盐渍化灌区土壤水盐时空变异特征分析及地下水埋深对盐分的影响

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用统计学方法地质统计学原理分析表层土壤(0-20,20-40 cm)及深层土壤(40-100 cm)含水率与盐分(EC值)时空分布和变异规律,以及探求地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:(1)除6月0-20 cm(9.779%)外,表层土壤含水率变异系数均在12.384%~19.667%,属于中等变异性,深层土壤含水率变异系数较小,在3.513%~9.757%,属于弱变异性;表层土壤盐分(EC值)变异系数在100.845%~129.279%,属于强变异性,深层土壤盐分变异系数均在83.685%~98.853%,属于中等变异性;随着土壤深度的增加,含水率和盐分的变异性都相对减弱。(2)不同时期土壤含水率和盐分在一定范围内具有空间结构特征,均可用高斯模型模拟,各层土壤含水率空间相关度在0.038%~20.408%,各层土壤盐分空间相关度在0.043%~8.374%,均小于25%,说明具有强烈的空间相关性,可以认为主要是受结构性因素的影响,其自相关引起的空间变异性较强。(3)试验区土壤盐分主要集中在北侧盐荒地,由于蒸发强烈,包气带毛细水上升,把深层土壤以及地下水中的可溶性盐类带到土壤表层,致使盐分升高,属于典型的盐分表聚型土壤,需及时防治与治理,同时土壤盐分受地下水埋深的影响较大,随着地下水埋深减小而增大,荒地地下水埋深与土壤盐分满足线性关系,耕地地下水埋深与土壤盐分满足指数关系。荒地0-20 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较大,20-40,40-100 cm土壤盐分含量随地下水埋深变化趋势较小,耕地地下水埋深在1~1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较大,当地下水埋深大于1.6 m时,土壤盐分含量随着地下水埋深变化趋势较小。研究结果为河套灌区下游盐渍化土壤的防治与改良提供了重要的理论基础和参考依据。     

土壤水盐与玉米产量对地下水埋深及灌溉响应模拟

引黄水量的削减将进一步加剧宁夏银北灌区农业用水短缺问题,合理应用地下水进行灌溉对保障作物产量具有重要意义。为探究地下水灌溉条件下土壤水盐与作物生长的互馈机制,该研究修正了HYDRUS-1D的土壤蒸发模块,并嵌入可模拟作物生长与产量的EPIC模块,以此提高该模型在农田水文过程模拟中的适用性。采用2008年银北灌区不同水质灌水处理的玉米田间试验数据对模型进行了率定与验证。进一步应用该模型探寻地下水灌溉条件下,土壤水盐动态及玉米产量对地下水埋深变动及灌溉的响应规律。结果表明,玉米产量随地下水埋深增大呈现先增后减趋势,为保障玉米产量应将地下水适宜埋深控制在140~155 cm,且灌水量不宜低于现状灌水量,即玉米生育期内灌3水,每次900 m3/hm2。该研究对干旱银北灌区农业生产具有重要意义。     

基于指示Kriging法的土壤盐渍化与地下水埋深关系研究

在北方干旱、半干旱的地下水浅埋区,土壤盐渍化是土地资源退化的主要原因,防治土壤盐渍化是农业和生态环境可持续发展的重要保障。该文以内蒙古河套灌区解放闸灌域为例,运用指示Kriging法绘制并比较了不同阈值下地下水位埋深和土壤表层含盐量的概率分布图,从概率空间分布的角度分析研究了土壤盐渍化与地下水位埋深之间的关系,从而将这方面的研究从通常的农田尺度扩大到灌域尺度。结果表明:1)土壤盐分和地下水位埋深空间变异强度均为中等,且具有中等的空间自相关性,球状模型拟合变异函数的效果较好;2)在灌域尺度上,解放闸灌域4月底土壤表层发生中度、轻度盐渍化时地下水位临界埋深分别为2.0、2.5m,西南及中东部地下水位埋深小于临界埋深的概率较大,是土壤返盐的高风险区;3)3月底地下水位埋深对土壤返盐的影响比4月底更大一些,这表明地下水位埋深对土壤返盐的影响具有一定滞后效应,只有地下水位埋深小于临界深度的状态维持一段时间,才会造成土壤中度或轻度盐渍化。     

