土壤盐渍化治理防护毯的研发及试验

土壤盐碱化问题是中国农业面临的一个巨大挑战,严重制约着农业生产的发展。为探索治理土壤盐渍化的方法,该文基于干旱区5类代表性土壤（砾砂、粉土/粉砂、粉土/粉细砂、粉土和亚黏土）的盐碱化规律,以盐碱土形成原因为切入点,结合土壤水的毛细管作用,以海绵（强力吸水层）、吸热聚乙烯编织布（蒸散加强层）为主要材料,设计出一种盐碱地治理防护毯,并对防护毯吸盐的深度和效果进行试验研究。结果表明：5类土壤表面的积盐情况各不相同,粗颗粒土（砾砂及砂土）含量较大时,在强蒸发条件下,3～4 d土样表面积盐后形成了一层厚约3～4 mm"盐痂";细颗粒土（亚黏土和粉土）含量相对较多时,短期内表面积盐速度相对较慢且现象也不明显,10～12 d后,土样表面可观察到一层细密的晶体盐颗粒。所以,土壤岩性质地与表层积盐量关系密切。总体趋势是：土壤颗粒越粗,土壤表层在早期的积盐量越大;土壤颗粒越细,土壤表层在后期的总体积盐量越大。在干燥通风和室外温度25℃的条件下,防护毯针对上述不同类型土壤进行吸盐试验,在4 d后0～10 cm土层的含盐量（质量分数,下同）均可减少80%（P＜0.05）以上;＞10～20 cm土层至少减少50%（P＜0.05）以上;对于砂性土来说,＞20～30 cm土层含盐量减少了50%左右（P＜0.05）,而黏性土和壤土可减少20%～30%以上（P＜0.05）。对于实际中的盐碱土而言,含盐量减少30%时,土壤的肥力和可耕作程度会明显改善,能有效减小盐碱化对作物生长的影响。此外,研究还发现,铺设防护毯还能改变盐碱地表层土壤的结构,增强土壤的透气性。防护毯最佳使用时间应为土壤毛细管作用最强烈的时间段。该研究提供了一种有效的盐碱地治理措施。     

淹水在苏打盐碱土形成过程中的作用——苏打盐碱土形成原因的探讨

苏打盐碱土在我国松嫩平原西部地区广泛分布,它以透水性差,碱性强为主要特点,是世界上最难治理的一类障碍性土壤。近年来,该区土壤苏打盐碱化程度日益加剧,面积不断增加,亟待治理,而弄清苏打盐碱土形成的主要原因是有效治理的前提。本文对松嫩平原西部苏打盐碱土形成原因,从土壤地表景观格局、物理特征和化学性质方面进行了系统归纳与总结,概述了淹水对土壤盐分以及生物的影响,发现由于特殊的地形地貌,该区土壤过去经常处于淹水状态,长期的排水不畅导致区域内水分运动以上行为主,积盐作用强烈,淹水在苏打盐碱土形成和导致盐碱化加剧过程中起到了重要作用。文章同时从3方面提出了苏打盐碱土治理的有效对策与途径。     

黄土土质对溅蚀特征的影响

土壤质地是土粒溅蚀量及溅出方式的重要影响因素。以黄土高原4种土壤(土、黑垆土、砂黄土、黄绵土)为试验用土,通过人工模拟降雨试验研究了黄土土质对溅蚀量、溅出土粒颗粒组成的影响。结果表明:(1)溅蚀量随降雨历时增加呈幂函数趋势增加。降雨开始时溅蚀量取决于土表松散颗粒含量及土粒均匀程度。随后溅蚀量增加速率则取决于黏粒(0.002mm)、细粉粒(0.002~0.02mm)及吸湿性黏土矿物含量,二者综合作用使得溅蚀量增加幅度减小。(2)溅蚀过程中溅出土粒的粒径组成决定于供试土壤的颗粒组成,0.25mm颗粒含量高的土壤溅出土粒粒径分布均匀,而0.25mm颗粒含量低的土壤溅出土粒集中分布于粗粉粒、细砂粒粒级内。(3)通过溅出土粒实际与原始颗粒含量的比值可判断土壤颗粒溅出方式。供试土壤黏粒、细粉粒、粗粉粒(0.02~0.05mm)的实际与原始颗粒含量比值1,均以团粒形式溅出,不受土壤类别影响;而土、黑垆土砂粒的实际与原始颗粒含量的比值1,以团粒形式溅出;砂黄土、黄绵土土壤砂粒实际与原始颗粒含量比值≈1,以单粒形式溅出。     

