地下水作用条件下土壤积盐规律研究

用粉砂壤土土柱进行了为期一年的室内模拟试验 ,对不同地下水埋深及其矿化度作用条件下 0～ 40cm深度土壤的盐分运动规律进行了深入研究。地下水埋深 85cm、1 0 5cm情况下 ,0～ 40cm深度土壤电导率与地下水矿化度呈良好正相关关系。地下水埋深 1 5 5cm、试验设定条件下 ,各土柱 0～ 40cm深度土壤积盐强度都较小 ,并且相互之间差异不明显。获得了各土柱 0～ 40cm深度土壤电导率关于地下水埋深、地下水矿化度的统计模型。对土壤电导率动态规律进行了深入分析 ,并建立了地下水明显影响到该深度土壤后土壤电导率动态模型。     

地下水埋深对土壤及地下水盐分影响的信息统计分析

根据山西省大同盆地土壤及浅层水文地质普查资料 ,统计分析潜水埋深与潜水矿化度和耕层土壤盐分之间的关系 ,提出研究区几种盐分状态的潜水特征深度。应用信息论基本原理 ,分析各特征深度范围内 ,信息量的变化。首次提出潜水埋深影响作用系数 ,由此分析研究潜水埋深对潜水矿化度及耕层土壤盐分的影响作用 ,赋予各特征深度以信息和概率的内涵 ,分析结果表明 ,大同盆地潜水埋深对耕层土壤盐分的影响作用为 32 % ,对潜水矿化度的影响作用为 46 % ;潜水埋深为 1.4～ 2 .2m时发生盐化的可能性最大 ,打破了原有的潜水埋深越浅 ,土壤盐化越重的观点。     

滨海盐荒地不同高度台田地下水动态变化与脱盐效果

为给大面积滨海盐渍荒地农业开发利用提供高效的技术支撑, 在黄河三角洲滨海盐渍荒地上, 设计135 cm、145 cm和175 cm高度台田处理, 以未做台田处理的盐荒地为对照, 定位监测挖深沟修台田后2年的地下水埋深与矿化度的变化动态, 以及连续种植5年后台田土体含盐量的变化。研究表明: 连续2年3种高度台田均能有效增加地下水的埋深, 盐渍荒地地下水埋深变化为0.65~2.10 m, 3种高度台田地下水埋深变化为2.20~3.63 m。3种高度台田的地下水矿化度同盐渍荒地相比均呈现升高趋势, 表明台田土体盐分通过灌溉和降雨作用淋洗进入地下水中。修建台田前荒地0~30 cm土壤含盐量为4.90~7.33 g·kg^-1, 台田引黄灌溉洗盐后土壤含盐量降低到1.37 g·kg^-1以下, 土壤脱盐率为81.31%~89.05%。连续种植5年后, 不同高度台田0~120 cm土体盐分含量均低于盐荒地, 尤其0~30 cm和30~60 cm土层的盐分含量与盐荒地相比降低显著; 其中135 cm和145 cm台田各土层盐分含量均小于1.62 g·kg^-1。因此, “台田?深沟”模式是改良滨海重度盐渍土的一种有效工程措施, 考虑到开发成本和台田有效面积比, 台田高度可优先选择145 cm。     

土壤蒸发量与地下水作用条件的关系

利用两年室内模拟试验实测数据,对粉砂壤土蒸发量与地下水作用条件之间的关系进行了系统分析。定量分析了地下水埋深或地下水矿化度对土壤蒸发量的影响,分别获得了土壤蒸发量与地下水埋深或地下水矿化度的关系,深入研究了地下水埋深、地下水矿化度对土壤蒸发量的综合作用并建立相应模型。研究结果表明,土壤蒸发量随地下水埋深变化呈抛物线分布,与地下水矿化度呈典型幂函数关系。     

排水地段土壤盐分变化特征分析

根据田间排水地段实测的土壤含盐量与地下水埋深和矿化度，分析了土壤盐分组成变化特征以及覆膜种植对抑制土壤积盐的效应。根据潜水蒸发特点，确定了建立地下水埋深与土壤含盐量间单一函数关系的方法，为根据土壤含盐量确定地下水临界深度提供指导。     

西辽河流域通辽平原区地下水埋深与植被及土壤特征的关系

[目的]揭示地下水埋深与植物群落特征及土壤理化特性相关关系,为西辽河流域通辽平原区生态环境健康和谐发展提供依据。[方法]运用时空替代和土壤单重分形等方法,定量分析植被群落和土壤颗粒变化特征,并探讨二者对地下水埋深变化的响应机理。[结果]不同地下水埋深条件下植被特征与多样性指标值大小顺序为2—3m1—2m0—1m(4m)3—4m;研究区表层土壤粒度组成以粉粒为主,其中粉粒含量在52.03%～84.78%之间,土壤颗粒平均粒径从大到小依次为3—4m,4m,0—1m,1—2m和2—3m,颗粒分形维数分别为2.34～2.49之间;分选级别分别为较差、差、较差、较差和差;偏度等级分别为近于对称、近于对称、近于对称、负偏和负偏;各种样地峰态均属很尖窄。[结论]研究区植被群落的演替表现为随着地下水补给条件的变化呈非地带性草甸植被向地带性典型草原植被的演替过程,地下水埋深2—3m处为植被演替临界范围。     

