山东省打渔张引黄灌区竖井排水改良盐土效果的试验研究

山东省打渔张灌区位于黄河下游右岸,渤海之滨,属滨海盐土范围.自1956年引黄灌溉以来,东部粘质土地区,经过冲洗灌溉和明沟排水,土壤改良效果较显著.但在西部粉砂轻壤土地区,由于排水沟塌坡严重,影响排水排盐,土壤盐渍化仍较严重,必须探寻新的排水方式.近年来竖井灌排已在我国北方盐渍地区广泛采用,很多地方取得了良好效果.竖井排水对本地区盐渍土改良是否有效?是一个值得研究的课题.为此于1973-1978年在灌区四干五支进行了竖井排水试验,现将试验结果总结如下.     

排水暗管间距对滨海盐土淋洗脱盐效果的影响

为合理设计盐碱土灌排改良工程,提高盐碱土改良效果,该文通过田间试验,研究了排水暗管间距对滨海盐土淋洗脱盐效果的影响。结果表明,漫灌淋洗期间,吸水管间距埋设越小,小区暗管系统稳定排水流量越大,淋洗初期的排水矿化度也越大,排水排盐效率越高;相同淋洗用水量下,3m间距小区田间各点土壤脱盐比较均一,6、9m间距小区田间各点土壤脱盐效率相差较大,3次淋洗后3个小区田间各点0~1m深土体土壤脱盐率分别在70.93%～73.40%、64.68%～77.47%、56.54%～78.78%;利用暗管工程技术参数估算方法预测了淋洗改良后田间各点土壤含盐量,不同间距吸水管上方0~1m深土体土壤含盐量预测值与实测值差异较大,其他各点差异较小,预测误差率在±10%左右。排水暗管间距对田面各点土壤脱盐效果影响很大,盐碱土灌排改良应合理设计暗管间距和采取有效的淋洗措施。     

暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展

暗管排水排盐技术是通过控制地下水位与高效利用降水或灌溉水资源改变土壤水盐运移规律,从而影响土壤盐分分布规律和土壤特性,达到改良盐碱地的效果。本文在对暗管排水排盐技术自身发展及其应用的关键条件总结概述的基础上,对其改良盐碱地机理与农田生态系统响应两方面的科学研究进展进行了综述。暗管排水排盐技术改良盐碱地机理方面的研究主要集中在暗管埋设对"四水"转化规律的改变以及由此带来的地下水埋深控制或灌溉制度变化、控制性排水和定水位排水条件下的土壤水盐运移规律、暗管埋设条件下土壤水盐运移模型模拟等方面。农田生态系统对暗管埋设排水的响应方面的研究主要集中在以土壤理化性状和土壤养分为主的土壤特性响应、作物生长发育和产量品质的生理生态适应性、农田生态系统土地与种植结构和服务功能的改变等方面。本文最后展望了未来研究的关注点。     

河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜性及潜在效果研究

本文在分析河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜条件的基础上,依据其在该区域实施的约束条件,运用GIS、RS等信息技术和相关数据,估算了暗管排水排盐技术适宜的应用面积;据此结果,结合实施区盐碱荒地与耕地资源现状,确定了暗管排水排盐技术实施后区域耕地面积潜在增量;根据暗管排水排盐技术实施后原有耕地、毛沟平整新增耕地和荒地转化耕地的耕地增产试验数据,按夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度分类估算了河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施后的耕地增产潜力。结果显示:河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施的适宜面积为3.90×105 hm2;暗管排水排盐技术实施后,由毛沟平整和荒地转化而来的耕地面积潜在增量为5.14×104 hm2和1.76×104 hm2,两者之和占原有耕地面积3.21×105 hm2的21.5%;暗管排水排盐技术实施后,如按当地目前夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度的播种面积比例推算,全部耕地的增产潜力分别为4.82×108 kg、1.29×108 kg和3.67×108 kg。暗管排水排盐技术的实施可使生态系统服务功能得到提升,本文以河北省海兴县为例计算得出其生态系统服务功能潜在提升值为3.90×109元·a-1,单位面积的生态系统服务功能潜在增加值为4.06×104元·hm-2·a-1。     

东台新村竖井排水改良盐土的研究

新村位于苏北滨海垦区的中部,距黄海30公里。其气候特征、土壤质地、水文地质、作物布局等与垦区基本一致,具有代表性。垦区土壤在成土过程中直接受到海水浸渍,属原生盐土。地下水埋深浅、矿化度高,土壤质地轻,易返盐。为了探索滨海盐土改良的新途径,加快治理垦区盐害和渍害,从1975至1982年,我们在新村进行了竖井排水改良滨海盐土的试验研究。     

