咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林外缘土壤水盐环境的影响

为了更好地维持塔里木沙漠公路防护林的可持续性,监测了在现有灌水制度一个完整灌水周期内防护林外缘土壤水盐环境的变化。研究结果表明:(1)林带外缘的土壤含水量在灌水结束后开始减少,在灌水周期的第6d林带外缘90cm范围内的土壤水分逐渐的减小,大于90cm的范围达到基本平衡;(2)在咸水灌水淋洗和蒸散等因素的综合影响下,防护林带外缘土壤盐分表现出向林带外120cm土壤层和表层聚积,根系层土壤有所减少;(3)防护林外缘地下水盐分相对变化表现出"V"型变化,在距林带90cm处变化最弱,地下水各参数距离林带越近变化越大。     

不同类型咸水滴灌对土壤盐分的影响及棉花产量响应

棉花是鲁北平原种植的重要经济作物,合理利用微咸水和咸水资源是解决棉花季节干旱问题的重要途径。通过田间小区试验,以淡水滴灌处理为对照,设置不同盐分梯度的咸水滴灌处理,研究2种类型咸水滴灌对棉田土壤水分和盐分的分布影响以及棉花产量的响应。结果表明,咸水滴灌条件下主要影响棉田40~100 cm土壤水分的变化,碳酸氢钠型和氯化钠型咸水处理对土壤含水量的影响没有显著差异。利用EC值低于8 d S·m~(-1)的咸水进行补灌,棉田0~40 cm土壤盐分积累不明显,灌溉水EC值为10 d S·m~(-1)的氯化钠型咸水灌溉在0~100 cm土壤盐分有明显的积累。滴灌补灌EC值不大于6 d S·m~(-1)的碳酸氢钠型咸水和不大于8 d S·m~(-1)的氯化钠型咸水对棉花产量没有明显的影响,滴灌补灌7 d S·m~(-1)碳酸氢钠型和10 d S·m~(-1)氯化钠型咸水明显降低棉花产量。从土壤盐分的积累和棉花产量来看,在鲁北平原可以利用6 d S·m~(-1)咸水滴灌对棉花进行补灌;利用咸水滴灌,要同时考虑灌溉水盐分的数量和盐分组成,碳酸氢钠型咸水要更加谨慎利用。     

微区作物种植条件下不同调控措施对土壤水盐动态的影响特征

本文研究了在试验微区内进行作物种植条件下不同调控措施对土壤表层20cm和土壤中层50cm处的电导率和0~120cm土壤水分的影响。分析了作物种植条件下土壤的水盐动态变化规律和引起变化的原因。综合考虑了灌溉水矿化度、灌水次数、灌水量,有机肥施用量及覆盖5种不同试验因素下,土壤水分和盐分在不同阶段的变化过程及机理的差异。得出试验因素影响因子对土壤水分盐分动态的作用及其调控机制;试验因子对土壤水盐动态的权重性分析和试验结果指标的综合因素分析;咸水或者边缘水质灌溉水利用过程中的土壤盐分动态与防盐调控机制,阐明了土壤水盐变化规律及其作用机理。     

不同灌溉制度下河套灌区玉米膜下滴灌水热盐运移规律

为探明干旱地区膜下滴灌玉米土壤水热盐效应及秋浇洗盐灌溉的效果,该文根据2014—2015年进行的田间试验,分析膜下滴灌不同灌溉制度下生育期土壤水分盐分剖面分布特性、土壤温度变化及对玉米产量品质的影响和非生育期洗盐灌溉(秋浇)效果。结果表明,不同滴灌制度下土壤剖面水分、盐分剖面分布极不均匀,盐分均由膜内向膜外地表裸露区定向迁移,趋于膜外地表积累。膜下滴灌土壤温度受气温、玉米叶面积指数、灌水及土壤含水率共同作用。灌水后各处理土壤温度均剧烈下降,2~3 d后恢复,玉米营养生长阶段控制灌水下限为-30 k Pa最有利于土壤温度积累。玉米生育期各处理膜内0~40 cm不积盐,控制灌水下限为-10 k Pa可有效淋滤0~100 cm土壤盐分,而其他处理对0~100 cm土层盐分的影响差异性短期内不明显,需对不同处理长期膜下滴灌的盐分进一步观测。非生育期洗盐灌溉效果显著,秋浇灌黄河水180 mm后,次年春播前0~100 cm土壤盐分平均下降10.86%~26.14%,剖面分布较均匀。河套灌区膜下滴灌土壤盐分调控建议为生育期滴灌灌溉制度和非生育期洗盐灌溉双重调控。玉米生育期灌水下限建议控制为-30 k Pa,非生育期洗盐灌溉由于河套灌区冻融影响及特殊的水文地质条件,膜下滴灌盐分累积到何种程度洗盐灌溉及具体合理的洗盐灌溉制度还需进一步深入研究。     

