咸水/微咸水入渗对土壤渗透性和盐分阳离子运移的影响

在淡水资源短缺的干旱、半干旱及滨海地区,地下微咸水/咸水资源较为丰富。为保障粮食安全和农业可持续发展,需利用微咸水/咸水进行合理灌溉,以缓解淡水资源短缺状况。与此同时,微咸水/咸水灌溉入渗,会引起土壤物理、化学及生物等性质的变化。通过室内土柱出流试验,探讨了灌溉水盐分种类和浓度对土壤渗透性能及盐分阳离子运移的影响。选用灌溉水盐分种类为NaCl、MgCl_2、CaCl_2,浓度为3 g·L~(-1)、5 g·L~(-1)(代表微咸水)、10 g·L~(-1)(代表咸水)。结果表明:土壤对微咸水与咸水的响应机理基本一致,Na~+在土壤中的迁移会导致土壤渗透性的降低;Ca~(2+)、Mg~(2+)在土壤中的迁移会提高土壤的渗透性;且三种离子对表层土壤的影响均大于下层土壤。土壤相对渗透系数K/K_0(K为各时刻计算所得的渗透系数,K_0为初始渗透系数)减小程度与Na~+浓度成正比;Ca~(2+)、Mg~(2+)对土壤渗透性能的影响相似,土壤相对渗透系数增加的程度与Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度成反比,其中Ca~(2+)对提升土壤渗透性的能力强于Mg~(2+);不同条件下土柱整体相对渗透系数与时间及离子浓度均成二次方相关关系;在NaCl溶液入渗过程中,土壤中被置换出来的Ca~(2+)、Mg~(2+)含量随着NaCl溶液浓度的升高而增加,而且随着入渗深度的增加而增大;土壤含盐量取决于入渗水的种类和浓度,在灌溉过程中容易发生土壤积盐的情况,入渗溶液浓度越高,积盐越严重。研究结果对合理开发利用咸水/微咸水灌溉具有一定指导意义。

Effect of Infiltration of Saline Water/Brackish Water on Soil Permeability and Transport of Salt Cations in the Soil