咸淡混浇与管道输水一体化技术的研究与应用

为了有效地缓解衡水市水资源紧缺的矛盾，合理开发利用浅层地下微咸水，减少开采深层水，并且减少输水过程中的水量渗漏损失，以达到开源节流的目的，提出了“咸淡混浇与管道输水一体化”技术及具体实施方法。     

咸谈混浇与管道输水一体化技术的研究与应用

为了有效地缓解衡水市水资源紧缺的矛盾，合理开发利用浅层地下微咸水，减少开采深层水，并且减少输水过程中的水量渗漏损失，以达到开源节流的目的，提出了“咸淡混浇与管道输水一体化”技术及具体实施方法。     

衡水市利用微咸水灌溉的实践

河北省衡水市针对淡水资源极度缺乏的现实，坚持把浅层地下微成水的开发利用作为农业灌溉开源的重要手段，深入研究并大力推广了咸淡混浇与管道输水一体化技术，走出了一条既开源又节流的农业灌溉新路子，取得了较好的社会经济效益和环境效益。     

不同矿化度微咸水灌溉对大白菜生长和土壤盐分累积的影响

为了合理开发和安全利用海河流域环渤海低平原区浅层地下微咸水,以秋茬大白菜为研究对象,2010、2011年在河北临西灌溉试验站用0．72g／L（深层淡水）、2g／L（咸淡混合水）、3g／L（咸淡混合水）、4．3g／L（浅层微咸水）的微咸水进行田间灌溉试验,探求其对大白菜的产量和品质以及土壤盐分动态的影响。试验结果表明：不同矿化度微咸水灌溉的大白菜的品质之间没有差异。2、3g／L微咸水与0．72g／L淡水灌溉的大白菜的产量没有差异,但4．3g／I。浅层微咸水直接灌溉比淡水灌溉产量降低,2年平均减产率9．0％。土壤含盐量随着灌溉水矿化度的提高总体出现增加趋势。     

长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

于2013—2015年研究了不同咸水利用方式(CK,淡水;T1,咸水与淡水混配为1.8 g/L的混合水灌溉;T2,3.6 g/L咸水与淡水交替灌溉;T3,3.6 g/L咸水灌溉;T4,无灌溉)对冬小麦光合特征及土壤盐分的影响。结果表明:T3和T4处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期、叶绿素含量、最大净光合速率(Pnmax)、表观光量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd)和产量较淡水处理显著下降,且连续灌溉3.6 g/L的咸水导致土壤发生积盐,不宜连续灌溉。T1和T2处理与CK的株高、光合特性无显著差异,土壤盐分虽有一定积累,但未影响作物的生长。可见,T1(咸淡混溉)和T2(咸淡水交替灌溉)处理的咸水利用方式对冬小麦生长无负调控效应。从土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑,混灌和轮灌既能保证作物产量较淡水灌溉不减产,土壤未发生次生盐渍化,同时节约淡水资源。     

咸淡混浇技术在沧州农田灌溉中的应用与探讨

沧州是我国水资源严重短缺的地区之一,仅农业灌溉就占了用水量的80%左右,为维持本地区的生产和民众生存,不得不大量超采深层地下水和引调外源水,并由此而引发了诸如地面沉降、机井报废、工程设施遭到不同程度破坏、地下水环境恶化等一系列环境地质问题。沧州特定的水文地质条件,使得浅层咸水、微咸水分布广泛,水量比较丰富,仅咸水的可开采量就达4亿m3,就此咸淡混浇技术的原理和在农业灌溉中的应用进行探讨探讨。     

咸淡水交替灌溉对滨海垦区夏玉米生理生长的影响

我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源,但土壤含盐量高、淡水资源缺乏,探究合理的咸淡水交替灌溉方法,可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤,使用3种不同矿化度(1、3、5g/L)的微咸水在夏玉米3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行咸淡交替灌溉(“咸淡淡”、“淡咸淡”、“淡淡咸”)盆栽试验。结果表明,微咸水灌溉后土壤上层积盐明显,夏玉米叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)减小,胞间CO2浓度(Ci)由于气孔限制而减小,但随着矿化度的增大,非气孔限制引起Ci增大。微咸水灌溉后夏玉米叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加,同时伴随着超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性的增强。高矿化度咸淡水交替灌溉抑制了玉米的生长和生产,拔节抽雄期夏玉米耗水量大幅增加,导致微咸水灌溉量增加,盐分胁迫最强烈,致使”淡咸淡”的灌溉方式表现最差。夏玉米在灌浆成熟期的抗性增强,此时微咸水灌溉对各生理指标影响较弱。在滨海垦区进行夏玉米种植,可在壮苗期采用较低矿化度的微咸水进行灌溉,而较高矿化度的微咸水仅适合在灌浆成熟期进行。     