半干旱地区土壤盐碱化预报研究-以吉林省西部洮儿河流域为例

通过对地下水盐均衡和包气带的盐通量及积盐率计算,用土壤盐碱化预报模型,对吉林西部洮儿河流域不同地貌单元进行了土壤盐碱化预报研究,流域内土壤盐碱化发展的总体趋势加重,但不同地貌单元的发育程度有很大的差别,从流域的上游到下游,土壤盐碱化人无到有,由轻到重。传统上用发展速率的方法预测盐碱化是不严谨的。     

河套盐碱地不同利用方式土壤盐碱化特征差异分析

为研究河套平原盐碱地在不同利用方式对土壤盐碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对5种土地利用方式下(林地、农用地、牧草地、改良地、盐荒地)不同深度土壤剖面形态特征、可溶盐含量、盐分离子组成、总碱度、pH、碱化度等指标的变化规律进行了系统研究。结果表明:不同利用方式土壤剖面土体结构、颜色、根系分布、石灰性反应及碱化层分布均有明显差异;土壤剖面的可溶性盐、阴阳离子分布因土地利用方式不同而存在差异,牧草地和林地土壤剖面可溶性盐呈"橄榄"型、盐荒地和改良地呈"表聚"型、农用地呈"底聚"型;土壤pH、碱化度和总碱度在剖面中的分布特征基本一致,呈"S"型;经不同利用方式土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,与盐荒地相比,农用地盐碱化指标下降的最为显著(P0.05),其中0—20 cm土壤全盐量降至0.88 g/kg,pH降至7.83,总碱度、ESP降至0.17 cmol/kg和12.54%,表明苏打盐碱地经农用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程;土壤全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、总碱度、pH可作为控制区域盐碱化的主要因子。研究结果为阐明河套平原盐碱地的盐碱化过程及盐碱化土壤利用模式提供技术参考。     

洛惠渠灌区水土化学特性分析

为了深入了解洛惠渠灌区土壤盐碱化程度,分别测试了2004年实地采集的63个土壤样品和71个地下水样品,测定项目分别为土壤含盐量、碱化度、阴阳离子含量和地下水化学成分,并分析了该灌区土壤盐碱化现状以及地下水水质状况.结果表明,洛惠渠灌区土壤盐碱化较明显,盐渍化土壤分成盐土和碱土两类,主体成分为钠(钾)、钙的硫酸盐和碳酸盐;而地下水化学类型基本属于氯化钠-硫化钠型.通过计算其钠吸附比和镁系数可以推知该灌区地下水大部分对灌溉作物有不利影响,并且对土壤有进一步碱化的威胁.因此,有效控制该灌区地下水位是治理土壤盐碱化的重要措施,还要考虑不同区域土壤易溶盐含量,作物耐盐碱性等因素.应当综合工程、生物、化学等方法来改良利用盐碱土地,方能起到事半功倍的治理效果.     

模拟土遗址中可溶盐运移规律的初步探索

采用常规的定性和定量分析方法,测定了陕西师范大学土遗址模拟坑中不同位置土壤含水率、可溶盐成分及含量。结果表明,这些可溶盐主要为钙和钠的硫酸盐类,它们随着水分沿竖直方向和水平方向不断地向遗址表面运移,最后在土壤表层积累堆积;利用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM)和超景深三维立体显微镜(3DSDDM),分析了可溶性盐分对遗址土壤结构的破坏作用,结果表明,由于可溶性盐分在遗址表面的累积,可溶性盐分在遗址孔隙中形成了巨大内应力,使土壤颗粒之间的黏结力减小,土壤颗粒之间的距离拉大,使土体表面泛白酥解,严重时引起土颗粒的脱落和酥解。本研究为土遗址保护中盐害治理提供了依据,对保护大批濒临破坏的土遗址,推动文物保护的理论研究与实际工作均有重大意义。     

耕作期内土壤水分和盐分运动规律及其影响因素

[目的]分析灌溉期内土壤水盐运动规律,为改进灌区耕作期灌溉制度存在的现行问题、土壤盐碱化治理以及节水型灌溉工程的实施对生态环境的影响提供科学指导。[方法]综合考虑土壤质地、灌溉方式、作物种植等因素进行试验点、观测点的布设,基于2a耕作期监测数据分析,通过常规方法对土壤脱盐积盐运移(表聚型、底聚型、均衡型及震荡型)、耕作期内不同耕种观测区内土壤盐分变化等方面进行计算分析,并对影响因子(地下水埋深、初始含盐量、降雨)进行相关性分析。[结果]灌溉初期土壤表层含盐量变化较早,灌后10d土壤含盐量开始回升,各观测区土壤含盐量随时间逐渐减小。[结论]荒地内不同土层观测期内呈积盐状态;不灌或少灌区域土壤表聚趋势加强;地下水埋深较深的井灌区,脱盐速率快于潜水位较高的渠灌区;初始含盐量越高,土壤脱盐量绝对值越大,相对脱盐率与初始含盐量并无明显关系。     