浅地下水埋深条件下土壤水盐动态BP网络模型研究

针对浅地下水埋深条件下作物生育期内根系层土壤水盐动态模拟中存在的问题,将人工神经网络引入水盐动态的模拟和预报中,建立了根系活动层0～60 cm和0～100 cm深度内土壤水盐动态的BP网络模型。结果表明,以生育时段初平均土壤含水率、平均土壤盐分指标、地下水水位埋深、地下水盐分指标、时段内水面蒸发量、降雨量(包括灌水量)、生育期日序列7个因素为输入因子,以生育时段末平均土壤水分、平均土壤盐分指标为输出因子的BP网络模型可有效表征土壤水盐动态及其影响因素之间的内在复杂关系,并且有较高的精度。该研究为分析浅地下水埋深条件下作物生育期内土壤水盐动态规律的分析提供了一种有效可行的方法,是对传统土壤水盐动态研究的补充。     

蒸发条件下浅层地下水埋深夹砂层土壤水盐运移特性研究

针对西北地区土壤剖面多呈层状和春季强烈返盐土壤多处于裸露状态的特点,通过室内土柱实验,研究了浅层地下水埋深条件下夹砂层土壤中砂层的层位、厚度以及级配等因素对水盐迁移特性的影响。结果表明,砂层位于底层即层位为0时可加速水盐运动;层位为10 cm时可抑制其运动;层位为35 cm时砂层对潜水蒸发量和土壤表层返盐的抑制率可达70％～80％左右。砂层对水分和盐分的抑制率随蒸发历时的延长而减小,但层位为35 cm的砂层对盐分的抑制率随蒸发历时的延长而增加;同一历时砂层对水分的抑制率小于对盐分的抑制率。相同层位时,水盐的抑制率随砂层厚度的增加以及级配的变差而增大。该研究为层状土区盐碱地的改良以及灌溉和排水等措施的制定提供了参考。     

河套灌区解放闸灌域植被指数与地下水埋深的定量关系

干旱荒漠地区地下水补给是地表植被水分消耗的主要补给源,地下水埋深与植被指数(NDVI)关系密切。针对植被指数与地下水埋深响应关系研究的不足,分析了基于河套灌区解放闸灌域植被指数(NDVI)与地下水埋深(H)的定量关系。采用2016年3—9月的10个时相的landsat8遥感影像数据与同时期的57眼地下水埋深观测数据,经NDVI遥感提取与地下水埋深(H)的地统计分析,建立NDVI与H的时空相关关系,并做显著性检验与密切程度的划分,进一步分析不同地下水埋深分区下H与NDVI的关系。结果表明:NDVI与地下水埋深(H)存在显著线性关系,二者的密切程度以中度和高度相关为主,负相关区域在地下水浅埋区居多,正相关区域在地下水深埋区居多。从空间上看,具有统计学意义的线性关系约占灌域总面积的40%。当H≤2.5 m时,不同的埋深分区对灌域的NDVI均值的影响为埋深(H)越小,NDVI均值越大,呈负相关关系变化;当H>2.5 m时,NDVI均值较大,地下水不再对作物生长进行水分补给,此时NDVI均值的增大与埋深(H)分区的变化关系不大。从空间上进行NDVI与地下水埋深(H)的点对点的相关性分析,增强了二者相关性的空间可视性,为灌区灌溉管理提供理论支撑,有助于节水增产措施的深入规划与落实。     

河套灌区年内地下水埋深与矿化度的时空变化

该文以内蒙古河套灌区为研究区域,应用统计学方法、普通Kriging、Arc GIS9.0和GS+等工具,分析2003年3个不同特征季节的地下水位埋深和矿化度的时空分布规律。分析表明：在3月份灌区浅层地下水埋深平均为2.5 m,且绝大部分区域地下水矿化度＜4 000 mg/L;随着夏灌、秋灌、秋浇后,在11月时浅层地下水埋深减小为1.0 m,且大部分区域地下水矿化度＞5 000 mg/L。灌区浅层地下水埋深由灌区西南向东逐渐递减,且自南向北逐渐递增。灌区西北和东南部的地下水矿化度相对较高,中间部分相对较低。浅层地下水埋深与矿化度之间线性关系不明显,但是在特定地区浅层地下水埋深的时空分布规律能够定性地反映出矿化度的时空分布规律,即浅层地下水埋深较大时,相应的矿化度较小;浅层地下水埋深较浅时,相应的矿化度较大。     

