潜水蒸发条件下土壤盐分运移模拟研究

以新疆盐碱地土壤参数为基础,利用HYDRUS-1D建立土壤盐分运移模型,通过设定不同大气蒸发能力（5mm,10mm）与潜水矿化度（5g/L,15g/L,25g/L）的试验组合,研究潜水蒸发条件下潜水矿化度与大气蒸发能力对土壤盐分空间分布和运移的影响,以期为土壤盐碱化预防及治理提供理论参考.结果表明,20cm以上表层土壤含盐量增速较快,20cm以下土壤含盐量增速较慢;0～20cm土层土壤累积含盐量是20～50cm土层的1.27～2.75倍,且均与累积蒸发量呈中度及以上正相关。0～20cm土层内,土壤累积含盐量受潜水矿化度与大气蒸发能力影响较大;20～50cm土层内,土壤累积含盐量受潜水矿化度影响较大.在作物幼苗期根系较浅时,应尽可能控制大气蒸发能力和高潜水矿化度对其的影响,在作物生长期及其后期,应尽可能降低高矿化度的潜水位,减少其对作物根系的盐渍影响.     

河套平原次生盐渍化地区地下水动态调控模拟研究

在盐荒地野外水盐运移试验的基础上,建立了基于饱和-非饱和带的土壤水盐运移模型,以地下水埋深为调控关键因子,利用HYDRUS软件模拟了河套灌区荒地不同时段的不同控制地下水埋深条件下包气带水盐变化规律。通过模型反算,定量确定了不同时段防治盐渍化的地下水埋深临界值。模拟结果:在年内2~3次灌溉淋滤的条件下,3月-6月份(春融返盐期)控制地下水埋深大于2.4~2.7 m,7月初-9月初,控制地下水埋深大于1.8~2.1 m,9月中旬-11月中旬(秋浇积盐期),控制地下水埋深大于1.5~1.8 m,11月下旬-3月上旬(冬封期)控制地下水埋深大于2.0~2.3 m可使0~50 cm土层的全盐量基本小于0.2%,处于非盐渍化状态。研究结果可为河套平原次生盐渍化区水盐运移调控和盐渍化改良提供借鉴和依据,具有重要理论和应用意义。     

灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和含盐量,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态的影响.研究结果表明:灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤水分影响明显,随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加,土壤含水率越大;灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤盐分影响明显,土壤盐分累积量随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加而增大;收获后与播种前相比,0~100 cm土层,除淡水充分灌溉处理脱盐外,其余各灌溉处理均呈现积盐,并且随着灌溉水矿化度的增大,盐分累积量也越大,其中灌溉水矿化度为6 g/L的轻度缺水灌溉处理积盐量最大,最大值为0.838 g/kg.     

不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量、土壤含盐量、作物生长及产量指标,研究不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量的影响。研究结果表明咸水灌溉处理土壤含水量高于淡水灌溉处理,且随着灌溉水矿化度的增加,土壤含水量越大;各土层土壤含盐量和盐分累积量随着灌溉水矿化度的增加而增大,灌溉水矿化度为3 g/L的咸水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,而在0~40 cm土层累积量较少。随着灌溉水矿化度的增加,春玉米的生长和产量均逐渐下降,与淡水灌溉处理相比,3 g/L的咸水灌溉减产幅度为11.16%。该研究区在淡水资源短缺的情况下,短时期采用灌溉水矿化度低于3 g/L的地下水进行农田灌溉,盐分不会在土壤产生大量累积,对作物生长和产量影响较小,可以用于生产实践。     

基于HYDRUS-2D模拟排水暗管布设参数对土壤水盐运移的影响

为探究排水暗管布设参数对土壤水盐运移的影响,以中国天津滨海新区为研究区域,选定典型试验区域进行现场试验,利用试验数据率定验证了HYDRUS-2D的模拟效果,并运用验证后的模型参数模拟了不同暗管布设参数下的水盐运移。模拟结果表明HYDRUS-2D能够较好地模拟暗管排水条件下土壤的水盐动态。当保持暗管埋深不变时,暗管间距越大淋洗之后土壤含水率与含盐量越高;当保持暗管间距不变时,暗管埋深越大淋洗之后土壤含水率与含盐量越低。在12种模拟暗管模拟情景中,最大暗管埋深140 cm与最小暗管间距300 cm的组合参数下土壤剖面含盐量区间为最低值0.47～7.81 g/kg。因此,当暗管技术运用于盐碱地的改良时,应尽量减小暗管布设间距或增大暗管的布设深度以提高淋洗效果。     

