运东近滨海地区燕麦秸秆盐分积累与改良盐碱地潜力分析

为探明燕麦在运东滨海盐碱地区秸秆盐分积累特点以及改良盐碱地的潜力,选用"坝莜1号"、"白燕2号"和"花早2号"燕麦,采用单因素随机区组试验,以品种和土壤含盐量作为因素,进行了2组田间试验,测得燕麦的生物量、秸秆离子浓度和积累量及秸秆与土壤离子浓度比值。研究结果显示,"坝莜1号"燕麦开花-灌浆至成熟期整株生物量从2.9 t·hm-2增加至3.8 t·hm-2,延迟20 d收获则减少至2.5 t·hm-2。"白燕2号"在低土壤盐分浓度(1.0 g·kg-1左右)下的生物量(3.1 t·hm-2)显著大于中浓度(2.0 g·kg-1左右,1.7 t·hm-2)和高浓度(3.0 g·kg-1左右,0.4 t·hm-2)下的生物量。中等土壤盐分浓度下"坝莜1号"的生物量(3.8 t·hm-2)显著高于"白燕2号"(3.1t·hm-2)和"花早2号"(2.2 t·hm-2)。"坝莜1号"秸秆中Na+、K+浓度从开花到成熟均显著增加,而Mg2+、Ca2+和Cl-则显著降低。延迟20 d收获,除Ca2+外,其他离子浓度均显著降低。随着土壤盐分的升高,"白燕2号"秸秆Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-浓度显著升高,而K+显著下降。3个品种的Na+、K+和Mg2+之间存在显著差异,而Cl-和Ca2+浓度无显著差异。燕麦秸秆中Cl-浓度最高,K+和Na+基本相当,均高于Mg2+和Ca2+。"坝莜1号"秸秆中Na+、K+、Mg2+、Cl-积累量成熟期最高,延迟收获20 d后积累量均显著降低。"白燕2号"秸秆Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-积累量随土壤盐分升高显著下降。除Ca2+外,Na+、K+、Mg2+、Cl-积累量品种之间差异显著。"坝莜1号"秸秆与土壤离子浓度比值中,Na++K+最大(46~63),其次是Cl-(30~46)、Mg2+(24~30)和Ca2+(3~15);延迟收获后Na++K+和Cl-秸秆与土壤浓度比值显著下降,Mg2+比值无显著变化,Ca2+比值显著升高。随着土壤盐分升高"白燕2号"秸秆与土壤Na++K+和Cl-浓度比值显著下降,Ca2+无显著变化。秸秆与土壤离子浓度比值在品种之间存在显著差异。燕麦理论上具有改良盐碱地的潜力,但收获时间和土壤盐分均会显著地影响燕麦生物量、离子浓度和积累量,从而影响燕麦改良盐碱地的效果。     

暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展

暗管排水排盐技术是通过控制地下水位与高效利用降水或灌溉水资源改变土壤水盐运移规律,从而影响土壤盐分分布规律和土壤特性,达到改良盐碱地的效果。本文在对暗管排水排盐技术自身发展及其应用的关键条件总结概述的基础上,对其改良盐碱地机理与农田生态系统响应两方面的科学研究进展进行了综述。暗管排水排盐技术改良盐碱地机理方面的研究主要集中在暗管埋设对"四水"转化规律的改变以及由此带来的地下水埋深控制或灌溉制度变化、控制性排水和定水位排水条件下的土壤水盐运移规律、暗管埋设条件下土壤水盐运移模型模拟等方面。农田生态系统对暗管埋设排水的响应方面的研究主要集中在以土壤理化性状和土壤养分为主的土壤特性响应、作物生长发育和产量品质的生理生态适应性、农田生态系统土地与种植结构和服务功能的改变等方面。本文最后展望了未来研究的关注点。     

