广西典型不同地质背景区水库水化学特征对比分析

【目的】研究广西典型不同地质背景区水库水化学特征的差异性及其对人类活动的响应。【方法】利用2021年8月广西非岩溶区为主的青狮潭水库和以岩溶区为主的大龙洞水库的水化学测试数据,采用Piper三线图、相关性分析等方法分析了2个典型不同地质背景区的水库水化学特征及影响因素。【结果】典型非岩溶水库的青狮潭水库主要的阴阳离子为SO₄^2-以及Ca²⁺和Mg²⁺,而大龙洞水库作为典型的岩溶水库,其水化学类型均为Ca-HCO₃型,HCO₃^-和Ca²⁺是主要的阴阳离子。主要离子呈现一致的空间变化,水库水体的主要离子浓度整体表现为随着水库深度的加深,离子浓度逐渐降低,主要受流量变化的影响。【结论】水库的水化学特征主要源于水库内岩石的分化溶解。而SO₄^2-、NO₃^-主要受人类活动以及大气降水的影响,相较而言,大龙洞水库受人类活动影响更为显著。最后...     

青铜峡灌区排水沟—地下水水化学特征及转换关系分析

【目的】分析青铜峡灌区浅层地下水与排水沟的水化学和同位素特征,揭示地表水与地下水之间的转换。【方法】综合运用数理统计、Gibbs模型、Piper图、Schoeller图、阳离子交替吸附作用图等方法,系统分析排水沟水及周围浅层地下水的水化学特征,探讨排水沟与周围浅层地下水的转化关系。【结果】排水沟水总体呈弱碱性或碱性,TDS在休灌期大于灌期;浅层地下水TDS在休灌期和灌期差别不大,但都明显大于排水沟。排水沟和浅层地下水阳离子：Na⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺,阴离子：Cl^->SO₄^2->HCO₃^-。排水沟附近的浅层地下水离子浓度垂向上的差异大于水平方向上的差异。排水沟和浅层地下水的δ¹⁸O和δD在灌期和休灌期差异都不明显,30 m深度浅层地下水同位素贫化明显。【结论】排水沟与浅层地下水的水化学组分受蒸发浓缩和岩石风化作用的控制,同时受混合作用...     

微咸水灌溉对蔬菜产量及土壤盐分离子的影响

【目的】探究灌溉水质、蔬菜产量及土壤盐分离子间的相互关系。【方法】设置E1(3.6 dS/m井水)、E2(1.96 dS/m井水)、E3(0.31 dS/m雨水)共3个处理,研究不同处理对蔬菜产量、土壤电导率(EC)、土壤盐分离子的影响。【结果】E3处理番茄和上海青产量最高,比E2、E1处理番茄产量显著高30.9%、138.8%,比E2、E1处理上海青产量著高431.4%、2100%。0～60cm土层内,土壤EC值随灌溉水电导率的增加而增加,其中E3处理0～20 cm土层土壤EC值为833μS/cm,E2、E1处理较E3处理分别增加40.9%和211.2%。土壤EC值与盐分离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-均极显著正相关(P<0.01),与HCO₃^-极显著负相关,其中Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO...     

新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分变化

为研究新疆绿洲区盐碱地应用膜下滴灌技术是否对荒地土壤盐分质量比及组成产生影响,以新疆典型盐碱绿洲区域(玛纳斯河流域下野地灌区)膜下滴灌棉田之间荒地为例,通过2009—2013年的定点监测,分析了年际间0~140 cm土层盐分及盐分离子变化.研究结果表明受滴灌棉田灌溉影响,地下水位提升以及地下水矿化度增加,造成新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分在4月中旬至10月中旬的增加量大于10月中旬至翌年4月中旬的降低值,盐分和SO^2-₄,Cl^-,Mg²⁺,Ca²⁺,Na⁺以及Cl^-/SO^2-₄和钠离子吸附比都在逐年递增;荒地土壤碱度逐年提升,阴阳离子组成也在逐年变化,但试验期间内研究区域荒地盐碱土类型一直属于氯化物-硫酸盐盐土.滴灌技术在绿洲区推广后,区域内的荒地成为农田排出盐分重要的聚集场所之一.     