土地盐碱化过程中的冻融作用机制——以吉林省西部平原为例

冻融作用是土地盐碱化独特的形成机制,它与因地面强烈蒸发而引起的现代积盐过程有所区别,对冻融区域春季积盐具有明显的控制作用。在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层。土壤冻结和融化形成了特殊的水盐运动规律,冻结过程中随着水分向冻层集,冻层以下土层及地下水中的盐分向冻层积累,整个冻层的土训含盐量明显增加;在融化过程中,随着地表荪发逐渐强列,使冬季逐渐于冻结层中的盐分,转而向地表强列聚集,其强列程度近科“爆发式”。没化通之前,冻层象一块连续不断的大隔水层,隔断了冻层之上土壤水分与冻层之下潜水的联系,此时土训盐碱化的发生与地下水位没有直接联系,而是受冻层以下冻融滞水的直接影响。所以用潜水临界深度来解释春季“爆发式”积盐难以得到令人信服的结论。     

河南省地形、土壤和地表水体多样性格局特征

在水土资源多样性的研究中,地形要素对其空间分布形式和内在联系有重要影响。选取河南省作为研究区,在1 km×1 km网格尺度下以变形仙农熵公式计算河南省的地形空间分布多样性和土壤空间分布多样性(土类级别)及关联性,并将河南省划分为6个面积相近的次级区域,用空间分布面积指数(Y_h)计算地形、土壤的构成组分多样性,用空间分布长度指数(MSHDLI)计算地表水体多样性,对以上特征及关联性进行研究。结果表明:平原和潮土是河南省面积最大且空间分布离散性最高的地形类型和土类。地形与土壤之间关系密切,有76%以上的相关系数r值大于0.50,相关性高;6个分区中,东部分区为单一的平原地形但MSHDLI值次高,平原地形水系发育好,西部分区地形复杂且以山地为主但地表水体多样性指数MSHDLI值最小,山地条件下水系发育较简单;研究区面积相近的情况下,土类构成组分多样性值主要取决于土类间面积大小的均衡程度,与土类面积比例平均变化量之间呈负相关,R~2值为0.94;面状的地形和土壤构成组分多样性指数与线状的地表水体多样性指数间无明显相关性。综上所述,地形、土壤和地表水体三要素间关系密切,共同影响地多样性的空间格局。     

微咸水灌溉条件下含黏土夹层土壤的水盐运移规律

黏土夹层影响着土壤水盐运移及分布,为了研究在含黏土夹层的土壤中进行微咸水灌溉时土壤的水盐运移规律,进行了春小麦微咸水灌溉大田试验,并在此基础上运用数值模型对土壤盐分累积趋势进行了模拟预测。结果表明,黏土夹层对土壤水盐运移具有显著的阻碍作用,黏土夹层以上土壤平均含水量、含盐量呈随灌溉水矿化度增大而增加的趋势,黏土夹层以下各处理土壤水盐分布几乎不受微咸水灌溉的影响;大定额冬溉洗盐后,各处理0～70 cm土层最大积盐率仍高达65.7%,部分盐分滞留在黏土夹层以上;土壤盐分分布预测结果表明,微咸水连续灌溉5 a后,灌溉水矿化度为4和5 g/L的处理土壤盐渍化倾向明显,不宜在含黏土夹层地区长期使用矿化度>3 g/L的微咸水进行灌溉,否则将对土壤环境产生严重危害。     

新疆浅层暗管排水降低土壤盐分提高棉花产量

土壤盐渍化问题严重制约着干旱区农业可持续发展,为达到土壤脱盐的效果,增加作物产量,该文针对膜下滴灌棉田,采用完全随机试验方案,在装有暗管的中度和轻度盐渍化土壤上种植棉花,分析暗管降盐技术对轻度和中度盐渍化农田土壤盐分变化规律及棉花产量的影响。结果表明:轻度和中度盐渍化农田土壤盐分剖面特征均由表聚型向脱盐型变化,中度盐渍化土壤0~20 cm土层盐分下降最快,其他土层盐分含量均呈现显著下降趋势;轻度和中度土壤最高脱盐率分别为50.96%和90.89%,中度盐渍化土壤盐分可降低至轻度水平;暗管排水的电导率变化范围为7.53~11.16 dS/m,pH值变化范围7.08~8.20;轻度和中度盐渍化棉田增产幅度分别为25.3%和55%。研究表明与滴灌配套的浅层暗管排水降盐技术可有效治理盐碱土壤,提高作物产量,该研究可为盐渍化土地的可持续利用提供依据。     