近滨海盐碱地暗管排水条件下地下水埋深动态变化模拟

农田暗管排水工程是近滨海地区盐碱地防御涝渍害、降低土壤盐分和促进作物生长的重要措施。本文应用DRAINMOD模型对河北沧州近滨海暗管排水排盐试验区(暗管埋深1.2 m,间距30 m),2011年6—9月的地下水埋深进行了模拟,并对不同控制性排水方案(无强制排水,地下水埋深控制在50 cm、80 cm和100 cm)下地下水埋深的变化进行了预测。模型所需参数(气象数据、作物数据、土壤参数和排水数据)由室内试验、田间试验和实地观测得到。研究结果表明:DRAINMOD在该地区的模拟值与观测值拟合较好,效率系数为0.67,相对误差系数为6.15%,反映出模型良好的模拟性能;农田暗管排水系统能明显降低涝渍害的发生,即使发生强降水,也能在2 d内将地下水埋深控制在60 cm以下,而若无强制排水地下水埋深需在15 d后降至60 cm;对不同排水方案模拟效果的比较表明,试验区在夏季控制性排水中,将地下水埋深控制在80 cm左右较为合适。综上,DRAINMOD模型可以很好地应用于地下水埋深变化的预测中。因此,在未来的研究中,近滨海盐碱区可以通过DRAINMOD模型模拟地下水埋深变化,从而为农田排水系统的设计提供理论依据,为暗管排水管理制度的建立提供科学的选择方法。     

河北滨海盐碱区暗管埋设下土壤水盐变化响应研究

为探索暗管排水排盐技术在河北滨海盐碱地治理的适用性,考虑排水方式、暗管埋设关键参数(深度与间距)因素水平下,在河北省南大港农场布置并开展5个处理的田间试验,分别为1个明沟排水处理(对照,CK)和4个暗管排水处理(T1、T2、T3、T4,埋深/间距分别为1.0 m/20 m、1.2 m/30 m、1.4 m/40 m、1.6 m/50 m);对照处理设CK1、CK2两个重复。通过周年试验与观测,分析了暗管埋设条件下潜水埋深控制、耕层土壤含盐量变化、暗管最优埋设参数、盐分离子组分变化等。结果表明:(1)暗管排水排盐技术能够有效地控制地下水位,具有增强降水淋洗盐分和降低地下水位抑制返盐的能力,适合潜水埋深较浅的河北滨海盐碱区应用;(2)与明沟排水对照处理比较,在降水相对集中的雨季,暗管排水有更好地缓解涝渍灾害作用,减少70%的涝渍危害;(3)暗管排水可以显著降低土壤耕层(0~20 cm)含盐量,平均降低1.1‰,棉花种植与出苗盐分耐受关键期可平均降低土壤含盐量1.8‰;(4)从地下水埋深的平均下降速率、平均回升速率、暗管铺设经济成本综合考虑,T2处理(即1.2 m埋深,30 m间距)为河北滨海盐碱区最优铺设方案;(5)各盐分离子随土壤水运动迁移速率存在差异,其中以Cl-迁移速率最快,Ca2+次之。     

不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果

[目的]研究不同改良剂在黄河入海口附近滨海重盐碱地上的改良效果,选择出适合于该区滨海重盐碱地上的盐碱改良剂。[方法]选用禾康、磷石膏、微生物菌肥、土生、药肥和有机肥在黄河三角洲毛坨试验站进行盐碱地改良试验,分析不同盐碱改良剂对滨海重盐碱地的物理、化学、生物学性质的改良效应。[结果](1)所有改良剂均能显著降低盐碱地土壤容重,增强土壤通透性,尤其是磷石膏和禾康效果更显著;(2)所有改良剂使土壤电导率明显下降(至少15.9%以上),具有较好的压盐降盐作用。(3)对盐碱棉田脱盐效果较好,能有效改善盐碱土壤化学性质的改良剂是磷石膏和禾康;(4)所有改良剂均能增加盐碱地土壤微生物量,增强土壤呼吸,其效果最好的是有机肥和有机肥菌肥混施处理;(5)能较好地改善盐碱地土壤肥力,提高棉花产量的改良剂是有机肥及有机肥菌肥混施处理。[结论]磷石膏、禾康、有机肥及有机肥菌肥混施处理均能明显改良盐碱土物理、化学、生物学性质。     

