基于指示Kriging的土壤盐渍化风险与地下水环境分析

土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍,而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度,以防控区域盐渍化,以河套灌区永济灌域为研究区,运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布,从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性,土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m,地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m,地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L,春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小,且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小,地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区,是土壤返盐的高风险区,建议进一步完善该地区的排水系统。     

内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区及治理模式探究——以新疆焉耆县平原灌区为例

干旱区土壤盐碱化是土地退化的主要问题,并威胁着绿洲农业的可持续发展,而盐碱地改良分区是因地制宜、综合治理盐碱地的前提。通过综合运用地理信息系统的各种空间数据分析功能,以焉耆平原灌区为典型区域,将土地盐碱化现状分为:非盐碱地、轻度盐碱地、中度盐碱地、重度盐碱地、盐土等5个区,并结合地下水、土壤、植被、岩性等调查资料,进行成因分析,建立了内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区模型。立足土地盐碱化的现状,充分考虑地下水埋深和矿化度,把焉耆平原灌区按改良难易程度分为:易改良区、较难改良区、难改良区、不宜改良区,并针对不同的盐碱地改良分区特征、水盐平衡模型和现状灌排模式,提出了相应的综合治理对策。     

干旱区灌排条件下田间土壤盐分动

根据干旱地区实测的田间土壤含盐量、地下水埋深和矿化度以及灌溉量，分析了土壤盐分的时间动态变化及空间分布特征，确定了土壤盐分与地下水矿化度的线性正相关关系，建立了土壤盐分与地下水埋深和矿化度的统计模型。     

银北高水位盐碱地土壤盐分与地下水特征关系分析

根据银北灌区典型高水位盐碱地的土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用相关分析法与主成分分析法,对土壤盐分与地下水埋深、地下水水化学特征之间的关系进行了分析。结果表明:(1)研究区土壤盐分垂直分布呈现明显表聚性,0~20 cm土层全盐含量均值为3.34 g/kg,p H均值为8.81;研究区内71%地下水样为微咸水,矿化度TDS均值为2.69 g/L;土壤全盐及盐分组成呈中等强度变异,土壤p H值呈弱变异。(2)耕层全盐含量与土壤中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-、SO42-等离子的相关系数大于0.9,与地下水中各指标相关性大小排序为;SO42->矿化度>Cl->Na+>地下水埋深;地下水矿化度与地下水中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-的相关系数大于0.9;土壤中的Na+和Cl-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈显著正相关,土壤中的SO42-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈极显著正相关。(3)主成分分析结果表明:影响研究区土壤盐渍化程度的主要因素依次为地下水含盐量及主要盐分离子、土壤中的主要盐分离子、地下水埋深。     

新疆平原灌区盐碱地改良利用区划

以新疆尉犁县平原灌区（面积为2652.16 km2）为例,选取控制盐碱地形成和改良利用难易程度的包气带岩性、地下水埋深、地下水矿化度、0~60cm土壤含盐量等4个主导因子,在分级赋权的基础上,对4个主导因子进行叠加分析,获得了定量的盐碱地改良利用区划结果。包气带岩性组合分为粉砂/粉细砂、粉砂/亚粘土、粉细砂/亚粘土/细砂、粉土/细砂和亚粘土/粉细砂;地下水埋深划分为小于1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～5.0和大于5.0m;地下水矿化度划分为小于1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～10.0和大于10.0g/L;0~60cm土壤含盐量划分为<3、3～6、6～10、10～20和20g/kg。改良利用区划结果为易改良利用亚区（2.35%）、较难改良利用亚区(48.47%)、难改良利用亚区(48.59%)和不宜改良利用亚区(0.59%)。     

基于分等因素组合和物元分析的耕地质量潜力研究

为了科学测算和评估耕地质量潜力,以河北省涿州市为研究区,以400 m×400 m规则网格为评价单元,基于涿州市2013年耕地质量等别数据,运用改进的因素组合法、层次分析法、物元分析模型等,分别计算耕地整治的自然质量潜力和利用质量潜力。研究结果表明:灌溉保证率和有机质含量是涿州市耕地自然质量的可改造限制因素,且灌溉保证率是主导限制因素;涿州市耕地基础设施水平整体偏低,应通过水利灌排、田间道路修建、增加防护林等工程改善利用条件。通过提升可改造限制因素和影响土地利用系数的指标值,涿州市耕地质量国家自然等、国家利用等可分别提升0.53等、0.73等。提出的研究方法为精细化评估区域耕地质量、制定县域土地整治规划提供了方法参考。     

