河套灌区土壤盐分对化肥氮素转化过程的影响研究

土壤盐渍化严重影响土壤养分利用与生产力提升,为阐明土壤盐渍化对河套灌区农田土壤肥料氮素转化关键过程的影响。以内蒙古河套灌区不同含盐量土壤为试验材料,通过室内恒温培养试验,分析了不同盐分梯度下土壤中氮素转化的水解和硝化过程。试验共设置了低盐(EC_5:1=1.46 dS/m)、中盐(EC_5:1=2.19 dS/m)、高盐(EC_5:1=3.43 dS/m)3种盐分梯度,分别施用尿素和磷酸二铵两种化学氮肥。研究结果表明:①土壤盐分升高抑制了尿素的水解作用,高盐处理尿素的净水解量较中盐和低盐处理分别降低19.4%和27.1%,而土壤盐分在中盐时对磷酸二铵的水解表现出促进效应,中盐处理磷酸二铵净水解量较低盐、高盐处理分别提高33.6%和4.3%。②土壤高盐分会抑制硝化反应的开始,高盐处理相较低盐、中盐处理推迟3 d左右;土壤盐分升高对两种氮肥净硝化量的影响均表现为先促进后抑制的作用,中盐处理尿素的净硝化量,较低盐、高盐处理分别提高了8.6%和9.1%,中盐处理磷酸二铵的净硝化量,较低盐、高盐处理分别提高了19.1%和5.1%。③在等...     

Sentinel-2多光谱卫星遥感反演植被覆盖下的土壤盐分变化

为克服植被覆盖条件下土壤盐分含量与光谱反射率之间相关性较差所带来反演精度较低的问题,该研究以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域为研究区域,利用Sentinel-2卫星同步获取光谱数据,通过构建以归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）为分支标准的盐分深度决策树确定反演土壤盐分含量的最佳深度,然后构建以NDVI和表层土壤含水率为分支标准的类别决策树,将土壤样本划分为不同类别,以此分别构建土壤盐分反演模型,并评估反演效果。研究结果表明,决策树能增强光谱反射率对土壤盐分含量的敏感性,基于随机森林（Random Forest,RF）的盐分反演模型可取得理想的反演效果,决定系数为0.70,均方根误差为0.25%,相对分布误差为0.35,相对分析误差为1.67。土壤盐分含量反演模型能较好地反演表层（<20 cm）和深层（>40～60 cm）土壤盐分含量,在反演中层（20～40 cm）土壤盐分含量上存在一定局限。当地表有植被覆盖时,利用决策树可有效地提高土壤盐分含量的反演精度（与未考虑决策树相比,决定系数和相对分析误差分别提高0.32和0.80）。研究结果可为监测灌区内作物生育期间土壤盐分含量的动态变化提供方法参考。     

河套灌区不同覆膜方式膜下滴灌土壤盐分运移研究

随着灌溉面积的增加和引黄水量的减少,河套灌区土壤盐渍化和水资源紧缺的问题日益突出,为保持农田水土环境的良性发展,以内蒙古河套灌区曙光试验站为研究对象,开展不同覆膜方式膜下滴灌土壤水盐运移规律研究。试验设置全膜覆盖(PQ)和半膜覆盖(PB)2个处理,采用5TE土壤水盐监测探头测定剖面土壤含水率和电导率。结果表明:膜下滴灌过程中剖面土壤盐分发生再分布,滴头下方30cm附近形成主要脱盐区,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理土壤盐分在膜间表层聚集,全膜覆盖处理保水抑蒸效果明显,起到了较好的压盐效果。表层土壤电导率值具有距滴头水平位移50cm20cm0cm的特点,膜间电导率值波动较大。不同水平位置处土壤电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。全生育期内0—70cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,半膜覆盖2个生长季内盐分变化(SA)分别为4.71mg/hm~2和9.24mg/hm~2,全膜覆盖处理SA分别为12.22mg/hm~2和21.55mg/hm~2。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发,减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。可为河套灌区膜下滴灌种植模式下田间水盐管理提供理论依据。     

