洛惠渠灌区地下水动态敏感因子研究

以陕西省洛惠渠灌区实测数据为例,首先采用多元时空序列马尔可夫链分析模型,对多年来洛惠渠灌区地下水动态进行趋势因子评价分析;采用改进的灰色斜率关联法分析各影响因子与地下水埋深的敏感关系;提出临界蒸发量这一概念;建立ARIMA动态模型,并对蒸发量进行预测.结果表明,该灌区地下水动态趋势较恶劣;蒸发量是影响该灌区地下水动态的最敏感因子,各因子之间相互作用,形成了复杂条件下的耦合关系;当蒸发量超过1 800 mm临界值时,地下水位开始回升,对土壤有盐碱化的威胁;未来几年蒸发量多数超过临界值,模型预测精度较高.将以上方法体系运用到灌区地下水动态研究中是切实可行的,可统一管理和调控水资源提供科学依据.     

内蒙古河套灌区碱化土壤的发生原因和特性

本文简述了内蒙古河套灌区自然概况，盐渍化演变过程和碱化土壤的改良现状。着重揭示灌区内碱化土壤的发生原因、类型、性质和特点。该地区碱化土壤发生原因：１．灌区内最严重的碱化土壤大部分因地下水含大量残余碳酸钠，在干旱气候条件下经强烈蒸发而成。主要特点是通体碱化度高，改良难度大。２．地下水和地表水中的钠离子，受各种因素影响在土体中富集并进入土壤吸收性复合体而使土壤碱化。这部分碱化土壤一般表层碱化度较高，而     

基于DRAINMOD模型估算灌区浅层地下水利用量及盐分累积

在灌溉季节,尤其是下游灌区,农田地下水位较高,作物可就地利用部分浅层地下水,从而减少灌溉需水量,达到节水减排的双重目的。大田作物对浅层地下水利用量的估算是合理制定灌溉淋洗制度及控制土壤盐碱化的前提,但其估算存在一定困难。该文假设当农田灌溉、排水等水文气象条件一致时,某一作物对浅层地下水的利用量等于该田块有、无作物(即裸地)2种情况下造成地下水位差异的水量。据此,首先建立了浅层地下水利用量的计算模型,并以某一半干旱灌区为例,利用田间水文模型-DRAINMOD模拟出有、无作物2种条件下农田地下水位变化过程,然后,计算了棉花、小麦轮作期内对浅层地下水的利用量;在此基础上,进一步分析了浅层地下水利用条件下土壤剖面的盐分平衡。结果显示,该文提出的计算模型能够较好的反映大田实际情况;研究时段内,田间地下水埋深平均值为2.1 m,单位面积上作物利用浅层地下水量为305.8 mm,主要发生在作物生长阶段,其中棉花生长季内地下水利用量约为160 mm。盐分平衡计算结果显示,浅层地下水的利用使得水位以上土壤剖面盐分含量增加,但1 m以内根区土壤盐分在降雨和灌溉作用下得到一定的淋洗,未超出作物耐盐极限,不会对产量造成显著影响。研究成果可为相关灌区制定合理的灌溉制度及提高水资源利用效率提供科学依据。     

不同改良材料对苏打盐碱化耕地土壤化学特性及甜菜生长的影响

[目的] 筛选出适宜内蒙古西辽河平原区苏打盐碱化耕地的土壤改良材料,为该区域盐碱地综合开发利用和农业可持续发展提供理论依据。[方法] 选取目前应用效果较好的有机硅肥、腐植酸肥和微生物菌肥3种土壤改良材料,分析其对苏打盐碱化耕地土壤pH值、碱化度、全盐含量、有机质含量及甜菜生长和产量和质量的影响。[结果] ①3种土壤改良材料均能不同程度改善苏打盐碱化耕地土壤化学性状,具体表现为能有效地降低土壤pH值、碱化度和全盐含量,提高有机质含量。不同处理和对照的土壤pH值、碱化度、全盐含量和有机质含量均表现为10—20 cm土层大于0—10 cm土层;与对照相比,3种土壤改良材料对土壤pH值、碱化度的降低幅度和对有机质的提高幅度10—20 cm土层大于0—10 cm土层,而对土壤全盐含量的降低幅度则0—10 cm土层大于10—20 cm土层;3种土壤改良材料中,以有机硅肥对土壤pH值、碱化度、全盐含量和有机质含量的改善效果最佳。②与对照相比,3种土壤改良材料均可显著提高甜菜出苗率和存活率,促进甜菜株高、叶面积指数和全株鲜重等生长指标的提高,进而提高甜菜产量和质量,其中以有机硅肥处理效果最佳;3种土壤改良材料虽然都不同程度地增加了甜菜的产值,但仅有机硅肥经济效益高于对照。③影响苏打盐碱化耕地甜菜出苗、存活、生长、产量和质量指标的主要因子是土壤pH值、碱化度、全盐含量和有机质等化学特性指标。通过施用土壤改良材料,能够对土壤化学特性起到直接调控作用,从而有效地保证甜菜生长发育,提高产量和质量。[结论] 综合考虑土壤特性、甜菜生长、产量和质量以及经济效益等指标,施用有机硅肥较其他2种材料对苏打盐碱化耕地的改良和甜菜栽培具有较好效果。     

