干旱区盐渍化土地综合治理技术研究

干旱区盐渍化土地是我国重要的后备土地资源.研究了在开挖排水沟使地下水位降至临界水位以下的同时,对盐渍化土地进行农、林、牧相结合的改良措施,提出了盐渍化土地综合治理技术一是挖排水沟及造林,控制地下水位低于临界水位;二是选育耐盐良种作物,改良盐碱地;三是发展畜牧业,培肥地力.并应用于甘肃省临泽县小泉子盐渍化土地改良,使土壤含盐量下降,土壤有机质和养分增加,土地利用效率提高,经济效益显著.     

对地下水临界深度若干问题的认识

在防治土壤盐渍化方面,地下水的临界深度不仅是拟定排水沟深度和间距的主要依据,而且也是发展井灌、井排调控地下水位,使之处于一个适当深度的重要依据,甚至是研究盐渍土发生演变和灌区土壤次生盐渍化预测预报的一个基本要素。     

对临界水位的理解和与此有关的一些问题

(一) 临界水位,或地下水的临界深度,就是土壤刚好不会发生盐渍化的地下水深度。这个波勒诺夫提出的概念,对于叙说土壤盐渍化的发生和改良盐渍土的措施都很有帮助,因之苏联学者和专家常常用它,现在我们也常常用它了。但是我觉得现有的对于这个概念的解说不够完全,机械地理解有时竟是错误的,似乎值得再加讨论。     

用SahysMod模型研究不同灌排管理情景土壤水盐动态

银北灌区是宁夏土地整治和高标准灌溉绿洲农田建设的重点区域。该区域耕荒地交错分布、土壤盐渍化严重。通过模型分区模拟,在土地整治过程中建立完整、配套的灌排系统是解决区域土壤盐渍化的有效措施。该研究以银北灌区典型区域-西大滩为例,综合考虑荒地与耕地土壤属性的空间变异性,以2015—2016年土壤盐分数据进行率定,2017年盐分数据作为验证,利用SahysMod探索在土地整治过程中不同灌排管理下未来10 a内土壤水盐动态变化。结果表明,现有灌排管理下(即灌水量为670 mm,灌溉水电导率为1.05 dS/m,排水沟深1.5 m),荒地土壤盐分在预测初期(2017—2022年)逐年升高,预测后期(2023—2027年)变化平缓;耕地土壤盐分在预测初期变化缓慢,预测后期逐年增加。加大灌水量是解决土壤盐渍化的一个重要途径,可以有效延迟耕地盐分累积到障碍水平的时间;在灌溉水电导率为0.6 dS/m情况下,未来10 a内耕地都不会受到盐害胁迫;现有灌排管理下,在2024年以后作物生长就会受到盐害胁迫,当灌溉水电导率继续增加时,作物生长受到胁迫的时间相应提前。通过土地整治,加深排水沟深度可以延迟土壤盐分达到障碍水平的时间。在整治过程中深为2.2 m的排水沟,可保证未来10 a内耕地盐分小于1.7 dS/m,区域内玉米可正常生长。研究可为在土地整治过程中的灌排管理及土壤盐渍化防治提供建议。     

黄河三角洲滨海土壤盐渍化时空演化特征

及时掌握土壤盐渍化时空动态演化特征是预测其发展趋势、评价和配置改良时序的基础,对科学利用盐渍土资源和生态保护有重要意义。以无棣县为例,借助GIS平台,运用空间叠加和地统计模拟方法,分析2013年11月～2016年8月土壤盐渍化时空演化特征。结果表明:无棣县土壤盐渍化程度以中度为主,且盐渍化程度变化剧烈,总体盐渍化程度加剧;土壤含盐量自西南向东北沿海逐渐升高,季节性变化特征明显,并出现夏季土壤盐渍化加剧的"反常"现象;依据土壤盐渍化变化稳定性和总体趋势,将盐渍化演化趋向类型划分为极度稳定、难变改良、难变退化、易变改良、易变退化、极易改良、极易退化和极度敏感变化8种;西北和东北部土壤盐渍化变化活跃且复杂,易变改良区土壤盐渍化改良可行性最高,难变改良区改善经济潜力最大。     

