灌溉水质和方式对土壤水力传导特性的影响

通过对未扰动土芯的模拟灌溉实验,分析了灌溉过程中土壤饱和导水率的变化及不同灌溉处理土壤近饱和导水率的差异;研究了不同水质和灌溉方式对土壤水力传导特性的影响。     

聚丙烯酰胺施用对碱土和非碱土水力传导度的影响

聚丙烯酰胺（PAM）可增加土壤结构的稳定性，但它对土壤水力传导能力的影响尚不清楚。通过室内土柱淋洗试验，研究了PAM施用量和施用方式对不同碱度土壤饱和水力传导度的影响。PAM施用量为0、1／5000、1／2000和1／1000（PAM与于土重之比），施用方式为混合施用和表面覆盖施用，土壤为碱土和非碱土两种。试验结果显示，在未施用PAM的条件下，非碱土水力传导度大于碱土。PAM混合施用显著地减小了土壤的稳定水力传导度，但它对碱土的影响程度大于对非碱土的影响。PAM覆盖施用降低了非碱土的稳定水力传导度；但碱土的稳定水力传导度随PAM施用量的增加先减小后增大。为了维持良好的土壤水力传导性能，应尽可能地减小PAM的施用量，或在非碱土地上采用混合施用而在碱土地上采用地表覆盖的施用方式。     

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。     

污灌时间对土壤肥力及土壤酶活性的影响

通过时空互代、野外调查和采样分析的方法,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间下（0~52 a）耕地土壤肥力及土壤酶活性特征。结果表明：与对照点相比,污水灌溉区土壤有机质、全氮、全磷含量,蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均相对较高,而土壤阳离子交换量、过氧化氢酶和脱氢酶活性无明显的变化规律;污水灌溉区土壤全氮、蔗糖酶、磷酸酶与污灌时间之间表现出显著正相关性（P〈0.05）,其他指标与污灌时间之间均无显著相关性;土壤肥力（有机质和全氮）、重金属（总Cr和总Cd）与水解酶（脲酶和磷酸酶）之间表现出显著正相关性,交换态Cr与脱氢酶活性之间呈现出显著负相关性。上述特征反映了污水灌溉时间对土壤肥力及土壤酶活性具有复杂的影响效应,而这些效应是决定污水灌溉区土地生产力能否高产的重要因素。     

利用圆盘入渗仪推求含碎石土壤饱和水力传导度(英)

在模拟土柱中，利用圆盘入渗仪对碎石对土壤饱和水力传导度的影响进行了分析。结果表明：含碎石土壤饱和水力传导度可以通过对不同负压下土壤稳定入渗速率进行非线性回归获得。含碎石土壤饱和水力传导度与去除碎石后的土壤饱和水力传导度及碎石形状指数密切相关。试验中含碎石土壤的饱和水力传导度随碎石含量的增加而呈指数降低趋势。     

单次污水灌溉后长期污灌土壤镉的垂向分布特征

以河南省新乡市娘娘庙污灌区一块约328 m2的田块为研究区,采用均值、变异系数、半方差函数及分维数等相结合的方法,分析一次污水灌溉前后10 d内东西向剖面A、B、C和D(南北向每相距10.5 m设置1个剖面,由北至南依次编号为A、B、C和D)的土壤有效镉的垂向空间变异及其分布特征,为田块土壤中有效态镉分布与土壤植物修复相结合的研究思路提供基础性探讨。结果表明:灌水后,土壤有效镉含量在剖面A、B、C和D的均值分别减少0.06 mg?kg?1、0.11 mg?kg?1、0.14 mg?kg?1和0.23 mg?kg?1,呈现中等离散程度;在0.393~1.308 m变程范围内,块基比C0/(C0+C)25%,土壤有效镉剖面总体表现出由随机性引发的变异较小,空间相关性较强;剖面A、C和D土壤有效态镉的分维数降低,空间变异程度减弱。Kriging插值结果表明该区有效镉呈条带状分布格局,且在0~15 cm土层呈现累积现象;沿灌水方向,土壤有效镉含量剖面等值线分布由密集到稀疏。相关分析表明,土壤有效镉含量与土壤有机质含量呈正相关,与土壤含水率呈中等程度相关,与p H呈现强负相关,表现为土壤有机质含量越高土壤有效镉含量越大,p H越高土壤有效镉含量越小;污水灌溉对土壤有效镉、土壤含水率、土壤p H和土壤有机质的影响显著,同时会削弱有效镉与各影响因子间的相关关系。伴随着污水灌溉动态的有效镉分布和变异特征可以为应用植物吸附进行土壤重金属污染修复方面的研究提供基础数据。     