干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤积盐规律分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤中盐分积累规律,利用室外土柱模拟试验开展了不同TDS(Total Dissolved Solids)(30和100 g/L)、不同包气带质地(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0.5、1.0和3.0 m)的高盐度潜水蒸发条件下分层土壤盐分的监测工作。通过对各个土柱不同深度7次取样得到的土壤平均含盐量数据分析表明:高盐度潜水蒸发条件下,潜水埋深越浅,土壤剖面上相同深度范围内的含盐量就越大;在其他条件一定时,包气带质地为粉质黏土的土壤剖面含盐量大于包气带质地为细砂的土壤剖面含盐量;由于黏性土的膜效应和土壤中积盐对土壤孔隙的填充作用,导致粉质黏土土柱上层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的大于潜水TDS为100 g/L的,在土柱下层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的小于潜水TDS为100 g/L的;由于TDS升高对毛细水的重力和土体结构的改变,随着潜水TDS的升高,粉质黏土土壤剖面上出现局部积盐深度下移的趋势。     

宁夏平罗县井渠结合灌区地下水盐运移规律研究

以综合治理井渠结合灌区土壤盐碱化为目标,针对宁夏平罗县井渠结合灌区下游灌水难、排水难和盐碱化严重等问题,采用渠灌井排、井沟联合使用等措施,对作物进行适量和适时灌溉,充分利用地下水资源,并监测井渠结合灌溉条件下田间土壤含盐量、地下水矿化度和水位埋深的变化情况,分析地下水埋深和矿化度对土壤含盐量的影响。结果表明:井渠结合灌溉对降低地下水位效果显著。以黄河水为主要灌溉水源的宁夏银北自流灌区,地下水矿化度变化幅度较小;灌溉后的土壤表层含盐量骤降,0~40 cm土层的盐分变化较大;土壤盐分与地下水矿化度具有较强的线性正相关性,与地下水埋深呈负相关。研究成果对干旱半干旱区灌区水资源优化配置、盐碱地改良具有参考价值。     

咸水膜下滴灌对棉花品质和产量的影响

在相同灌溉水量条件下,以不同比例混合塔里木盆地干旱区矿化度为3.56g/L的地下咸水和矿化度为0.4g/L的地表淡水,设置6种处理,采用膜下滴灌技术充分灌溉新陆早13号棉花,探求土壤水盐的动态变化规律和咸水灌溉对棉花品质与产量的影响。结果表明:在整个灌溉期,不同咸水灌溉0～20cm表层土壤的含盐量变化最大,0～50cm次之,0～100cm最小;非灌水期土壤含盐量随着体积含水量的减少而增加,灌水期土壤含盐量随着灌水量和灌水次数的增加而显著减少;咸水灌溉虽然使单株铃数减少、棉花减产,但对棉花衣分和单铃重没有影响。     

海涂垦区暗管排水条件下水盐运移规律初探

针对江苏海涂垦区滩涂盐碱地成陆时间短、土壤贫瘠、含盐量高、地下水埋深浅等特点,开展在暗管控制排水条件下沿海垦区土壤盐分运移规律的研究。通过不同间距暗管布设及排水控制,对土壤盐分变化、作物产量及水、盐运移规律进行了分析研究,初步探明了海涂垦区土壤水盐运移的规律。结果表明:暗管间距、测点至暗管的水平距离2个变量与土壤含盐量变化的速率呈负相关;暗管排水能有效地控制地下水埋深,降低土壤表层盐分,增加作物产量。     

干旱扬黄灌区漫灌方式下土壤水盐运移模拟

干旱扬黄灌区田间灌溉过程的水盐运移具有独特性。选取甘肃景电灌区的典型试验点,构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟了间歇性定额灌水-蒸散发条件下饱和-非饱和土壤盐分的运移过程。结果表明,经过两次灌水-蒸散发循环试验,各试验点耕作层土壤平均含盐量均大幅下降,土壤盐分缓慢下移,耕作层土壤脱盐趋势明显。各试验点耕作层土壤在灌水压盐及蒸散发返盐双重作用下,交替发生了脱盐和积盐现象。灌溉和蒸散发是影响干旱扬黄灌区田间土壤水盐运移的重要因素。灌水定额取4 000~6 000 m3/hm2的土壤脱盐效率较高,且首轮灌溉使田间0~100 cm土层含水率达到饱和、后几轮灌溉逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分。     

综合措施改良苏打盐土的机理探讨

1 试区概况山西雁北地区的大同,阳天盆地的盐碱区位于阳高县的南徐屯村东北,总耕地面积1600亩。区内土壤为草甸苏打盐土。土壤质地剖面观察,0-53cm为中壤,53-95cm为重壤,95cm以下为中壤。地下水化学类型为HCO_3-Ca·Na质水,矿化度0.278g/L,pH值7.98。改良前地下水埋深约1.0m左右。 2 改良效果分析 2.1 土壤化学性质变化 2.1.1 全盐量的变化试区内各剖面全盐量及pH值的变化情况如表1。结果表明,与对照剖面比较,改良后50cm以上土层脱盐率均在70％以上,全盐量均小于0.1％;0-20cm土层pH值均在8.5以下,脱盐效果比较显著。     