交替滴灌对土壤水盐分布规律影响研究

采用矩形有机玻璃土箱,研究了4种交替模式(咸淡、淡咸、咸淡咸、淡咸淡)下滴灌对土壤水盐分布状况的影响。试验结果表明:交替模式对湿润锋的推进速率在灌水初期0~30min影响较大,淡水较咸水在水平方向推进更快,而咸水较淡水更有利于垂直入渗;对水分、盐分的影响主要体现在2~6cm深度层,咸淡咸的交替模式在该范围内含水率值最大,咸淡次之,第1单项滴灌水的水质对大孔隙的形成起决定性的作用;咸淡及淡咸淡的交替模式在该范围内电导率值较大且淡咸淡的交替模式出现了一个突变的电导率值;最后灌淡水能够有效淋洗咸水聚集在表层的盐分。     

咸淡组合淋洗对土壤水盐分布特征的影响

为了缓解干旱半干旱地区淡水资源紧缺问题,最大限度地利用浅层地下微咸水,以全部淡水和全部咸水为对照,采用两咸一淡组合淋洗的方法对垂直土柱淋洗后土壤剖面的水、盐分布规律及土壤理化性质的变化进行研究,结果表明在累积入渗量相同的前提下,咸淡组合次序对土壤大孔隙的形成有影响,导致土壤透水性不同,通过入渗进入土壤的总盐量是土壤含盐量的主要影响因素;入渗历时的延长有助于提高土壤剖面脱盐深度,淡-咸-咸的组合次序洗盐效果最好;各种咸淡组合次序均导致20 cm深度处的钠吸附比较初始值增大,尤其是全部咸水入渗会降低土壤的渗透性,有可能导致土壤发生次生盐渍化.该研究为微咸水的田间合理利用提供了依据.     

作物生理特性对微咸水-再生水混灌的响应研究

为了探讨淡水资源匮乏地区微咸水与再生水的安全合理利用,通过盆栽试验,设4种不同比例再生水与微咸水(5 g/L)混灌处理,即再生水灌溉(T1)、微咸水-再生水1:2灌溉(T2)、微咸水-再生水1:1灌溉(T3)、微咸水灌溉(T4),并以清水灌溉为对照,研究了作物生长生理特性对微咸水与再生水混灌的响应.结果表明,较T1相比,混灌显著降低地上部生物量,对SOD活性具有一定提升作用,尤以T2最为显著,但对地下部生物量和其他生理指标无显著影响.随着灌溉水中微咸水比重的升高,丙二醛含量呈先升高后降低趋势,可溶性蛋白含量无明显变化规律.综合考虑各因素,可考虑再生水替代清水与微咸水配合使用,微咸水-再生水混灌比例以1:2为宜.     

淡水与微咸水入渗特性对比分析

为了研究淡水与微咸水连续和间歇入渗特性的差异,采用矿化度1.33g/L的淡水与矿化度3g/L的微咸水,在黏质土壤条件下进行了一维积水连续入渗及间歇入渗试验。研究结果表明,采用微咸水入渗可以改变土壤的结构特性,从而增大土壤的入渗能力;利用一维代数入渗模型对试验资料进行处理,结果表明模型可以比较精确地描述微咸水入渗过程;入渗水为淡水时,间歇入渗减渗,而入渗水为微咸水时,间歇入渗增渗;间歇入渗的循环率不同,其减渗效果及增渗效果都略有差异。     

