盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响试验及数值模拟研究

[目的]探究盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响规律.[方法]在内蒙古河套灌区开展了B1和B2二组不同含盐量下(B1:7.80 g/kg;B2:41.16 g/kg)的野外土柱蒸发试验,建立了考虑盐分影响(该影响由盐分阻抗和土壤表面阻抗体现)的冻融土壤蒸发数值模拟模型.采用土柱试验结果对模型进行了率定验证,并与SHAW模型进...     

裸地蒸发过程土壤盐分运移的实验及数值模拟研究

本文利用农田灌溉研究所洪门试验场地中渗透仪,对不同地下水埋深条件下裸地蒸发过程粉砂壤土的盐分运移进行了实验及数值模拟研究。结果表明,对于三种地下水埋深,即150cm、200cm和250cm,在无降雨裸地蒸发情况下,表层积盐均不明显;但在有小水量降雨和裸地蒸发情况下,地下水埋深为150cm的表层积盐强烈。地下水埋深为200cm及250cm的表层土壤虽有积盐,但积盐量较小,这种积盐主要是上层土壤中盐分的重新分布。     

冬小麦棵间土壤蒸发数值模拟研究

为了探讨作物生长条件下棵间土壤蒸发规律,利用微型蒸渗仪的实测值和土壤潜在蒸发速率对土壤蒸发过程进行了模拟分析,并对Ritchie模型进行了验证。结果表明,返青期土壤蒸发第2阶段的蒸发速率受气象条件的影响较拔节期和灌浆期大。第2阶段土壤累积蒸发量与时间的平方根成正比,其斜率值α不仅仅与土壤的水力特性有关,可能还与气象条件、土壤含水率、作物地表覆盖程度等有关。返青期、拔节期、灌浆期α值分别取为2.5026、2.0477、3.425。Ritchie土壤蒸发模型的模拟值与实测值的均方根误差为0.21 mm/d,平均绝对误差为0.16mm/d,模拟精度较高。     

黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征

为了探明黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征,采用矿化度分别为5,10,30,50,70,90 g/L的咸水灌溉黄河三角洲0~40 cm土壤,获得不同盐分梯度的盐渍土处理,依次标记为处理T1—T6,并测定各处理的土壤含水率和电导率、蒸发强度和累积蒸发量等指标.结果表明,蒸发过程中表层土壤含水率和电导率均随土壤含盐量增加呈逐渐增加趋势;蒸发结束时,处理T1—T6的土壤表层平均含水率比试验初期降低了80.0%~95.8%,表层含水率的降低幅度随着含盐量增加而逐渐降低;土壤表层电导率分别增加135%~330%,且蒸发前期表层电导率增加幅度明显高于蒸发后期.土壤含盐量对土壤剖面含水率及电导率分布影响差异具有统计学意义,蒸发结束时,处理T1—T6表层0~2 cm比3~6 cm土壤含水率低了8.3%~30.5%,土壤电导率则高了82%~196%,且随着土壤含盐量增加,盐分对土壤剖面盐分分布的影响逐渐增强,表层与深层土壤含盐量差异逐渐增大.蒸发过程中,土壤平均蒸发强度和累积蒸发量随土壤含盐量增加呈降低趋势,处理T1—T6的平均蒸发强度为3.5×10^-4,3.5×10^-4,3.4×10^-4,3.2×10^-4,3.0×10^-4和2.7×10^-4 mm/d,土壤累积蒸发量分别为26.13,26.20,25.50,24.26,22.50和20.58 mm,且蒸发前期各处理的土壤平均蒸发强度及累积蒸发量均高于蒸发后期,土壤含盐量对土壤蒸发的抑制作用主要在蒸发前期.研究表明土壤含盐量可影响土壤剖面含水率与电导率分布以及土壤蒸发强度和累积蒸发量.     