微咸水-改良材料协同调控对碱化土壤水盐运移的影响

【目的】探索微咸水-改良材料协同调控对碱化土壤水盐运移的影响。【方法】基于一维垂直土柱入渗试验研究不同微咸水淋洗结合不同改良材料对碱化土壤水盐运移的影响。【结果】水分入渗速率和累积入渗量表现为“磷石膏”处理最大,随着淋洗水矿化度的增加,累积入渗水量和湿润锋推进深度呈增加趋势,但各处理间的差异变小。与其他处理相比,“磷石膏”和“硫酸亚铁+柠檬酸”处理在1.2 g/L矿化度水淋洗条件下可显著降低0～40 cm土层的土壤全盐量,但在3.6 g/L矿化度水淋洗条件下则会增加上层土壤盐分量。1.2 g/L和2.4 g/L矿化度水淋洗条件下,“磷石膏”处理显著降低了0～30 cm土层的土壤Na⁺、Cl^-、HCO₃^-+CO₃^2-等有害盐分离子量,而在3.6 g/L矿化度水淋洗下,“硫酸亚铁+柠檬酸”处理在降低0～30 cm土层的HCO₃^-+CO₃^2-、Na⁺量以...     

一项浮士德的交易

干旱、半干旱半湿润地区,灌区的土壤盐碱化是一个世界的问题,灌溉渠系和田间灌水的渗漏引起地下水位的上升,地下水通过蒸发从土壤表层散失,地下水和土壤中的盐分将留在土壤中,在地下水位上升和盐分积累到一定程度后,将导致土壤的沼泽化和盐碱化,虽然通过修建完善的排水系统可以降低地下水位,避免土壤根层和灌溉土地表面上积盐,但需要有较大的投资,尽管如此,大部分灌上于排水所带平的盐分小于自灌染引进的盐分,灌区控制仍     

一项浮土德的交易

[译者的话] 干旱、半干旱半湿润地区,灌区的土壤盐碱化是一个世界性的问题.灌溉渠系和田间灌水的渗漏引起地下水位的上升.地下水通过蒸发从土壤表层散失,地下水和土壤中的盐分将留在土壤中.在地下水位上升和盐分积累到一定程度后,将导致土壤的沼泽化和盐碱化.虽然通过修建完善的排水系统可以降低地下水位,避免土壤根层和灌溉土地表面上积盐,但需要有较大的投资.尽管如此,大部分灌区由于排水所带走的盐分小于自灌渠引进的盐分,灌区控制范围仍将处于积盐状态.灌溉水所带来的盐分,一部分将随灌溉水的渗漏进入深层,导致土壤和地下水含水层矿化度的增加,另一部分将被地下水输送至灌区内的洼地、非耕地和荒地,使盐分在这些地区聚积,在以河流湖泊等水体为容泄区的情况下,高矿化度和含有一定有毒物质的排水将导致水环境的恶化,给野生动物、甚至人类的健康造成不利的影响,也威胁着灌区的持续发展. 目前我国正在进行大规模的以节水为中心的大型灌区改造工作,解决盐碱问题是灌区续建配套和改造的一项重要内容.因此特选译Sandra Postel所著"沙柱-灌溉奇迹能够持久吗?"一书中有关解决盐碱问题的第5章,供有关部门进行灌区改造规划设计时参考.     

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。     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

暗管排水控盐对盐渍化灌区土壤盐分淋洗有效性评价

【目的】解决盐渍化灌区土壤盐渍化较严重问题,明确暗管排水控盐对土壤盐分淋洗效果的影响。【方法】以灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测和室内试验分析结合,采用经典统计学与地质统计原理,分析收获后、春灌前后暗管排水土壤盐分统计特征和空间异质性,及其土壤盐分和盐分离子脱盐效率和暗管排水对地下水埋深的影响。【结果】暗管排水0～20、20～40、40～100 cm土壤平均脱盐率分别为61.14%、52.78%、40.37%,随着土壤深度的增加,脱盐率减小。春灌后土壤盐分变异系数降低、空间自相关性增强,说明春灌后土壤盐分空间异质性均有所下降。土壤中除CO_3~(2-)表现为上升趋势外,其余各离子均表现为下降趋势,且HCO_3~-脱盐率最小,几乎不变,土壤各盐分离子脱盐率大小表现为:Cl~-K~++Na~+SO_4~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)HCO_3~-。暗管排水地下水埋深在灌后7 d开始下降,且下降速率较快,排水明沟深1.5 m,对地下水埋深的控制效果较好。【结论】利用暗管排水均能降低土壤含盐量,弱化土壤含盐量的空间异质性,土壤盐分由"高盐异质性"向"低盐均质性"转变,有效降低土壤盐分离子量,避免盐渍化过程中离子平衡失调,防止盐类向单一化方向发展。利用暗管排水技术降低河套灌区土壤盐分,控制地下水埋深,保证作物正常生长,防止土壤次生盐渍化具有重要意义;暗管排水技术可在河套灌区农业生产中推广应用。     