内蒙古河套灌区碱化土壤的发生原因和特性

本文简述了内蒙古河套灌区自然概况，盐渍化演变过程和碱化土壤的改良现状。着重揭示灌区内碱化土壤的发生原因、类型、性质和特点。该地区碱化土壤发生原因：１．灌区内最严重的碱化土壤大部分因地下水含大量残余碳酸钠，在干旱气候条件下经强烈蒸发而成。主要特点是通体碱化度高，改良难度大。２．地下水和地表水中的钠离子，受各种因素影响在土体中富集并进入土壤吸收性复合体而使土壤碱化。这部分碱化土壤一般表层碱化度较高，而     

内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

为阐明内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征及其与覆膜年限、灌溉类型等的响应关系,该文采用田间取样与室内试验相结合的方法进行了系统研究,分析了研究区地膜覆膜现状,并考虑覆膜年限(覆膜5、10、20 a)及灌水方式(滴灌和畦灌)2个因子,探索了河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征,并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析。结果表明:内蒙古河套灌区不同覆膜年限下(5、10、20 a)土壤中微塑料平均丰度分别为2526.00、4352.80、6070.00个/kg,单层土的微塑料含量最大值(2133.50 ind/kg)出现在覆膜20 a的0~10 cm土层,最小值(678.00个/kg)出现在覆膜5 a的>20~30 cm土层;不同覆膜年限和灌溉类型影响土壤微塑料丰度,滴灌农田微塑料丰度值略大于畦灌农田,在不同土层深度上微塑料丰度值随土层深度增加逐渐减小;微塑料类型主要有纤维类(23.34%)、碎片类(26.31%)、薄膜类(38.57%)和颗粒类(11.78%)等4种,且薄膜类在不同土层占比都较高,微塑料颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等,比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、16.52%和15.75%,其中0~10 cm土层中微塑料以黑色为主,占比30.25%,在>10~20、>20~30 cm土层中微塑料以透明为主,占比30.15%和29.23%,粒径则随覆膜年限增加而呈逐渐减少趋势,粒径小于1 mm的微塑料居多,随着覆膜年限的增加,微塑料粒径在0~10、>10~20、>20~30 cm土层间的差异逐渐减小,且粒径大小与灌溉类型无显著关系(P>0.05);微塑料样品表面特征粗糙,呈现不规则孔隙,纤维类、薄膜类和碎片类微塑料均具有较多规则微小孔隙,而颗粒类微塑料表面孔隙则不规则且呈凹凸状,土壤中微塑料的多孔特性造成微塑料比表面积增大,进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附;微塑料的表面孔隙附着有机体和污染物,表面存在稳定的铁氧化物、稀土元素等,并容易形成有机-无机复合污染效应。研究对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义。     

河套灌区井渠结合膜下滴灌土壤盐分演化规律

针对内蒙古河套灌区井渠结合的问题,基于SaltMod模型建立井灌区和渠灌区水盐均衡模型,并引入含水层侧向交换量对模型进行改进,利用隆胜井渠结合试验区15 a水盐观测资料对改进的模型进行率定和验证,采用验证后的模型分析了隆胜井渠结合区在现状条件下以及在井渠结合膜下滴灌推广实施后区域的土壤盐分演化规律。结果表明,现状条件下隆胜井渠结合区土壤盐分基本稳定,尤其是渠灌区根系层盐分基本稳定,保持在较低水平,可以在长时期内满足作物生长的需求。当推广井渠结合膜下滴灌后,井灌区的生育期灌溉定额和地下水埋深对其灌溉用地根系层土壤盐分积累的影响较小,而地下水矿化度与秋浇频率的影响较大。对于井灌区,建议采用黄河水2年1次进行秋浇压盐,可以长期将土壤全盐维持在3 g/kg以下,以满足作物生长需求。     