滴灌方式及定额对北疆冬灌棉田土壤水盐分布及次年棉花生长的影响

为探寻解决干旱区棉田冬季灌水问题,明晰北疆棉田不同冬灌方式及灌水定额对土壤水分、盐分分布以及翌年棉花生长及产量的影响,采用大田试验方法,以未冬灌大田作为对照(CK),设置滴灌和漫灌2种灌水方式下4个梯度的灌水定额(1 800、2 400、3 000、3 600、3600 m3/hm2)共9个处理进行冬灌试验,分析了冬灌灌水后到播种前0~300 cm土层的水分、盐分的动态变化以及翌年各处理棉花的出苗率、群体生理指标(群体光合势、群体净同化率、叶面积指数)和产量数据。结果表明,冬灌对次年播前土壤水盐分布及含量的大小均具有一定的影响,无论漫灌还是滴灌方式进行冬灌,随灌水定额增加土壤水分和盐分的影响深度也随之加深,灌水定额达到3 000和3 600 m3/hm2时,冬灌对土壤水盐影响深度可达300 cm。冬灌可显著改变次年播前土壤盐分的自然分布状态,有效淋洗并降低上层土壤盐分含量;相对漫灌方式而言,滴灌冬灌方式土壤水分入渗更加均匀且规律明显。冬灌对次年滴灌棉花的生长发育及产量均具有重要影响,冬灌后次年棉花群体指标与未冬灌处理的差异随冬灌灌水定额的增加愈加显著,灌水定额3 000 m3/hm2滴灌冬灌处理的次年棉花群体光合势与叶面积指数较未冬灌处理分别提升34.30%和42.60%;冬灌有利于次年棉花产量的提高,滴灌冬灌灌水定额3 000、3 600 m3/hm2处理时的棉花产量相对未冬灌处理分别增产10.66%和12.36%。综合考虑冬灌方式及灌水定额对次年土壤水盐分布及棉花生长和产量的影响,研究认为滴灌条件下灌水定额3 000 m3/hm2的冬灌在试验条件下比较适宜,既可淋洗盐分至耕层以下300 cm处,亦可获得6 107.75 kg/hm2的较高产量。     

红枣滴灌条件下灌水水质对土壤盐分分布的影响研究

对含盐土壤不同矿化度水滴灌下土壤水盐的运移规律进行研究,为矮化密植红枣微咸水滴灌提供依据。通过对株行距1m×2m矮化密植红枣各处理土壤水盐数据测定分析,探索土壤水盐运移、分布规律。不同矿化度水滴灌均有洗盐效果,洗盐主要集中在表层0-40cm的垂直方向,矿化度越高水平方向的洗盐效果越差;枣树生育期土壤盐分积累主要集中在0-30cm范围内;土壤中各离子含量随土壤含盐量和灌溉水矿化度的增加而增加,尤其是高含盐土壤采用高矿化度水滴灌时更加明显。微咸水灌溉依然具有洗盐效应,微咸水可应用于含盐土壤灌溉。     