基于GIS的河套灌区井渠结合分布区的确定方法

实施井渠结合,合理开发利用地下水是河套灌区节水和控制土壤盐碱化的重要途径。运用ArcGIS分析了地下水矿化度和土壤岩性特征,采用空间分层的处理方法构建了地下水矿化度分区图,并结合灌区土地利用状况和农业灌溉用水要求确定了井渠结合区分布以及面积。结果表明,将矿化度数据分3个空间层处理是可行的,建立的矿化度分区图呈一定的空间变化特征。井渠结合区主要分布在乌兰布和灌域非沙漠带、解放闸灌域和永济灌域南部、义长灌域北部及其与乌拉特灌域、乌梁素海交界附近区域、乌拉特灌域尾部、灌区北部沿狼山山脉部分区域。井渠结合区约占整个灌区控制面积的45%。     

平原水库周边天然生态林地水盐动态变化特征分析

为揭示平原水库周边无灌溉生态林地水盐分布特征,2013-2014连续两年开展生态林地的地下水埋深、矿化度、土壤含水率及含盐量逐月监测。结果表明:周边生态林地地下水埋深变化范围在1.18~1.82m之间,水位变化幅度不大,地下水位随季节性变化较小;地下水矿化度变化范围在0.42~4.92g/L之间,呈周期性变化。土壤水分含水量整体随着土层深度的增加而增加。土壤总盐含量在0.24~8.9g/kg之间变化,其中10~40cm土层含盐量变化最为显著,具有明显的盐分表聚现象。     

不同地下水埋深对龟裂碱土水盐迁移和油葵产量的影响研究

为探讨龟裂碱土不同地下水埋深对土壤水盐迁移的影响及其变化特征，对宁夏银北前进农场龟裂碱土试验区0.8、1.0、1.2、1.5、1.8和2.0 m共6种地下水埋深下的土壤含盐量、含水率、地下水矿化度进行了原位监测，结果表明：土壤全盐与地下水埋深呈指数关系，土壤全盐与地下水矿化度呈明显的线性正相关。土层0～100 cm土壤不同地下水埋深条件下土壤全盐和碱化度变化为0.8 m>1.0 m>1.5 m>1.8 m>2.0 m;1.5 m地下水埋深是土壤水盐变化的转折点，地下水埋深0.8～1.2 m下各土层的全盐和含水率均较高。地下水埋深1.5～1.8 m土壤水盐变化较小。地下水埋深0.8、1.0和1.2 m的田块油葵出苗率、成活率、株高、茎粗、盘径和产量显著低于地下水埋深1.5、1.8和2.0 m的田块油葵。油葵适宜在地下水埋深1.5～2.0 m生长，地下水埋深1.5、1.8和2.0 m的土壤含水率、全盐和碱化度以及油葵出苗率、成活率、株高、茎粗、盘径和产量之间无显著差异。结果为龟裂碱土改良水盐调控提供依据，以及对干旱地区的环境保护和农业灌溉的发展具有重要的科学价值。     

喀什噶尔河流域灌区地下水质量空间变化及影响因素分析

为了解喀什噶尔河流域灌区地下水质量空间变化及影响因素,采用描述性统计分析方法和Piper三线图解法分析地下水化学组分特征及水化学类型,采用F值评分法和USSL图、Wilcox图解法分别对灌区地下水质量和灌溉适宜性进行了评价,运用因子分析和离子比值等方法对灌区地下水质量劣化的影响因素进行了分析。结果表明,喀什噶尔河流域灌区地下水质量按水质优劣排序：单一结构潜水>承压水>承压水区潜水。按灌溉适宜性评价适宜灌溉与不宜灌溉水样占比为2∶3。灌区地下水质量受蒸发浓缩和矿物溶解的复合作用、原生地质条件以及人类活动的影响,除此之外,还受到阳离子交换作用的影响。     

河套灌区土壤盐分时空变化特征及影响因素

为了研究河套灌区土壤含盐量演变特征及主要影响因素,以解放闸灌域为研究区,以0~100 cm深不同土层土壤含盐量及引排水量、地下水埋深、地下水矿化度、降雨量、蒸发量等数据为基础,结合研究区耕地及盐荒地面积变化情况,定量估算了2006—2016年耕地及盐荒地1 m深土层平均土壤盐分总量变化,定性分析了土壤含盐量变化动态,建立了1 m深土层土壤含盐量预测模型.结果表明:近10 a来,灌域年均积盐量为57.12万t/a,其中46.12%积累在1 m土层内,其余则迁移至1 m土层以下和地下水中积聚.1 m土层中,耕地盐分整体上减小6.34%,而盐荒地则增加86.8%;主成分分析结果表明灌区地下水埋深、排水量及年蒸发量对土壤含盐量影响最大,其次为地下水矿化度、引水量及降雨量;逐步回归分析表明采用地下水埋深单因子即可预测耕地1 m深土层土壤含盐量,相关系数可达0.732.     