关中平原灌区地下水电导率时间变化特征分析

不合理的灌溉方式使我国干旱半干旱地区土壤次生盐渍化问题加重,已成为该地区灌溉农业发展和生态环境质量的制约因素,研究地下水电导率的时间变化对指导灌区农业灌溉具有重要意义。基于对洛惠渠灌区51个观测井地下水电导率的长期监测结果,利用Spearman秩相关系数法和相对差分法分析了地下水电导率的时间稳定性特征。结果表明:洛惠渠灌区地下水主要是微含盐水和中含盐水,其电导率随时间呈现出一定的变化,电导率值越大,其值随时间的变化也相对越大。51个井点的地下水平均电导率在整个监测期间没有呈现增大的趋势,但地下水电导率呈中等变异,变异系数的范围为61%～72%。地下水电导率的Spearman相关系数变化范围为0.81到0.98(p0.01),这表明监测井点地下水电导率时空格局的稳定性较强。2#井点是洛惠渠灌区地下水平均电导率的代表性位置点,基于2#井点的电导率预测值与研究区地下水平均电导率的实际值差异不大。因此,基于洛惠渠灌区地下水的电导率在时间上的稳定性,通过确定地下水电导率代表性位置及该点平均电导率可以快速有效地监测该区地下水平均电导率变化,从而为确定灌溉时间提供科学指导。     

河套灌区盐碱化的特点分析和治理措施的探讨

本文主要分析了内蒙古河套灌区土壤盐碱化的特点;探讨了盐碱地治理的主要措施;指出在气候干燥,蒸发量大,灌溉水盐份高,用量多,排水少,地下水具有地质矿化源和水位浅以及土壤质地较砂等因素的影响下,河套灌区的土壤盐份具有积累快,年中变化大,含量高等特点。由于盐害最严重的时期是从春小麦播种到5月中旬,本文提出河套灌区盐碱地的治理应首先搞好合理灌水和完善排水;同时改进传统耕作方法,采用先进耕作技术和其他措施综合治理。但任何经济有效的措施的设计与实施都需通过对当地盐碱化过程的深入研究,建立关键时期(秋浇、结冻到化冻、春播)的土壤水盐运动模型,进行田间主体工程的定点试验。     

北京市东南郊灌区土壤和农产品酞酸酯污染风险评估

为明确北京市东南郊典型灌区土壤和作物酞酸酯PAEs含量和污染水平,2015年利用气象色谱-质谱仪检测了该灌区31个表层土壤样品和38个作物样品的6种优控PAEs含量.研究结果表明灌区表层土壤PAEs质量分数为1.8～12.2 mg/kg,均值5.1 mg/kg.与国内外相比,该研究中土壤PAEs含量处于较高水平.土壤中邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)含量均值分别占PAEs总量的60.4％和35.9％.土壤样品邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和DnBP含量均超美国土壤PAEs控制标准,但总体上未超过美国土壤PAEs治理标准.冬小麦籽粒、夏玉米籽粒和果蔬可食用部位PAEs质量分数分别为2.34～3.66、1.76～3.15和2.26～3.76 mg/kg;与其他研究成果相比,该研究区农产品PAEs含量处于中等水平.不同污灌历史年限区域土壤和粮食作物籽粒PAEs含量均没有显著差异.冬小麦籽粒、夏玉米籽粒和果蔬中DEHP和DnBP含量分别占总量的50.3％和30.5％、45.1％和50.2％、47.16％～63.3％和31.96％～46.36％.农产品PAEs总量及各组分含量均低于欧洲的建议标准值.粮食作物籽粒中PAEs和DnBP含量与土壤中相应含量呈显著正相关,Pearson相关系数(r)分别为0.74～0.87和0.91～0.92.该研究中农作物对PAEs的迁移系数为0.24～1.65.儿童和成人PAEs致癌风险分别为1.34×10-5和3.87x10-5,非致癌指数分别为9.44x 10-1和3.83×10-1,均在可接受范围内;通过口-作物暴露对PAEs 2种风险贡献均最大,DEHP对人体2种风险贡献最大.     