中国盐渍土研究：历程、现状与展望

盐渍土研究是以盐渍土和盐渍生境作为主要研究对象，以盐渍土和盐渍化的发生与演变过程、环境要素和人类活动对盐渍化的影响与作用机制、盐渍土的治理、改良和利用的理论与技术为主体的研究领域。我国盐渍土面积巨大、种类繁多，盐渍化问题突出，对农业生产和生态环境造成不同程度的影响。我国科学家提出的盐渍土“水盐调控”“水盐平衡”，“淡化肥沃层”和“障碍消减”等理论与技术方法，为发展农业生产、提高土地产能、保障粮食安全、拓展耕地资源等发挥了积极作用。近期我国在土壤盐渍化演变过程的监测与多源数据融合、土壤水盐运移过程模拟与尺度转换、盐渍农田养分循环与减损增效、盐渍障碍的生态消减、盐渍障碍微生物修复、盐渍农田灌排优化管理与边际水安全利用等方面取得了积极的进展和成果。建议今后深入开展盐渍土精准控盐的高效和安全用水、土壤盐渍障碍的绿色消减与健康保育、盐渍农田养分库容扩增与增碳减排、土壤盐渍化与区域生态的耦合响应和协同适应等方面的理论与技术研究。应面向农业、资源、生态、环境等领域和行业，致力于拓展理论和新技术的研究，为国家农业升级、粮食安全、耕地保护、生态安全、高质量发展发挥重要作用。本文回顾了我国盐渍土研究工作的...     

不同灌溉方式和作物类型对西北干旱区耕地土壤盐渍化的影响

土壤盐渍化是西北干旱区耕地发展的主要限制因素之一。近10年来,新疆石河子垦区耕地的灌溉方式和作物类型都发生了很大的变化,并对耕地土壤的盐渍化产生了影响。为此,基于不同作物类型、不同灌溉方式下典型耕地地块的实验数据,采用配对T检验、曼-惠特尼U检验等统计分析方法,研究了垦区灌溉方式和作物类型对耕层土壤盐分的影响。结果表明：（1）漫灌相对于滴灌来说,会降低土壤耕层的总含盐量,但是却使得耕层表层盐分积聚;漫灌条件下盐分在水平方向分布比较均匀,而滴灌条件下其分布离散程度较高。（2）作物类型对土壤耕层总含盐量及盐分在耕层土壤中的水平和垂直分布影响均不显著,短期的作物改种（棉地改为玉米地）对土壤耕层盐分含量没有明显影响。     

绿洲灌区固定道耕作对土壤盐分动态的影响

解决节水灌溉与控制土壤次生盐渍化的矛盾,对干旱内陆绿洲灌区农田节水、防止土壤次生盐渍化和保证绿洲农业稳定持续发展具有重要意义。本研究以传统翻耕(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道保护性耕作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式为研究对象,研究了固定道耕作模式下的土壤盐分特征。结果表明:与播前相比,收获后FRB处理0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~100 cm土层土壤含盐量分别提高83.3%、77.2%、47.6%和84.0%,PRB处理分别提高62.6%、46.3%、28.2%和103.6%。ZT和CT处理0~200 cm土壤含盐量呈"脱盐"和"聚盐"交替变化趋势,0~60 cm各土层土壤含盐量随灌水显著降低,而60~200 cm各土层土壤含盐量随灌水显著增加。0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层是PRB和FRB处理土壤盐分的主要累积区,ZT和CT处理土壤含盐量随灌水最终积累在100~160 cm土层。从头水后至收获各个时期,PRB处理0~200 cm各土层土壤含盐量均高于FRB处理,且差异显著。ZT处理0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~100 cm土层土壤含盐量均显著高于CT处理。垄床不同位置土壤盐分运动水平方向上均呈"垄边向垄中"迁移特点,但PRB处理迁移能力强于FRB处理。垂直方向上,FRB处理在土壤60~80 cm处形成积盐峰,而PRB处理在土壤40~60 cm处形成积盐峰。随灌溉水分入渗再分布后FRB处理土壤盐分向垄沟中部和垄床表层迁移,PRB处理土壤盐分在垄床40~60 cm土层处形成一个积盐层。结果说明,垄作方式能显著增加土壤剖面盐分累积。随着垄作年限增加,盐分向垄床中部积累的能力和含量均增强,由此垄作种植应考虑适时漫灌以达到淋洗土壤盐分的目的。     