宁夏引黄灌区菜田利用地下水喷灌对土壤水盐动态的影响

以引黄灌水地面灌溉为对照,研究了2016～2018年宁夏引黄灌区利用地下水喷灌进行蔬菜生产对当地地下水水位及其水质、土壤剖面盐分含量的影响。结果表明,汲取地下水喷灌进行蔬菜生产,可使当地地下水位显著降低、降低幅度达0.13～0.75 m,地下水矿化度、pH值明显下降,降低范围分别为0.05～1.14 g L-1和0.01～0.44。汲取地下水喷灌区同一月份同一深度土层土壤盐分含量逐年降低,年际间差异显著(P 0.05);与引黄河水地面灌溉相比,汲取地下水喷灌区试验第一年特别是0～20 cm土层土壤盐分含量降低幅度相对较小,而至第三年20～80 cm土层土壤盐分含量低于引黄河水地面灌溉区相同深度土层土壤,蔬菜产量为30000.0 kg hm~(-2),效益为4500.0元hm~(-2),较引黄河水地面灌溉区高16927.5 kg hm~(-2)和3277.5元hm~(-2)。这一研究结果可为合理利用当地水资源,缓解宁夏引黄灌区用水紧张局面、控制地下水位和改良治理灌区盐碱地提供理论依据。     

地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究

通过在高垄埋设水银负压计,研究土壤水势动态,并在枸杞不同生育期对潜水位以上各土层盐分进行取样分析,研究土壤盐分周年动态变化,为地下水浅埋区重度盐碱地改良利用提供理论依据。结果表明,在覆膜滴灌一个灌溉周期内,土壤水分运动始终为自滴头下方饱和区持续径向向外扩散;雨季降雨使水分从土壤剖面整体向下运动,随着潜水位的升高水分运动逐渐减弱,转为自垄中部向垄坡方向运动。盐分运动受水分运动影响明显,周年盐分动态可以分为春季强烈蒸发—积盐阶段、灌溉淋洗—稳定阶段、雨季淋溶—脱盐阶段、秋季蒸发—积盐阶段和冬季相对稳定阶段五个阶段。剖面土壤电导率(EC1∶5)均值从1.64 dS m-1增长至1.69 dS m-1,土壤未明显积盐,但盐分在剖面分布的周年变化表明滴灌灌溉调控了水分盐分在土壤中的分布,为作物根系生长提供了良好的土壤环境条件。因此,地下水浅埋区重度盐碱地可以通过高垄覆膜咸水滴灌技术加以利用。     

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。     

浅地下水埋深微域尺度苏打盐渍土的积盐机理探讨

通过野外定位观测和室内化验,探讨了浅埋地下水环境下苏打盐渍土的积盐机理。结果表明:在35×35m2大小的区域内,相对高差仅60cm,包括盐化草甸土、浅位柱状碱土、白盖苏打碱土和中位柱状碱土4种土壤类型。盐化草甸土分布在相对较低的洼地,几乎没有碱化层;白盖苏打碱土和中位柱状碱土分布在微坡地和高平地。高平地土壤的碱化层出现在15～30cm,碱化度(ESP)70%,微坡地土壤的ESP表层最大达75%。地下水位(初见水位)表现为洼地凸出的三维空间格局,洼地和高平地之间的地下水初见水位差达1m以上,24h后的水位基本保持在同一水平。地下水位在冻结期的变化与冻土的形成和发展有一定相关性。冻结期,部分浅埋地下水进入冻层,导致冻层含水率增加,同期地下水开始缓慢下降。盐化草甸土表层的含水率从冻结前的20%增加到50%(过饱和状态),其增量达到显著性水平(p<0·05);苏打碱土冻结层含水率有一定的变化,但变化程度不显著。冻融期间,苏打碱土表层含盐量迅速增加,其中白盖苏打碱土表层含盐量增量幅度达80%,而盐化草甸土表层的盐分含量变化不显著。     

