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。     

控制平原湖区棉田暗管排水水位对氮素流失影响分析

选取控制水位为地下0、30、50、80、100 cm的5块棉花地,测定分析生育期内土壤和排水中氮素含量,探讨不同的地下水控制水位对土壤氮储量和径流中氮素排放量的影响。结果表明,5块棉花地雨后地下水水位与控制水位显著线性相关,单位面积土壤中氨态氮储量随控制水位的降低而减少,暗管径流中氨态氮排放量与暗管排水量有明显的线性正相关关系,硝态氮的排放量有随控制水位降低而增加的趋势。     

暗管与竖井排水工程改良新疆盐渍土的设计与效果评价

为探讨干旱区盐渍化农田水利改良措施的可行性,在新疆玛纳斯河流域安集海灌区进行了田间暗管与竖井排水工程试验,分别在距离暗管0.5 m（P1）、7.5 m（P2）,距离竖井0.5 m（S1）、30 m（S2）和60 m（S3）,以及未铺管区（CK）域设置7处观测区,评估农田排水措施在盐渍土改良期间的排水功能、土壤脱盐效果,同时监测棉花生长与地下水位动态。结果表明：5 a排水改良期间,0～80 cm深度土壤含盐量的总体降幅达到29.2 g/kg,棉花干物质量和籽棉产量年际增幅分别为22%和28%,浅层地下水位年际降幅1.16 m;改进的暗管与竖井协同排水相比单独应用暗管排水量与地下水位年际降幅分别增加了118%,进一步减少了盐分淋溶时期的深层渗漏量。研究结果可为干旱盐渍区的水土资源合理利用提供科学和理论依据。     

基于HYDRUS模型的暗管排水水盐运移模拟

为了探索暗管排水条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,本文设计了埋深1 m,间距4 m的暗管排水模型试验,研究分析灌水淋洗过程中土壤水分和盐分的动态变化规律,并利用HYDRUS模型对暗管排水条件下的水盐运移规律进行数值模拟分析与验证。结果表明：经过3次灌水淋洗后,表层0~20 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,达到了非盐化土水平,20~60 cm土体内上层土壤脱盐效果高于下层,总盐分含量下降至8 g·kg^-1以下;经过实测值与模拟值的验证,土壤盐分和水分的均方根误差RMSE最大分别为0.632和1.324,决定系数R²最小分别为0.992和0.906,说明模拟结果与实测结果吻合度较好,HYDRUS模型能够较好地模拟暗管排水过程中水盐运移规律。通过模型模拟6次灌水（共90 d）后暗管排水条件下不同土层深度的水盐动态变化特征,模拟结果表明,0~40 cm土层内盐分含量下降至2 g·kg^-1,40~80 cm土层内盐分含量下降至4 g·kg^-1左右,基本达到轻度盐化水平;距离暗管不同间距处的土壤剖面盐分含量呈波动变化,距离暗管越远,土壤剖面含盐量越大,盐分含量在0~8 g·kg^-1范围内变化。     

农田暗管排水技术及其施工机械

基于暗管排水技术的国内外研究进展,介绍农田暗管排水技术的工作原理、应用情况,论述其在排盐方面的作用及效果,探讨暗管技术的布设、施工、维护机械设计研究现状,为提高暗管排水技术的推广应用提供理论参考。     