不同灌溉制度对根层土壤盐分影响的模拟

以河套灌区沙壕渠灌域为例,采用SaltMod模型探讨了不同灌溉制度对作物根层土壤盐分的影响.利用2008-2010年基础资料对模型进行率定和验证并对研究区的根层土壤盐分进行模拟和预测.结果表明:在现有灌排条件下,沙壕渠灌域的盐渍化程度基本达到较为稳定的水平,且有轻微脱盐趋势,未来10 a后作物根层土壤盐分降低3%.生育期土壤水盐垂直交换运动强烈,对于控制土壤盐分而言,灌水量越小越好;作物根层土壤盐分随冬灌灌溉定额的增大而减小,不同冬灌灌溉定额对应的根层土壤盐分最初的增加量均较大,但增加的趋势随时间逐渐降低.根据当地作物种植结构,综合考虑节水灌溉、作物产量和根层土壤水盐环境,建议研究区较优的作物生育期综合净灌溉定额为2 700~3 500 m³/hm²,冬灌净灌溉定额为2 700 m³/hm².     

渗水地膜覆盖原生盐碱荒地的土壤盐分运移数值模拟

基于渗水地膜覆盖条件下原生盐碱荒地土壤剖面盐分分布的年度跟踪观测试验,分析了地膜覆盖后土壤盐分的累积与运移特性,并根据土壤盐分运移的基本方程采用Bresler算法对渗水地膜覆盖后土壤盐分运移变化特性进行了数值模拟,经过和实测的对比分析认为该数值模拟方法是可行的。根据模拟结果和实测数据可知覆盖渗水地膜后可明显抑制土壤盐分的累积,另利用雨季的降水叠加可实现上层土壤的逐渐脱盐。     

宁夏引黄灌区农田退水回灌对土壤盐分影响的试验研究

在小麦整个生育期内,在相同灌水定额条件下,设置4种不同灌溉方式进行对比分析研究.采用退水回灌,在一定时间内会增加0～30 cm的土壤盐分,尤其对0～20 cm的土层影响较大,对其他层次的影响随着深度的加大而减小;在拔节期和灌浆期,连续使用退水灌溉会使春小麦减产,只在拔节期使用退水回灌能够增产.     

控制排水对大棚土壤盐分的影响

用定期取土样测定其电导率的方法,监测大棚控制排水2个月后不同深度的土壤盐分变化。结果表明,土壤盐分脱减量与地下水埋深为正相关关系,控制排水能有效地控制地下水埋深,影响土壤盐分的变化,且随着控制深度的加大,地下水埋深增大,土壤盐分脱减量变大。控制排水对于减轻渍害威胁和控制土壤盐分积累有明显的效果。     

土壤含水率对潜水蒸发的影响

<正> 土壤含水率是影响潜水蒸发的一个很重要的因素。但是,目前国内主要侧重于探讨蒸发力和埋深对潜水蒸发的影响,对土壤含水率与潜水蒸发的关系缺乏研究。本文根据实测资料,应用回归分析方法,探讨了潜水蒸发强度随土壤含水率的变化规律。并分析了不同深度的土壤含水率对潜水蒸发的影响。对潜水蒸发与土壤含水率的关系得到了初步认识。     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

犁底层对土壤剖面盐分淋洗的影响及优化洗盐模拟

干旱区淡水滴灌洗盐对微地形适应性强,具有较好的应用潜力。但长期耕作过程中形成的犁底层对水盐有明显的阻滞作用,为探讨犁底层对盐分淋洗效果的影响及其调控,采用HYDRUS-2D建立典型干旱绿洲区棉田二维滴灌水盐运移模型,开展数值试验模拟不同犁底层改良情景下的土壤水盐运移特性。考虑间隔破坏犁底层、打薄犁底层及生物耕作等部分破坏犁底层方案,分析对盐分淋洗的优化效果。结果表明,利用水盐运移模型能较好地刻画犁底层的阻水滞盐效应,通过部分破环犁底层可改善其控盐保熵能力,提高洗盐效率;盐分淋洗效果整体表现为：膜间<宽行<窄行,窄行因处于滴头正下方,洗盐效果最优,膜间则受蒸发作用的影响,出现一定程度的返盐;间隔滴灌4次总灌水量为3 600 m³/hm²时,所有犁底层改良方案的土壤水矿化度均满足棉田出苗对土壤水矿化度适宜值(17.92 mg/cm³)的要求,犁底层破坏宽度为60 cm的改良方案效果最优,耕作层和犁底层的脱盐率分别达到80%与65%,较未改良犁底层的对照方案脱盐率分别提升8%与12%,剖面储水量较未破坏犁底层的对照...     

