河套灌区典型区周年内耕层土壤盐分时空变异研究

【目的】研究河套灌区典型区耕层土壤盐分在周年内的时空变异规律,分析其盐碱化风险。【方法】利用经典统计分析与地统计分析相结合的方法分析研究区周年内(2018年秋浇前到2019年秋浇前)耕层土壤盐分的空间变异性,利用指示Kriging插值法绘制出土壤盐分的概率分布图,分析其分布规律。【结果】①各时期土壤含盐量0～10 cm10～20 cm20～40 cm;耕地各土层在夏灌期处于积盐状态,荒地在三水前变化很小,之后迅速积盐,耕地和荒地各土层自下而上积盐速度逐渐增大,荒地积盐速度大于耕地。②各时期0～40 cm土壤盐分半方差模型均可以用球状模型拟合,变程在1 104～1 994 m之间,属于中等空间自相关性,秋浇前土壤盐分空间结构性略好于其他时期。③同一年内土壤盐碱化高风险区面积逐渐增大。【结论】各时期土壤盐分呈表聚型,夏灌期均处于积盐状态,盐荒地旱排盐效果显著;研究区一水前到五水前土壤盐分空间结构性变化不大;同年各时期盐碱化分布格局类似,但积盐程度和盐碱化面积都随时间逐渐增加,节水灌溉条件下秋浇压盐更为重要。     

内蒙古河套灌区耕地与荒地间水盐补排规律的研究

在野外实测资料的基础上,针对内蒙古河套灌区耕地与荒地间水盐补排关系与水盐运移规律,利用水盐平衡原理,对灌区内耕地间隙分布的荒地进行水分和盐分运移平衡研究。研究显示,耕地盐分部分向荒地迁移,荒地对灌区盐分分布具有调节作用。耕地每年平均有28.1%的灌溉水浸入荒地,荒地每年积盐268.5 g/m2,为灌溉水盐分的38.3%。研究为灌区水盐科学及区域水盐管理提供科学依据,对河套灌区可持续发展具有重要意义。     

河套灌区解放闸灌域盐荒地积盐量分析

以解放闸灌域为背景对盐荒地水分和盐分的变化展开研究.在田间试验的基础上,通过遥感技术对TM数据解译统计盐荒地面积,利用HYDRUS-1D模型对盐荒地土壤盐分的积聚量与流失量进行了模拟和分析.结果表明,盐分在表层土壤中积聚,解放闸灌域总面积为2 156.47 km²,盐荒地达到了总面积的16.32%.灌域盐荒地1 m深土壤层中,在作物生育期积聚盐量为10.32×10⁶ kg,在秋浇期流失盐量为9.60×10⁶ kg,占积盐量的93.01%;年度积盐量为0.72×10⁶ kg,占积盐量的6.99%.经检验,HYDRUS-1D模型对土壤水分和盐分在垂直方向运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和流失规律.盐荒地盐分的积聚与流失对灌区盐分具有重要调节作用,可为灌区水盐运移的研究提供科学依据.     

内蒙古河套灌区荒地水盐运移规律模拟

该文以内蒙古河套灌区为背景展开荒地水盐运移规律研究。在田间试验基础上,分析荒地土壤水盐的运移机理,利用HYDRUS-1D模型对荒地土壤水盐的迁移规律进行了模拟。荒地做为灌区盐分的贮存地,成为灌区水盐平衡的重要调节因素,荒地水盐动态研究对于干旱灌区具有重要意义。结果表明,强蒸发是荒地水盐运移的原动力,5 cm土层EC值上升了66.10%,20 cm土层EC值上升了63.89%。荒地在作物生育期是积盐的过程,在秋浇期是流失盐分的过程。经检验,HYDRUS－1D模型对盐渍化地区荒地水盐在垂直方向运移的模拟具有较高的精度,为区域水盐管理和灌区的可持续发展提供科学依据。     