暗管排水对河套灌区下游盐碱地脱盐效果的影响

为改善河套灌区土壤盐渍化现状,提高作物产量,在河套灌区下游盐碱地开展暗管排水试验,设置埋深1.2 m、间距 30 m(T1)和埋深 0.8 m、间距 20 m(T2)两种暗管排水埋深间距组合,通过分析土壤盐分和向日葵产量变化,对比不同暗管处理对该区土壤盐分的调控效果。结果表明:1)暗管埋设后,表层(0～ 20 cm)土壤含盐量变化最为剧烈,中层(20～ 60 cm)次之,深层(60～ 100 cm)较为稳定,全观测期内暗管排水控制区表层土壤已由中重度盐碱化(含盐量为 5～ 8 g·kg -1)降至轻中度水平(2～ 6 g·kg -1);2)与暗管水平距离越近,土壤脱盐效果越好,T1和 T2在 0～ 100 cm土层的土壤脱盐率最大值分别为 32.04%和 42.44%;3)由土壤淋洗曲线拟合方程可知,在相同灌水量和土壤深度下,T2土壤淋洗脱盐效果优于 T1,且水平距离暗管越远,土壤盐分淋洗效果越差;4)T1和 T2的向日葵产量均显著高于空白对照处理(T0)(P<0.05),分别较 T0增产 34.29%和53.51%。研究结果为利用暗管排水技术改良河套灌区盐碱地提供一定理论依据。     

咸水结冰灌溉结合改良剂对滨海盐土的改良作用

冬季咸水结冰灌溉是将冬季自然冷资源与滨海盐碱地区丰富的咸水资源相结合, 通过自然结冰使咸淡分离, 再利用结冰融化时咸水先流出淡水后流出会对土壤起到一定的洗盐作用的原理, 对盐碱地进行改良。本文通过大田试验, 研究了冬季咸水结冰灌溉及改良剂对天津滨海盐碱地水盐运移的影响。结果表明, 通过咸水结冰灌溉能降低根层土壤含盐量, 且灌溉水量与土壤含水量呈正相关。冬季咸水结冰灌溉初期可能会引起土壤碱化, 但随着冰层融化及时间的推移, 各处理的碱化趋势会逐渐消弱。在滨海盐土施用磷石膏能够降低HCO₃^-含量, 增加SO₄^2-、Ca²⁺含量, 有效降低Cl^-、Na⁺在总盐分中的比例, 且磷石膏施用量越大, 根层土壤的pH 越低、保水能力越强(7 500 kg·hm^-2 磷石膏>4 500 kg·hm^-2 磷石膏); 施用磷石膏和大水量的咸水结冰灌溉都能很好地促进柽柳生长,且咸水冬季结冰灌溉和施用磷石膏配合(1 350 m³·hm^-2 结冰灌溉+7 500 kg·hm^-2 磷石膏)效果最好。因此, 咸水结冰灌溉配合改良剂应用可有效改良滨海盐土, 改善因咸水结冰灌溉而带来的土壤碱化问题, 为早期植物萌发生长提供有利条件。     

咸水结冰灌溉改良盐碱地的研究进展及展望

冬季咸水结冰灌溉技术是滨海区高矿化度咸水利用和盐碱地改良的有效手段,该项技术依据咸水结冰融化过程中咸淡水分离的基本原理,基于区域气候特点、土壤水盐运移规律以及作物生长发育规律,在冬季抽提当地高矿化度地下咸水对盐碱地进行灌溉,并在冬季低温作用下迅速冻结成咸水冰,春季咸水冰层融化过程中,咸淡水分离入渗,其中先融化的高矿度咸水先入渗,而后融化出的低矿化度微咸水和淡水的入渗对土壤盐分具有较好的淋洗作用,以上过程实现了春季土壤返盐期的土壤脱盐,结合春季地表覆盖抑盐措施和夏季降雨淋盐,土壤的低盐条件得到保持,保证了作物和植物整个生长期的正常生长。该项技术改变了滨海盐碱区土壤水盐运移特征,使春季土壤积盐期变为脱盐期,咸水结冰灌溉后,春季耕层土壤盐分由最初的12g×kg~(-1)迅速降低至4 g×kg~(-1)以下,脱盐率达到66%以上,实现了棉花、油葵、甜菜等作物在滨海重盐碱地中的种植,提高了柽柳、枸杞、白蜡等盐生植物和耐盐植物的扦插移栽成活率,咸水结冰灌溉当年便获得了籽棉产量3 t×hm~(-2)、油葵1.5 t×hm~(-2)、甜菜60 t×hm~(-2),以及90%以上的盐生植物和耐盐植物的扦插成活率,促进了滨海盐碱区盐碱地的开发、农业发展和生态环境建设。近年来,通过系统的研究,我们探明了咸水结冰灌溉过程中咸水冻融咸淡水分离规律,明确了咸水结冰灌溉对土壤盐分的淋洗效果,构建了冬季咸水结冰灌溉改良盐碱地技术体系,确立了冬季咸水结冰灌溉的灌溉时间、灌溉水量和水质等指标体系。本文在以上研究基础上,对盐碱地咸水利用的研究进展进行了总结,并对咸水结冰灌溉基本原理、影响因素以及土壤盐分淋洗效果等方面进行了概述,系统分析了冬季咸水结冰灌溉在盐碱地区农业生产、植被恢复以及咸水利用等方面的作用,并就其未来发展趋势进行了展望。     