不同灌溉制度对根层土壤盐分影响的模拟

以河套灌区沙壕渠灌域为例,采用SaltMod模型探讨了不同灌溉制度对作物根层土壤盐分的影响.利用2008-2010年基础资料对模型进行率定和验证并对研究区的根层土壤盐分进行模拟和预测.结果表明:在现有灌排条件下,沙壕渠灌域的盐渍化程度基本达到较为稳定的水平,且有轻微脱盐趋势,未来10 a后作物根层土壤盐分降低3%.生育期土壤水盐垂直交换运动强烈,对于控制土壤盐分而言,灌水量越小越好;作物根层土壤盐分随冬灌灌溉定额的增大而减小,不同冬灌灌溉定额对应的根层土壤盐分最初的增加量均较大,但增加的趋势随时间逐渐降低.根据当地作物种植结构,综合考虑节水灌溉、作物产量和根层土壤水盐环境,建议研究区较优的作物生育期综合净灌溉定额为2 700~3 500 m³/hm²,冬灌净灌溉定额为2 700 m³/hm².     

盐渍化土壤剖面盐分与养分分布特征及盐分迁移估算

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以内蒙古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,采用冗余分析法探讨了盐渍化改良耕地与荒地春季（4月）和秋季（10月）根层土壤（0～20 cm、20～40 cm）盐分离子与全盐、pH值、养分之间的相关关系,明确了其变化特征与数量关系,并估算了试验区改良耕地和荒地间1 m土体的盐分迁移量。结果表明,改良耕地与荒地土壤阴离子均以Cl^-为主,分别占阴离子总量的45.27%、58.78%,阳离子以Na⁺为主,分别占阳离子总量的60.67%、53.94%。荒地平均全盐含量超过7.0 g/kg,土壤盐渍化程度较重。冗余分析表明,改良耕地土壤全盐含量起主导作用的是SO■、Cl^-、Ca²⁺,荒地土壤全盐含量起主导作用的是Cl^-、Mg²⁺、Na⁺。土壤pH值变化与HCO^-₃有着密切的关系。改良耕地有效磷与Na⁺呈显著负相关（P<0...     

龟裂碱土地下水埋深、矿化度和盐分离子年内时空变化特征研究

探明龟裂碱地浅层地下水埋深、矿化度和盐分离子年内时空变化特征,为改良利用龟裂碱地水盐调控提供科学依据。以宁夏西大滩前进农场新垦龟裂碱地61.3hm2为研究区域,通过15个观测井监测浅层地下水水位、pH值、矿化度和盐分离子月间时空动态分布规律,数据显示,区域浅层地下水埋深北高南低,东高西低;东北最高,中间最低。区域浅层地下水矿化度北低南高,东低西高;东北最低,中间最高。地下水的类型主要属于Na+-Cl-型水,属于中性偏碱类型。年内地下水水位平均为0.96m,矿化度平均2.26g/L,其中3月份地下水水位最深1.71m,矿化度最小1.01g/L;11月份地下水水位最浅0.4m,矿化度最大2.82g/L。盐分离子以Na+、Cl-、SO2-4和HCO-3为主。总体来说地下水位与矿化度成定性关系,地下水位较浅时,相应的矿化度较高,盐分离子含量也较高;地下水位较深时,相应的矿化度较小,盐分离子含量也较低。     

农田排水改良盐渍化土壤效果与环境污染研究

为探讨河套灌区在农田排水过程中对盐渍化土壤的改良效果和环境污染的影响,于2019—2020年在河套灌区乌拉特灌域暗管排水综合试验区选择典型支渠灌溉控制区,针对作物各灌溉时期的水文过程、污染物的转化、迁移和汇集过程开展了系统试验。结果表明：利用DRAINMOD模型能较好地模拟农田排水量,模拟值与实测值相对误差（RE）为4.12%～13.44%、相关系数（R）为0.80～0.92、效率系数（NS）为0.82～0.90,均在误差范围内。利用马斯京根法对斗沟和支沟排水过程进行了演算,并在此基础上对NH⁺₄、NO^-₃、还原性物质、盐分的迁移、转化和汇集过程进行了分析,排水过程和NH⁺₄、NO^-₃、还原性物质、盐分浓度模拟结果与实测值较为一致,表明该方法能够在宏观上描述灌区不同排水组成所形成的环境污染过程。试验区主要污染物排放总量由大到小依次为还原性物质、NO^-₃、NH^+...     

再生水灌溉对深层包气带土壤盐分离子的影响

夏玉米/冬小麦轮作期间,设置3种灌水处理:地下水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额105 mm,研究了田间0～450 cm包气带土壤中主要盐分离子的迁移规律.结果表明:盐分离子质量比和电导率在土壤中从大到小依次为:380 ～ 450 cm壤土土层、0～ 120 cm壤土土层、120～ 380 cm砂土土层;再生水中可溶性K+和C1-表现出较强迁移能力,影响深度450 cm,K+在0～450 cm土层变化,但C1-主要在0～250 cm土层变化;可溶性Ca2和电导率的影响深度为380 cm,但主要在0～ 120 cm土层变化;380450 cm壤土土层对盐分离子的迁移起到了阻滞作用,大幅降低了地下水受到污染的风险.建议利用灌水定额为52.5 mm的再生水灌溉,夏玉米灌水1次,冬小麦灌水4次或更少.     

