再生水灌溉对土壤理化性质影响的试验研究

通过室内土柱模拟试验的方法，研究了再生水灌溉对土壤理化性质的影响。结果表明：再生水灌溉对土壤扩散率和饱和导水率的影响与连续灌溉再生水的次数有关，短时间灌溉有降低的作用，但随着灌溉次数的增加，土壤扩散率和饱和导水率有增加的趋势；同时，随着灌溉次数的增加，土壤pH值降低，土壤有机质和全盐量增加；土壤溶液中各离子浓度有显著变化。灌溉5次之后，除0～10cm土层全盐量为0．107％外，其他各层均低于0．1％的限度；0～10，10～20，30～40cm土层的ESP均在5％～10％范围之内，20～30cm土层的ESP基本保持在原始的水平。再生水灌溉对土壤次生盐渍化的影响不显著。     

干旱地区棉田膜下滴灌盐分运移规律

以田间实测数据为基础,研究棉田膜下滴灌对土壤盐分的变化。通过对棉田4个不同的生育期以及不同滴灌年限棉田盐分的变化进行了分析,初步得到,棉田在生育期盐分变化特征是0～20 cm含盐率从播前到苗期减小、盛铃期增大、吐絮期减小的趋势,>40～80 cm从播前缓慢增加、盛铃期～吐絮期逐渐减少;水平方向滴头处盐分累积最少,膜间处盐分累积较多;垂直方向上0～20 cm土层盐分减少,>60～100 cm土层累积程度较大;不同滴灌年限棉田随滴灌年限的延长各层土壤含盐率相应增加并且在>60～100 cm增加的趋势显著,且滴头、行间、膜间的总含盐率是依次增加;>60～100?cm已成积聚盐分的最大区域;在棉花生育期内,0～60 cm土壤呈脱盐状态,60～100 cm土壤呈积盐状态。该结果可为干旱区棉花膜下滴灌水盐的治理与防治提供参考。     

再生水及盐溶液入渗与蒸发对土壤水盐和碱性的影响

为研究再生水利用对土壤盐碱性影响的特殊性,采用室内大型土槽试验,对比研究了清水、再生水和钠吸附比(sodium adsorption ratio,SAR)分别为3、10和20(mmolc/L)0.5的盐溶液入渗与蒸发10次(模拟灌溉2a)期间对土壤及土壤溶液盐分迁移累积和碱性的影响。结果表明:与清水相比,再生水和SAR值为20(mmolc/L)0.5的盐溶液处理中0～40cm深度壤土含水率较高,80～120cm砂土含水率的增加产生滞后现象;再生水和盐溶液入渗与蒸发后土壤中盐分产生累积,累积量为9.54%～51.83%,而再生水处理中淋洗液带出的盐分最多,是其他处理的1.09～1.42倍。清水、再生水和盐溶液处理土壤溶液钠吸附比(SAR)<3(mmolc/L)0.5,土壤pH值<8.5,再生水和盐溶液入渗与蒸发引起土壤碱化的风险较低。再生水入渗与蒸发后土壤溶液中K+和Ca2+在土体中的迁移分布与清水和盐溶液处理不同,再生水对土壤中Cl-有较强的淋洗作用,长期再生水灌溉过程中土壤K+、Ca2+和Cl-的迁移和淋洗需要引起重视。试验结果对农业中长期安全合理利用再生水具有指导意义。     

再生水灌溉对不同类型草坪土壤盐碱化的影响

通过小区试验研究了再生水(Reclaimed Water,Recycled Water)灌溉两年高羊茅(Festuca arundinacea)和早熟禾(Poa pratensis)对土壤盐分累计分布规律的影响.结果表明:(1)与清水灌溉相比,再生水灌溉对高羊茅土壤全盐量、钠离子含量、SAR值的影响未达到显著水平(P＞0.05).对早熟禾土壤的影响达到显著水平(P＜0.05);(2)随着土层深度的增加,高羊茅土壤全盐量、钠离子含量、SAR值呈现增大的趋势.早熟禾土壤差异不显著.(3)短期再生水灌溉两种草坪土壤虽未达到盐害水平,但均表现出一定的盐分积累现象,说明再生水多年连续灌溉土壤有潜在盐化危险.且再生水灌溉后高羊茅的土壤钠离子含量和钠吸附比均小于早熟禾,初步说明高羊茅更适宜再生水灌溉.     