河套灌区不同地类盐分迁移估算及与地下水埋深的关系

针对河套灌区引水量逐年减少、输入灌区的盐分无法有效排出、仅能在灌区内部重新分配的现状,以河套灌区耕地-荒地-海子为研究对象,通过野外实测和室内试验分析相结合,基于地质统计学、溶质动力学理论,研究了耕地-荒地-海子系统土壤剖面、不同土层盐分和地下水盐分的时空变化特征,定量估算了不同时期的盐分变化,揭示了系统盐分的表观平衡,分析了地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明:在耕地-荒地-海子系统中,灌溉期,耕地大量盐分随地下水迁移到荒地,秋浇前荒地含盐量是耕地的2倍,秋浇后荒地脱盐量是耕地的3倍。整个生育期耕地1 m土体盐分通过灌溉期淋洗,积盐率仍为56%,秋浇后盐分没有完全排出,脱盐率为44%,土壤深层有轻微积盐现象;荒地1 m土体积盐率为63%,秋浇后脱盐率为62%,荒地盐分全年基本保持平衡。地下水和海子盐分时空分布呈条带状,存在较强的空间相似性,海子是系统的储盐区。应采取有效措施将灌区目前地下水埋深降低0.2 m,研究区地下水埋深控制在1.7～2.3 m之间更佳。在生育期(5月15日—9月15日),荒地1 m土体积盐量为377 705 kg/hm~2。地下水补给荒地20～100 cm土壤盐量为17 985 kg/hm~2,占积盐量的5%; 0～20 cm土壤盐量增加202 395 kg/hm~2,占积盐量的54%;耕地地下水迁移给荒地深层土壤盐量为114 015 kg/hm~2,占积盐量的30%;耕地水平渗透给荒地的盐量为43 305 kg/hm~2,占积盐量11%。本研究可为灌区水盐运移提供理论依据。     

盐渍化灌区盐荒地水盐平衡分析

在野外试验基础上,利用水盐平衡原理对河套灌盐荒地水盐运移规律进行研究。结果表明,盐荒地作物生育期输入盐分27.929kg/hm2,秋浇期流失盐分26.882kg/hm2,盐分积聚1.047kg/hm2,是输入盐分的3.749%。盐荒地具有一定的积盐能力。研究结果可为灌区节水灌溉的实施和土壤盐渍化的防治提供基础理论依据。     

干旱区大田膜下滴灌对土壤盐分的影响

为研究干旱区大田膜下滴灌土壤盐分运移特征,在新疆石河子炮台试验站进行连续4年的试验研究。结果表明,膜下滴灌条件下,边行盐分偏高,棵间土壤盐分上升;耕作层土壤盐分下降,耕作层以下则增加,但由于滴灌灌水频繁,作物根系分布层内(0～40cm)土壤盐分始终处于较低值;利用膜下滴灌可以明显降低盐荒地土壤盐分,加速盐荒地改良和弃耕地的收复。     

天津经济技术开发区绿地土壤盐分动态变化特征

【目的】掌握天津经济技术开发区土壤盐分的动态变化及分布情况,保证城市绿地的可持续性。【方法】通过长期定位监测,分析了研究区2007―2014年的土壤含盐量及pH值。【结果】研究区土壤含盐量整体上均呈逐年降低趋势,截至2014年3月研究区0～80 cm各层次土壤含盐量均在0.11%～0.14%之间,已经达到了滨海地区绿化种植土壤标准对土壤含盐量要求;土壤pH值整体随时间呈波动减小趋势,土壤pH值整体下降了0.33;研究区绿地土壤含盐量分布不均,但随着时间变化,研究区土壤总体的盐分水平分布的均一性有所提高,研究区土壤pH值分布较为均一。【结论】"暗管排盐"措施对天津经济技术开发区的绿地土壤盐分调控效果良好,但仍要加强对绿地土壤水盐动态的监测,减少土壤次生盐渍化的发生。     

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。     

水氮耦合对温室砂培黄瓜基质水盐、氮运移及产量的影响

【目的】探究温室砂培黄瓜在不同水氮施用下的基质剖面水盐、氮的分布运移特征及黄瓜产量的差异。【方法】采用二次饱和D-最优设计进行了砂培黄瓜水氮耦合田间试验,试验共设7个处理,每个处理重复3次,每隔20 d测定各处理4个基质层的含水率、EC值、硝态氮量、铵态氮量,并统计了黄瓜产量,研究水氮耦合对温室砂培黄瓜基质剖面水盐、氮运移及黄瓜产量的影响。【结果】灌水水平是影响砂培基质含水率的主要因素,基质剖面上的水分分布表现出湿润峰明显向深层运移的趋势;膜下滴灌有“抑盐压盐”的作用,避免过量灌水施氮是防止基质盐分富集的有效措施;基质中的硝态氮和铵态氮总体上表现出易随水分迁移的特性,黄瓜根系对于铵态氮的吸收存在阈值;黄瓜产量随着灌水水平和施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势,符合报酬递减规律。【结论】综合考虑基质剖面水盐、氮的分布运移、黄瓜产量及水氮投入等因素,本研究推荐的水氮耦合方案是灌水上下限设置为80.20%～89.40%、60%,施氮量控制在623～917kg/hm²,能够保证黄瓜较好的生长环境、减少水分和氮素淋失风险、避免产生次生盐渍化危害、提高水肥利用效率和黄瓜产量,...     

