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.     

宁夏引黄灌区盐化土壤盐分特征与相关性分析

选取宁夏典型盐化土壤,研究了土壤盐分、pH和碱化度的垂直分布特征,并对土壤含盐量及各离子组成之间的相关性进行了统计分析.结果表明,研究区主要的盐分离子有SO42-、Cl-、Na+、Ca2+,0～ 40 cm土层试区土壤类型属氯化物-硫酸盐类型;40～100 cm土层,属硫酸盐-氯化物类型.相关性分析表明:0～40 cm土层土壤含盐量与SO42-含量相关性最大,其次是Mg2,40 ～ 100 cm土层土壤含盐量与Cl-和Na+的相关性最大,其次是SO42-,各土层Cl-与Na+均呈相关系数大于0.97的极显著正相关,SO42-在0～40 cm土层与Ca2+的相关性最大,40～ 60 cm土层与Cl-的相关性最大,60 ～ 100 cm土层与Na+的相关性最大.主成分分析结果表明:SO42-、Mg2+、Cl-、Na+、Ca2可作为试验区土壤盐化状况的特征因子.     

典型绿洲灌区长期膜下滴灌棉田根区土壤盐分及离子变化特征

通过对新疆典型灌区5块(1998地块、2002地块、2004地块、2006地块和2008地块)不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4年的定点监测,每块地每月分别在膜内毛管处、棉花窄行中点、膜外两膜中点3个位置取样测试从地表向下0-60cm深处土样的盐分及离子含量,揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,根区土壤盐分平均值、最大值、盐分方差和标准差均随膜下滴灌应用年限延长呈降低趋势,根区盐分平均值与膜下滴灌应用年限符合Allometric1指数函数模型,滴灌应用1~3年,相对荒地脱盐率可达85%左右,滴灌应用3~10年盐分降低趋势明显,滴灌10~15年相对荒地脱盐率稳定在95%左右。根区土壤盐分中Na+与Cl-2种离子含量随膜下滴灌年限延长而降低趋势明显,滴灌5年以后降低缓慢,年均含量低于0.15g/kg,脱盐率稳定在80%~90%之间,滴灌8~15年相对稳定;根区盐分离子组分中主要是Na+与Cl-,随滴灌应用年限延长而降低,其次是Ca2+、SO2-4、Mg2+3种离子,其他离子含量随滴灌应用年限延长无明显变化特征。根区盐分及离子降低的主要原因在于当地的灌溉制度,坚持现行的灌水制度虽然有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。     

长期膜下滴灌棉田土壤盐分变化特征

为阐明膜下滴灌技术对土壤化学性质的影响,选择典型绿洲区(新疆石河子市下野地灌区)进行膜下滴灌1~6 a的棉田,于2009—2013年对其土壤盐分离子变化进行定点监测分析。结果表明,绿洲盐碱区棉田土壤中盐分、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4以及Cl-随滴灌应用年限延长呈负指数幂函数曲线降低,在膜下滴灌技术使用初期,棉田盐分、离子下降较快,随后降幅减小;滴灌第1年土壤为盐土,滴灌第5年转为轻度盐化土;滴灌第6年后棉花成活率为76.39%,产量为4 515.48 kg/hm2。同时随着滴灌年限延长钠吸附比和Cl-/SO2-4当量比降低,土壤中阴阳离子组成亦在逐年发生变化,长期应用膜下滴灌技术后盐碱土类型将可能由氯化物-硫酸盐盐土转化为硫酸盐盐土。结果表明,绿洲盐碱灌区现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分向着有利于棉花生长的方向发展。研究可为规模化推广膜下滴灌技术提供一定的理论支持。     

不同种植年限大棚菜田土壤水溶性盐分的变化特征

采集新乡市不同种植年限大棚菜田、露天菜田及大田土壤共计160个样品,调查分析水溶性盐总量、各盐分离子的变化及土壤pH值。结果表明,大棚土壤在连续种植不同年限后,水溶性盐总量上升幅度与种植年限呈极显著相关(r=0.92**);K+、Na+、Cl-、NO2-、NO3-、SO24-含量与种植年限呈正相关,而Ca2+、Mg2+、HCO3-含量变化与种植年限呈负相关;土壤pH值降低幅度与种植年限呈极显著相关;K+、Na+、Cl-、NO3-、SO42-的含量均与土壤水溶性盐总量呈极显著相关。新乡市大棚菜田土壤中Cl-、NO2-、NO3-含量与pH值变化存在极显著负相关;SO42-含量与pH值变化存在显著负相关;HCO3-与土壤pH值变化存在极显著正相关。新乡市大棚菜田阳离子以K+、Na+为主,阴离子主要以Cl-、NO2-、NO3-、SO42-为主;不同种植年限对大棚土壤盐渍化和酸化有极显著影响,K+、Na+、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-则是造成土壤盐渍化的重要原因,Cl-、NO2-、NO3-、SO42-是造成土壤酸化的重要原因。     