模拟再生水灌溉下污灌土壤中盐分离子交换运移的试验研究

为研究再生水灌溉下原污灌区土壤中主要盐分离子交换运移规律,采用有污水灌溉背景的两种质地土壤,根据再生水的基本性质及其盐分离子组分,配制4种浓度水平的入渗液,进行土柱模拟试验。结果表明,不同质地土壤在低Na^＋配制液淋洗下的穿透曲线都出现下凹现象,但Na^＋在壤土中富集的表现并不显著,而在粉质砂壤土中部分Na^＋吸附累积时间较长;模拟再生水入渗溶液中不同组分的盐分离子在不同程度上影响污灌土壤中发生的离子化学反应的进行,导致各处理下Na穿透时间发生显著差异;长期再生水灌溉会对HCO3^-含量较高且粉粒比重大的土壤的入渗等性能产生更为不利的影响。     

再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响

为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应,采用室内土柱灌水试验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明:1)再生水灌溉相比自来水显著提高了0~60 cm土层盐分含量、磷素及0~30 cm土层氮素含量也有所提高,降低了土壤细菌群落多样性和OTU数量;充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量,降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2)不同处理土壤细菌类群以放线菌门(24.5%~40.6%)和变形菌门(22.4%~30.3%)为主。非充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例,降低了变形菌门比例;充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例,降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无论是在充分灌溉还是非充分灌溉下,再生水灌溉均对土壤放线菌门表现为促进作用,对变形菌门表现为抑制作用。再生水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和变形菌门具有促进作用,对土壤绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门具有抑制作用;再生水灌水水平越高,越有利于土壤中优势菌群的生长。3)各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢,再生水辅以较高灌水水平能够显著促进表层土壤微生物膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢过程。因此,再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环,且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。     

塔里木沙漠公路防护林带土壤入渗研究

为了探明塔里木沙漠公路防护林带咸水灌溉土壤入渗特性,在塔里木沙漠公路防护林带内选取5种不同种植年限的土壤,并取3种不同矿化度水,应用Guelph入渗仪测定土壤水分入渗过程,并进行模型拟合与分析。结果表明:不同种植年限对土壤初始入渗速率、饱和导水率有显著影响,尤其是0-10cm,10-15cm层土壤,随着种植年限增加土壤初始入渗速率、饱和导水率呈减小趋势。咸水灌溉条件下,土壤饱和导水率较淡水大。不同深度土壤入渗特性有差异,表现为25-40cm,40-60cm层土壤饱和导水率较其他层大。用常用的入渗模型对入渗过程进行模拟,可以发现通用经验模型对研究该区域土壤入渗有最好的适用性,Kostiakov模型也较适用,Horton模型在该区域土壤入渗研究中适用性相对较差。     

玛纳斯河流域土壤盐渍化影响因素研究

为了探讨区域盐渍化过程和分布特征,本文通过野外调查和室内分析,研究了新疆玛纳斯河流域海拔高度、地貌类型、地下水埋深、土地利用类型和不同种植年限对土壤盐分含量变化的影响。结果表明:玛纳斯河流域土壤盐分含量随海拔高度的变化呈现先降低后升高再降低的趋势,高盐分含量主要集中在海拔350~400 m,海拔高度与土壤盐分含量之间没有很好的变化趋势;土壤盐分含量在不同地貌类型的分布状况为:冲积洪积扇缘带冲积平原中部冲积平原下部冲积洪积扇中部干三角洲地区,冲积洪积扇缘带与冲积平原中部的土壤剖面盐分有表聚和底聚现象,冲积平原下部土壤剖面中间层盐分含量较高;地下水埋深对土壤盐分含量变化影响明显,随着地下水埋深的变浅,土壤盐分含量显著增加;不同土地利用方式下,土壤含盐量具有显著性差异,荒地土壤盐分含量最高,表层和底层盐分高于中间层,耕地0~100 cm土层盐分含量均较低;随着滴灌年限的增加,0~100 cm土层盐分含量均呈现降低趋势,滴灌1年与3年表层盐分含量差异不显著,其他土层差异显著,滴灌8年与10年的各层土壤盐分含量差异均不显著。综上,玛纳斯河流域土壤盐分含量受地貌类型、地下水状况、土地利用类型和滴灌年限因素影响显著,盐分在土壤剖面上也表现出不同的分布特征。     