皮墨垦区224团水盐动态变化及水化学分析

皮墨垦区位于塔克拉玛干沙漠边缘,是南疆典型的荒漠绿洲,生态极其脆弱。针对该绿洲土壤次生盐渍化发生严重的现状,通过对项目区地下水埋深及地下水矿化度的连续监测,以期研究探讨垦区的地下水盐动态变化规律及水化学特征。初步表明:垦区地下水埋深和矿化度均存在时间和空间上的变化,地下水水化学类型也具有明显的时空分布特征。     

BP网络在焉耆盆地土壤积盐影响因素分析中的应用

以焉耆盆地为例，采用BP网络技术，对土壤舍盐量与各种影响因素的关系作了初步定量评价，发现潜水矿化度和潜水位埋深是土壤舍盐量的最敏感因素，其次是灌区引水量、引盐量和地下水蒸发量，其中灌区引水量大是焉耆盆地土壤次生盐渍化加剧的最主要因素；而潜水位埋深是土壤脱盐最敏感的因素。焉耆盆地土壤次生盐渍化防治应从减少灌溉引水量和降低地下水位入手。     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

秸秆排水体条件下微咸水灌溉土壤水盐运移模拟

为分析地埋秸秆体的排水抑盐效果,在室内试验的基础上,利用HYDRUS-2D模型模拟地埋秸秆体条件下盐渍土水盐运移动态,结果表明:地埋秸秆体可以有效降低土壤盐分,在灌溉水矿化度为3 g/L,地下水埋深为150 cm条件下,土壤盐分较不埋设秸秆体处理减少了17.4%;土壤水分和土壤盐分随灌溉水矿化度的增加而增加,随地下水深度增加而减小;在控制土壤含盐量小于2.55 g/kg条件下,分别采淡水、矿化度为3和5 g/L的微咸水灌溉时,地下水埋深应分别控制在80、120和200 cm以下。该研究为微咸水资源的利用及盐渍土的合理开发利用提供依据和参考。     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

基于限制因素和热点分析的耕地整治质量潜力测算

以规则网格为评价单元,采用因素组合法对耕地自然质量限制因素进行分析;采用热点分析法对耕地利用水平指标进行局部聚类;并分别测算限制因素改变和利用水平指标提升后的耕地质量变化。以河北省涿州市为研究区进行研究,结果表明:灌溉保证率是涿州市耕地自然质量的限制因素,经改善灌溉条件的耕地自然等指数可平均提升408。涿州市耕地整体利用水平相差较大,可依据热点分析结果提出相应的耕地平整、修建沟渠或田间道路等工程措施,改善土地利用条件,提高耕地利用等指数。综合整治潜力呈现东西低、中部高的分布特点。所提出的耕地整治质量潜力测算方法有助于确定耕地质量限制因素、划分耕地整治区域及指明整治方向。     

河套灌区井渠结合区域分布的确定方法的改进

采用井渠结合是河套灌区缓解农业用水供需矛盾,控制土壤盐碱化的重要措施。通过合理开发利用地下水进行农业灌溉,可高效利用地下水,适当降低地下水位,减少无效蒸发,降低土壤盐碱化,达到节水抑盐的目的。河套灌区水文地质条件十分复杂,确定合理的井渠结合区分布和面积成为研究重点和难点。综合分析了河套灌区大量的水文地质和水化学资料,并结合河套灌区地下水矿化度分区图,确定了3种矿化度开采上限条件下,井渠结合可开采利用区的分布及面积。结果表明,当灌溉用水矿化度上限分别为3、2.5、2g/L时,得到相应的可开采区域控制面积分别为58、41和31万hm~2,并给出了相应条件下井渠结合区的分布范围。     

暗管排水条件下微咸水灌溉对土壤水盐运移特征的影响

为探索高效节水控盐灌排技术,通过田间试验,以玉米为试材,研究了不同微咸水矿化度及暗管埋深对土壤水盐运移的影响。结果表明,微咸水矿化度和暗管埋深对土壤含水率和盐分均有影响,高矿化度处理灌后土壤含水率比低矿化度高,1.3m暗管埋深灌后土壤含水率要高于0.8m暗管埋深;微咸水灌后1d作物主要根系层(0~40cm)脱盐率受矿化度影响较大,矿化度越高,脱盐效果越差;灌后25d,淡水灌溉及暗管埋深0.8m、3g/L微咸水的处理土壤无积盐,其余各处理均发生积盐现象,灌溉水矿化度越大,0~80cm土层积盐越强烈,1.3m暗管埋深较0.8m埋深土壤积盐更加明显。建议同类型区种植玉米时暗管埋深为0.8m,灌溉使用微咸水矿化度不超过3g/L为宜。     

宁夏引黄灌区土壤盐渍化影响因素调查分析

通过对引黄灌区地下水监测井资料和相关的成果进行研究,分析了引黄灌区地下水埋深、地下水矿化度、沟道排水、渠道渗漏、湖泊鱼池,以及高地灌溉对低地耕地土壤盐渍化的影响,并通过资料给出了它们之间的相互关系。结果表明:采用节水灌溉技术即可以省水,又可以在很大程度上解决土壤盐渍化问题。