宁夏河套灌区典型区域土壤盐碱化空间变异特征

运用经典统计学和地统计学相结合的方法,以宁夏河套灌区盐碱化最严重的区域作为研究区,研究其土壤盐分含量和pH值的空间变异特征。结果表明:土壤全盐含量在表层为强变异性,在其他层次为中等变异性;pH值为弱变异性,其空间变异格局主要由结构性因素引起。土壤全盐含量和pH值均呈现出西北地势低洼地区高于其他地区的空间分布格局,平行于和垂直于贺兰山和黄河走向的方向上土壤全盐含量变异程度较小,而在以沙湖为中心的对角线方向上土壤全盐含量变异程度较大。研究区土壤盐分剖面类型以表聚型为主,底聚型和平均型盐分剖面主要分布于平行于贺兰山和黄河方向偏东的带状区域内和垂直于该方向偏南的带状区域内。     

地膜覆盖与秸秆深埋对河套灌区盐渍土水盐运动的影响

为探索不同耕作措施的控抑盐效果,采用大田试验方法,以耕翻(CKT)、地膜覆盖(CKP)、秸秆深埋(CKS)为对照,研究了地膜覆盖与秸秆深埋(P+S)措施对河套灌区盐碱葵花田土壤水盐时空动态变化的影响。结果表明:1)P+S措施可稳定蓄水保墒,尤其针对20～40cm土层具有持续保墒效果,收获期P+S处理>20～40cm土层含水率为20.69%,比CKP高5.62%,比CKS高38.03%,比CKT高39.80%;2)P+S措施可显著抑制积盐。播前到收获期,P+S处理积盐量为0.06g/kg,分别比CKS、CKP和CKT处理低35.11%、133.78%和276.89%;3)P+S措施可建立"高水低盐"的土壤溶液系统,显著提升并延续灌溉淋洗在>20～60cm土层形成的淡化效果,形成"苗期根域淡化层";4)P+S措施可降低土壤体积质量,增加土壤有机质和含水率,从而抑制矿化度较高的潜水蒸发,防止"盐随水来",提高产量。研究成果可为内蒙古河套灌区盐渍土实施地膜覆盖与秸秆深埋改良措施提供参考。     

不同改良剂对河套灌区盐渍化土壤性状和葵花生长特性的影响

为了评价不同改良剂对盐渍化土壤的改良效果,以葵花为研究对象,采用大田裂区试验方法,设置生物炭(DC,22.5 t/hm~2)、脱硫石膏(DS,37.5 t/hm~2)、脱硫石膏加有机肥(DSF,各37.5 t/hm~2)、对照(DCK)4种处理。结果表明:施加改良剂均降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,生物炭效果最明显,在耕层(0—20 cm)收获后较播种前土壤容重降低6.11%,是DCK的4倍,孔隙度增加12.89%,是DCK的5倍;脱硫石膏降低土壤pH和电导率效果最优,最大降幅分别为10.09%和28.51%;3种改良剂对盐渍化土壤的肥力效应不同,与对照相比,在收获后生物炭处理显著提高土壤耕层有机质、碱解氮、速效磷含量,脱硫石膏显著提高速效钾含量;各改良剂处理能显著增加葵花株高、茎粗、干物质积累量和百粒重,且生物炭处理的葵花产量最高,为4 539.60 kg/hm~2,较对照增产32.28%。综上所述,在河套灌区盐渍化土壤中施入不同改良剂后,土壤性状得到明显改善,促进葵花的正常生长,提高了产量。其中施入生物炭22.5 t/hm~2对盐渍土壤改良效果最佳,其次是施入脱硫石膏37.5 t/hm~2,能有效地提高土壤肥力和葵花产量。     