棉田膜下滴灌年限对土壤盐分累积的影响研究

针对新疆土壤盐碱化开发利用和防治土壤次生盐渍化的问题,以新疆121团不同滴灌年限棉田作为研究对象,通过试验得出棉田在膜下滴灌条件下土壤盐分累积规律.结果表明:滴灌条件下,土壤垂直方向上60～80 cm土壤表现积盐.灌后地表0-5 cm土壤容易返盐;水平方向上土壤盐分随着距滴头距离的增加而增加.土壤盐分在生育期的变化遵循"盐随水动"的规律,膜内土壤与膜间土壤的盐分变化具有明显差别,生育期结束时,膜间0-20 cm土层盐分累积显著.随着膜下滴灌年限的延长,土壤盐分在灌前累积的层次逐渐向地表迁移,吐絮期时土壤垂直剖面各个层次之间盐分差异极显著,呈现表层和底端盐分含量大,中间盐分小的分布特征,滴灌年限相差6～7 a的棉田0-100 cm深度内盐分总量差异达到显著水平,并且土壤盐分随膜下滴灌年限延长呈逐渐累积的趋势.     

再生水灌溉对草坪土壤速效养分及盐碱化的效应

采用7种水分处理：清水适宜灌（FPI）、混合适宜灌（RFPI）、再生水充分灌（RFI）、再生水适宜灌（RPI）、再生水轻微干旱胁迫（RLWS）、再生水中度干旱胁迫（RMWS）、再生水重度干旱胁迫（RSWS），相应灌溉下限分别为田间持水量70％，70％，80％，70％．60％，50％，40％，灌水定额相同。研究结果表明：与清水灌溉相比，短期内采用再生水灌溉不会使大量氮紊残留于土壤，不会快速提高土壤供磷水平，土壤速效钾含量增加不显著，土壤阳离子含量增加也不显著。再生水灌溉不同水分处理下，土壤养分元素累积量与供水量成反比，特别是在中度及重度干旱胁迫处理下土壤速效养分累积明显。通过对再生水灌溉下土壤化学性质主成分分析表明，再生水灌溉下土壤盐分离子及氮钾元素变化较快，其次是水溶性钠离子．再次为速效磷。     

低盐再生水灌溉对亚热带红壤水力特性及微观结构的影响

低盐再生水是一种回用潜力巨大的替代性水源,为探究其灌溉亚热带红壤的适宜性,该研究以校园生活污水为再生水水源,设置再生水单一灌溉（WW）、再生水与蒸馏水交替灌溉（AWW）两种灌水模式,并以蒸馏水单一灌溉（CK）为对照。通过室外模拟土柱试验,研究了低盐再生水不同灌溉模式下红壤的盐碱度、微观结构及水力特性,并探讨了三者之间的相互作用关系。结果表明：1）低盐再生水灌溉降低了红壤的持水能力和导水能力;2）与CK处理相比,低盐再生水灌溉导致红壤田间持水率和凋萎系数降低,有效水在WW处理下增加6.33%,在AWW处理下减小27.85%;3） 两种低盐再生水灌溉模式下土壤大孔隙均增加,而有效孔隙、微小孔隙在WW处理下分别增加1.3%、5.0%,在AWW处理下分别减小4.3%、1.1%;4）与CK处理相比,低盐再生水灌溉使红壤电导率（Electrical Conductivity,EC）和Na+含量显著提高,而交换性阳离子总量（Cation Exchange Capacity,CEC）显著降低（P<0.05）。再生水两种灌溉模式中,AWW处理下土壤交换性钠百分比（Exchangeable Sodium Percentage,ESP）和钠吸附比（Sodium Adsorption Ratio,SAR）分别显著高于WW处理142.4%、120.3%（P<0.05）,从而引起更强烈的土壤黏粒分散;5）田间持水率、凋萎系数、有效水及有效孔隙和微小孔隙比例均与交换性Na+、ESP、SAR呈显著负相关,与CEC呈显著正相关。综上,低盐再生水灌溉亚热带红壤宜选择单一灌溉模式,且应定期监测土壤SAR和ESP等指标。研究结果可为再生水水质标准和灌溉制度制定提供参考。     

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.     