内蒙古河套灌区秋浇荒地水盐运移规律的研究

在野外试验资料的基础上,对河套灌区荒地秋浇灌水的盐分和水分运移进行了分析。利用水盐运移平衡机理,对荒地1m深土层浸入及流失的水分及盐分进行控制。研究显示秋浇63.0%的补给水分用来淋洗盐分,荒地中1m深土壤含盐量减少了256.8g/m^2,秋浇淋洗盐分,为次年储存盐分腾出＂盐库＂。秋浇期间的水盐运移的研究,对秋浇灌溉节水具有重要意义。     

积水入渗下不同矿化度水对红壤水盐运移特征的影响

【目的】探讨积水入渗条件下矿化度对酸性红壤水盐运移特征的影响,为我国南方非常规水合理利用提供参考。【方法】采取土柱入渗试验,以蒸馏水灌溉(CK)为对照,探究不同矿化度水(1、2、3、5、10 g/L)入渗下南方红壤水分动态运移、水盐分布及土壤pH值变化,并量化矿化度与入渗模型参数关系。【结果】与CK相比,1～10g/L处理抑制红壤水分入渗,同一时刻累积入渗量表现为CK1 g/L处理5 g/L处理2 g/L处理3 g/L处理10 g/L处理。5 g/L处理持水能力显著高于其他处理(p0.05),单位时间湿润锋运移距离小于CK和1、2 g/L处理。Kostiakov公式较Philip方程能更精确描述1～3 g/L处理红壤累积入渗量随时间变化,矿化度大于3 g/L时则相反。红壤累积入渗量与湿润锋运移距离符合线性关系,红壤持水能力、入渗模型参数与矿化度关系均满足三次多项式(R20.95,RMSE0.06)。1～5 g/L处理可使5～25 cm土壤平均含水率增加0.09%～4.61%,各处理土壤EC值和Na~+、Cl~-质量分数随深度增加呈减小趋势,矿化度对25～40cm范围土壤盐分的影响小于上层土壤。与CK相比,1～5g/L处理加剧红壤酸化,10 g/L处理则增加土壤pH值。【结论】矿化度对土壤酸化和分散作用程度不同是造成红壤水盐运移特征差异的原因,南方红壤区非常规水安全利用需综合考虑矿化度作用下土壤水盐、酸碱环境变化。     

基于两种不同质地土壤浅沟排盐效果分析

通过田间及室内试验和数值模拟,对比研究土壤浅沟排盐对不同类型土壤的排盐效果.以土壤颗粒分析、水分运动参数及土壤盐分弥散系数为基础,通过建立的数值模型,探讨膜下滴灌棉田设置浅沟排盐时生育期内土壤水盐运动规律.通过模型对比两组土壤在设置排盐浅沟的情况下土壤水分及盐分的分布规律,分析土壤类型对膜下滴灌棉田土壤水分、盐分分布情况的影响.结果表明粉壤土对土壤的持水效果明显优于壤土;相对于壤土,排盐浅沟在粉壤土中的排盐效果更佳,且盐分主要集中于排盐浅沟坡面处.     

河套灌区土壤盐分时空变化特征及影响因素

为了研究河套灌区土壤含盐量演变特征及主要影响因素,以解放闸灌域为研究区,以0~100 cm深不同土层土壤含盐量及引排水量、地下水埋深、地下水矿化度、降雨量、蒸发量等数据为基础,结合研究区耕地及盐荒地面积变化情况,定量估算了2006—2016年耕地及盐荒地1 m深土层平均土壤盐分总量变化,定性分析了土壤含盐量变化动态,建立了1 m深土层土壤含盐量预测模型.结果表明:近10 a来,灌域年均积盐量为57.12万t/a,其中46.12%积累在1 m土层内,其余则迁移至1 m土层以下和地下水中积聚.1 m土层中,耕地盐分整体上减小6.34%,而盐荒地则增加86.8%;主成分分析结果表明灌区地下水埋深、排水量及年蒸发量对土壤含盐量影响最大,其次为地下水矿化度、引水量及降雨量;逐步回归分析表明采用地下水埋深单因子即可预测耕地1 m深土层土壤含盐量,相关系数可达0.732.     