不同灌水和施氮处理对燕麦产量、耗水特性和土壤盐分的影响

【目的】揭示盐碱地区不同灌水和施氮处理对燕麦耗水特性、产量及土壤盐分的影响。【方法】以坝莜18号裸燕麦为研究对象,开展盆栽试验,试验设W1(120%ET)和W2(100%ET)2个灌水水平,N0(0)、N1(70 kg/hm²)、N2(140 kg/hm²)、N3(210 kg/hm²)4个施氮水平,探究不同灌水和施氮处理下的燕麦产量、耗水特性和土壤盐分的响应。【结果】W1灌水水平与N2施氮水平可显著(p<0.05)提高燕麦的耗水量与产量,同时水分利用效率随之增大。增施氮肥会导致土壤盐分增加;W1灌水水平更有利于淋洗土壤中的盐分,降低土壤盐分累积风险。N2处理的氮肥农学利用效率和燕麦产量最大,分别为2.9 kg/kg和1 079.0 kg/hm²。【结论】灌水量和施氮量为120%ET和140kg/hm²时,土壤含水率和电导率分别保持在22.02%～23.39%和2.24～3.03dS/m,既能提高水氮利用效率,又能取得较佳的燕麦产量。     

灌溉与冻结交互作用对不同类型土地盐分迁移分配影响

为探讨灌溉与冻结过程中灌区不同类型土地盐分迁移的分异特征，以河套灌区典型试验区内3个代表不同土地类型的试验点为研究对象，采用统计学方法和水盐平衡原理，结合田间连续监测试验，分析了不同时期土壤盐分迁移特征。结果表明：整个试验期非耕地积盐现象明显，尤其是浅表层土壤(0～30 cm)单位面积储盐量平均增加了806.4 g/m²，而耕地则减少了49.7 g/m²。受灌溉淋洗和冻结作用的影响，在监测期内耕地与非耕地呈现不一致的盐分迁移规律，秋浇期非耕地土壤盐分向上迁移，导致70 cm以上土层处于积盐状态，而耕地土壤盐分向下迁移，各层均处于脱盐状态；冻结期通常耕地与非耕地的土壤盐分均向上迁移，但在距离排水渠道较近的情况下盐分从浅层土壤向深层土壤运移。该研究结果可为河套灌区秋浇工作的有效开展和排水脱盐的合理规划提供理论依据。     

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

内蒙古河套灌区秋浇对区域尺度地下水水化学影响分析——以义长灌域为例

【目的】了解灌区秋浇对区域地下水水化学过程的影响。【方法】在测试八大离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO3-、CO32-)的基础上,综合运用数理统计和水文地球化学分析方法,分析灌区地下水水化学特征。【结果】灌溉后,该灌域整体上Cl-、SO42-、K++Na+、Mg2+、HCO3-的质量浓度增大,而Ca2+质量浓度略有减小,TDS呈现南高北低的分布状态;根据Piper 三线图分析,灌溉前后该区域地下水类型均以Cl-Na型为主,占比分别为75%和61%,相比灌溉前,灌溉后出现Mg-SO4-Cl 型,占比约为16.7%;由Gibbs 模式和离子比例系数图得出,该区域地下水主要受蒸发浓缩以及硅铝酸盐和蒸发岩风化溶滤作用的控制,大气降水对其影响不大。【结论】秋浇之后地下水TDS平均增加约32.9%,说明秋浇对土壤盐分的淋滤作用明显,加强秋浇之后地下水排水力度,对于提高灌区排水排盐效果具有十分重要的作用。     

化学离子对再生水滴灌灌水器堵塞的影响

为探究不同化学离子(Fe2+、Ca2+)对滴灌灌水器堵塞发生过程的影响及堵塞机制,以二级处理再生水和地下水为水源,选取标称流量为1.1~1.8L/h的4种灌水器进行灌水器堵塞试验。试验中每天灌水12h,定期测定灌水器流量,试验结束后测定灌水器生物膜干重及胞外多聚物EPS重量。结果表明:化学离子改变生物膜的形成过程和结构稳定性,增加了堵塞物质的形成和生长速度;向地下水加入Fe2+增大灌水器发生生物化学堵塞的风险,地下水同时加入Fe2+、Ca2+,灌水器以化学堵塞为主;再生水加入Ca2+提高了灌水器化学堵塞风险,加入Fe2+或同时加入Fe2+、Ca2+增加了发生生物化学堵塞的风险。