土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响

针对南疆地区水资源短缺、土壤盐渍化严重等问题,研究生育期土壤水分调控对膜下滴灌棉花土壤水盐分布、盐分积累及棉花产量的影响,确定适宜于南疆地区的灌溉制度。以田间持水量(FC)为土壤水分上限,设置5个土壤水分下限处理,分别为85%FC(T_1),75%FC(T_2),65%FC(T_3),55%FC(T_4)和45%FC(T_5)。结果表明:灌水后,水平方向随着距滴灌带距离的增加,土壤含水率逐渐变小,表现为带下窄行宽行裸地,土壤含盐率呈相反的规律分布。土壤水分下限定越高,灌水越频繁,土壤剖面有较高的水分含量和较低的盐分积累,棉花产量较高;土壤水分下限较低时,由于较高的次灌水量,可将较多的盐分淋洗出作物根区,但灌水频率低,灌溉定额小,棉花产量较低。在生育期末各处理在膜内膜外均积盐,膜内积盐少于膜外,主根区积盐量大于次根区积盐量,盐分积累总量呈现T_3T_5,T_1T_2,T_4。建议南疆棉花膜下滴灌的适宜土壤水分下限为75%FC,非生育期冬灌定额为300 mm,生育期灌溉定额为334 mm,整个生育期灌水12次。     

梭梭和沙拐枣对风沙土壤水热盐动态的影响

为揭示塔克拉玛干沙漠公路防护林不同植物类型下土壤水热盐运移规律,于2015年5—9月采用CS656土壤水热盐三参数传感器对防护林内梭梭和沙拐枣根区土壤水分、盐分和温度进行实时监测,分析了气温与土壤温度的相互关系和土壤水盐动态变化规律。结果表明:(1)梭梭和沙拐枣根区土壤温度基本一致,气温与土壤温度呈极显著相关(p0.01),各土层间土壤温度相关性随深度的增加逐渐减弱;(2)受灌溉制度影响,防护林土壤水盐呈现出明显的周期性变化规律,梭梭和沙拐枣根区土壤水盐动态变化趋势相似。在垂直方向上呈单峰曲线,其峰值分别位于30,10cm土层处。其中,梭梭林下土壤可分为水分速变层、弱变层和稳定层3个土壤层次,而沙拐枣林下土壤可分为水分速变层和弱变层2个土壤层次;(3)灌溉后土壤湿润体均呈"半椭球形"分布,梭梭和沙拐枣根区土壤灌溉水影响深度分别为60,150cm,而土壤盐分呈"表聚型"分布,但尚未造成土壤盐渍化(1.0 mS/cm);(4)6—9月份梭梭根区土壤平均贮水量(116.34mm)略大于沙拐枣(100.99mm),土壤水分亏缺明显,都大于270mm。     

微咸水滴灌条件下沙穴种植的土壤水盐二维空间分布规律

河套灌区重度盐碱土具有结构性差、导水率低的特点,且该地区淡水资源短缺,为提高土壤水入渗性能,合理开发利用微咸水资源,可在滴头下方设置沙穴并利用微咸水灌溉。为探明不同矿化度微咸水滴灌的沙穴种植条件下二维土壤水盐分布规律,采用室内50 cm×50 cm二维土槽模拟试验,设置蒸馏水(0 g/L),2.0,3.0,4.0 g/L 4种不同矿化度处理,试验历时100 h。结果表明:在深度5 cm距滴头两侧15~20 cm及滴头下方25 cm的盐碱土处,土壤含水量较高,沙土土壤含水率随着矿化度的增加而增加,盐碱土土壤含水率随着矿化度的增加呈现先增加后降低的趋势,采用3.0 g/L灌溉水滴灌时,盐碱土含水率最大(变异系数为7.64%),说明利用3.0 g/L微咸水灌溉可有效提高沙穴种植条件下土壤含水率;入渗100 h后盐分主要聚集在滴头下方25~30 cm处,沙穴结构试验中,灌溉水矿化度为4.0 g/L的情况下土壤平均电导率最大(变异系数为50.59%),水平方向盐分淋洗效果优于垂直方向,且灌溉水矿化度越低,淋洗效果越显著,蒸馏水处理脱盐率为13.99%,灌溉水矿化度为2.0,3.0,4.0 g/L时积盐率分别为7.93%,14.57%,30.05%,脱盐半径随矿化度的增大而减小,3.0 g/L与2.0 g/L积盐量差异不显著(P=0.460>0.05),与4.0 g/L处理下积盐量差异显著(P=0.024<0.05)。结合土壤水盐空间分布规律,利用3.0 g/L微咸水可提高盐碱土土壤含水率,控制沙穴种植结构土壤积盐量,提高根系层土壤保水性。     