典型荒漠植物梭梭在咸水滴灌条件下土壤水盐运移特性

【目的】探讨不同矿化度咸水滴灌荒漠植物梭梭对土壤水盐运移特性的影响。【方法】采用测坑进行咸水滴灌梭梭试验,运用舒卡列夫和Piper三线图等方法,分析不同矿化度对梭梭土壤水分、盐分、土壤离子量和水化学特征变化。【结果】①不同矿化度咸水滴灌后,不同深度土壤盐分累积量不同,结果发现在60～80 cm深度处积盐,最高积盐量可达6.2 g/kg;且咸水滴灌梭梭土壤含盐量与灌水矿化度呈正相关关系;②咸水滴灌梭梭后,土壤中SO_4~(2-)、Cl~-、K~+和Na~+离子量的变化随矿化度显著增加,土壤水溶液阳离子由Ca~(2+)逐渐向Na~+变化,阴离子由SO_4~(2-)逐渐向Cl~-变化,水化学类型由SO_4~(2-)-Ca~(2+)?Mg~(2+)型逐渐向SO_4~(2-)?Cl~--Na~+型演化。【结论】不同矿化度滴灌梭梭条件下,分析土壤含水率、含盐量的分布特征,明确了不同咸水滴灌对土壤离子变化及水化学演变特性,为当地咸水资源的高效利用及生态建设具有指导意义。     

不同类型盐荒地蒸发能力与水盐变化特征研究

盐荒地通过强烈蒸发产生的干排作用是干旱半干旱灌区土壤盐分均衡和盐渍化防治的重要途径。为探究盐荒地的利用方式对干排作用的影响,本研究以内蒙古河套灌区为背景,在同一地点选择木本、草本、裸地三种植被类型盐荒地,开展了为期5个月的灌溉季节盐荒地蒸发能力与水盐变化特征的试验研究。结果表明,盐生植物不仅能够有效抑制盐荒地土壤表层的蒸发,还能够通过蒸腾作用促进土壤水分运动,使得土壤盐分在空间上分散,有效地发挥干排系统中盐荒地聚集盐分的能力。研究成果可为灌区干排水控盐系统的规划设计提供理论依据。     

不同灌溉方式下施用生物炭对土壤水盐运移规律及玉米水分利用效率的影响

【目的】研究不同灌溉方式下生物炭对土壤水盐运移特征、作物生长及水分利用效率的中长期综合影响效应,推荐适宜的灌溉方式和生物炭用量,为内蒙古河套灌区农田水资源高效利用及盐碱化耕地治理提供理论依据和技术支撑。【方法】以灌溉方式、玉米秸秆生物炭用量为二因素,设计完全随机区组田间小区试验,共设置6个处理,其中灌溉方式为地下水滴灌、地下水畦灌、黄河水畦灌,生物炭用量为0、30 t/hm~2。生物炭在2016年玉米播种前施入土壤表面并通过旋耕机混入土壤耕层,2017年和2018年不再施用生物炭。2018年玉米生长季考察并分析不同灌溉条件-生物炭耦合处理下的土壤水分动态、降盐效果、玉米产量、蒸散量和水分利用效率。【结果】地下水滴灌条件下,与未施加生物炭的处理相比,施加生物炭的脱盐量增加13.3%,作物蒸散量提高10.5%,水分利用效率6.0%,产量提高3.5%。而畦灌条件下,施用生物炭的处理的脱盐量增加5.0%,蒸散量提高1.3%,产量提高4.8%,水分利用效率增加3.1%。【结论】生物炭施用后的第3年仍能抑制不同灌溉方式下玉米农田0～100 cm土壤的盐分积累,提高作物水分利用效率,增加作物产量,相比而言,膜下滴灌下施用30 t/hm~2的生物炭的节水降盐增产效果更优。     