华北地区微咸水应用对土壤水力传导性能的影响

由于淡水资源短缺,中国华北地区微咸地下水灌溉面积逐年增多。该文通过室内土柱淋洗试验,研究了灌溉水盐分浓度和钠吸附比(SAR)对华北地区非碱土(可交换钠百分比ESP0)和碱土(ESP30)饱和水力传导性能的影响。灌溉水盐浓度分别为2.5、10和25mmolc/L,SAR分别为0、10和30(mmolc/L)0.5。去离子(盐浓度0)作为对照处理。试验包括2个土壤碱度、9个灌溉水质组合和1个去离子水处理,共20个试验处理。试验结果显示,非碱土和碱土对微咸水应用的反应机理以及反应程度不同。当黏粒弥散程度较弱时,上部土壤的饱和水力传导度显著大于下层土壤;反之,则各层土壤的水力传导度均较小。在试验水质条件下,非碱土的平均饱和水力传导度的变化范围为0.75～13.25cm/h,而碱土的变化范围为0.06～6.50cm/h。碱土的稳定饱和水力传导度随着灌溉水盐浓度的增加或/和SAR的减小而增大,但在非碱土中稳定饱和水力传导度的变化规律与此基本相反。试验结果对合理应用微咸水灌溉非碱土和碱土具有指导意义。     

苏北滩涂水稻微咸水灌溉模式及土壤盐分动态变化

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响,利用田间试验资料对SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率,并预测了长期微咸水灌溉对土壤盐分的影响。结果表明:1.5 mg/cm3矿化度微咸水足量灌溉可以获得较高的产量和水分利用效率;各微咸水处理在60~90 cm土层均出现不同程度的盐分累积现象,具体累积深度和土壤盐分浓度与灌水量和灌水矿化度有关;采用1.5 mg/cm3矿化度微咸水进行微咸水长期灌溉研究,10 a的模拟结果显示此灌溉制度不会引起0~100 cm土层土壤次生盐渍化。该研究为滨海地区微咸水合理利用提供了理论依据。     

再生水灌溉对土壤斥水性的影响

深入探求再生水灌溉条件下不同土壤中水分和溶质的分布及斥水性变化规律,能为再生水灌溉条件下土壤斥水性产生原因及其影响因素的研究提供一定的参考。选用砂土、砂姜黑土、塿土和盐碱土进行土柱再生水灌溉试验,取样测定不同灌水量条件下剖面土壤的潜在斥水性、含水率、Cl-、有机质(organicmatter,OM)含量及电导率(electrical conductivity,EC)等。结果表明:再生水灌溉后,塿土及盐碱土分别出现0～2,1～3级斥水性,砂土及砂姜黑土为0级斥水性,4种土表层表现出较强的斥水性。土壤斥水性随再生水灌水量和灌溉时间的增加而显著增强,并且灌水量越大,斥水性差异性越显著。4种土有机质含量OM与土壤斥水持续时间变化值TR呈正相关关系,Cl-含量、EC值与土壤斥水持续时间变化值TR呈负相关关系。相比较其他3种土而言,砂土更适合再生水灌溉。     

基于电导率和结构稳定性阳离子比的微咸水灌溉水质评估方法

电导率（Electrical Conductivity,EC）和结构稳定性阳离子比（Cation Ratio of Soil Structural Stability,CROSS）是评估微咸水对土壤渗透性能影响的重要指标。虽然CROSS全面地考虑了Na+、K+、Ca2+和Mg2+对土壤结构稳定性的复杂影响,但CROSS的离子浓度系数在不同地区的适用性存在差异,有必要根据当地的水质条件确定基于EC和CROSS评估方法的分类标准。该研究旨在分析CROSS替代钠吸附比（Sodium Adsorption Ratio,SAR）评估水质危害的合理性以及其在河套灌区的适用性。在河套灌区不同区域采集73份地下水水样,并采用EC和SAR、EC和CROSS对其进行评估。结果表明,基于2种方法的地下水分类结果中,仅有34.25%的水样分类结果相同,并且不同的CROSS计算方法（基于阳离子相对絮凝能力（Flocculation）的CROSSf、相对分散能力（Dispersion）的CROSSd和优化的（Optimal）CROSSopt）在河套灌区的适用性也不相同。建议采用CROSSd或CROSSopt,并结合土壤盐分和离子浓度评估河套灌区地下水水质。该评估方法更全面地考虑了地下水和土壤中的离子组成对土壤渗透性能的影响,有效避免了不合理的微咸水利用导致的土壤结构恶化等问题,可为微咸水的安全可持续利用提供理论支撑。     