河套灌区冬小麦冻结期土壤入渗特性分析

为揭示冻结期田间土壤入渗特性,基于河套灌区冬小麦无覆盖、秸秆覆盖和地膜覆盖3个试验区的土壤入渗数据,并与非冻期土壤入渗特性比较,探讨了河套灌区冻结期土壤的入渗过程和特性,并进行了检验和验证。结果表明:在同一冻结期地膜覆盖和秸秆覆盖条件下土壤冻层厚度明显较低,特别是地膜覆盖比无覆盖条件下冻层厚度降低6cm以上,具有明显的保持地温的作用,秸秆覆盖效果比覆膜效果差;地膜覆盖和秸秆覆盖均可以减缓土壤水的冻结速度,但随着冻结期的推进,地膜覆盖和秸秆覆盖降低冻层厚度的效果逐渐减小,2种覆盖均是在冻结初期效果最好;从未冻期到冻结稳定期,在土壤总含水率变化不大的条件下,土壤未冻结含水率不断降低,随着冻结期的推进,未冻结水转为冻结水的速度是由慢到快再逐渐降低的过程;地膜覆盖和秸秆覆盖均能减缓未冻结水的转化,在冻结前期和中期效果较好,冻结后期效果明显降低,地膜覆盖的效果比秸秆覆盖更好;冻结土壤水分的入渗率远小于未冻结土壤水分的入渗率,在土壤冻结过程中入渗率随冻层的增大而减小;冻结稳定期土壤水分稳定入渗率降低85.0%以上,并且随着冻结期的推进,稳定入渗率也在缓慢降低;土壤冻结初期和中期地膜覆盖与无覆盖的减渗率分别相差9.11%和13.50%,具有较好的减缓土壤水冻结的作用,效果显著,而秸秆覆盖与无覆盖的减渗率分别相差4.10%和7.00%,效果较地膜覆盖差;冻结土壤水分的累积入渗量远小于未冻结土壤水分的累积入渗量,在土壤冻结初期和中期采用地膜覆盖和秸秆覆盖均能增大土壤水分的累积入渗量,而地膜覆盖和秸秆覆盖在土壤冻结稳定期对土壤水分累积入渗量影响较小;Kostiakov模型和Kostiakov-Lewis模型模拟土壤入渗数据没有明显的差异性,可用来表征冻结土壤的入渗过程,而Philip入渗方程不适合表征冻结土壤的入渗过程。该研究结果可为冻结期土壤水、热、盐耦合运移提供参考,对制定河套灌区冬小麦秋末冬初灌溉制度具有现实意义。     

内蒙古河套灌区有效灌溉及盐碱控制的战略思考

位于中国干旱地区的河套平原,有着得天独厚的自然条件,在我国农业生产上占有重要的地位。但是这里没有灌溉就没有农业。长期过量灌溉引起了该地区土地的盐碱化。水资源短缺问题受到越来越广泛的关注,该地区引黄河水量将进一步削减,但另一方面随着社会和经济的发展,耕地面积将进一步扩大;农业节水和传统的用水洗盐方式是一对需要解决的矛盾。现代灌溉技术如喷灌、滴灌、微灌等无论是在技术上还是在经济上都很难在这里得到应用,地面灌溉方式在近期内仍将是主要的灌溉方式。合理的灌溉方式和地下水位的有效控制将是解决问题的     