土默川平原盐渍化土地不同利用方式的土壤质量评价

为评价盐渍化土地经不同利用方式后对土壤质量的影响,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,针对区域内的5种土地利用方式(盐荒地、改良地、牧草地、农田地、林地),采用主成分分析法从32项土壤物理、化学、生物学指标中选取关键指标,计算土壤质量综合指数以评价土壤质量,为该地区建立可持续的土地利用模式和区域生态恢复提供理论依据。结果表明:不同土地利用方式下的土壤物理、化学、生物性状存在一定差异。总体来看,林地、牧草地、农田地和改良地均能有效降低土壤盐渍化程度,改善土壤物理性状,增加土壤养分和微生物数量;表征土默川平原土壤质量的关键指标包括2～5 mm团聚体的有机碳、全盐量、饱和含水量、细菌、铵态氮和氯离子,其权重分别为0.35、0.23、0.17、0.10、0.08和0.06;4个土壤质量指数的结果表明,农田地、林地和牧草地的土壤质量指数均高于盐荒地、改良地。     

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。     

4种填闲作物对天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良作用的初步研究

通过夏季填闲的方式来解决设施农业次生盐渍化在20世纪初就已被提出,但相关研究在天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良方面还没有开展。通过盆栽试验研究了4种填闲作物（毛苕子、苏丹草、甜玉米和苋菜）对天津地区黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良作用。结果显示,与对照土壤相比,4种填闲作物均能显著降低土壤可溶性盐分和Na^＋的含量（P〈0．05）,显著降低土壤养分和有机质的含量（P〈0．05）;毛苕子、甜玉米和苋菜能显著增大土壤K^＋／Na^＋的比值;高种植密度对次生盐渍化土壤的改良效果更为突出;4种填闲作物相比,毛苕子对黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良效果最佳。既为改良天津黄瓜温室土壤次生盐渍化提供实践参考,也为延长设施土壤使用年限,促进天津设施蔬菜产业发展提供一种可行途径。     

引黄灌区种植苜蓿对盐渍化土地理化性状的影响——以景泰县红跃村为例

为解决引黄灌区土地退化问题.研究种植苜蓿对盐渍化土地哩化性状的影响,在景泰县红跃村用分层取样测土的方法,对种植苜蓿后次生盐渍化土地土壤容重、电导率和pH值;土壤C、N含量的变化和土壤C、N含量与土壤物理性状的相关性等方面进行了分析.结果表明:种植紫花苜蓿后,次生盐渍化土壤理化性状发生了明显变化,各取样层次土壤有机质、有机碳含量和氮的含量随种植年限的延长显著提高,而土壤容重、K++Na+有下降的趋势.土壤容重与土壤有机质和有机碳含量在p=0.02的水平上具有负显著相关关系,但不同层次土壤电导率及pH值与样地种植年限不存在明显的相关关系.提出在引黄灌区次生盐渍化土地进行人工种植苜蓿并使之产业化生产,是实现引黄灌区次生盐渍化土地恢复治理、可持续发展的有效途径.     

松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果

为了研究松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果,以吉林省白城市镇赉县土地整理项目区为研究区域,采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了原耕地、盐碱地和新增耕地土壤电导率、阳离子总量、阴离子总量、碱化度、pH值、有机质以及阳离子交换量等指标的差异。结果表明:在0~20和﹥20~40 cm土层上,新增耕地土壤电导率显著低于盐碱地44.9%和37.0%(P0.05),显著高于原耕地35.7%和58.6%(P0.05);新增耕地阳离子总量和阴离子总量均显著低于盐碱地(P0.05);盐碱地土壤碱化度在37.0%~38.2%之间,pH值接近10.0,为重度碱化土壤,新增耕地土壤碱化度在18.0%~21.6%之间,pH值低于9.0,为中度碱化土壤,其土壤碱化程度与原耕地接近;新增耕地土壤有机质显著高于盐碱地33.4%和61.3%(P0.05),在0~20 cm土层上显著低于原耕地21.5%(P0.05);新增耕地阳离子交换量比盐碱地提高16.7%和25.1%(不显著,P0.05),同时显著高于原耕地4.8%和11.0%(P0.05)。典范对应分析表明,土壤盐渍化、肥力指标和土壤离子组成与样地类型分布存在着空间上的有序关系,样地类型由盐碱地向新增耕地的变化,在土壤理化性质层面是盐渍化指标降低、肥力指标升高的过程;在土壤离子组成层面是HCO3-、CO32-和Na+等离子含量降低的过程。总体来看,松嫩平原西部土地整理能有效改良盐渍化土壤,但新增耕地土壤质量仍低于原耕地,建议在土地整理中通过完善灌溉与排水系统、将土地平整工程与深耕深松和增施有机肥相结合及采用生物措施等提升盐渍化土壤的改良效果。     