黄河三角洲海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响

为研究海水灌溉对土壤盐碱化和导水率的影响，该文在黄河三角洲滨海盐渍土上采用75%的海水于田间小区进行3年灌溉试验，分析了海水灌溉前后土壤含盐量、土壤盐碱化的各项指标、土壤中各种离子和饱和导水率的变化，结果表明：采用75%的海水灌溉后土壤剖面中盐分含量明显升高，在土层80 cm以下有盐分积累的现象；而饱和导水率减小；土壤的pH值在海水灌溉前后变化不大；残余碳酸钠(RSC)的变化也较小；土壤的钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)在3年海水灌溉后上升较大，已经超过了碱化土壤的临界值，并均与土壤中的盐分含量呈对数曲线变化。在黄河三角洲地区运用海水灌溉可能会对土壤资源安全产生影响，海水灌溉必须防治次生盐渍化和土壤碱化的发生。     

基于灰色关联分析的土壤水盐动态变化研究

根据洛惠渠灌区多年观测资料与实地调查,采用灰色关联法对灌区地下水矿化度、埋深与土壤含盐量的动态关系进行了分析。阐明了3者之间的年际动态变化规律和耦合关系,建立了灌区土壤水盐动态耦合关系模型。结果表明,地下水矿化度是影响土壤含盐量的主要因素,地下水埋深对盐分的转移也起着重要的作用,各因子之间相互作用,形成了复杂条件下的耦合关系;该灌区处于脱盐和相对稳定状态,受外界因素影响,土壤含盐量变化趋势与地下水矿化度和地下水位变化趋势不一致;基于地下水矿化度和地下水埋深的土壤水盐耦合关系模型具有较高的预测精度,能够很好地定量描述土壤水盐动态变化与其影响因子之间的响应关系。     

河套灌区乌拉特灌域春季土壤盐碱化空间分布特征

盐碱化状况是干旱区灌区水盐合理调控及水土资源合理利用的基础。为掌握内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域春季耕地土壤盐碱化状况的空间分布，通过野外调查采样和实验室检测，对0~20 cm和20~40 cm土层中的全盐量（Total Salt，TS）、pH值、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K++Na+含量、交换性Na+含量、阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，CEC）、碱化度（Exchangeable Sodium Percentage，ESP）等反映土壤盐碱化特征的指标进行了测定和计算，采用经典统计学、地统计学和多指标综合评价方法对土壤盐碱化指标的空间分布特征进行分析。结果表明：1）0～20 cm土层中的TS含量更大一些，可溶性盐分离子主要以HCO3-、SO42-、Cl-、Na+为主。HCO3-、CEC、交换性Na+和ESP的变异系数在10%～100%之间，属于中等变异，其中交换性Na+和ESP的变异系数接近100%；TS、Cl-、SO42-和Na+的变异系数均大于100%，属于强变异。2）土壤pH、TS和ESP的空间分布规律基本一致，在东西方向上，各指标西部低，东部高；在南北方向上，中间低，南、北两侧高。土壤pH值基本在7.5～8.5之间，从TS空间分布来看，灌域内有32%的土壤存在盐渍化问题，且以轻度盐渍化土为主，约占26%；从ESP分布来看，有97%的土壤存在碱化问题，其中轻度碱化土约占40%，中度碱化土和碱土均约占23%。因此灌域内土壤碱化问题比盐化问题更为突出。3）通过因子分析得出TS、Cl-、Na+、交换性Na+、ESP和CEC是乌拉特灌域土壤盐碱化程度的主要影响因子，公因子综合得分值在-0.78~3.38之间，公因子综合得分能排除指标间个体差异，比较客观地评价土壤盐碱化整体水平。     

新疆叶尔羌河流域土壤盐渍化特征研究

以新疆叶尔羌河流域为例,分析了该地区土壤盐渍化的类型、程度、特征、成因以及与地下水埋深的关系。盐渍化程度分析为该区农业发展提供了科学依据;3种土壤盐分组成剖面涵盖了新疆地区典型的土壤盐化类型,为提出针对性的解决方案提供可靠保证;剖析了土壤盐渍化成因及与地下水埋深的关系,指出控制土壤盐分的关键是合理的淋洗与排水、建立明渠排水与竖井排灌相结合的灌溉方式。为新疆及其他类似地区评价与解决土壤盐渍化问题提供了新思路。     

碱性低矿化地下水灌溉对土壤碱化的影响

黄淮海平原是我国最大的冲积平原,也是重要的农业产区.过去由于受旱、涝、盐碱等自然灾害的影响,长期以来农作物产量低而不稳.自六十年代中期以来,采用井灌井排等措施综合治理黄淮海平原,已取得了显著的成效.     