微咸水灌溉对河北低平原区土壤盐分及棉花的影响

基于田间小区试验,研究了河北低平原区的2个试验站进行2g/L咸淡混合水灌溉后,对土壤盐分动态和棉花产量和品质的影响。结果表明,2g/L混合水灌溉的土壤剖面盐分比淡水灌溉总体普遍增加,但增加的幅度没有超过棉花的耐盐阈值,且含盐量能保持年际间平衡。2g/L咸淡混合水灌溉对棉花的产量和品质没有影响。在河北低平原有咸水区内,2g/L混合水灌溉棉花是安全可行的。     

淡水与微咸水入渗特性对比分析

为了研究淡水与微咸水连续和间歇入渗特性的差异,采用矿化度1.33 g/L的淡水与矿化度3 g/L的微咸水,在黏质土壤条件下进行了一维积水连续入渗及间歇人渗试验.研究结果表明,采用微咸水入渗可以改变土壤的结构特性,从而增大土壤的入渗能力;利用一维代数人渗模型对试验资料进行处理,结果表明模型可以比较精确地描述微咸水入渗过程;人渗水为淡水时,间歇入渗减渗,而入渗水为微咸水时,间歇入渗增渗;间歇入渗的循环率不同,其减渗效果及增渗效果都略有差异.     

黑龙港地区浅层地下咸水利用的研究

河北省黑龙港地区淡水资源短缺,是农业生产发展的制约因素。南皮试区(1980～1991)咸水灌溉的研究结果表明,利用2～5g/l的咸水灌溉,小麦、玉米两季亩产达到484.8～622.8kg,比不灌的旱作增产1.06～1.65倍;在汛期集中降雨淋洗的条件下,根层土壤不积盐;实行咸淡水轮灌、混灌,改善水质,增辟水源,获得作物丰产。     

灌溉水质对土壤饱和导水率和入渗特性的影响

为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0 g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显。利用Philip入渗模型对试验数据进行拟合,结果表明,模型可以较为精确地描述2种土壤的微咸水降水头入渗过程,且模型对黄棕壤土入渗过程的拟合精度更高。土壤水分与盐分再分布过程中,在粉砂土上层,微咸水灌溉对盐分的淋洗效果与淡水灌溉相近,但在土壤深层微咸水灌溉使土壤的积盐量显著高于淡水。采用淡水灌溉的黄棕壤土,土壤表层脱盐、深层积盐;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明显积盐,且因表层土壤孔隙结构被破坏,持水能力增强,使表层土壤与深层土壤均积累了较高含量盐分。     

咸淡水交替灌溉对土壤盐分分布及夏玉米生长的影响

为了研究不同咸淡交替灌溉制度对各层土壤盐分含量、夏玉米生长的影响,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水和3种不同生育期(壮苗期、拔节期、灌浆期)咸淡交替灌溉方式("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸")开展避雨盆栽试验研究。结果表明,全生育期灌溉淡水处理(CK)各层土壤盐分含量最低,随着灌溉微咸水矿化度增加,各层土壤盐分含量增大,相同矿化度下,同一深度土壤盐分含量由大到小依次为"淡淡咸"、"淡咸淡"、"咸淡淡"。3 g/L和5 g/L"淡淡咸"处理的土壤含盐量由大到小依次为下层、上层、中层,其他处理由大到小依次为下层、中层、上层。不同生育期灌溉微咸水对夏玉米的株高、叶面积及产量的抑制程度由大到小依次为拔节期、壮苗期、灌浆期,即"淡咸淡"、"咸淡淡"、"淡淡咸",抑制作用随灌溉微咸水矿化度增加而增大,5 g/L"淡咸淡"处理与CK相比减产最多,减产率为34.85%。在滨海地区进行夏玉米种植,应考虑在生育后期灌溉微咸水,同时利用非生育期淡水灌溉降低土壤次生盐碱化的风险。     

