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。     

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。     

冻融条件下土壤中水盐运移机理探讨

土壤冻融过程中的水盐运动是冻土学研究的基本问题之一。在土壤冻融过程中,存在着水分和盐分的2次迁移过程,形成了特殊的水盐运动规律。土壤冻结过程中盐分的运动非常复杂,受土壤类型、土壤初始含水量、土壤溶液浓度、盐分组成以及冻结生成的温度、热梯度、冻结速度、冻结方向等因素影响,其迁移结果最终是上述各因素共同作用的结果。温度是导致土壤中水分迁移的驱动力,土壤冻结引起冻结带土水势降低,导致水分不断向冻层迁移,随着水分向冻层聚集,冻层以下土层中的盐分同步向上运移,整个冻层的土壤含盐量明显增加。在融化过程中,随着地表蒸发逐渐强烈,使冻结过程中累积于冻结层中的盐分,转而向地表强烈聚集,使表层的盐分含量急剧上升。     

入渗与蒸发条件下土壤水盐运移的研究

土壤水盐运移规律的研究是目前土壤物理学、农田 灌溉学研究的一个重要方面,也是防治盐碱化、改良盐渍土的核心问题。为此,根据各国学者对土壤溶质、水盐运移的研究成果,评述了土壤水盐运移基本理论和入渗、蒸发条件下的土壤水盐动态规律,为进一步的研究提供指导。     

刮盐皮-标准曲线法测土壤盐分与其他方法的比较

测定土壤中可溶性盐分有不同的方法，残渣烘干法为经典法，适用于不同土壤；阴阳离子总和测定法误差稍大，操作较繁；电导法-标准曲线法如果标准样品少，精确度达不到要求；刮盐皮-标准曲线法有较好的实用性，在一定地域内可以进行土壤可溶性盐分的快速测定，精确度准确可靠。     

不同种植年限压砂地土壤盐分变化规律研究

土壤表层压砂可抑制盐分的表聚,有效地控制土壤盐渍化。通过野外大田试验,分别对裸地和新、中压砂地不同土层的电导率进行的比较表明:裸地与压砂地各土层电导率随土层深度增加而增加,裸地增加趋势明显,每一层较前一层分别增加了84%、16%和28%;新压砂地增加趋势缓慢,每一层较前一层增加了10%、23%和44%;中压砂地各土层电导率变化不明显。平均电导率的变化趋势,裸地>新压砂地>中压砂地。土壤表层压砂可以抑制盐分迁移,随着土层深度的增加,表层压砂的作用减弱,对土壤盐分转移的抑制作用也减弱,土壤盐分逐渐增大。探讨不同种植年限土壤含盐量的特性,可为西北旱区砂田的养护、土壤盐渍化防治提供理论参考。     

刮盐皮-标准曲线法测土壤盐分与其他方法的比较

测定土壤中可溶性盐分有不同的方法,残渣烘干法为经典法,适用于不同土壤;阴阳离子总和测定法误差稍大,操作较繁;电导法-标准曲线法如果标准样品少,精确度达不到要求;刮盐皮—标准曲线法有较好的实用性,在一定地域内可以进行土壤可溶性盐分的快速测定,精确度准确可靠。     

红枣滴灌条件下灌水水质对土壤盐分分布的影响研究

对含盐土壤不同矿化度水滴灌下土壤水盐的运移规律进行研究,为矮化密植红枣微咸水滴灌提供依据。通过对株行距1m×2m矮化密植红枣各处理土壤水盐数据测定分析,探索土壤水盐运移、分布规律。不同矿化度水滴灌均有洗盐效果,洗盐主要集中在表层0-40cm的垂直方向,矿化度越高水平方向的洗盐效果越差;枣树生育期土壤盐分积累主要集中在0-30cm范围内;土壤中各离子含量随土壤含盐量和灌溉水矿化度的增加而增加,尤其是高含盐土壤采用高矿化度水滴灌时更加明显。微咸水灌溉依然具有洗盐效应,微咸水可应用于含盐土壤灌溉。     

干旱区膜下滴灌下土壤积盐特征研究

主要对膜下滴灌后的土壤盐分分布的特征进行了研究,结果表明:在生长期内,位于90 cm深土层内土体的平均含盐量在上升,出现了一定的积盐。在距地表40 cm深的范围内,则存在盐分定向迁移的现象,其积聚的范围主要分布在湿润区的边缘,其程度则取决于土壤质地、每次灌水量大小及气候等多种因素。经过一个灌溉周期后,土壤积盐区的含盐量可达到初始值的一倍左右。这一结论对干旱气候下膜下滴灌区的冬灌具有一定的实际指导作用,灌区应根据土壤含盐量的大小而决策是否需要冬灌,从而达到减少干旱区农业用水量过大的目标。     

蒸发条件下土壤水盐热运移的实验研究

土壤水盐热的耦合运移研究是土壤水盐运移理论研究的重要组成部分.在模拟蒸发条件下,通过室内土柱实验,对土壤水盐热的迁移做了初步研究.结果表明:地下水位的高低直接影响土壤剖面盐分和水分分布;本实验一直处于稳定蒸发状态,今后需进一步研究不同蒸发条件下土壤水盐热的运移规律.     