膜下滴灌系统不同应用年限棉田根区盐分变化及适耕性

盐碱地长期膜下滴灌作物根区土壤盐分是否累积及适宜耕作问题引起很多学者关注和思考,并成为制约干旱区农业生产、影响绿洲生态稳定和膜下滴灌可持续应用的重要因素。该文通过对新疆典型灌区5块不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4a的定点监测,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,新疆干旱区绿洲膜下滴灌棉田0～60 cm膜内根区盐分随滴灌年限呈降低趋势,在滴灌1～4年根区总盐变化幅度及降低幅度均较大,滴灌5～7a盐分继续小幅降低,根区平均含盐量均低于5 g/kg,棉花根系生境合适,基本满足耕种条件,棉苗存活率在60%以上,产量在5 250 kg/hm2以上;滴灌8～15 a盐分趋于稳定,根区平均含盐量均低于3 g/kg,且Cl-含量低于0.12 g/kg时,棉花成活率及产量较高且稳定,棉苗存活率在90%以上,产量在6000 kg/hm2以上,根区土壤盐分中Na+与Cl-随滴灌年限降低趋势明显。当地的灌溉制度是造成根区盐分降低的主要原因,坚持现行的灌水制度有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。     

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。     

保护地蔬菜栽培对土壤盐分积累及pH值的影响

对辽宁省沈阳市于洪地区保护地土壤盐分含量及其离子组成和土壤pH值进行测定分析,研究保护地蔬菜栽培对土壤盐分和土壤pH值的影响.结果表明,保护地土壤的盐分含量和电导率均明显高于露地土壤,露地土壤平均盐分含量为0.29 g/kg,露地改为保护地10年左右土壤的平均含盐量上升至1.56 g/kg,相应的EC值达到0.53 mS/cm,已超过作物的生育障碍临界点(EC＞0.50 mS/cm).保护地土壤酸化趋势明显,建成保护地栽培蔬菜6年,土壤pH值从6.50降低至5.50以下,超过了蔬菜出现生理障碍的临界土壤pH5.52,保护地土壤NO-3,SO2-4,Cl-和Ca2+,Mg2+,K+,Na+等盐分离子含量均较露地土壤大大增加,但HCO-2则低于露地土壤;保护地土壤pH值的下降与NO-3,SO2-40,Cl-的大量积累关系密切,而全盐中Ca2+,Mg2+,Na+相对比例的下降在土壤pH值下降的过程中也起着重要作用.     

海河低平原不同地貌土壤盐分特征研究

以河流冲积扇、河流冲积扇与滨海平原过渡带、滨海平原3种主要地貌类型,分析了海河低平原区土壤盐分含量、盐基离子组成及电导率的变化规律。结果表明:河流冲积扇耕层虽明显脱盐,但由于底土含盐量高,仍存在土壤盐渍化的威胁,阴离子以Cl-和SO42-为主;相反,河流冲积扇与滨海平原过渡带、滨海平原表土含盐量较高,而底土含盐量较低,阴离子以Cl-为主;土壤盐分中阳离子含量以Na++K+为主,盐分组成主要的可溶性盐为NaCl,其次是Na2SO4和CaCl2。     

内陆干旱区不同灌溉制度对盐碱地滴灌土壤盐分离子分布的影响

通过田间试验研究覆膜滴灌条件下不同灌溉制度对土壤盐分分布的影响。试验通过控制滴头正下方20 cm处的土壤基质势下限进行灌溉,共设5个水平的土壤基质势处理:-5 kPa(S1)、-10 kPa(S2)、-15 kPa(S3)、-20 kPa(S4)和-25kPa(S5),每个处理重复3次,按随机区组布置。结果表明:不同土壤基质势控制对盐渍土中盐分分布有显著影响,不同土壤盐分离子的分布各不相同。其中Na+与Cl-容易被淋洗,两个生长季后,各处理土壤中Na+与Cl-含量有显著降低,并且土壤基质势控制越高淋洗效果越好。SO42-与HCO3-的淋洗效果主要受离子浓度影响,第一年淋洗效果较第二年明显。Mg2+与Ca2+不易随水移动,各处理无明显差异。经过两个生长季的灌溉淋洗,各处理土壤SAR值与全盐含量均有显著降低,根区内SAR值与全盐含量的降低幅度均在50%以上。研究结果对内陆干旱区盐碱地水盐调控和灌溉制度的制定具有理论意义和应用价值。     

