果最优的为SE+PM处理,该处理在油葵收获后0~5 cm脱盐率为58.93%,土壤含盐量由1.15%降至0.51%。此外,脱盐效果也受到土壤初始含水量的影响,耕层土壤含水量20%时,春季咸水灌溉覆膜处理对土壤盐分的淋洗效果较好,平均脱盐深度大于40 cm,保证了油葵正常生长,油葵出苗率和产量分别为73.9%和920 kg·hm~(-2),至油葵收获时,0~20 cm土层土壤含盐量由灌溉前的1.93%降低至0.32%,脱盐率达84.07%;而当耕层土壤含水量≥20%时,脱盐速度慢、深度浅,至油葵播种时,土壤盐分依然较高,导致油葵出苗率低,最终绝收。本研究通过利用春季高矿化度咸水灌溉和地膜覆盖措施,在春季干旱和土壤严重积盐条件下有效降低了耕层土壤盐分,为作物播种出苗提供适宜的土壤水分条件和低盐环境。     

微咸水灌溉条件下含黏土夹层土壤的水盐运移规律

黏土夹层影响着土壤水盐运移及分布,为了研究在含黏土夹层的土壤中进行微咸水灌溉时土壤的水盐运移规律,进行了春小麦微咸水灌溉大田试验,并在此基础上运用数值模型对土壤盐分累积趋势进行了模拟预测。结果表明,黏土夹层对土壤水盐运移具有显著的阻碍作用,黏土夹层以上土壤平均含水量、含盐量呈随灌溉水矿化度增大而增加的趋势,黏土夹层以下各处理土壤水盐分布几乎不受微咸水灌溉的影响;大定额冬溉洗盐后,各处理0～70 cm土层最大积盐率仍高达65.7%,部分盐分滞留在黏土夹层以上;土壤盐分分布预测结果表明,微咸水连续灌溉5 a后,灌溉水矿化度为4和5 g/L的处理土壤盐渍化倾向明显,不宜在含黏土夹层地区长期使用矿化度>3 g/L的微咸水进行灌溉,否则将对土壤环境产生严重危害。     

土壤初始含水率对膜孔灌湿润体特征的影响

为了研究膜孔灌中土壤初始含水率对湿润体特征及累积入渗量的影响,首先通过室内试验验证HYDRUS模拟西安粉壤土膜孔灌湿润体形状以及含水率分布的可靠性,然后基于HYDRUS模型模拟在不同初始含水率条件下膜孔灌湿润体的变化过程。结果表明:基于HYDRUS模型模拟的累积入渗量和湿润锋运移距离与室内试验结果的R~2均接近1,标准偏差绝对值均小于10%,拟合良好,表明HYDRUS模型模拟入渗过程的可靠性。膜孔灌湿润锋形状可采用椭圆方程表示。当初始含水率较小(不大于0.1 cm~3/cm~3)时,湿润体半径的含水率分布可采用椭圆方程表示;从膜孔中心到湿润锋表面,随着初始含水率的增大,湿润体内的含水率梯度减小,湿润体半径的含水率分布曲线由椭圆曲线逐渐转变为平缓曲线。基于湿润体含水率分布规律建立了考虑初始含水率的累积入渗量模型,累积入渗量与湿润体半径的三次方呈正比,湿润体半径可表示为湿润锋水平运移距离和垂向运移距离的几何平均值;对于不同的膜孔半径(1～5cm),模型计算累积入渗量与HYDRUS模拟值的R~2为0.99,标准偏差绝对值小于10%;对于粉土、粉壤土和壤土,当初始体积含水率不大于0.25 cm~3/cm~3算累积入渗量与HYDRUS模拟值的R~2为0.99,标准偏差绝对值小于10%,结果表明该模型对不同土壤质地和膜孔半径的适用性良好;该模型在计算作物灌水需求量方面优于Kostiacov模型等传统的经验模型。该研究揭示了不同初始含水率下的膜孔灌湿润体特征,并建立了累积入渗量模型,可为膜孔灌灌溉水量的计算提供参考依据。     