节水改造前后内蒙古河套灌区地下水水化学特征

为了研究大型灌区节水改造后区域农田水环境的变化,该文通过对内蒙古河套灌区上中下游地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和图解法(包括H.И.托尔斯基汉方格图解法、Piper三角图示法和多矩形图解法(multi-rectangular diagrams,MRD)),全面系统地研究节水改造前(2007年)后(2008,2009年)内蒙古河套灌区地下水水化学的时空变异特征与3 a演变规律。结果表明:蒸发浓缩和阳离子交换是控制灌区地下水水质演变的主要水文化学过程;与2007年(节水改造前)相比,2008和2009年HCO3-在河套灌区地下水中绝对含量由在阴离子中最小变为最大成为地下水的主要阴离子;Ca2+、Mg2+、HCO3-的变异系数相对较小,它们在地下水中含量相对稳定。Na+、Cl-、SO42-的变异系数较大,它们在地下水中的含量变化较大,是随环境因素而变化的敏感因子,是决定地下水盐化作用的主要变量。整个灌区地下水的主要化学类型为HCO3—Na型、SO4—Na型和Cl—Na型,Cl—Na型水和SO4—Na型水主要分布在灌区的上游和下游,HCO3—Na型水在灌区上中下游都有分布。与2007年(节水改造前)相比,2008年和2009年HCO3-浓度有所增加,Cl-和Na+的浓度有所减少,灌区地下水向着淡化,对作物危害减小的方向转变。全灌区地下水水化学类型时空变异十分复杂,沿着地下水总体水流的方向(灌区上游→灌区中游→灌区下游)Na+占主导地位的趋势越来越明显,在地下水化学类型上,2008年和2009年HCO3-在阴离子占主导地位的化学类型多于2007年(节水改造前)的。与皮伯三线图解法和H.И.托尔斯基汉方格图解法相比,多矩形图解法提供了更明晰、易懂的水化学类型的信息,对于处理复杂地下水化学系统,多矩形图解法的优点更为显著。研究结果为灌区节水改造规划实施对农田水环境的影响进行合理评价提供科学参考。     

夏灌对内蒙古河套灌区土壤中磷元素迁移的影响

磷作为植物生长必需的元素之一,是引起水体富营养化的重要因素。通过对内蒙古河套灌区2008年夏灌前后农田灌、排水和地下水以及土壤中不同形态磷含量和土壤含水率的分析测定,借助SPSS13.0软件对监测结果进行统计分析,研究夏灌期间灌区土壤中磷元素的迁移规律及其影响因素。结果表明：夏灌后,土壤含水率仅表层有明显增加,且夏灌前后土壤含水率与土层深度显著相关（相关系数分别为0.751和0.770）,土壤中有效磷含量和土壤含水率显著相关（Sig.为0.009）;夏灌期间,不同土层深度处的磷元素含量差异显著,作物类型和种植方式对磷元素在土壤中的分布无显著影响;夏灌会造成土壤中磷元素向地下水迁移,且流失形态主要为可溶性磷。该文可为灌区科学合理的水肥管理以及控制磷流失提供依据。     

不同措施对河套灌区重度盐渍土改良效果

为了探究不同灌溉模式施加不同改良剂对河套灌区重度盐渍土的改良效果,设置秸秆深埋(SL)、石膏+有机肥(SF)、对照(CK)3个处理,对河套灌区重度盐渍土土壤盐分在0-70 cm剖面上的分布特点进行研究。结果表明:不同灌溉模式,SL和SF处理在0-15 cm土层均有效降低土壤pH,随改良时间延长改良深度增加pH持续降低,有一定的长效性,滴灌SL与SF处理pH较CK分别下降0.35,0.49,黄灌下降0.42,1.33,对30-70 cm土层影响较小。SF处理碱化度第2年下降达43%,SL处理为40%,滴灌更利于碱化度降低。从抑制盐分积累来看,SL与SF处理能有效抑制盐分0-15 cm土层聚集,黄灌SL与SF处理较CK分别下降13.60%,7.70%,滴灌分别下降31.60%,6.90%,SL处理抑盐效果较显著。土壤盐基离子表明,不同灌溉模式,SL与SF处理均显著降低0-15 cm土层Na~+与HCO_3~-的含量,滴灌降低比例高于黄灌,随着改良时间延长效果越显著,15-70 cm土层无明显变化。石膏加有机肥的施入提高0-70 cm土层SO_4~(2-)、Ca~(2+)及Cl~-的含量。通过对比分析,对河套灌区重度盐渍土治理而言,秸秆深埋和石膏+有机肥均能有效抑制重度盐渍土土壤积盐,有效降低pH及碱化度。整体来看,滴灌模式下石膏+有机肥改良效果优于秸秆深埋。     