盐碱地咸水灌溉枸杞种植条件下土壤盐分变化

In order to utilize the wasted saline-sodic soils under shallow groundwater condition,a 3-year field study was carried in a field cropped with Lycium barbarum L.and irrigated by drip irrigation with saline groundwater under the water table depth of 30-40 cm in the northern Yinchuan Plain,China.Effects of cropping duration (one,two,and three years) on soil salinity,soil solution composition,and pH in three adjacent plots were investigated in 2008.Results showed that a high irrigation frequency maintained high soil water potential and subsequently facilitated infiltration and downward movement of water and salt in the crop root zone.Salt accumulated on the edges of the ridges,and soil saturated-paste electrical conductivity (ECe) was higher in the edge.Concentrations of Na+,Ca2+,Mg2+,Cl-,and SO42- in the soil increased with the soil depth as did the ECe,while HCO3- and pH had a relative uniform distribution in soil profile.As planting year increased,the ECe and soil salts in the field had a decreasing tendency,while in the root zone they decreased immediately after irrigation and then remained relatively stable in the following growing seasons.HCO3- and pH had little change with the planting year.Results suggested that the application of drip irrigation with saline water could ameliorate saline-sodic soil and provide a relatively feasible soil environment for the growth of salt-tolerant plant Lycium barbarum L.under the saline-sodic soils with shallow groundwater.     

覆膜滴灌对地下水浅埋区重度盐碱地土壤酶活性的影响

为了解地下水浅埋区重度盐碱地覆膜滴灌对土壤酶活性的影响,测定了重度盐碱地在滴灌利用过程中距离滴头不同水平位置（0～30 cm）和垂直深度（0～40 cm）的土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,并对土壤酶活性的变化、空间分布特征及与土壤环境因子之间的相关关系进行分析。结果表明,覆膜滴灌促进了土壤酶活性的提高;水平与垂直方向滴头附近3种酶均易受覆膜滴灌作用影响,灌溉期间酶活性的增长与停灌期间酶活性降低均高于其他位置;土壤酶活性自滴头向四周径向减小,等值线呈椭圆形分布;相关分析表明盐碱土壤在覆膜滴灌种植2 a后,土壤酶活性与环境因子、土壤酶活性之间的相关性均得到提高。因此,将覆膜滴灌技术应用于盐碱地开发利用可以提高土壤酶活性,改善土壤环境,为作物根系提供良好的生长条件。     

滴灌条件下盐渍土盐分淡化区形成过程中离子运移特征

为了探究滴灌条件下盐渍土壤盐分淡化区形成过程中水盐及离子运动规律,通过土柱滴灌模拟试验分析了土壤水分、盐分及离子的分布特征及随时间的变化关系.结果表明:土壤总盐分及各个离子随着滴灌水的运移而运动,先进行横向运移,再进行纵向移动,当滴灌时间为15 h(滴水量16.2 L·桶-1)时,在0～30 cm区域内形成稳定的椭圆型...     

新疆克里雅绿洲土壤盐分、pH和盐基离子空间异质性分析

以克里雅绿洲盐渍化土壤为研究对象,以野外调查与实地数据为基础,采用空间自相关分析与径向基函数插值法,定量分析了克里雅绿洲土壤的含盐量、pH及盐基离子的空间异质特征。结果表明:绿洲盐渍土表聚性强、呈碱性,土壤含盐量从南至北呈现逐渐增大趋势。土壤含盐量、Na~+、Ca(2+)、K~+、Mg2~+、Cl–、SO_4~(2-)均属于强空间变异,HCO_3~–属于中等强度的空间变异,而pH属极弱变异。土壤盐分含量、pH和盐基离子的Moran’s I指数均通过了显著性检验,研究区土壤含盐量、p H与盐基离子在空间上呈现低聚集性。Pearson相关性分析结果显示,土壤盐分含量与Na~+、K~+、Cl~–和SO_4~(2-)含量具有强正相关性(P0.01),与Ca~(2+)和Mg~(2+)含量中等程度正相关(P0.05);土壤pH与土壤含盐量及盐基离子含量极弱相关。该研究结果可为绿洲水资源合理开发与农业可持续发展提供科学依据,同时可作为盐渍土改良和沙漠化防治等环保工作的决策支撑。     