基于溴离子示踪的干旱地区潜水蒸发规律研究

【目的】定量研究干旱地区潜水蒸发规律。【方法】以河套灌区义长灌域为研究区,采用人工示踪剂溴离子示踪法研究了盐荒地潜水蒸发规律,通过获取试验期间研究区内6个试验点不同土层深度土壤溴离子质量浓度、含水率、含盐量数据,分别利用化学示踪法、水均衡法及经验公式法计算了潜水蒸发量,对比了3种方法的结果及适用性并分析了潜水蒸发量与不同土质、不同土壤含盐量的关系。【结果】利用溴示踪方法得到研究区7月6日—8月18日潜水蒸发总量为35.20 mm,平均潜水蒸发系数为0.28;水均衡法所得结果为32.29 mm,与示踪法所得结果的相关系数达到0.96;由于研究区域土壤异质性强,且干旱区水文地质资料较为匮乏,经验公式法参数获取难,水均衡法所需实测资料多,在研究区适用性不高。而溴示踪法操作简单、经济实用,适用性强,较其他2种方法更为可靠。研究区潜水蒸发量随黏粒质量分数的增加而不断减小,二者之间的相关系数达到了0.80,尤其当土壤中存在黏土夹层时,将降低潜水蒸发速率。【结论】研究区土壤含盐量的变化量随潜水蒸发量增加而不断增加,表明盐荒地强烈的蒸发作用是造成耕地与荒地水盐交换的驱动力,直接影响灌区的水循环过程。     

含钠盐量变化对土壤水分入渗特性影响的试验研究

【目的】研究土壤含钠盐量变化及钠盐含量垂向异性对土壤水分入渗特性的影响,以期为海涂盐渍土水土资源高效利用与保护提供理论依据。【方法】设置土壤含钠盐量垂向均质及垂向异质变化共6个处理,采用恒定水头入渗法进行土壤水分入渗试验。主要从入渗速率、累积入渗量及湿润峰距离3方面对土壤水分入渗特性进行分析讨论与模拟。【结果】对于盐分分布均匀的土壤,入渗初期水分入渗速率与土壤含盐量有显著关系,但对于盐分含盐量垂直分层土,土壤盐分含盐量与水分入渗速率关系较为复杂。在相同入渗时间内,盐分均质土累积入渗量随土壤含盐量增大呈显著降低趋势;对于盐分含盐量分层土壤,盐分含盐量垂向减小土壤累积入渗量大于盐分浓度垂向增加土壤,且土壤剖面垂向盐分含盐量变化对水分累积入渗量影响相比土壤盐分含盐量均匀变化对入渗过程的影响更显著。土壤湿润锋深度随入渗时间延长而增大,且在入渗初期速度较快,随后逐渐缓慢,最后趋于平缓,上层土壤盐分浓度对湿润锋深度影响较大。【结论】结合盐分均匀变化及垂向异质性变化土壤定水头入渗试验,明确了土壤孔隙水分运动与盐分浓度变化的响应规律。土壤垂向理化性质改变对水分入渗过程具有一定影响,同时利用Kostiakov入渗经验公式和简略Philip入渗方程可以较好地拟合该入渗过程。     

伊犁察南灌区土壤盐分时空变异特征与运移机理研究

以伊犁河谷察南灌区为研究区,运用磁感式电导率快速获取技术及室内分析相结合手段,通过构建盐分解译模型,获取2015年及2016年秋季0~30 cm、30~60 cm、60~100 cm土壤盐分含量。对土壤各土层进行了盐渍化分级统计和半方差函数分析及空间插值分析。对研究区高程信息进行提取,并通过调查河流影响范围对河流进行缓冲区分析。旨在构建适用于研究区及同类型灌区磁感式盐渍土地快速精量诊断评估与利用规划技术体系,了解干旱、半干旱区灌溉农田土盐时空变异特征,并对土盐时空运移机理进行研究。初步研究表明,相比于2015年秋季,2016年秋季研究区非盐化土面积显著减小,中度盐化土面积显著增加,非盐化土、轻度盐化土呈现向中度盐化土演变的趋势;研究区土壤盐分呈现向中部及东部区域运移的趋势,盐化土面积增加,且盐分含量均值增大;另外,在空间大尺度范围上,河流是影响土盐运移的主要影响因素,在局域小尺度范围内,地势是影响土盐运移的主要影响因素。