根表铁膜对水稻吸收污灌土壤中的锌的影响

采用土-石英砂联合培养的盆栽试验，研究两个不同基因型的水稻根表铁膜的形成情况及其对水稻吸收污灌土中的锌的影响。结果表明，两基因型水稻在不同不分条件下根表铁膜的形成情况不同：淹水条件下形成的铁膜数量最多，高于湿润和干-湿交替，后二者之间差异不明显。不同基因型水稻（金优22与90-68-2）根表铁膜的形成趋势一致，只是数量稍有差异；不同基因型秸秆及籽粒中锌的含量存在差异，不同铁处理的根表铁膜数量、地上部锌含量均不同。     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验,研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示,土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势;当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂,其影响效果随土壤含水率的增加而减小;但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

污水灌溉对稻田土壤氮磷淋失动态变化的影响

通过模拟稻田灌溉大型淋洗柱试验,在污染河水灌溉条件下对太湖地区水稻生长季两种主要类型的稻田土壤--黄泥土和乌珊土的氮磷淋洗特征进行了研究.结果表明,在灌溉淹水初期,不同形态氮素的淋失量均比较高,并达到峰值,以后淋失量逐渐降低,说明淹水初期淋失的氮素不是来源于灌溉河水,而是主要来自土壤氮.到淹水后期,NO3--N和NH4 -N淋失量接近零值,但仍能观测到可溶性有机氮淋失现象,这表明可溶性有机氮是污水灌溉稻田土壤主要的氮素淋失形态.而磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,在灌溉淹水后很长一段时间内均观测不到土壤磷素淋失,但在淹水灌溉的淹水后期,发现土壤磷素有淋溶损失现象,这可能是利用富营养化的河水长期淹水后,土壤对磷的吸持已达到饱和状态,土壤不能继续固持多余的磷素所致.     

污水灌溉对土壤浸提液元素浓度变化影响的田间试验研究

土壤化学元素的变化趋势关系到污水灌溉农业的可持续性。该文通过田间试验,研究了冬小麦和夏玉米轮作条件下2种灌溉水质和3种灌水量对土壤浸提液元素浓度变化的影响。试验结果表明：在自然降雨条件下,大水量污灌增加土壤盐分而中、小水量污灌则降低土壤盐分。试验用污水不会导致土壤的次生碱化。土壤中的Ca、Mg、Fe和Zn含量在试验期间增加而P、Mn、Cu、Cd和Ni减小。大水量污灌增加土壤中的Na和B含量而小水量污灌则降低其含量;K的变化趋势与其相反。污灌可补充土壤中的作物营养元素K和P,但降低污水灌水定额可有效抑制盐分、B和Zn在土壤以及重金属元素在作物中的累积。     

Changes in selected soil physical properties caused by sodicity of soil and irrigation water

Abstract

Sodic water and spring water percolated through clay, clay loam, and sandy loam (SL) soils with exchangeable sodium percentages (ESPs) of 0, 10, 30, and 50. Reduction in saturated hydraulic conductivity and water stable aggregates recorded at higher ESPs. At ESP ≈30, application of sodic and spring water to clay soil (C) reduced saturated hydraulic conductivity from 1.2 to 3 mm hr^?1, whereas in SL soil, the values were 2.8 and 6.2 mm hr^?1, respectively. Results indicated that at any ESP and water source, the highest free swelling obtained was in the C soil. This study has practical importance to the management of irrigation water quality with respect to soil deterioration.     

再生水灌溉对红壤水力特性的影响

再生水长时间灌溉是诱发土壤水力特性演变的关键因素之一。该文采用再生水原液(reclaimedwater,RW)以及再生水原液稀释2倍(RW-2)、4倍(RW-4)、6倍(RW-6)等4种不同浓度再生水水源,设置再生水连续灌溉与再生水-蒸馏水交替灌溉(ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6)2种灌溉模式,以蒸馏水连续灌溉(CK)为对照,持续对第四纪红壤进行干湿循环模拟灌溉,直到土壤入渗趋于稳定为止。采用压力膜仪法测定各灌溉处理后的土壤水分特征曲线,选择van Genuchten(VG)模型对其参数提取,分析了红壤水力特性的演变特征及其参数影响。结果表明:再生水灌溉显著影响了红壤的持水特性,促使红壤孔隙大小、数量及其分布发生演变,该变化规律与再生水水质浓度、灌溉模式关系密切。与CK相比,再生水连续灌溉模式RW、RW-2、RW-4、RW-6处理下,红壤有效水分别提高了5.4%、3.6%、14.6%、-8.1%;再生水-蒸馏水交替灌溉模式ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下,红壤有效水分别降低了9.9%、23.3%、26.5%、16.9%。与CK相比,连续灌溉对红壤水力传导性无显著影响;而交替灌溉则影响显著,其土壤非饱和导水率、水分扩散度大体表现为CKARW-6■ARW-4ARWARW-2。再生水灌溉对VG模型参数θs'、θr'、α、n均有显著影响;再生水的pH值、电导率及钠吸附比均与红壤有效水存在显著的相关性。该研究结果对红壤地区再生水长期灌溉利用风险评估提供了一定理论基础和技术支撑。     