黑龙港流域微地貌与地下水埋深对土壤潜在盐渍化的影响

[目的]对近年河北省曲周县土壤潜在盐渍化进行多方位评价,为预防土壤盐渍化提供科学依据。[方法]通过微咸水灌溉试验、土壤剖面观测和土样分析,从海拔高度、土层深度、地下水埋深、土壤质地几个方面对黑龙港流域土壤盐分运移以及其对土壤潜在盐渍化的影响进行探讨。[结果]从区域角度分析,降雨和用微咸水灌溉加剧了表层盐分向下层淋洗的可能性,从而使土壤盐分多在40—100cm土层聚集。质地较为黏重的土层阻止了土壤盐分的运移而聚积在该土层之上,为土壤潜在盐渍化创造了条件。土壤盐分含量与海拔高度呈现出很好的相关性,其复相关指数R2=0.76。HCO_3~-的表聚现象比较明显,各土层土壤SO_4~(2-)离子和Ca~(2+)离子与全盐含量之间达到了显著和极显著相关(0.88*~1.00**,0.89*~0.97**),Ca~(2+)离子与SO_4~(2-)离子之间达到了显著和极显著相关(0.86*~0.97**)。[结论]微地貌和土体构型的变化将会影响到土壤盐分的重新分配,进而对土壤潜在盐渍化有重要影响。     

节水改造对沈乌灌域不同地貌浅层地下水埋深的影响

为了揭示节水改造对区域地下水埋深的影响,以沈乌灌域44眼地下水观测井资料为基础,研究节水改造下地下水动态演变趋势。结果表明:整个灌域地下水埋深受灌溉影响明显,夏灌和秋浇后整个灌域地下水埋深都有上升趋势,秋浇后灌域大部分地区地下水埋深处于最浅值,有一定的周期性变化规律,但灌域中心地区存在深埋区,对于地下水资源要加强管控;节水改造后,各渠系下游耕地区平均埋深降幅(12.46%)大于上游耕地区平均埋深降幅(7.13%),最大埋深平均降幅(16.54%)大于最小埋深平均降幅(15.78%);荒地区、湖泊旁地区和林地区的地下水平均埋深分别下降0.33、0.24 m和0.36 m。研究表明,节水改造对耕地区、荒地区、湖泊旁和林地区影响较明显,对盐碱区和渠道旁地区影响较微弱。     

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。     

地下水埋深较大条件下井灌区土壤水分动态变化特征

针对20世纪80年代以来，北方井灌区农田地下水开采多，补给少，地下水位普遍下降的问题，通过分析在北京市东南郊水资源试验区连续4年土壤水分观测资料，探讨了平原井灌区地下水埋深较大条件下(超过6 m)0～3 m层土壤水分动态变化规律。按春灌期，雨季和秋末～春初三个阶段分析了土壤水分的季节性变化特点。分析表明，在土壤干旱时期，农田灌溉或降雨后，灌水和降雨(小于80 mm)主要补充于0～1m土层；雨季，当表层土壤水分得到一定补充，又遇较大次降水(100～150 mm)时，降雨主要被1.0～2.5 m层土壤所容纳，田面不会产生径流，同时地下水位回升幅度较大。研究认为，0～3 m层土壤对降水有很强的调蓄能力，雨季平均有85%的降水滞蓄其中。因此，在田间采取一定的拦蓄水措施，即使在遇到大暴雨(150～200 mm)的情况下，也可以做到农田地表不产流或少产流、绝大部分降雨就地拦蓄入渗，增加土壤水资源量。     