水肥对土壤盐分影响及增产效应

为了内蒙古河套灌区盐渍化土壤的肥料高效利用,采用田间试验的方法,将不同种类肥料和灌溉定额进行组合,研究其对土壤盐分的动态影响及增产效应.结果表明:小麦收获后,除尿素处理外,有机肥、控释肥和缓释肥处理在常规及节水灌溉条件下耕层和剖面土壤电导率(EC)均值较试验初都有不同程度的降低.有机肥处理在常规灌水条件下(灌水定额为1 005 m³/hm²),控盐效果略显优势;缓释、控释肥在节水灌溉条件下(灌水定额为750 m³/hm²),控盐效果更明显,剖面土壤EC均值较试验前分别下降16.4%,14.3%;尿素处理在常规灌水条件下,耕层及剖面土壤EC均值较播前分别增加3.6%,2.7%,积盐程度略高于节水处理.4种肥料处理的小麦产量较对照处理增产效果显著;缓释肥处理在常规及节水灌溉条件下均表现出显著的增产优势.综合考虑节水、增产、土壤脱盐等效应,获得优化灌水施肥模式为:缓释肥配二铵基施,生育期内不进行追肥,缓释肥为800.4 kg/hm²,二铵为350.6 kg/hm²,灌水定额为750 m³/hm²,产量为8 374.5 kg/hm², 较当地农民习惯灌水施肥处理可增产2.14%、节水25%,作物耕层EC值和剖面土壤EC均值较播前分别下降18.6%,16.4%.     

地表覆砂对季节性冻融土壤蒸发影响的试验研究

地表土壤的无效蒸发加剧了干旱半干旱地区农业用水短缺,为了揭示季节性冻融期地表覆砂对土壤蒸发的影响,进行了地表无覆盖(LD)、覆盖厚度均为1 cm覆砂粒径为0.5～1.5 mm(XS)和1.5～2 mm(CS) 3种地表处理条件下的大田土壤蒸发量、土壤温度和土壤含水率跟踪监测试验。结果表明:冻融期地表土壤覆砂可有效改变土壤蒸发的日变化幅度,不稳定冻结阶段覆砂处理抑制蒸发效果不明显,稳定冻结阶段地表覆砂可有效抑制土壤蒸发,消融解冻阶段地表覆砂加剧了表层土壤水分蒸发;冻融期LD、XS和CS累积土壤蒸发量分别为29.87、34.32和33.43mm,土壤累积蒸发量随时间较好地符合幂函数关系。研究成果可为冻融期制定科学合理的保墒措施和有效抑制土壤蒸发提供依据。     

矿化度对均质土壤毛管水上升特性与土壤盐分的影响

探索南疆绿洲区土壤盐渍化产生机制,对盐碱地开发和改良具有重要意义。通过室内土柱模拟试验,开展了沙质壤土不同密度(1.3、1.4、1.5 g/cm~3)和矿化度(0.5、1.5、3.2、8.1、21.2 g/L)组合的毛管水上升试验。结果表明,毛管水上升高度随时间的延长而增加,但增幅随时间的延长而减小;相同矿化度下,随土壤密度的增加毛管水上升高度减小;当土壤密度为1.3~1.4 g/cm~3时,1.5 g/L的矿化度毛管水上升高度最大,当土壤密度增加到1.5 g/cm~3时,0.5 g/L的矿化度毛管水上升高度最大。土壤密度为1.3 g/cm~3时毛管水上升高度与时间呈幂函数关系,土壤密度为1.5 g/cm~3时满足指数函数关系。相同矿化度下毛管水上升速率随土壤密度的增加而减小。毛管水湿润锋边缘盐分出现积累,积盐率累随矿化度和入渗时间的增加而增大。研究结果可为南疆绿洲盐渍化土壤改良提供参考。     