漫灌淋洗暗管排水协同改良滨海盐土水盐时空变化特征

为揭示暗管排水下漫灌淋洗土壤水盐运移规律,改进灌排工程技术,提高灌排改良效果,该文应用Vedernikov入渗方程和Van der Molen淋洗脱盐方程,对滨海盐土灌排改良过程土壤水分入渗、淋洗水量分配、盐分时空变化特征等进行了模拟研究。结果表明,间距分别为3、6、9 m的暗管排水控制区域(0~1.5、0~3、0~4.5 m)田面漫灌稳定入渗强度分别在3.14~4.26、1.19~3.68和0.58~3.55 cm/d之间,排水暗管间距越大的田面土壤入渗强度空间变化也越大。暗管排水下田面漫灌入渗强度的空间变化导致淋洗水量空间分配不均,距暗管越近的区域分配的淋洗水量越多,也导致了土壤淋洗脱盐空间差异明显。漫灌淋洗20 d,间距9 m的暗管排水控制区域(0~4.5 m)仅靠近暗管0~0.6 m宽的区段0~60 cm土层土壤含盐量下降到3.00 g/kg以下,该区段(达到改良目标)仅占暗管排水控制区域面积的13.3%;漫灌淋洗40 d,仅靠近暗管0~1.6 m宽的区段0~60 cm土层土壤含盐量下降到3.00 g/kg以下,该区段(达到改良目标)仅占暗管排水控制区域面积的35.5%;为了使暗管排水控制区域0~60 cm土层土壤含盐量都下降到3.00 g/kg以下,需要漫灌淋洗100 d。完全一致地漫灌淋洗整个区域将导致暗管附近区域土壤过度淋洗,浪费水资源;而距暗管较远区域土壤淋洗不充分,降低淋洗效率。     

引淡养鱼改良滨海盐土

滨海盐土实行引淡养鱼具有加速土壤排盐，提高土壤养分含量和增加经济收益的优点，是改良滨海盐土的有效方法。     

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。     

近滨海盐碱地暗管排水条件下地下水埋深动态变化模拟

农田暗管排水工程是近滨海地区盐碱地防御涝渍害、降低土壤盐分和促进作物生长的重要措施。本文应用DRAINMOD模型对河北沧州近滨海暗管排水排盐试验区(暗管埋深1.2 m,间距30 m),2011年6—9月的地下水埋深进行了模拟,并对不同控制性排水方案(无强制排水,地下水埋深控制在50 cm、80 cm和100 cm)下地下水埋深的变化进行了预测。模型所需参数(气象数据、作物数据、土壤参数和排水数据)由室内试验、田间试验和实地观测得到。研究结果表明:DRAINMOD在该地区的模拟值与观测值拟合较好,效率系数为0.67,相对误差系数为6.15%,反映出模型良好的模拟性能;农田暗管排水系统能明显降低涝渍害的发生,即使发生强降水,也能在2 d内将地下水埋深控制在60 cm以下,而若无强制排水地下水埋深需在15 d后降至60 cm;对不同排水方案模拟效果的比较表明,试验区在夏季控制性排水中,将地下水埋深控制在80 cm左右较为合适。综上,DRAINMOD模型可以很好地应用于地下水埋深变化的预测中。因此,在未来的研究中,近滨海盐碱区可以通过DRAINMOD模型模拟地下水埋深变化,从而为农田排水系统的设计提供理论依据,为暗管排水管理制度的建立提供科学的选择方法。     

悬帷段作用下暗管排水流量计算公式探讨

暗管排水在降低地下水位过程中普遍存在悬帷段,悬帷段的存在对于暗管排水理论计算提出了挑战。该研究考虑悬帷段对排水流量的影响,提出了悬帷段作用下的暗管排水流量计算公式,基于HYDRUS模型得到不同暗管间距、暗管埋深、不透水层深度以及土壤质地条件下的排水流量模拟值及理论计算公式中的作用水头参数,对比分析了不同土壤质地以及悬挂水头影响下排水流量理论公式的适用性。结果表明提出的考虑悬帷段的暗管排水流量公式计算值与模拟值具有很好的吻合性,提出的6种组合公式计算值与模拟值相关系数均大于0.99,平均绝对误差均小于11%,其中Hooghoudt-Ploeg-B.И.阿拉文公式以及Hooghoudt-Ploeg-Kirkham公式误差更小,此2个理论公式也通过了已有文献的验证,而不考虑悬帷段条件时采用Hooghoudt公式计算得到的理论值则普遍小于模拟值,误差可能超过50%;从不同土壤质地来看,提出的考虑悬帷段的暗管排水流量计算公式在粉土和壤土的适用性最高,其次是砂土;此外,该研究初步证实了悬挂水头和单长暗管排水流量与渗透系数比值之间成线性相关关系。该研究成果对丰富和发展农田排水理论及技术有重要意义。     