微咸水灌溉对盐碱地土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为探求冬小麦科学合理的微咸水灌溉模式,2015-2017年在山东省沾化区开展了冬小麦微咸水灌溉试验。基于大田试验,采用淡水和矿化度为3.0 g/L的微咸水,设计了四种不同的灌溉方案(T1:80 mm淡水+80 mm淡水+80mm淡水; T2:80 mm淡水+80 mm淡水; T3:80 mm淡水+80 mm微咸水+80 mm微咸水; T4:80 mm淡水+80 mm微咸水),研究了微咸水灌溉对盐碱地土壤水盐分布与冬小麦产量的影响。结果表明:①灌三水方案的土壤含水率可达到12.5%～19.9%,而灌两水方案仅达到10.8%～13.6%,在相同水量灌溉下,T3处理可以确保生育后期适宜的土壤水分;土壤盐分最终盈亏情况为T1T3T2T4,表明除淡水灌溉外,T3处理在补充土壤水分的同时,盐分积累较少。②灌三水比灌两水增产10%～25%,T3比T1处理减产0.03%～7.82%,表明三水灌溉要优于两水灌溉,微咸水灌溉下冬小麦略有减产。③综合节水及产量两方面,冬小麦采用T3处理方式进行灌溉为该区域的较优选择。     

非耕地温室辣椒不同微咸水膜下滴灌灌溉制度研究

为寻求微咸水膜下滴灌的最优灌溉制度,分别用微咸水（矿化度为2.7g/L）、净水（矿化度为0.18g/L）、混合水（微咸水与净水按1：1混合,矿化度为1.6g/L）三种水质,分析5种灌溉制度对辣椒生长和产量的影响,测定了辣椒株高、光合作用、产量、果实品质等指标。结果表明,长期用微咸水灌溉辣椒,其植株整体长势较弱且总产量（3069.8kg/667m2）最低。而用净水灌溉,辣椒产量高达4147.9kg/667m2,在相同的灌溉量下,能有效提高植株水分利用效率,但会降低辣椒品质,同时利用净水设备进行净化处理会相对增加农民的种植成本。用混合水灌溉辣椒产量（3603.2kg/667m2）比微咸水灌溉处理增产14.8%,且有机酸含量低于微咸水灌溉处理,同时可溶性总糖含量高于净水灌溉处理。综合来看,利用矿化度为1.6g/L咸淡水混合灌溉模式,辣椒的产量较高、品质较好,可以在微咸水地区辣椒种植中推广。     

咸水区找淡水技术的研究与应用

针对湖相沉积咸水区地下水埋藏和分布特点，应用地下水研究的阿尔奇(Archie)公式，自1995年以来，总结出地下水电阻率与其矿化度之间的相互关系并应用计算电阻率的方法确定不同水质的技术指标，使其成为衡量地下水矿化度的依据，用于调查咸淡水分布特点及规律。根据实测水质垂向排序特征，划分各种水质模型，建立咸水、微咸水、淡水的三维分布立体模型，并由此确定淡水井位和开采方案。该技术成果达到国际先进水平。     

咸淡水交替灌溉对冬小麦生长及产量的影响

【目的】探究不同咸淡水交替灌溉方式对冬小麦生长及产量的影响,并通过通径分析在高产的基础上选择适宜冬小麦的咸淡水交替灌溉方式。【方法】采用避雨测坑试验,灌溉咸水矿化度设为1、3、5 g/L NaCl,以全生育期灌溉淡水(0.12 g/L NaCl)为对照(CK),分别在冬小麦的拔节—抽穗期、抽穗—开花期、灌浆期设置咸-淡-淡(BFF)、淡-咸-淡(FBF)和淡-淡-咸(FFB)3种咸淡水交替灌溉方式,研究了冬小麦生长指标、产量及其构成因子。【结果】BFF处理对冬小麦生长及产量具有较大的抑制作用,其次是FBF处理,FFB处理影响最小。在相同的咸淡水交替灌溉处理下,微咸水矿化度越大,对冬小麦生长及产量抑制作用越大;通径分析表明对冬小麦产量形成直接影响最大的性状是穗粒数,决策系数为0.697 0,其次是秸秆质量、千粒质量和穗数,决策系数分别为0.377 5、0.322 8和0.286 6,株高和单株地上干物质累积质量对冬小麦产量影响较小。【结论】在灌浆期采用较低矿化度微咸水灌溉对冬小麦穗粒数、秸秆质量、千粒质量和穗数影响不明显,从而对产量影响较小,因此在冬小麦拔节—开花期采取淡水灌溉并于灌浆期转换为3 g/L微咸水灌溉,可保证较高产量并实现微咸水资源的合理利用。