河套灌区节水灌溉对土壤盐分累积规律的模拟研究

在内蒙古河套实施农业节水对引黄灌区水资源可持续利用具有非常重要的意义。通过河套灌区土壤水盐动态的原位监测,并应用水盐运移和作物耦合模型HYDRUS-EPIC对不同灌溉条件下葵花土壤盐分累积规律进行分析。研究结果表明:现状滴灌条件下葵花生育期土壤表层(0~10cm)盐分呈累积趋势,全盐含量分别比传统地面灌溉和等量地面灌高115%和37%;葵花生育期0~100cm增加的全盐量(ΔC)滴灌比传统地面灌溉高305%,比等量地面灌溉低23%,淋洗是灌区滴灌不可或缺的抑盐措施;滴灌条件下葵花的产量比传统地面灌小6.5%;滴灌产量比等量地面灌高11.7%,增产效果明显。     

滴灌年限对土壤盐分分布及棉花的影响

针对新疆盐碱地的改良及土壤次生盐渍化的问题,定点监测了121团开荒应用膜下滴灌技术种植棉花从第2年到第4年连续3年的盐分变化,并与荒地盐分对比。结果表明:滴灌2年,各个土层土壤含盐量在生育期初与生育期末变化较小,积盐现象与荒地相比有所减轻;随着滴灌年限的增加,各个土层土壤含盐量均呈减少趋势;滴灌4年后各个土层土壤含盐量再分布比较明显,0～20cm土层及120～140cm土层含盐量最大,40～60cm与80～100cm土层土壤含盐量较小,棉花根系主要分布的40～60cm土层土壤含盐量最小;滴灌4年土壤含盐量基本满足种子出苗,平均成活率从6.9%,增加到94.5%,但是棉花平均株高、平均单株铃数及产量仅为正常棉花的66%、53%和57%,相对较低。对于滴灌4年后的盐碱地应继续加大水盐调控的力度。     

盐分胁迫对水稻产量影响试验研究

以水稻为研究对象,品种选取津稻919,研究其全生育期;单苗期、分蘖期;单孕穗期、单乳熟期盐分胁迫下的产量对比与变化。灌溉水矿化度选取为0(CK)、2、3、4、5、6、7 g/L共7组处理,水稻测量指标选取穗粒数、千粒重、产量。结果表明:在全生育期盐分胁迫处理下,水稻产量整体随着盐分浓度的增加呈现下降趋势。其中5、6、7 g/L盐分浓度灌溉下,对水稻影响最为严重,其中在S6、S7处理下水稻产量下降45.48%、44.97%,且稻米色泽出现异样。在单苗期、分蘖期盐分胁迫下,水稻性状指标虽有不同程度的下降,但孕穗及抽穗过程未受到盐离子的毒害,产量相比全生育期盐分胁迫下略有提高。但在单苗期、分蘖期6、7 g/L处理下,稻米色泽仍然出现淡黄现象。在孕穗期及乳熟期单阶段盐分胁迫处理下,随着耐盐性的增强,水稻各处理之间差异性逐渐变小。在乳熟期单阶段盐分胁迫下,水稻产量与0(CK)处理组无明显差异。水资源短缺条件下,使用含盐量不大于4 g/L的微咸水,在孕穗期及乳熟期单阶段进行灌溉对产量的影响很小,只有9.2%,可实现替代淡水25%。