脱硫石膏施用下宁夏盐化碱土水盐运移特征

为定量描述脱硫石膏施用下盐化碱土土壤剖面盐分与淋洗水量的关系,通过室内土柱淋洗试验开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏盐化碱土水盐运移影响的研究。结果表明:施用脱硫石膏对增加水分入渗和降低0—20cm土层土壤pH、盐分含量产生了积极影响,土壤脱盐率84.39%~95.41%,但较大水量的淋洗有可能会加剧土壤碱化。连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于60—80cm土层。脱硫石膏施用下,0—20cm土层Cl~-、Na~+溶脱率随淋洗水量的增加变化不大,低淋洗水量下,SO_4~(2-)溶脱率低于Na~+和Cl~-,高淋洗水量下,3种离子溶脱率接近;20—40cm土层主要盐分离子溶脱率由大到小依次为Cl~-、SO_4~(2-)、Na~+,各离子脱盐率随淋洗水量的增加先增加较快后趋于平缓。当淋洗水量达到60cm时,SO_4~(2-)和Na~+在80—100cm土层累积,Cl~-则运移至100cm土层以下。     

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0～1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na~+、Cl~–和SO_4~(2–),土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na~+、Cl~–与SO_4~(2–)与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。     

河套灌区乌拉特灌域春季土壤盐碱化空间分布特征

盐碱化状况是干旱区灌区水盐合理调控及水土资源合理利用的基础。为掌握内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域春季耕地土壤盐碱化状况的空间分布，通过野外调查采样和实验室检测，对0~20 cm和20~40 cm土层中的全盐量（Total Salt，TS）、pH值、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K++Na+含量、交换性Na+含量、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，CEC）、碱化度（Exchangeable Sodium Percentage，ESP）等反映土壤盐碱化特征的指标进行了测定和计算，采用经典统计学、地统计学和多指标综合评价方法对土壤盐碱化指标的空间分布特征进行分析。结果表明：1）0～20 cm土层中的TS含量更大一些，可溶性盐分离子主要以HCO3-、SO42-、Cl-、Na+为主。HCO3-、CEC、交换性Na+和ESP的变异系数在10%～100%之间，属于中等变异，其中交换性Na+和ESP的变异系数接近100%；TS、Cl-、SO42-和Na+的变异系数均大于100%，属于强变异。2）土壤pH、TS和ESP的空间分布规律基本一致，在东西方向上，各指标西部低，东部高；在南北方向上，中间低，南、北两侧高。土壤pH值基本在7.5～8.5之间，从TS空间分布来看，灌域内有32%的土壤存在盐渍化问题，且以轻度盐渍化土为主，约占26%；从ESP分布来看，有97%的土壤存在碱化问题，其中轻度碱化土约占40%，中度碱化土和碱土均约占23%。因此灌域内土壤碱化问题比盐化问题更为突出。3）通过因子分析得出TS、Cl-、Na+、交换性Na+、ESP和CEC是乌拉特灌域土壤盐碱化程度的主要影响因子，公因子综合得分值在-0.78~3.38之间，公因子综合得分能排除指标间个体差异，比较客观地评价土壤盐碱化整体水平。     

基于COMSOL软件的绿洲盐渍化土壤中多离子耦合运移模型构建

了解盐分离子在土壤中的迁移规律可以为盐渍土的综合治理以及高效利用提供科学依据,在COMSOL多孔介质和地下水流模块模拟非饱和土壤水流的基础上,自定义偏微分方程组构建盐渍化土壤SO42–、Ca2+、Na+、Cl–、Mg2+耦合运移模型,考虑阳离子交换过程以及硫酸钙的沉淀溶解反应,并通过新疆绿洲膜下滴灌田间试验对模型进行检验,对比不同活度系数估算方法对模拟结果的影响。结果表明,各离子模拟值与实测值吻合较好,平均相对误差介于9.15%~28.57%,决定系数介于0.41~0.88,该模型能够较好地反映土壤中盐分离子的动态变化规律;在膜下滴灌条件下,膜下0~40 cm土层的盐分离子有不同程度的淋洗,Cl–和Na+的淋洗效果好于Ca2+和SO42–;活度系数的估算对模拟结果的准确性有重要影响,尤其是盐分含量较高时,采用通用的函数关系可能会带来较大的模拟误差。