去电子处理微咸水矿化度对土壤水盐运移特征的影响

为探究去电子处理微咸水对土壤水盐运移的影响,该文通过室内土柱试验,分析了不同矿化度微咸水(0.14、2、3、4、5 g/L)经去电子处理后土壤水分入渗及盐分分布规律。结果表明:不同矿化度去电子微咸水土壤入渗速率及湿润锋运移速率明显大于未处理微咸水,入渗时间为200 min时,累积入渗量和湿润锋运移深度在矿化度为4 g/L时增加幅度最大。相同矿化度去电子微咸水与未处理微咸水相比,Philip入渗公式吸渗率、Green-Ampt入渗公式饱和导水率及湿润锋处吸力均显著增加。去电子微咸水能够显著提高土壤的持水效率和上层土壤盐分的淋洗效果,矿化度为4 g/L时,相对淋盐率和Na+相对淋洗率最大。该研究表明去电子化处理能够改善土壤水盐运移特性,有利于微咸水安全利用。     

初始含水率对土壤垂直线源入渗特征的影响

为解决现有渗灌系统在深根系植物应用中存在的问题,该文设计了一种垂直线源灌水器,并通过室内土箱试验研究了不同初始含水率条件下砂黄土和塿土的垂直线源入渗特征。结果表明：Philip入渗公式的形式能够较好地描述2种土壤的三维入渗过程;入渗时间一定时,砂黄土和塿土的累积入渗量均与初始含水率之间呈二次函数递减关系;2种土壤入渗的最大径向距离、最大垂向距离、宽深比均与初始含水率之间呈二次函数抛物线关系;2种土壤相比,偏砂性的砂黄土累积入渗量在低初始含水率下较塿土大,但随着初始含水率的增加其减小速度较塿土快,偏黏重的塿土入渗临界初始含水率较砂黄土大,但其入渗范围较砂黄土小。这些结果可为不同土壤条件下的垂直线源灌水技术发展提供参考。     

灌溉水盐分组成对土壤水盐迁移参数的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱地区农业生产的限制因子。研究水盐迁移参数是水盐调控的重要目标。为此,该研究以甘肃省秦安县兴国镇果园土样为研究对象,采用水平土柱入渗法,探讨不同盐溶液(氯化钠、氯化钠和氯化镁、氯化钠和氯化钙、氯化钠和氯化钾)在矿化度均为3 g/L的条件下对土壤水分扩散率和盐分离子水平迁移的影响。结果表明:不同盐分组成的灌溉水质和含水率对土壤水分扩散率的影响均达极显著水平(P0.01)。在灌溉水矿化度均为3 g/L的条件下,氯化钠盐溶液传输水分的潜在能力最大,加入一定的复盐对水分的传导起到阻滞作用,阻滞能力的大小是:氯化钙氯化钾氯化镁。不同盐分组成的灌溉水对土壤碳酸氢根和硫酸根的水平迁移具有显著的影响(P0.05),对盐分、钙离子和钠离子水平迁移具有极显著的影响(P0.01)。入渗距离对土壤pH的影响以及灌溉水盐分组成对土壤钠吸附比的影响均达显著水平(P0.05)。灌溉水盐分组成对模型参数初始值和终止值有显著的影响,参数初始值和终止值均呈现:氯化钠氯化钠和氯化镁氯化钠和氯化钾氯化钠和氯化钙。因此,从微咸水利用和盐渍化土壤改良的角度考虑,在微咸水灌溉中加入一定量的钙制剂可抑制水分扩散和降低土壤盐分含量;从灌溉方法来看,需从地块的两端轮换灌溉可预防地块一端脱盐而另一端积盐的现象。这一研究结果对于指导干旱、半干旱地区微咸水利用具有重要的科学意义。