基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的改良原理与实践

我国具有丰富的盐碱地资源,滨海盐碱地是其重要组成。运东滨海平原盐碱地具有地下水埋深浅,土壤盐分重,土壤水盐季节性变化强烈等特点。基于上述特点,该区域农作物限制因子为盐分胁迫、干旱和涝渍害。针对限制因子总结了各种农田生态工程手段的实施及原理。通过对当地常见作物3种胁迫的敏感时期分析,结合农田生态工程原理,在河北省南大港管理区的荒地进行了农田生态工程改良盐碱地实践研究。结果显示,棉花、玉米的产量可分别达到2.23~3.98 t·hm-2和4.6~6.7 t·hm-2,接近当地耕地的平均水平。小麦-玉米一年两熟粮食总产量可达9.6~10.8 t·hm-2,小麦-谷子一年两熟粮食总产量达到9.1~11.9 t·hm-2。农田生态工程显著地增加了作物的种植适宜性,使多种轮作制度成为可能。但是单项的生态工程技术都有一定的局限性,如咸水结冰灌溉会增加土壤盐分,暗管工程会降低土壤养分含量和有效性,因此农田生态工程应系统化和体系化。多种技术手段互补,最终实现调整盐碱地土壤水分、盐分季节性分配,使作物避开盐分、水分胁迫敏感期,使作物生长与土壤水盐季节变化耦合,完成作物生命周期并形成产量,最后在周年内达到土壤积盐与排盐平衡。暗管工程必将取代明沟作为盐碱地区排水的基础,也是各项生态工程的基础。而农田生态工程技术的多样化、系统化和体系化是未来改良盐碱地的发展趋势。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量影响研究

黄淮海平原部分地区分布着相当大面积矿化度在2～5g/L之间的浅层微咸水,有很大开发利用潜力。如何对其进行安全有效地开发利用是目前急需研究的重要课题。通过微区定位试验,研究了鲁西北低平原地区小麦玉米两熟制下微咸水灌溉对土壤盐分与作物产量的影响以及麦秸覆盖对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用。结果表明,麦季利用3～5g/L矿化度的微咸水补充灌溉,两年后没有发生积盐现象,微咸水灌溉带入土体的盐分通过咸淡水轮灌和雨季自然淋洗,1m土体总盐量达到周年平衡。麦秸覆盖能够改善盐分在土体中的垂直分布,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解盐分对作物的危害,并有显著的增产效果。两年试验结果表明,与淡水灌溉比较,微咸水灌溉配合麦秸覆盖对作物年产量无显著差异,而不配以覆盖则导致减产。     

喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h~(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h~(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。     

陕西省延川县孙家塬经济林土壤水分和水分平衡

对陕西省延川县孙家塬枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究,并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。结果表明,枣树林地含水量平均为10.6%,还有4.5%的土壤水资源可以利用。苹果林地4m深度范围内平均含水量为7.4%,2.0—4.0m深度范围内土壤水资源基本耗尽。苹果林地土壤含水量自上向下呈现高—低—高分层变化特点,枣树林地土壤水分剖面垂向分层不明显。枣树林地和苹果林地土壤水分基本都呈难效水状态,但枣树林土壤水分接近中效水,土壤水分对苹果林生长具有严重的抑制作用,对枣树林的生长基本没有抑制作用。枣树林地2.0—4.0m深度范围仅有轻度干层发育,苹果林地土层2.0—4.0m深度范围有轻度干层、中度干层和重度干层发育。苹果林地和枣树林地土壤干层切断了深层水分与上层的联系。水循环主要表现为地表水循环,基本不存在地下水循环,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。干层长期发展会导致该区地下水位的持续下降和地下水资源减少。该区土壤水分条件更适于发展枣树经济林。     

Spatial Variability of Soil Salinity under Subsurface Drainage

In the coastal area of eastern China with monsoon climate and high water table, soil salinity exhibits strong spatial heterogeneity at the field scale. Using basic tools of geostatistics and geographic information systems (GIS), we explored the spatial characteristics of soil salinity under rain-fed conditions and subsurface drainage. The results showed that (1) spatial variability in soil salinity could be reduced significantly by leaching with rain water and subsurface drainage (LD) during the rainy season. The variability in soil salinity after LD decreased from strong to moderate. (2) After LD, soil salinity remained at more than 0.85 g/kg irrespective of values before the rainy season. In other words, it was almost impossible to remove all the salts in the plow layer. (3) Spatial heterogeneity of soil salinity showed a homogenizing tendency based on the critical point of 7 g/kg. Soil salinity less than 7 g/kg (79% of samples) homogenized to within 1.5–2 g/kg under LD and that more than 7 g/kg decreased to 1.5–4.5 g/kg. However, at this level, most salt-tolerant crops could grow. (4) The homogeneity was also reflected in the transformation of salinity grade in different areas. Before LD, the moderately and heavily saline (2–10 g/kg) soil area accounted for 88% of the pilot field in which the heavily saline area constituted 57.45% of the total salt load within the 0- to 30-cm layer; after LD, the mildly saline (1–2 g/kg) area was dominant with more than 75% ratio, contributing 65.24% of total salt load. (5) Intensive and frequent rainfall and long-term LD may reduce the spatial variability in salinity and allow for better reclamation and utilization of saline land. These results provide a scientific basis for integrated management of water and agricultural production.     