滨海盐土地区稻田暗管排水效果试验研究

稻田渗漏量是调节土壤通透性、降解土壤盐渍害的重要控制指标,涉及自然、经济技术等多种复杂因素,该文依据渗漏量对地下水溶解氧、土壤氧化还原电位、作物产量等的影响特点,通过3年的试验研究,首次提出滨海沙性盐土地区稻田渗漏量的上限控制指标,为该类地区暗管排水系统的规划设计及运行管理提供了参考     

“一管两用”灌排系统土壤水分运动规律的研究

灌排系统地下化已在各国成为发展趋势,但单管单用的灌溉或排水系统投资大、成本高,制约了地下灌排系统广泛应用。本试验提出埋设一根地下透水管,使其既起到渗灌作用,也可排地下水,即“一管两用”。本试验从土壤水分运动规律研究了“一管两用”可行性,实验表明“一管”可以达到渗灌与地下排水目的。     

咸水灌溉沙地后的水盐运移规律

实地观测不同深度土壤含水率、基质势、土壤溶液含盐率 ,利用定位通量法和盐分均衡法 ,研究了咸水小畦灌条件下塔克拉玛干沙漠土壤的水盐运移规律。结果表明 :(1)在小畦灌条件下 ,停止灌水后 2 4h ,91.2 5 %的灌水渗入 15 0cm土层以下 ;停止灌水后 72h ,96.6%的灌水渗入 15 0cm土层以下 ,此时 ,0～ 15 0cm土层土壤平均含水率为 0 .0 5 3cm3cm- 3,此后土壤含水率缓慢下降。 (2 )秋季停灌后 ,土壤表面蒸发量在 2～ 6mm。停灌后 2h ,上行水区域在 0～ 2 0cm土层 ;停灌后 60h ,上行水区域在 0～ 90cm ;此后至停灌后 14 4h ,上行水深度稳定在地下 90cm。 (3 )咸水灌溉后 ,80cm以上土层土壤溶液含盐率明显下降 ,以下土壤溶液含盐率变化不明显。停灌 2 4h后 ,0～ 15 0cm土层液相盐分储量开始降低 ,至停灌后 14 4h ,0～ 15 0cm土层液相储盐量相当于灌水前的 5 3 .46%。 (4 )停止灌水后 ,10 0cm× 10 0cm地面日平均积盐量在 13～ 3 5g。     

排盐暗管间距对河套灌区重度盐碱土盐碱特征与肥力的影响

为合理设计暗管排盐参数,提高河套灌区盐碱土的改良效果,通过布设田间试验,在轮灌方式下,对比分析了10、20、30m暗管间距条件下土壤盐离子、碱化程度和肥力指标特征,研究了暗管间距对河套灌区重度盐碱土脱盐治碱效果的影响。结果表明:(1)10、20、30 m间距处理0～10 cm土层淋洗前土壤含盐量分别为17.22、17.74和17.17 g/kg,秋浇前分别为10.78、11.56、11.95 g/kg,不同暗管间距处理的土壤脱盐率表现为:10 m20 m30 m。(2)灌水后各处理土壤碱化指标均表现出先增大后减小的变化趋势,10、20、30 m间距处理0～10 cm土层土壤p H在秋浇前较第3次淋洗后分别降低了4.47%、3.72%和2.96%,说明小间距的暗管布设更具有缓解土壤碱化程度的潜力。(3)暗管排水过程中会使土壤养分大量流失,各间距处理的流失量依次为10 m20 m 30 m。     

深层碱性水的化学性质及其对土壤的影响

河北省东部及东南地区沿老漳河、子牙河、永定河、蓟运河中下游以及南运河两侧低洼盐碱地区,多属现代河流及古河道分割形成的各种洼地、缓岗及平缓坡地。地下水位埋深除岗地在2-4米外,一般都在1-2米或0.5-1.0米之间。浅层地下水矿化度高,多在2.5克/升以上,高者达10-20克/升。     