微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响

为探求微润灌溉对于日光温室次生盐渍化土壤的影响,设置3种毛管埋深（10、20和30 cm）和3种毛管间距不同的布置（1管2行、2管2行、3管2行,2行指番茄行）,以膜下滴灌（CK）为对照,分析日光温室土壤水盐分布的变化。结果表明,日光温室耕层土壤（0～20 cm）平均含盐量达2.745 g/kg,接近阻碍作物生长的临界点（2.75 g/kg）,发生了轻度次生盐渍化。与CK比较,微润灌溉具有较高的脱盐效果,0～60 cm土层平均相对脱盐率较CK提高了32.49%,0～30 cm主根区较CK提高了76.30%（P<0.05）。可用幂函数较好地描述微润灌溉日光温室番茄主根区土壤盐分随定植后天数的动态变化过程。微润管埋深是影响土壤水盐分布的重要因素,在微润管埋深处土壤形成一个高水低盐区,毛管浅埋有利于主根区土壤（0～30 cm）盐分的淋洗,深埋有利于次根区土壤（>30~60 cm）盐分的淋洗,埋深30 cm,1管2行组合番茄生育末期土壤含盐量有升高趋势,可能会加剧土壤次生盐渍化。结合日光温室盐分累积及番茄根系分布特征,埋深10 cm,3管2行为轻度次生盐渍化土壤适宜的应用模式（该组合综合脱盐效果最好,0～60 cm土层平均相对脱盐率为22.27%,主根区相对脱盐率为29.86%,比CK提高1倍以上）。该研究为微润灌溉在日光温室的应用提供参考。     

不同潜水埋深下土壤水盐运移特征及其交互效应

为探讨盐水矿化度下土壤水盐分布特征对潜水埋深的响应规律及其水盐交互效应,以黄河三角洲建群种柽柳(Tamarix chinensis Lour)栽植的土壤柱体为研究对象,模拟设置0.3、0.6、0.9、1.2、1.5和1.8 m共6种潜水水位,测定分析各水位处理下不同土壤剖面的相对含水率、含盐量及土壤溶液绝对浓度等水盐参数。结果表明:随潜水水位的增加,整个土柱水分均值显著降低,土壤含盐量和溶液绝对浓度均值先升高后降低,1.2 m水位是土壤水盐变化的转折点,此水位下各土壤剖面的含盐量和土壤溶液绝对浓度均达最高。土柱水分和盐分变化幅度最大的水位分别在中水位0.9~1.2 m,浅水位0.6 m,土壤溶液绝对浓度变化最剧烈的是深水位1.5~1.8 m。随土壤深度的增加,土壤水分显著升高,土壤盐分先降低后升高,表土层盐分均值最高达1.36%,但土壤溶液绝对浓度显著减小。土壤含盐量、土壤相对含水率与潜水水位分别呈极显著(P0.01)和显著(P0.05)负相关,土壤相对含水率与盐分呈极显著正相关(P0.01)。地下盐水矿化度下,柽柳幼苗栽植深度应超过20 cm深,适宜潜水水位在1.5~1.8 m,栽植深度以30~40 cm较好。研究结果可为地下盐水作用条件下土壤次生盐渍化的防治和柽柳栽植管理提供参考。     

基于ArcGIS空间插值的河套灌区土壤水盐运移规律与地下水动态研究

为探明河套灌区盐渍化半封闭小型灌域作物生育期土壤盐分和地下水变异规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区.采用区域土壤—地下水信息定点监测法,选取149个采样点,30口地下水观测井,获得各项指标数据,并结合经典统计学、空间插值、相关性回归分析等方法,研究了土壤盐分及地下水动态空间变异性、不同深度土壤空间变...     

长江河口地区土壤水盐动态特点与区域土壤水盐调控研究

河口地区土壤水盐动态有丰水年份春秋季土壤积盐、枯水年份夏季土壤积盐的季节性特点,且各季节积盐的机理也不同。分析研究了河口地区不同水文年间不同季节的土壤水盐动态调控指标。分析河口区域土壤盐分的分布状况及近几年来河口区域秋冬季咸潮入侵加重和雨季土壤盐化程度加剧的状况,针对性的开展河口区域不同水文年各季节的土壤水盐调控,采取各种水利措施和农耕措施控制区域土壤水盐状况向有利于土壤改良和提高生产率的方向发展。     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