排水暗管间距对滨海盐土淋洗脱盐效果的影响

为合理设计盐碱土灌排改良工程,提高盐碱土改良效果,该文通过田间试验,研究了排水暗管间距对滨海盐土淋洗脱盐效果的影响。结果表明,漫灌淋洗期间,吸水管间距埋设越小,小区暗管系统稳定排水流量越大,淋洗初期的排水矿化度也越大,排水排盐效率越高;相同淋洗用水量下,3m间距小区田间各点土壤脱盐比较均一,6、9m间距小区田间各点土壤脱盐效率相差较大,3次淋洗后3个小区田间各点0~1m深土体土壤脱盐率分别在70.93%～73.40%、64.68%～77.47%、56.54%～78.78%;利用暗管工程技术参数估算方法预测了淋洗改良后田间各点土壤含盐量,不同间距吸水管上方0~1m深土体土壤含盐量预测值与实测值差异较大,其他各点差异较小,预测误差率在±10%左右。排水暗管间距对田面各点土壤脱盐效果影响很大,盐碱土灌排改良应合理设计暗管间距和采取有效的淋洗措施。     

冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究

采用田间大区试验,连续3年在河套重盐碱区开展了冬季咸水结冰灌溉试验研究,设置冬季咸水结冰灌溉(FSWI)和无灌溉对照(CK)两个处理,其中FSWI处理的灌水量为180 mm,矿化度为6.79～7.97 g·L~(–1),种植作物为青贮玉米,以分析不同处理下土壤水盐和钠吸附比(SAR)的周年动态以及对作物生长的影响,探究冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地的改良效果。结果表明:与CK相比,FSWI处理显著改变了春季土壤水盐和SAR动态。0～20 cm土层,春季FSWI处理的土壤含水量显著高于CK处理,玉米苗期, FSWI处理的土壤含水量平均为24.3%,显著高于CK的21.6%; FSWI处理的春季土壤含盐量和SAR显著低于CK处理,其中, FSWI处理的土壤含盐量由灌溉前的33.86 g·kg~(–1)降低至玉米苗期的5 g·kg~(–1)以下,而CK处理土壤含盐量逐渐升高至玉米苗期的34.2 g·kg~(–1); FSWI处理土壤SAR由灌溉前的21.9降低至玉米苗期的9.86, CK土壤SAR则逐渐升高至玉米苗期的25.00。后续地膜覆盖和夏季降雨使FSWI处理的土壤含水量维持在23.0%以上,土壤含盐量保持在5 g·kg~(–1)以下,土壤SAR保持在9左右。20～40 cm土层与0～20 cm土层的土壤水盐和SAR变化趋势与表层一致,但没有表层变化剧烈。此外,随着灌溉年限的延长,同时期土壤含盐量和SAR呈逐年降低的趋势。FSWI处理玉米出苗率在70%以上,干物质产量为9～12t·hm~(–2),而CK处理由于土壤含水量较低(21.0%),并且土壤含盐量和SAR均较高,造成玉米出苗率极低,进而导致绝收。因此冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程,变春季积盐为脱盐,显著降低了土壤SAR,并补充了土壤水分,保证了饲用玉米的正常种植和生长,这为该地区盐碱地改良和饲料作物种植提供了技术支持。     