滴灌沙枣防护林土壤盐分分布特征

利用3年(2008-2011年)的野外对比试验与长期实地监测数据,分析喀拉米吉绿洲滴灌沙枣(Elaeagnus angustifolia)防护林地的土壤盐分及动态情况。结果表明:(1)林地在滴灌与不滴灌条件下,土壤盐分含量差异显著(p<0.05)。在不同灌水量条件(单株单次灌水18,30,48L)下的林地土壤盐分含量与分布特征不相同,其中单株单次灌水48L处理与对照相比,土壤盐分含量差异达极显著水平(p<0.01);3种不同灌水量处理(18,30,48L)分别使30cm以上土层、50cm以上土层、整个根系土层的盐度值低于1.4mS/cm;(2)在沙枣生育期内,土壤盐分呈现逐渐上升的趋势,且通过了显著性水平;不同深度(20,40,60cm)的土壤盐分上升趋势有差异,其中40cm深处土壤盐分上升趋势最显著,20cm与60cm深处趋势水平差异不大;(3)在1个灌溉周期内(20d),林地土壤盐分动态表现为集中-均匀-集中的过程。停水后第2天,上层土壤盐分含量明显下降,滴灌将盐分压于30cm以下,并集中于40-60cm土层;停水后第4～8天,整个观测范围内的剖面土壤盐分明显下降,原聚集于中土层的盐分基本消失,从而使停水后第4～8天土壤盐分淋洗效果最显著;停水后第12天,剖面高盐分土层又重新出现,然后随着时间的延续高盐分土层愈加明显。因此,随着1个灌溉周期的结束,高含盐量土层的位置逐渐上移,其范围逐步扩大;(4)本试验中,在种植的第2～3年,水分供给不足是沙枣成活率低、生长量低的主要原因,而影响沙枣第1年成活率的是土壤次生盐渍化(盐分高达5～9mS/cm)。滴灌洗盐只是局部,建议滴灌防护林1年采取1次大水漫灌。     

咸水灌溉对沙漠防护林植物根系分布及风沙土演变的影响

以塔克拉玛干沙漠公路沿线防护林植物及土壤为研究对象,综合研究咸水灌溉对植物根系及风沙土演变的作用。结果表明,柽柳的根系较深,达到200 cm,而梭梭和沙拐枣根系为100~150 cm。林地表层土壤出现显著的土壤盐分(8 m S cm-1)和养分聚集现象。但在植物根系分布最多的40~60 cm的土壤层中并没有出现土壤盐渍化现象(1.0 m S cm-1)。防护林地土壤养分含量显著高于流沙地,且土壤的黏粒和粉粒以及土壤团聚体和团聚体稳定性均显著增加。综上所述,地下咸水灌溉并未对植物的正常生长产生盐害或毒害,同时有利于沙漠风沙土的演变。     

咸水滴灌下沙漠公路防护林土壤理化性质的变化

对塔克拉玛干沙漠腹地防护林地下咸水滴灌下0～30 cm各层风沙土的理化性质进行了测定.结果表明, 咸水滴灌下, 土壤结皮层枯枝落叶量随防护林定植年限的增加而增加;土壤结皮层、0～5 cm、5～15 cm和15～30 cm土层土壤紧实度随防护林定植年限的增加而不断减小, 土壤有机质含量均随防护林定植年限增加而增加且自表层向下层逐渐减少, 土壤全盐量随防护林定植年限增加而逐渐降低且由表层向下层逐渐减少;结皮层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0～5 cm、5～15 cm和15～30 cm土层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐增加;结皮层、5～15 cm和15～30 cm土层土壤pH均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0～5 cm土层pH随防护林定植年限增加而升高.     

咸水灌溉条件下干旱区盐渍土壤盐分变化研究

新疆盐渍化土地面积大,在盐渍化土壤上种植耐盐小麦,利用盐化水灌溉具有重要意义。试验采用随机定位、分季节取土样、室内化学分析土壤盐分含量的方法,研究土壤盐分时空变化,其结果为:当土壤盐分含量为5~12g/kg时,盐化水多次灌溉可使土壤盐分减少,尤其在夏季晒垡灌溉后,耕作层土壤盐分可显著降低;土壤盐分降低显著与否,与本身盐分含量无关;土壤盐分变化可涉及100cm深度,但变化达显著水平的仍然是表层。     