基于HYDRUS-3D的畦灌模式下田间水盐运移模拟

为揭示干旱荒漠区农田畦灌模式下的田间尺度土壤水盐运移规律,选定甘肃省景泰川电力提灌灌区为研究区,基于HYDRUS-3D模型,对田间尺度畦灌模式下的土壤水盐运移特征和分布过程进行模拟,以现场田间试验数据对率定后的模型模拟结果进行了验证。结果表明:运用田间试验实测值对HYDRUS-3D模型中的参数及边界条件修正之后,模拟结果与田间实测值的差别很小,模型的可靠性较好;在灌溉-入渗与蒸发作用下,灌溉后的土壤含水率沿纵向呈现出明显的分层现象,畦田上层土壤含水率约为22%,中间土层的含水率约为26%,深层土壤的含水率约为29%;土壤含盐量沿纵向亦呈现出明显的分层现象,6.5 mg/cm~3(0～20 cm)、4.5 mg/cm~3(20～40 cm)、4.3 mg/cm~3(40～60 cm)、3.5 mg/cm~3(60～80 cm)、2 mg/cm~3(80～100 cm),整个田块土壤含盐量呈现出先下降再上升最后逐渐趋于稳定的变化趋势,畦田土壤含盐量平均值稳定在4.16 mg/cm~3左右。上述模拟结果可为研究区灌溉制度的优选以及土壤盐碱化治理提供决策依据。     

黄河三角洲地区冬小麦微咸水灌溉制度模拟

合理开发浅埋区地下微咸水用于灌溉不仅可以解决水资源短缺的问题,而且可以通过降低地下水位减轻土壤次生盐碱化,改善作物生长的水土环境。选择淡水资源紧缺、地下水埋深浅、土壤水盐运动剧烈的黄河三角洲地区,基于FEFLOW软件建立了引黄灌区的水流与溶质运移数值模拟模型,并应用率定和验证后的模型对多种微咸水(矿化度为2~5 g/L)灌溉方案进行模拟,综合考虑地下水位临界深度和冬小麦生育期耐盐极限,确立了较优的微咸水灌溉制度,包括一次性灌足关键微咸水、微咸水与淡水混合灌溉、微咸水与淡水轮流灌溉三种灌溉方式。     

基于SWAP模型的河套灌区向日葵农田土壤水盐通量模拟

为了探究河套灌区节水实施现状条件下农田土壤水盐动态变化规律,利用向日葵田间试验观测资料,对SWAP模型进行参数率定和验证,并利用该模型模拟向日葵生长条件下0～100 cm土层土壤水盐通量及水盐平衡状况。研究结果表明：在灌溉阶段,向日葵根系层土壤水分主要向下渗漏,水分通量和盐分通量为负,土壤盐分被淋洗;在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,水分通量和盐分通量为正,根系层土壤积盐。2019、2020年模拟期间水分通量累计量分别为52.5、60.6 mm,盐分通量累计量分别为-4.5、-4.9 mg/cm²,0～100 cm土层土壤盐分通量分别增加了7.5、7.1 mg/cm²。向日葵现状灌溉条件下0～100 cm土层土壤积盐,可能产生土壤次生盐碱化的风险,向日葵生育期结束后需要进行秋浇淋洗盐分来保证下一年度向日葵的正常生长。     

新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅰ:模型与参数验证

新疆地区广泛应用膜下滴灌技术进行棉花种植,易在膜下浅层根区(0~40 cm)形成淡化区域,而深部根系层(40~60 cm)却始终处于积盐状态,具有较大的积盐和返盐隐患。为了更为便捷地探索节水、高效的暗管排盐模式,在开展蓄水淋洗条件下暗管(埋深60 cm、间距500 cm)排水、排盐田间试验和分析建立相应数值模型的基础上,利用HYDRUS软件和田间试验数据对所建立的数值模型和水盐运动参数进行了校验,结果表明模拟值与实测值之间整体吻合较好,剖面土壤含水量分布的最大均方根差(RMSE)和最小决定系数(R2)分别为0.025 cm~3/cm~3和0.88,含盐量分布的最大RMSE和最小R2分别为2.74 g/kg和0.93,基本在可接受范围之内。尽管剖面土壤脱盐率可达77.5%,但绝大部分盐分都被淋洗至暗管以下土层,暗管排盐量十分有限,仅占60 cm以上土体盐分总量的11.7%,因此有必要探索膜下滴灌棉田暗管排盐的改进模式或方法,以有效提高其排盐效率。本文所建立的数值模型和相关水盐运动参数可以较好地描述暗管排水、排盐过程中的土壤水盐动态,并进一步用于当地膜下滴灌棉田不同暗管排盐模式的数值模拟与分析,从而为新疆膜下滴灌棉田高效排盐模式的探索提供科学依据。     