不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究

采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水(咸水)灌溉对土壤水盐的影响,在此基础上,建立了BP神经网络水盐耦合模型。研究结果表明:土壤中盐分含量随地下水埋深的增加而减小,随灌溉水盐分水平的增加而增大。在地下水埋深为2 m,3 m,4 m的地区,采用矿化度小于4 g/L的水进行灌溉,在夏玉米整个生长周期的0~100 cm土层内不会形成积盐现象;拓扑结构为8∶2∶2的BP网络模型,能模拟不同地下水埋深条件下微咸水(咸水)灌溉的水盐运移,且精度较高。     

不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究

采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉对土壤水盐的影响,在此基础上,建立了BP神经网络水盐耦合模型。研究结果表明：土壤中盐分含量随地下水埋深的增加而减小,随灌溉水盐分水平的增加而增大。在地下水埋深为2 m,3 m,4 m的地区,采用矿化度小于4 g/L的水进行灌溉,在夏玉米整个生长周期的0～100 cm土层内不会形成积盐现象;拓扑结构为8∶2∶2的BP网络模型,能模拟不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉的水盐运移,且精度较高。     

变化环境下渭河流域土壤水储量模拟及影响因素

[目的] 随着气候变化和人类活动影响加剧,流域气候和下垫面条件发生改变,为准确模拟土壤水分变化过程并分析其影响因素对于地区的水资源管理和植被建设的重要意义。[方法] 以黄土高原地区渭河流域为研究对象,基于ABCD水文模型,采用EFAST法分析模型参数敏感性,构建常参数和时变参数模型,比较不同参数模型的径流深和土壤水储量模拟精度,探讨气候变化和植被恢复对渭河流域土壤水储量变化的影响,明确土壤水储量变化的主导因素。[结果] 土壤水层补给地下水的比例参数c最为敏感,地下水储放系数d、流域实际蒸散发量与土壤蓄水量之和的上限参数b次之,表征土壤完全饱和前径流的倾向性参数a最不敏感;与ABCD常参数模型相比,时变参数模型将率定期径流深模拟结果的NSE、KGE、R²分别提高19%,10%,19%,验证期的NSE、KGE、R²分别提高7%,7%,9%,时变参数模型显著改善径流深模拟效果;基于时变参数模型模拟的渭河流域土壤水储量与ERA5-Land 0—100 cm土层土壤水储量的相关关系最强,二者的变化过程基本相同;不同影响因素对渭河流域土壤水储量变化的影响程度由强到弱依次为潜在蒸散发＞降水＞NDVI。[结论] 研究成果为该地区水资源规划和管理、植被建设提供科学依据,也为其他类似地区的土壤水储量研究提供参考。     

农田明渠排水条件下土壤水盐运移规律研究

土壤水分、盐分、地下水埋深是表征当地土壤质量的重要状态变量,研究其动态变化过程是研究土壤质量演变规律和赖以防治土壤盐渍化的重要方面.在农田明渠排水条件下,土壤中发生的各种物理、化学和生物过程尤为复杂.因此通过对农田土壤盐分的定点实时监测,能够定量表征农田生态环境状况优劣;地下水位埋深变化,可警示农田盐渍化的演变,对调整灌溉定额采取预防措施有指导意义.同时通过实验计算确定了农田斗排的合理间距.     

三峡水库消落带生境特征与植被恢复模式

[目的]三峡水库蓄水运行后消落带生境破碎斑块化加剧,极端生境胁迫严重损害植被的结构和功能。厘清三峡水库消落带生境状况,提出适宜性植被恢复对策,重建河流受损廊道综合生态功能,对构建区域生态安全格局和保障长江流域水资源安全具有重要意义。[方法]针对三峡水库消落带植被退化与生态功能受损的突出问题,系统解析了消落带生境特征及其对植被生长的影响,围绕水库河岸受损廊道生态修复重大需求,探讨面向消落带微生境构建与植被格局功能优化的三峡水库消落带植被恢复模式。[结果]三峡水库消落带生境状况受水库运行形成的独特水位节律、出露期植被生长季气候条件、土壤侵蚀与泥沙沉积过程、土壤环境等多生境因子协同影响,呈现高度空间异质性特征。水位变动形成的淹没时长、出露时令、淹水强度是影响植株繁衍、生长的首要因素;土壤侵蚀、泥沙掩埋、土壤水养条件等影响植被生长状况。[结论]三峡水库消落带植被恢复需综合考虑水位节律、立地条件与物种形态-功能性状,选育优质抗逆物种,注重土壤基质保育,突出植被格局的分区优化配置。重建消落带综合生态功能,为水库消落带生态治理提供理论支撑和科学依据。     

农田耕作与土壤盐分的变化

采用原状土隔离池进行了盐分运移的定位试验。结果表明：含盐量0.11-0.28%的轻盐渍化或脱盐潮土处在不断脱盐过程中，平均年脱盐速率为0.0125%；小麦种植期，土壤处于返盐过程，盐分在上层积累；夏玉米种植期，土壤处于脱盐过程；盐分运动是一个盐离子的层次间传递过程，不同盐离子传递的强度不同，以氯根和纳离子变动最大，而硫酸根和钙离子变幅较小，碳酸根较稳定。     

干旱内陆河灌区灌溉条件下土壤水盐运移规律分析

利用中子水分仪和负压计对干旱内陆河灌区田间土壤水、盐及地下水动态进行监测,结果表明：在全生育期里,积盐脱盐交替频繁,交替周期与灌水周期对应;超大水量冬灌方式是导致灌区土壤盐渍化恶性循环的主要原因;对农田土壤盐分的定点实时监测,能够定量表征农田生态环境状况优劣;地下水位埋深变化,可警示农田盐渍化的演变,对调整灌溉定额采取预防措施有指导意义。