基于SaltMod模型的河套灌区解放闸灌域土壤盐分综合调控措施

为了探究河套灌区解放闸灌域土壤盐分的综合调控措施,以河套灌区解放闸灌域为例,基于SaltMod模型研究了灌溉水矿化度、咸淡水混合比例、排水沟深度以及渠道衬砌水平对作物根层土壤盐分的影响。结果表明:根层土壤盐分随着灌溉水矿化度的增大而增加,1.0 g/L的地表微咸水较适合本研究区灌溉;淡水(黄河水)和地下微咸水(矿化度为2.2 g/L)混合灌溉比为1∶1时,既增加了地下微咸水的利用且地下水埋深下降到2 m左右的相对稳定平衡状态;当排水深度在1.5~2.0 m,渠系利用系数达到0.7时,根层盐分显著降低,适当提高排水深度和渠系水利用系数可以有效减少高矿化度灌溉水对土壤盐分累积的影响。研究结果为河套灌区解放闸灌域制定合理的土壤盐分综合调控措施提供了科学的理论依据。     

基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的改良原理与实践

我国具有丰富的盐碱地资源,滨海盐碱地是其重要组成。运东滨海平原盐碱地具有地下水埋深浅,土壤盐分重,土壤水盐季节性变化强烈等特点。基于上述特点,该区域农作物限制因子为盐分胁迫、干旱和涝渍害。针对限制因子总结了各种农田生态工程手段的实施及原理。通过对当地常见作物3种胁迫的敏感时期分析,结合农田生态工程原理,在河北省南大港管理区的荒地进行了农田生态工程改良盐碱地实践研究。结果显示,棉花、玉米的产量可分别达到2.23~3.98 t·hm-2和4.6~6.7 t·hm-2,接近当地耕地的平均水平。小麦-玉米一年两熟粮食总产量可达9.6~10.8 t·hm-2,小麦-谷子一年两熟粮食总产量达到9.1~11.9 t·hm-2。农田生态工程显著地增加了作物的种植适宜性,使多种轮作制度成为可能。但是单项的生态工程技术都有一定的局限性,如咸水结冰灌溉会增加土壤盐分,暗管工程会降低土壤养分含量和有效性,因此农田生态工程应系统化和体系化。多种技术手段互补,最终实现调整盐碱地土壤水分、盐分季节性分配,使作物避开盐分、水分胁迫敏感期,使作物生长与土壤水盐季节变化耦合,完成作物生命周期并形成产量,最后在周年内达到土壤积盐与排盐平衡。暗管工程必将取代明沟作为盐碱地区排水的基础,也是各项生态工程的基础。而农田生态工程技术的多样化、系统化和体系化是未来改良盐碱地的发展趋势。     

大棚控制排水对土壤水氮变化的影响

农田排水技术能够解决大棚种植条件下的次生盐渍化问题,因此得到了较广泛的应用。为了分析大棚控制排水条件下的土壤水分和土壤氮素的变化规律,在田间试验的基础上,采用RZWQM（root zone water quality model）模型对不同控制排水处理下的土壤水分含量、土壤氮素含量及氨挥发过程等进行了模拟校正和验证,并利用模型对不同控制排水条件（不同暗管间距和不同控制出口深度）下的水氮变化情况进行了分析。模型在校正阶段的分层含水率模拟均方根误差（RMSE）为0.038～0.050cm3/cm3,验证阶段的分层含水率模拟均方误差（RMSE）为0.040～0.081 cm3/cm3。结果表明：RZWQM模型能够较好的模拟田间水肥变化情况;控制排水对地下水位的控制效果显著但没有对作物的水分利用产生太大影响;不同暗管间距和控制深度下,暗管排水总量、排氮总量和渗漏氮总量都受到了极显著的影响,氮肥利用效率则受暗管间距影响而对控制深度不敏感。     

地下灌排兼用系统中田间土基透水管的机理分析及其现场成型机研制

通过对现有地下灌溉系统的分析，论述了田间地下土基透水管灌溉、排水兼用的可行性及机理分析。在对国内外暗管施工机进行分类归纳的基础上，研制出土基透水管现场成型机，可现场一次完成土基管的成型、固壁、防渗、镶嵌渗水条等工序，初步对样机进行了田间试验，验证其结构合理性、经济性、并对土壤的破坏成型机理进行了分析