淮北平原土壤水与地下水埋深及降水关系研究

为探究淮北平原夏玉米生长期土壤水与地下水埋深及降水的关系,基于五道沟实验站26 a的长系列资料,结合氢氧稳定同位素示踪法,对淮北平原夏玉米生长期的大气降水、土壤水和地下水进行了分析。结果表明：土壤平均含水率随土层深度的增加呈现出先减小后增加再减小的趋势,其中0～0.2 m土层平均土壤含水率最低,0.3～0.5 m土层土壤含水率最高。根据大气降水、土壤水和地下水氢氧同位素特征值可知：土壤水δ18O和δD平均值随土层深度的增加而减小,表明土壤水分蒸发会导致土壤重同位素富集,富集程度由土壤表层至深层递减。土壤水氢氧稳定同位素随土层深度的增加而减弱,30 cm和50 cm土层深度的土壤水变化最为明显,土壤易接受降水补给,而且土壤蒸发较为强烈。     

毛管埋深和土壤层状质地对地下滴灌番茄根区水氨动态和根系分布的影响

通过2年日光温室滴灌施肥灌溉试验,探讨毛管埋深和土壤层状质地对根区土壤水分、NO3(-)-N和番茄根系分布的影响,为地下滴灌的设计和运行提供依据.毛管埋深取0、15和30cm三个水平,设置0、150和225kgN/hm(2)三个施氮量水平,3种土壤包括均质壤土(L)、上砂下壤土壤(SL)和壤土中有砂土夹层土壤(LSL).研究结果表明,番茄生育期内根区平均土壤含水率和根长密度在0～20cm土层中随毛管埋深的增加而降低,在20～70em土层中随毛管埋深的增加而增大.地下滴灌土壤NO3(-)-N含量在0～20cm土层中较地表滴灌有所增加.毛管埋深对番茄总根长密度影响不显著,而最大根长密度随毛管埋深增加而降低,且出现的土层变深.层状土壤质地对土壤水分、NO3(-)-N和番茄根系在土壤剖面上的分布影响较大,与均质壤土处理相比,LSL处理0～20cm土层土壤含水率降低18%,NO3(-)-N含量降低23%.根长密度增加44%,土壤剖面上总根长密度与均质壤土处理相当;SL处理0～20cm土层土壤含水率降低28%,NO3(-)-N含量降低55%,根长密度降低35%,土壤剖面上总根长密度较均质壤土处理降低37%,因此在上粗下细层状土壤中应慎用地下滴灌.     

花期灌溉水质对油葵生长及土壤水盐状况影响分析

采用田间小区试验方法研究了花期灌溉水矿化度对油葵生长及土壤水盐的影响,结果表明:地面以下0~40 cm土壤无显著的积盐现象,40~120 cm土层均不同程度的积盐,但通过后期降雨的淋洗以及土壤中水盐的再分布,在年内基本能达到平衡,可为微咸水在农业生产中的广泛利用提供依据。     

华北平原土壤水盐动态特征及其调控

华北平原属半湿润大陆性季风气候区，土壤水盐动态特征是旱涝盐咸密切联系，蒸发积盐与淋溶脱盐交替发生，是土壤与地下水的水盐运动相互作用的结果。调控土壤水盐动态指标是使土壤根层盐渍度在作物耐盐度以内，地下水埋深在临界动态。提出了调控土壤水盐动态的有效途径。     

皖北杨楼流域玉米农田土壤水变化特征及驱动因子研究

为研究皖北平原北部黄潮土在玉米不同生长期内土壤水分变化特征,选取杨楼流域为研究对象,利用2010-2018年0～50 cm深度土壤水数据,结合同期地下水埋深、前期无降雨日数、水面蒸发和降雨量进行相关性分析,利用增强回归分析算法确定不同驱动因子对土壤水变化的相对贡献。结果表明：在玉米整个生长期内,随着土层深度的增加,土壤含水率减小。按变异系数可划分为2个典型土层,即活跃层(深度0～10 cm)和次活跃层(深度10～50 cm)。土壤水与水面蒸发、地下水埋深和前期无降雨日数呈显著负相关,与降雨量呈显著正相关关系。前期无降雨日数对土壤含水率的相对贡献率最大,为42.6%,其次是地下水埋深,为20.9%,作物生长期对土壤含水率的相对贡献率最小,为7.3%。该研究对了解土壤水分变化、农业水管理及水分利用率等有重要意义。