Effects of consecutive applications of gypsum in equal,increasing, and decreasing quantities on soil hydraulic conductivity of a saline‐sodic soil

The objective of this study was to determine the effects of consecutive application of gypsum dissolved in leaching water on hydraulic conductivity of a saline‐sodic soil. Drainage type plastic columns with a 10 cm diameter were used in this laboratory experiment. Soil depth within columns was 30 cm with an average bulk density of 1.38 g cm^–3. Leaching water was applied in six equal portions. Total gypsum was applied at 1, 3, and 5 portions after dissolving in leaching water. In dissolution, equal (1.273 + 1.273 + 1.273 Mg ha^–1), increasing (0.637 + 1.273 + 1.910 Mg ha^–1) and decreasing (1.910 + 1.273 + 0.637 Mg ha^–1) quantities of gypsum were used. Results were compared with the control treatment, in which total amount of gypsum were mixed with surface layer of soil column before leaching. Hydraulic conductivity of soil increased in all treatments. The maximum hydraulic conductivity value was obtained at consecutive application of gypsum at decreasing quantities.     

滴灌条件下石膏配比对盐碱土水盐运移特征影响

针对西北等干旱地区土地次生盐渍化的问题,以室内实验为基础,研究了不同石膏配比对盐碱土土壤盐分运移和水分运动的影响.结果表明,不同石膏配比对滴灌盐碱土土壤水分分布具有影响,对盐碱土盐分运移影响明显.随着湿润锋水平、垂直运移距离的增加,不同石膏配比的土壤含盐量增加,在相同入渗距离内,随着石膏配比的增加,钠离子含量减小,脱钠区深度系数增大,脱钠效果明显,石膏配比为0.1的脱钠区深度系数增加比率最大.因此,施加石膏有利于滴灌淋洗土壤盐分.     

Short-term effects of biochar and gypsum on soil hydraulic properties and sodicity in a saline-alkali soil

Salt and sodicity of saline-alkali soil adversely affect the construction of ecological landscapes and negatively impact crop production. The reclamation potential of biochar (BC, wheat straw biochar applied at 1% by weight), gypsum (G, 0.4% by weight), and gypsum coupled with biochar (GBC) was examined in this laboratory-based study by evaluating their effects on a saline-alkali soil (silt loam) with no amendment as a control (CK). Saline ice and fresh water (simulated rainfall) were leached through soil columns to investigate changes in salt content, sodium adsorption ratio (SAR), alkalinity, and pH of the leachate and the soil. Results showed that saturated water content and field water capacity (FWC) significantly increased by 4.4% and 5.6%, respectively, in the BC treatment after a short incubation time. Co-application of biochar and gypsum (GBC) increased soil saturated hydraulic conductivity (Ks) by 58.4%, which was also significantly higher than the sole addition. Electrical conductivity (EC) of the leachate decreased sharply after saline ice leaching; subsequent freshwater leaching accelerated the removal of the rest of the salts, irrespective of the amendment application. However, the application of gypsum (G and GB) significantly enhanced the removal of exchangeable Na+ and reduced leachate SAR. After leaching, the soil salt content decreased significantly for all treatments. The application of gypsum resulted in a significantly lower soil pH, exchangeable sodium percentage (ESP), SAR, and alkalinity values than those recorded for the CK and BC treatments. These results demonstrated that the co-application of gypsum and biochar could improve saline-alkali soil hydraulic conductivity and decrease leaching-induced sodicity over a short period.     

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。     

劣质水灌溉对土壤盐碱化及作物产量的影响

长期的劣质水灌溉将导致土壤潜在的次生盐碱化。通过在以色列的大田试验,分析了劣质水灌溉对浅埋地下水位条件下土壤盐碱动态和作物产量的影响。试验在安装有暗管排水系统的试验田中进行。试验田土壤为粉砂粘土,种植有饲料玉米(Zea mays L.)。试验结果显示,高盐碱地下水的侧向运动和蒸发形成了试验田南半部和北半部土壤中盐碱度分布的巨大差异。在试验条件下,0～1.2 m土壤中的盐分在整个玉米生长期内平均增加了7.5%,碱度增大了19.6%。作物产量和植株高度与土壤含盐量成反比,籽粒产量受影响最为严重。利用冬季的降雨淋洗土壤盐分是维持本地区灌溉农业持续发展的关键。