灌区土壤盐分空间变异及多因素响应关系

[目的]研究土壤含盐量空间特征和分布格局,分析土壤盐分空间格局与地下水、土壤物理特性参数间的空间响应关系,为灌区盐渍化防控提供理论依据。[方法]以黄河南岸灌区吉格斯太灌域为例,网格化布点,分层采样测定土壤含盐量、表层土壤含水量、颗粒组成、干容重并换算热容量及导热率,同步监测地下水埋深及含盐量,采用经典统计方法和地统计方法分析土壤含盐量空间分布特征及其与物理特性和地下水等因素间的空间相关性。[结果]灌域处于非盐化—轻度盐化状态,土壤含盐量呈中等空间变异程度,总体呈现相对独立的随机分布,空间结构特征可以用高斯模型和指数模型描述。土壤含盐量与地下水埋深呈显著负相关,与地下水含盐量呈显著正相关,地下水埋深1.6 m区域发生轻度盐渍化风险较高。0—20 cm土壤含盐量与黏粒含量、容重、含水量、导热率及热容量显著空间正相关,相关范围约2～6 km;与砂粒含量呈显著空间负相关,相关范围约2～4 km。20—60 cm土壤盐分与0—20 cm土壤黏粒、砂粒含量、导热率、热容量及含水量呈显著相关,相关范围与土壤表层略有差异。[结论]黏粒含量较高,含水率较大,地下水埋深1.6 m的区域是灌域盐渍化防控的重点区域。     

南亚热带丘陵赤红壤区农业可持续发展的土壤水分管理探讨

焉耆盆地土壤盐渍化日趋严重,直接影响当地农业发展和生态环境建设。作者运用统计特征值、趋势面分析等方法,探讨了焉耆盆地土壤含盐量、盐分化学组成及其空间分布特征。结果发现:(1)除戈壁砾石带外,区内有近60%的土地处于强盐渍化和盐土状态,且主要为氯化物-硫酸盐型盐渍化;(2)荒地土壤的含盐量远大于农田区土壤;(3)表层土壤盐分具有从扇缘到湖滨逐渐增加的趋势,在灌区内土壤盐分随灌溉和排水而呈现季节性变化,但整体上处于脱盐状态。区内土壤盐渍化是在自然和人类活动共同作用下形成的,通过节水灌溉、合理开发地下水、完善灌排系统等措施可有效地改良盐渍土。     

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。     

塔河下游典型绿洲灌区不同土地利用类型土壤的盐渍化特征

[目的]探明干旱区绿洲不同土地利用方式下土壤的盐渍化特征,为区域土地资源可持续有效利用提供支撑。[方法]运用GPS定位技术对塔河下游灌溉用水、地下水以及4种典型土地利用方式下的土壤分不同季节进行调查与采样,并结合室内测定结果,对灌区内的盐分、盐分离子变化特征及其成因进行分析。[结果]研究区土壤呈碱性,盐分类型主要为硫酸盐—氯化物型,盐分含量在2.44～118.05g/kg之间,pH值范围在8.05～8.34之间,不同土地利用类型下土壤盐分含量和pH值在各季节的整体变化均表现为：盐荒地>盐碱草地>耕地和林地。从不同土层深度来看,耕地的盐分在6月和10月呈表聚型,在3月和12月无明显规律,盐荒地和盐碱草地在不同季节下不同土层深度的盐分变化均呈明显的表聚型,林地在各季节下无明显规律。研究区受水库地理位置影响地下水水位较浅(1.4～3.51 m),地下水矿化度较高(1.56～21.30 g/L),灌溉用水、地下水中的盐分离子均以Na⁺和Cl^-为主。[结论]研究区不同土地利用类型下的土壤盐渍化特征主要是受地表覆盖度、作物种植类型、灌溉事件等...     

Simulation of hydrology following various volumes of irrigation to soil with different depths to the water table

Vertical water fluxes at the water table and in the subsoil need to be quantified because of their significance for the supply of water to crops and the control of soil salinization in areas with shallow groundwater. A soil–water–atmosphere–plant (SWAP) model was calibrated using measured values of soil water content and the water fluxes at the water table. The measurements were taken in a field experiment where the depth to groundwater and the volume of irrigation water applied were controlled. The calibrated SWAP model was then used to simulate the soil water content and fluxes at the water table and in the subsoil under different irrigation and groundwater conditions. The predicted values provided a quantitative insight into specific terms in the water balance equation together with soil water fluxes in the subsoil that cannot be measured directly by field instruments. Crops utilized significant amounts of water from deeper soil layers and directly from groundwater, when the volume of irrigation decreased and the depth to the water table was <3.0 m. Depth to the water table significantly influenced water fluxes occurring in the soil profile over the period when evaporation dominated the hydrological cycle. Shallow groundwater is a very significant water resource for meeting the water requirement of crops. In practice, the frequency and quantity of irrigation need to be varied according to groundwater conditions.