多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证

基于饱和—非饱和土壤水分运动理论,通过HYDRUS-1D软件对多因素作用下的土壤上升毛管水运动进行模拟,研究土壤容重、黏粒含量、初始含水率、地下水埋深和时间5个因素对上升毛管水运动特性的影响。分别建立上升毛管水补给量和毛管水上升高度与各影响因素之间经验模型,其均方根误差均为0.003 cm,相关系数均大于0.99,决定系数均大于0.98(P0.01),计算值与实测值相对误差均小于11.25%。各影响因素对上升毛管水补给量的影响程度由大到小依次为时间、土壤容重、初始含水率、黏粒含量、地下水埋深,对毛管水上升高度的影响程度由大到小依次为时间、初始含水率、黏粒含量、土壤容重、地下水埋深。采用截距为0的线性函数对毛管水上升高度与上升毛管水补给量之间的关系曲线进行拟合,其决定系数均在0.96以上,表明其两者之间呈显著线性关系。该研究成果可为制定灌溉和排水以及盐碱地改良等措施提供理论依据。     

干旱区咸水滴灌土壤盐分的分布与积累特征

通过三年咸水灌溉田间试验,探讨了新疆干旱区膜下滴灌条件下,咸水灌溉后土壤中盐分的分布及积累特征。研究结果表明:膜下滴灌棉田持续利用咸水进行灌溉,土壤中盐分逐年增加,积盐程度随灌溉水盐度的增加而加重。地表滴灌土壤盐分的表聚明显;而地下滴灌在滴灌管上部土层盐分含量较高。与地表滴灌相比,地下滴灌的盐分会被淋洗到更深的土层。两种滴灌方式下,0￣100cm土壤平均盐度均逐年增加,且积累程度随灌溉水盐度增加而加重。在干旱区连续进行咸水灌溉,盐分的累积效应非常明显,如果不采取必要的洗盐措施,土壤中盐分最终会累积到危害作物生长的程度。     

盐渍化弃耕地土壤盐分动态及其影响因素

以干旱区盐渍化弃耕地分布的光板地(裸地),不同生长时期的猪毛菜(Salsola ferganica)、芦苇(Phragmitesaustralis)和盐穗木(Halostachys caspica)群落为研究对象,研究了准噶尔盆地南缘玛纳斯河灌区典型盐渍化弃耕地土壤盐分的动态特征,并讨论了影响土壤盐分积累和迁移的环境因素.结果表明:试验区不同植被条件下土壤盐分含量差异较大,土壤0～ 100 cm各层盐分均为中等强度的变异.在地理地形、地下水位、成土母质等一致的条件下,气候的干热变化影响着土壤盐分的季节性变化,植被、土壤质地、土壤水分状况等因素与盐渍化弃耕地土壤盐分积累和迁移关系密切.     

高矿化度对砂性土毛细水上升影响

为明晰极端干旱区高盐度潜水蒸发机理,指导盐荒地开发与水盐调控,开展了砂性土条件下,不同粒径及潜水矿化度（1、30、100、250 g/L）组合的毛细水上升试验。结果表明,试验后期毛细水上升规律稳定时段：粗砂土柱,潜水矿化度越大,毛细水上升高度越小;细砂土柱,1 g/L处理毛细水上升高度明显大于其他3组;粉土土柱,不同处理毛细水上升高度由大到小为：30、100、250、1 g/L。试验初始阶段,除粗砂外并不表现为矿化度越大,毛细水上升速度越小的趋势。相比高矿化度,粒径是控制毛细水上升的主要因素。研究表明,土体颗粒较细时（细砂、粉土）,高矿化度不仅改变毛细水重力,也使得土体孔隙结构发生不同程度变化,二者综合作用于毛细水上升过程。     

灌溉灰钙土水盐动态之初步研究

宁夏南部气候干旱,淡水十分缺乏,但苦水资源尚丰,为了提高农业生产,势必发展苦水灌溉。该区为底层盐化灰钙土,苦水灌后大量盐分积累在上层土壤中,导致表土很快发生次生盐渍化,影响农业生产的进一步发展。土壤盐分随水分而运动,两者在行迹上是密切一致的。土壤的积盐和脱盐,就是土壤水分随着灌水及气候季节变化而运动的结果。