膜下微润带埋深对温室番茄土壤水盐运移的影响

为探讨微润灌溉对温室轻度盐碱地番茄土壤水盐的影响,通过设置3种不同埋深(10 cm、15 cm、20 cm),探究了不同微润带埋设深度下,膜内(番茄种植行)、膜间(番茄行间)土壤含水量和含盐量的变化特征。结果表明,膜内、膜间土壤水盐的变化规律在不同埋深下保持一致,膜内土壤水分随时间推移先增大后减小,盐分随时间推移逐渐减小;膜间土壤水分、盐分均随时间推移逐渐增大。膜间土壤含水量始终小于膜内,随着土层深度增加,膜内、膜间土壤含水量差距减小;表层土壤膜内、膜间土壤含水量差距最大,50~60 cm土层膜间与膜内土壤含水量基本趋于一致。微润带埋深大时,土壤含水量较高,开花结果期,20 cm、15 cm、10 cm埋深的土壤含水量分别为23.31%、24.46%及22.42%;且微润带埋深为10 cm时,膜内、膜间土壤含水量差值小于埋深为15 cm和20 cm。膜内土壤含盐量始终小于膜间,微润带埋深越小,膜内、膜间土壤含盐量差异也越小;全生育期内,膜内0~40 cm土层处于脱盐状态,脱盐率随深度增加逐渐降低,离微润带越近,脱盐效果越明显;40~60 cm土层土壤含水量少,盐分含量也较小,为轻微积盐状态。10~20 cm土层水分含量最大、盐分含量最小、脱盐率最高。膜间0~60 cm土层始终处于积盐状态,积盐率随深度增加逐渐降低,0~20 cm土层积盐率最高。开花结果期,20 cm、15 cm和10 cm埋深下,膜内10~20 cm土层平均最大脱盐率分别为24.66%、32.28%和14.71%,15 cm埋深下脱盐率最高;苗期和结果末期15 cm埋深处理脱盐率也达最高,平均最大脱盐率分别为27.42%、24.67%。研究结果充分说明微润带埋深对不同土层深度的洗盐效果具有显著影响。综合来看,微润带埋深15 cm时土层平均脱盐率和土壤平均含水率均最高,分别达到26.05%和25.1%,为番茄生长创造了一个良好的水盐环境,最有利于番茄生长发育,为最佳埋深。     

西北内陆灌区土壤次生盐渍化与地下水动态调控

土壤次生盐渍化其成因与地下水水台升存在密切关系。土壤次生盐渍化 防治的根本措施是调控地下水位，本在分析灌区土壤次生盐渍化发育特点的基础上，指出地下水临界深度不应是一成不变的，应该采用地下水动态临界深度。中以天山北麓平原灌区为例，根据多年来土壤改良试验成果，确定灌区地下水临界深度为：解冻始2．0－2．5m,春灌始2．5－3.0m，春灌头水末1.2-1.5m，夏灌末2.0-2.5m，冬灌始2.5-3.0m，冬灌末1.3-1.5m.     

黄河三角洲土壤盐渍化与地下水特征关系研究

为研究黄河三角洲表层土壤盐分含量与地下水特征的关系,对研究区内土壤盐分含量及地下水进行原位监测,分析土壤盐渍化和地下水特征,并运用灰色关联分析法对地下水埋深、电导率、p H和主要离子含量的关系进行定量分析。结果表明:土壤表层盐分含量均值为3.90~6.31 g kg-1,表层以下土壤盐分含量均值为2.54~3.44 g kg-1,属于中度及以上盐渍化程度;地下水埋深平均值为1.16~1.71 m,普遍较浅;地下水阴离子以Cl-为主,阳离子以Na+为主,两者分别占阴、阳离子总量的比例约为65%。关联分析表明,不同地下水特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度不同,同一特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度在不同时期间差异显著,总体而言,土壤表层积盐与地下水电导率、Na+、Cl-的关系较为密切,与p H、CO32-和HCO3-之间的关系较弱。在防治土壤盐渍化中,应当加强对地下水电导率、Na+、Cl-的控制与管理。     

土壤盐渍化与地下水动态特征关系研究

以吉林省西部地区乾安县为例,应用人工神经网络模型和趋势面分析等数学方法,对该区土壤盐渍化与地下水动态特征之间的关系进行了研究。结合土壤盐渍化的预测结果及其与地下水潜水埋深之间的关系曲线,提出了防治该区土壤盐渍化的对策。