河北滨海盐碱区暗管改碱技术的降雨有效性评价

在河北滨海盐碱荒地和盐碱低产田开展暗管改碱技术面临淡水资源严重短缺、灌溉条件差的问题,降水资源的利用对于该区域暗管改碱技术实施效果的影响很大。本文以河北省黄骅市为研究区域, 对河北滨海盐碱区的降水特征及其对暗管改碱技术的影响进行分析。结果表明: 当土壤含盐量<0.3%时, 年内次降水量可完全满足土壤初次淋洗脱盐过程需要; 当土壤盐分含量>0.3%但<0.5%时, 在较容易淋洗的土壤上, 暗管埋深合适时, 脱盐需要的次降水量仍可基本满足; 但当土壤含盐量达到0.5%左右时, 仅靠自然降水不能保证土壤脱盐需要。暗管埋设条件下, 雨季(6~9 月)降水量对大面积的轻度盐碱地淋洗脱盐效果非常显著; 但重度盐碱地却不能达到理想脱盐效果。从年降水量的变化情况看, 研究区域降水量逐年降低的趋势比较明显, 干旱年份多于洪涝年份, 且旱情较为严重。因此未来推广实施暗管改碱工程时有必要考虑亏缺灌溉对自然降水淋盐的补充效果。     

河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜性及潜在效果研究

本文在分析河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜条件的基础上,依据其在该区域实施的约束条件,运用GIS、RS等信息技术和相关数据,估算了暗管排水排盐技术适宜的应用面积;据此结果,结合实施区盐碱荒地与耕地资源现状,确定了暗管排水排盐技术实施后区域耕地面积潜在增量;根据暗管排水排盐技术实施后原有耕地、毛沟平整新增耕地和荒地转化耕地的耕地增产试验数据,按夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度分类估算了河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施后的耕地增产潜力。结果显示:河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施的适宜面积为3.90×105 hm2;暗管排水排盐技术实施后,由毛沟平整和荒地转化而来的耕地面积潜在增量为5.14×104 hm2和1.76×104 hm2,两者之和占原有耕地面积3.21×105 hm2的21.5%;暗管排水排盐技术实施后,如按当地目前夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度的播种面积比例推算,全部耕地的增产潜力分别为4.82×108 kg、1.29×108 kg和3.67×108 kg。暗管排水排盐技术的实施可使生态系统服务功能得到提升,本文以河北省海兴县为例计算得出其生态系统服务功能潜在提升值为3.90×109元·a-1,单位面积的生态系统服务功能潜在增加值为4.06×104元·hm-2·a-1。     

滨海盐土暗管排水降渍脱盐效果研究

在江苏省滨海盐土按不同埋深和间距埋设地下暗管,其降渍、脱盐作用主要表现在丰水期(7-9月)内,在试验区范围内,10m间距暗管的降渍效果最显著,10m和15m间距暗管的脱盐效果相差不明显;在较小间距(10m)时,1.4m埋深暗管的降溃效果优于1.2 m埋深,埋设间距≥15m后,埋深对暗管降渍效果无明显影响,而在所有埋设间距处理中,1.4m埋深暗管的脱盐效果都优于1.2m埋深.综合比较分析各相关试验结果,并考虑暗管埋设的初期投资和后期维护成本,推荐间距15m、埋深1.4m为江苏滨海盐土降渍脱盐的地下暗管工程最佳布设参数.     

天津滨海盐碱土灌排改良工程技术参数估算方法

为了控制盐碱土灌排改良质量、节约水土资源和降低改良成本,必须合理规划设计灌排改良工程技术参数。该文系统分析盐碱土灌溉冲洗与排水改良,把暗管排水条件下盐碱土冲洗改良水分运动视为二维稳定流,根据水盐运移特征,运用Vedernikov入渗方程、Van der Molen淋洗方程、水量平衡方程等推求盐碱土灌排工程改良暗管间距、淋洗定额等技术参数,提出了适应滨海新区自然环境的灌排改良工程技术参数估算方法,并通过算例进行了演算;计算值与当前滨海新区盐碱土灌排工程改良采用的经验数据比较接近。研究结果为天津滨海新区盐碱土生态治理规划提供了参考依据。     

河北省山区水土流失现状及其成因分析

河北省山区水土流失面积62957km²,中度侵蚀以上的面积占47.42%。水土流失已成为制约河北省山区可持续发展的主要因素之一。水土流失成因主要有两个方面:一是自然生态环境较为脆弱;二是人为因素加剧了水土流失的程度。针对河北省山区水土流失的现状及主要成因,提出水土流失治理的对策。