基于HYDRUS-1D模型的荒漠绿洲水盐运移模拟与评估

针对河套灌区引水量逐年减少、荒漠绿洲农业生态环境恶化等问题,该研究以沙丘-荒地-海子系统为研究对象,通过2a定点观测,利用HYDRUS-1D模型对沙丘、沙丘-荒地交界和荒地进行了不同时期水盐动态模拟,揭示了荒漠绿洲水盐运移特征,评价了荒漠绿洲农业生态状况.结果表明:1)沙丘、沙丘-荒地交界和荒地土壤水分和盐分率定与验证...     

地下咸水滴灌对内蒙古河套地区蜜瓜用水效率和产量品质影响的试验研究

在内蒙古河套灌区长胜试验站进行了蜜瓜的微咸水滴灌适宜性试验研究。灌溉水源为地下微咸水，水质的电导率从生育初期的3.3 dS/m到收获期的6.3 dS/m。该试验采用4种灌溉处理：按蒸发量的30%、60%、90%灌水(一行作物分别铺1、2、3条滴灌带)及不灌水的对照处理。各处理的灌溉水质和灌溉时间、灌水次数相同。试验结果表明：用微咸水滴灌灌溉的蜜瓜与不灌溉的蜜瓜相比，产量和品质都有较大的提高。60%处理的西瓜产量最高。4种处理(对照，30%，60%和90%)的水分生产效率分别为：25，20.5，18和11.37 kg/m³。在微咸水滴灌情况下，各处理土壤剖面盐分分布基本相似，表层土壤(0～10 cm)盐分积累高于下层土壤。各处理距离滴头50 cm处各剖面的盐渍度要高于距离滴头10 cm处各剖面的盐渍度。3种处理在灌溉结束后，土壤剖面的平均盐渍度和灌溉初期相比，基本没有形成土壤盐分的累积。     

河套灌区土壤水盐和作物生长的HYDRUS-EPIC模型分布式模拟

土壤水盐是影响干旱灌区作物产量的主要因素。分布式模型可综合考虑土壤、水文和气象因子在灌区的时空变异特征,为评估区域尺度土壤水盐与作物生长状况提供有效工具。该文以河套灌区解放闸灌域为研究区,根据气象-土壤-作物-灌溉等因子的空间分布特征进行均质单元划分,建立基于一维农业水文模型HYDRUS-EPIC的灌区尺度分布式模型。利用2012年和2013年定点观测数据(土壤水分、盐分、叶面积指数和作物产量)进行模型率定与验证;进一步应用模型以求探明现状灌溉条件下研究区土壤水盐与作物生长状况及存在的问题。结果表明:生育期内灌区根区土壤(0~100 cm)有效饱和度为0.44~0.90,基本满足作物耗水需求;根区土壤溶液平均盐分浓度为3.1~13.5 g/L,相应地作物的相对产量为0.35~1.33,土壤盐分过高成为限制研究区作物产量的主因。为调控根区土壤水盐状况,对地下水深埋区(东北部)需进行灌水量的适宜补充,宜将浅埋区(西北、西南等)地下水平均埋深控制在1.3 m以下。     

内蒙古河套灌区土地利用与景观格局变化研究

利用1985年和2000年的土地利用数据，对内蒙古河套灌区的土地利用变化及景观格局变化进行了研究。借助GIS软件ArcInfo和ArcView及景观格局分析软件包FRAGSTATS等软件，分别对灌区的土地利用变化总体特征、速度、变化过程以及景观级别的动态特征进行了分析，同时，比较了灌区土地利用变化以及景观变化的区域差异。结果表明：灌区中的耕地与草地占绝对优势，表明灌区以农牧为主的社会经济结构；土地退化现象十分明显，26.9％的高覆盖度草地转化为中覆盖度草地，部分低覆盖度草地转化为荒漠地，耕地退化主要表现为