暗管排水条件下春灌定额对土壤水盐运移规律的影响

为探讨暗管排水条件下不同春灌定额对盐渍化灌区土壤水盐分布及作物产量的影响,以明沟排水常规春灌水平（2250m3/hm2）为对照组（CK）,设置暗管排水条件下常规春灌灌水量的100%、90%、80%、70%（W1、W2、W3、W4）4个梯度,进行田间试验,研究不同春灌灌水量结合暗管排水技术对中度盐渍化土壤的淋洗效果,分析水盐分布规律、盐分离子淋洗效果、对地下水埋深的控制作用和对油葵产量及其水分利用效率的影响,确定最佳淋洗定额。结果表明：由于淋洗水量较大、排水较少,CK处理根层土壤含水率较高,但与W1、W2处理无显著差异。W1、W2、W3处理灌后均具有较好的脱盐效果,根层土壤脱盐率比CK处理分别提高了18.47、18.24、7.75个百分点（P<0.05）,W1与W2处理间无显著差异,均显著高于W3处理（P<0.05）;W4处理由于灌水量较小,其土壤脱盐效果显著低于其他处理（P<0.05）。W1和W2处理对土壤盐分离子淋洗效果较好,随着灌溉淋洗水量的增加,土壤的离子组成朝良性方向发展。W2处理春灌后地下水埋深下降时间最佳,5月底地下水埋深降到0.8m,刚好是油葵种植的最佳时间,W2能够较好地保持土壤墒情,且不影响作物正常耕作。W1处理油葵产量显著高于其他4个处理（P<0.05）,分别较CK、W2、W3、W4增产3.27%、3.54%、6.46%、17.98%。土壤水分利用效率最高的处理是W2,与W1无显著差异,显著高于CK、W3、W4（P<0.05）。综上,仅从增产角度分析,W1处理显著高于其他4个处理（P<0.05）,是可供选择的模式;若受水资源限制,则可采用减少20%灌水量（W3处理）,脱盐效率略低,较明沟排水低2.99个百分点,可以增加改良周期,缓解土壤盐渍化。从对土壤控盐、节水、稳产与水分利用效率多角度综合分析,在常规灌水量基础上减少10%并结合暗管排水技术（W2处理）是适宜的灌溉模式。     

暗管不同埋管间距对苏打草甸碱土的改良效果

针对松嫩平原苏打草甸碱土改良这一难题,该文采用暗管改碱技术,同时在施用农家肥（猪粪34 m3/hm2）和改良剂（15 t/hm2）等配套措施条件下,研究了暗管不同埋管间距（5、10、20和40 m）对苏打草甸碱土表层的土壤渗透性、有机质含量以及碱化度（ESP）、钠离子吸附比（SAR）等理化性状的影响。结果表明：（1）与 CK （无暗管和无配套措施）相比,CK1（无暗管和有配套措施）的渗透性显著提高;与 CK1相比,L1（有配套措施,暗管间距5 m）、L2（有配套措施,暗管间距10 m）和 L3（有配套措施,暗管间距20 m）的渗透性显著提高,但 L4（有配套措施,暗管间距40 m）增加较小,不显著,且 L1渗透系数最高。（2）与 CK相比, CK1的有机质、速效钾含量和 CEC显著提高;与 CK1相比,L1、L2和 L3处理的有机质含量显著提高,而碱解氮、速效钾含量以及 CEC除 L1外,其余各处理的作用不显著。（3）密布暗管处理能降低土壤pH值、电导率（EC）、总碱度（TA）、ESP和SAR;且L1处理的效果最为显著,其pH值、EC、TA、ESP和SAR最低,分别为7.85、0.15 mS/cm、2.34 cmol/kg、39.47%和2.41。综上,在暗管埋深0.8 m,水稻种植和配套措施相同的条件下,间距5 m处理的改良效果最好,到第3年时土壤表层pH值已经降到8.0以下。这些成果基本解决了苏打草甸碱土改良的难题,为提高土地生产能力以及探讨暗管改碱技术在苏打盐碱土区应用的可行性提供了重要的理论依据和技术支持,促进了暗管改碱技术的发展和应用推广。     

滴灌条件下暗管滤层结构对排水、排盐效果的影响

为解决滴灌农田非饱和条件下暗管排水困难的问题,设置2种暗管滤层铺设方式,以常规暗管滤层进行排水为对照,基于室内土槽试验,分析了滤层铺设方式对暗管排水排盐效果的影响及其机理。T1处理为常规暗管滤层铺设方式,暗管四周铺设细砂滤层,T2处理为暗管上部铺设细砂,T3处理为细砂斜垫层斜铺连接体积质量分界层与暗管。结果表明,T1处理受土壤水滞后效应影响显著,暗管不排水,土壤水、盐积聚于暗管底部;T2、T3处理可在暗管上部产生局部饱和区,促使暗管排水。T2处理排水时所需历时较长,排出的水盐总量较少;T3处理可使暗管最早排水,排水时暗管下部土壤积盐最少,排水流量和排水盐总量最大。