微咸水灌溉对斥水土壤水盐运移的影响

土壤斥水性影响着作物的产量,为了研究微咸水灌溉对斥水土壤水盐运移的影响,进行了室内土柱微咸水入渗试验。对比了不同矿化度和斥水程度对两种土质水盐运移的影响,探讨了微咸水入渗后土壤斥水性的变化特征。结果表明,不斥水土壤的入渗能力随矿化度的增加而增加。亲水和斥水土壤的入渗率均可采用Kostiakov公式简单模拟。斥水土壤入渗能力在矿化度为1?g/L时达到最大,超过1?g/L后则随矿化度的增大而减小。微咸水入渗的累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系,斥水性土壤中的相同剖面水盐的含量比不斥水的减小。微咸水入渗后土壤产生了一定的斥水性。该研究表明微咸水灌溉对盐渍化土壤的水盐分布和斥水性均有一定程度的影响。     

冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究

采用田间大区试验,连续3年在河套重盐碱区开展了冬季咸水结冰灌溉试验研究,设置冬季咸水结冰灌溉(FSWI)和无灌溉对照(CK)两个处理,其中FSWI处理的灌水量为180 mm,矿化度为6.79～7.97 g·L~(–1),种植作物为青贮玉米,以分析不同处理下土壤水盐和钠吸附比(SAR)的周年动态以及对作物生长的影响,探究冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地的改良效果。结果表明:与CK相比,FSWI处理显著改变了春季土壤水盐和SAR动态。0～20 cm土层,春季FSWI处理的土壤含水量显著高于CK处理,玉米苗期, FSWI处理的土壤含水量平均为24.3%,显著高于CK的21.6%; FSWI处理的春季土壤含盐量和SAR显著低于CK处理,其中, FSWI处理的土壤含盐量由灌溉前的33.86 g·kg~(–1)降低至玉米苗期的5 g·kg~(–1)以下,而CK处理土壤含盐量逐渐升高至玉米苗期的34.2 g·kg~(–1); FSWI处理土壤SAR由灌溉前的21.9降低至玉米苗期的9.86, CK土壤SAR则逐渐升高至玉米苗期的25.00。后续地膜覆盖和夏季降雨使FSWI处理的土壤含水量维持在23.0%以上,土壤含盐量保持在5 g·kg~(–1)以下,土壤SAR保持在9左右。20～40 cm土层与0～20 cm土层的土壤水盐和SAR变化趋势与表层一致,但没有表层变化剧烈。此外,随着灌溉年限的延长,同时期土壤含盐量和SAR呈逐年降低的趋势。FSWI处理玉米出苗率在70%以上,干物质产量为9～12t·hm~(–2),而CK处理由于土壤含水量较低(21.0%),并且土壤含盐量和SAR均较高,造成玉米出苗率极低,进而导致绝收。因此冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程,变春季积盐为脱盐,显著降低了土壤SAR,并补充了土壤水分,保证了饲用玉米的正常种植和生长,这为该地区盐碱地改良和饲料作物种植提供了技术支持。     

再生水灌溉对农田土壤水流运动影响的研究进展

再生水灌溉农田既可节约宝贵的水资源、缓解农业用水紧缺,同时再生水中的多种营养元素和微量元素可促进作物生长、提高粮食产量。但再生水中的物质进入农田后将引起土壤孔隙结构、团聚体结构、黏粒分散特征和水土作用关系等一系列的变化,进而引起土壤入渗性能和导水性能的改变,增大环境污染风险。该文综述了再生水中的悬浮无机固体、大分子有机质、油脂、表面活性剂和盐分对农田土壤水流运动的影响及其作用机理,指出受灌农田土壤结构性质演化过程与驱动机制、受灌农田土壤与灌溉入渗水流之间的相互作用关系为该领域亟需开展的2个研究方向。文章对再生水农田灌溉制度制定、污染风险控制和生态环境保护均有参考价值。