河北滨海盐碱区暗管埋设下土壤水盐变化响应研究

为探索暗管排水排盐技术在河北滨海盐碱地治理的适用性,考虑排水方式、暗管埋设关键参数(深度与间距)因素水平下,在河北省南大港农场布置并开展5个处理的田间试验,分别为1个明沟排水处理(对照,CK)和4个暗管排水处理(T1、T2、T3、T4,埋深/间距分别为1.0 m/20 m、1.2 m/30 m、1.4 m/40 m、1.6 m/50 m);对照处理设CK1、CK2两个重复。通过周年试验与观测,分析了暗管埋设条件下潜水埋深控制、耕层土壤含盐量变化、暗管最优埋设参数、盐分离子组分变化等。结果表明:(1)暗管排水排盐技术能够有效地控制地下水位,具有增强降水淋洗盐分和降低地下水位抑制返盐的能力,适合潜水埋深较浅的河北滨海盐碱区应用;(2)与明沟排水对照处理比较,在降水相对集中的雨季,暗管排水有更好地缓解涝渍灾害作用,减少70%的涝渍危害;(3)暗管排水可以显著降低土壤耕层(0~20 cm)含盐量,平均降低1.1‰,棉花种植与出苗盐分耐受关键期可平均降低土壤含盐量1.8‰;(4)从地下水埋深的平均下降速率、平均回升速率、暗管铺设经济成本综合考虑,T2处理(即1.2 m埋深,30 m间距)为河北滨海盐碱区最优铺设方案;(5)各盐分离子随土壤水运动迁移速率存在差异,其中以Cl-迁移速率最快,Ca2+次之。     

高地下水位条件下盐渍土区潜水蒸发特性及计算方法

为了了解盐渍土区潜水蒸发特性,通过室内模拟实验,研究了不同大气蒸发能力条件下,盐渍土中盐分对潜水蒸发强度以及模型中参数的影响。结果表明：由于土表盐壳形成后对水分蒸发的抑制,不同大气蒸发能力条件下地下水埋深为50 cm时,随蒸发历时的延长,潜水蒸发由稳定变为非稳定状态。雷志栋公式在计算盐渍土的潜水稳定蒸发强度时的误差明显小于阿维里扬诺夫公式,但其参数η并非为常数,且参数β和潜水极限蒸发强度均明显减小。最后,建立了非稳定潜水蒸发强度的计算模型。该研究将为重新认识盐渍土区土壤的蒸发特性以及对其进行进一步深入研究提供重要依据。     

大沽河中游地区土壤水与浅层地下水转化关系研究

青岛作为北方严重缺水城市之一,其水资源的合理利用对青岛的发展至关重要。通过对大沽河流域土壤水、地下水的长期观测,利用简化后的土壤水量平衡方程并结合Hydrus-1d软件对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行了分析和计算,同时得到了该区域土壤水资源量。结果表明,土壤水分与降雨、地下水位埋深存在较快的响应关系;土壤水与地下水可以相互补给,且不同时期具有不同的转化特征:玉米生长期内土壤水与地下水的交换频繁,且容易出现农田土壤水分渗漏以及地下水位剧烈波动,期间土壤水补给地下水228.0 mm,地下水补给土壤水287.5 mm;而小麦生长期内未进行农田灌溉时,土壤水与地下水几乎为单向联系,主要由地下水补给土壤水,且补给量变化较玉米期稳定,期间土壤水补给地下水70.09 mm,地下水补给土壤水266.9 mm;通过计算得到研究区土壤水资源量为439.1万m3,这对于农作物的生长具有重要的作用,应制定合理的灌溉方案,最大限度利用土壤水资源,从而达到农业节水的目的。     

黄河三角洲土壤盐渍化与地下水特征关系研究

为研究黄河三角洲表层土壤盐分含量与地下水特征的关系,对研究区内土壤盐分含量及地下水进行原位监测,分析土壤盐渍化和地下水特征,并运用灰色关联分析法对地下水埋深、电导率、p H和主要离子含量的关系进行定量分析。结果表明:土壤表层盐分含量均值为3.90~6.31 g kg-1,表层以下土壤盐分含量均值为2.54~3.44 g kg-1,属于中度及以上盐渍化程度;地下水埋深平均值为1.16~1.71 m,普遍较浅;地下水阴离子以Cl-为主,阳离子以Na+为主,两者分别占阴、阳离子总量的比例约为65%。关联分析表明,不同地下水特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度不同,同一特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度在不同时期间差异显著,总体而言,土壤表层积盐与地下水电导率、Na+、Cl-的关系较为密切,与p H、CO32-和HCO3-之间的关系较弱。在防治土壤盐渍化中,应当加强对地下水电导率、Na+、Cl-的控制与管理。     

淮北平原裸土潜水蒸发趋势及其影响因素分析

为揭示淮北平原裸土潜水蒸发规律及机理,该文依据五道沟实验站1991－2008年潜水蒸发及水文气象观测资料,分析裸土潜水蒸发的年内分配规律以及随土质、埋深的变化趋势,采用累积距平曲线法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年、季节时间序列的裸土潜水蒸发变化趋势,并用SPSS统计学软件分析不同气象要素对2种土质、不同埋深裸土潜水蒸发的影响。结果表明：黄潮土潜水蒸发量与砂姜黑土的潜水蒸发量比值随着埋深的增加在扩大;淮北平原裸土历年潜水蒸发量呈增加趋势,不符合“蒸发悖论”,春季对年潜水蒸发量增加的贡献率最大;气象要素对砂姜黑土和黄潮土的最大影响深度分别是0.4和1.0 m;在垂直方向上热量的年内传递过程与潜水蒸发量年内分配一致。该研究为准确把握潜水蒸发规律、更好的认识水文循环提供依据。