秦巴山区土壤信息系统的建设研究

棵间土壤蒸发是塔克拉玛干沙漠公路防护林耗水的重要组成部分。应用Micro-Lysimeters测定了1个灌溉周期内咸水滴灌下距林木不同位置处的土壤蒸发量。分析了土壤蒸发与水面蒸发的关系,通过一维平差处理对防护林土壤蒸发量进行了估算。结果表明,塔里木沙漠公路防护林棵间土壤蒸发具有明显的季节变化特征。试验初期棵间土壤蒸发量:根基部>距根基50cm处>距根基100cm处;第5d以后,根基50cm处>根基部>距根基100cm处。林地土壤蒸发随土壤含水量的减低呈整体下降趋势。通过估算,咸水滴灌下整个防护林年土壤蒸发总量为2.63×106 m3,占总灌水量的21.43%,生长季蒸发量占全年蒸发量的92.28%。     

黑河中游农田荒漠过渡带土壤冻融过程中水热动态

以黑河中游典型农田荒漠过渡带为例,对过渡带3种景观单元冻融期土壤水热动态进行了野外定位监测。结果表明:(1)土壤温度随气温剧烈变化,变幅随土壤深度的增加而减小,3种景观单元土壤温度变幅由剧烈到平缓的顺序为:荒漠农田防护林,并依次形成60,100和80cm深的冻土层;(2)受土壤性质和地表覆盖的影响,冻融过程中,农田、防护林土壤含水量变化明显,且农田土壤水分含量4月初达到最大值,而荒漠土壤含水量则基本保持不变;(3)土壤水分变化滞后于土壤温度的变化,防护林土壤水和温度变化较农田缓慢;(4)浅层地下水位在冻结期下降,融化期回升,且回升速率大于下降速率。冻融过程可有效减小土壤水分的蒸发和渗漏,冻后聚墒明显,利于下层土壤水分的保持,对于来年植物生长具有一定的意义。     

不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响

为探究不同矿化度咸水结冰灌溉对重度盐碱地土壤水分入渗和盐分运移的影响。采用室内有机玻璃土柱模拟试验,设置3个梯度灌水水质(蒸馏水、3 g/L微咸水、10 g/L咸水)和2种灌溉方式(结冰灌溉、直接灌溉)的6种不同处理,对土壤的水分入渗特性及脱盐效果进行对比分析研究。结果表明:(1)3个梯度灌水水质下,结冰灌溉方式的土壤初始入渗速率分别是直接灌溉方式的8.2,4.6,5.8倍。结冰灌溉方式下,灌溉水矿化度越高,土壤入渗速率越快;(2)Kostiakov模型适合拟合不同矿化度咸水结冰灌溉方式下的土壤水分入渗过程,Horton模型适合拟合不同矿化度咸水直接灌溉方式下的土壤水分入渗过程;(3)3个梯度灌水水质下,直接灌溉方式0—60 cm土层土壤含水率较结冰灌溉方式分别提高1.4%～6.3%,1.6%～3.6%,0.9%～7.6%;(4)各处理下0—30 cm土层土壤脱盐效果较为显著,盐分不断向土层60 cm处迁移,各处理土壤脱盐率逐渐降低。0—30 cm土层处,淡水直接灌溉方式下土壤脱盐率最大(93%～97%),3 g/L微咸水结冰灌溉的脱盐率次之(87%～91%)。50—60 cm土层处,淡水结冰灌溉方式下土壤脱盐率最高(13.3%),其次为3 g/L微咸水结冰灌溉方式(9.1%)。综合考虑,3 g/L微咸水结冰灌溉能够提高土壤水分入渗速率,有效降低0—60 cm土层的土壤盐分含量。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量的影响研究

为探讨微咸水灌溉利用模式,在天津市静海县进行了微咸水灌溉试验,研究了微咸水灌溉对土壤盐分动态与作物产量的影响.结果表明,微咸水灌溉下,施用改良剂能提高土壤渗透性,降低土壤pH值和土壤电导率(EC),降低了土壤含盐量,同时在试验周期0 60 cm的土层内未出现积盐现象.此外,微咸水灌溉时,施用改良剂可显著增加小麦穗数和玉米穗粒数,提高作物产量.采用3.7 g/L微咸水灌溉配合施用改良剂是该地区适宜的微咸水灌溉模式.