中国西南喀斯特坡地水土流失/漏失过程与机理研究进展

西南喀斯特区坡耕地特殊的地表、地下双层空间结构,使得岩溶区的土壤侵蚀过程具有特殊性和复杂性,并产生了一系列特殊的环境地质问题,如水土流失、旱涝、石漠化等。开展喀斯特坡地水土流失/漏失研究,主要是揭示喀斯特坡地水土流失/漏失过程及驱动机制,为喀斯特石漠化的综合治理及其石漠化生态恢复提供理论依据和技术支撑。同时,系统论述了我国西南喀斯特坡地地表侵蚀和地下漏失过程与机理的最新研究进展,其中地表侵蚀过程与机理都进行了定性和定量化的研究,而地下漏失过程与机理则处于定性描述和室内模拟探索阶段;喀斯特坡地有关的模拟和野外观测研究均表明,喀斯特坡地的土壤侵蚀方式是一个从地下漏失到地表侵蚀的转变过程,即小雨时以漏失为主,而暴雨时则以二者并重甚至以地表流失为主;此外,还深入分析了喀斯特区坡地水土流失阻控的研究动态及研究不足,并指出该区水土漏失过程与机制在未来的研究方向和发展趋势。     

从GTOPO30到SRTM DEM精度研究——以西藏为例

地形数据对于我们了解全球气候变化、土地构成、大气变化，开展区域水土流失研究非常重要。最近，NASA发布了覆盖全球80％陆地面积的90m分辨率的SRTMDEM数据。在SRTMDEM之前，可以免费获得的精度最高的全球DEM数据是GTOPO30（1km）。由于SRTMDEM数据发布不久，对其实际精度缺乏客观了解，因此有必要对其精度开展研究。以广泛应用的GTOPO30为比较对象，对2种DEM的标称精度、生产方法作了介绍，并以西藏地区为例，利用图形和统计方法，分析、比较了2种DEM数据在1km分辨率下的精度。总的来说，SRTMDEM精度高于GTOPO30，研究对于SRTMDEM在其它地区的应用具有重要参考价值。     

江苏大丰麇鹿保护区不同改良措施对滩涂土壤的改良效应研究

在大丰市麋鹿保护区内,设置滩涂荒地(A样区)、挖沟排盐结合耐盐植物初步改良(B样区)、挖深沟作垄结合耐盐植物多年改良(C样区)和在C样区改良基础上进行覆被种植再改良熟化(D样区)共4个试验样区,按0～20cm和20～40cm两层采集土壤,测定土壤pH和总盐分含量,分析、评价不同改良措施对苏北淤泥质滩涂土壤的改良熟化效应...     

排盐暗管间距对河套灌区重度盐碱土盐碱特征与肥力的影响

为合理设计暗管排盐参数,提高河套灌区盐碱土的改良效果,通过布设田间试验,在轮灌方式下,对比分析了10、20、30m暗管间距条件下土壤盐离子、碱化程度和肥力指标特征,研究了暗管间距对河套灌区重度盐碱土脱盐治碱效果的影响。结果表明:(1)10、20、30 m间距处理0～10 cm土层淋洗前土壤含盐量分别为17.22、17.74和17.17 g/kg,秋浇前分别为10.78、11.56、11.95 g/kg,不同暗管间距处理的土壤脱盐率表现为:10 m20 m30 m。(2)灌水后各处理土壤碱化指标均表现出先增大后减小的变化趋势,10、20、30 m间距处理0～10 cm土层土壤p H在秋浇前较第3次淋洗后分别降低了4.47%、3.72%和2.96%,说明小间距的暗管布设更具有缓解土壤碱化程度的潜力。(3)暗管排水过程中会使土壤养分大量流失,各间距处理的流失量依次为10 m20 m 30 m。