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。     

新疆地区不同排水模式对膜下滴灌棉田春灌洗盐效果分析

农田排水是棉花非生育期排盐的有效措施之一。不同的棉田排水措施不仅影响地下水盐分的动态变化,也影响棉田春灌洗盐效果。分析了常规排水、控制排水、不排水处理棉田地下水盐分在春灌前后的变化情况。结果表明不排水处理灌前、灌后地下水平均含盐量上升了3.9 ms/cm,因此不排水会弱化春灌的洗盐效果;而常规排水,控制排水灌前、灌后地下水平均含盐量均有所下降。     

灌区地下水控制埋深与利用量对洗盐周期的影响

灌区地下水位调控可增加作物对浅层地下水的利用量,但当地下水含盐量较高时,作物对其利用会加快盐分在根区的累积速度,进而影响灌溉淋洗制度。本文根据农田水盐平衡的基本原理,考虑不同埋深的浅层地下水利用条件下根区土壤盐分的累积过程,建立了土壤盐分淋洗周期的理论模型,并根据两组试验数据进行了应用分析。计算结果显示,位于半干旱区的研究区,地下水含盐量4.43 g/L,埋深维持在1 m和1.5 m时,多年平均降雨条件下,棉花生长期内需要排水洗盐的周期分别为100 d和140 d;埋深大于2 m时,淋洗周期超过了生长期。另一研究区位于干旱区,滴灌棉田地下水埋深为1.5 m时,用含盐量为2.81 g/L的微咸水进行滴灌,棉花生长期内需要排水淋洗的时间为78 d左右。因此,即使在灌区水位调控抬高地下水位后,在一个生长周期内,根区土壤盐分的增长过程仍然相对缓慢,为灌区制定淋洗制度提供了时间窗口。     

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。     

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。     

半湿润灌区控制排水条件下降雨洗盐计算模型研究

通过控制排水措施适当提高地下水位,可以增加半湿润灌区作物对浅层地下水的利用量,缓解灌溉水量的不足。然而,灌区地下水的含盐量一般较高,对盐分在作物根区的过分累积,所需淋洗水量很难得到保证。考虑到半湿润灌区具有一定量的降雨,可能对土壤盐分产生淋洗作用,建立了一个控制排水条件下降雨洗盐计算模型,并以某半湿润灌区盐碱地改良区为例,利用田间水文模型DRAINMOD预测出多年(1951—2005)田间水量平衡逐日变化过程,连续计算控制排水以及不同补充灌溉条件下根层土壤盐分多年的动态过程。结果显示,当地下水控制埋深为1.2 m时,在无灌溉条件下,研究区降雨虽能起到一定的淋洗作用,但根区盐分会随着时间的推移逐渐累积。当补充灌溉量在150 mm以上时,研究区降雨能够有效控制土壤盐分,使根区土壤在多年条件下达到良性的水盐平衡。所以,在与研究区类似的半湿润地区,通过控制排水措施合理调控地下水埋深,并充分利用天然降雨的淋洗功能,不仅可以维持灌区良性的水盐平衡,而且可以提高水资源利用效率。     

内蒙古河套灌区局部秋浇条件下农田水盐运动特征分析

针对河套灌区局部秋浇条件下田间水盐运动的特殊性,选取典型试验区对其进行研究。结果表明:与全面灌溉相比,灌溉区地下水位在局部灌溉后回落更为迅速,灌溉可以达到很好的洗盐保墒效果;而非灌溉区则部分承泄了灌溉区的排水,地下水位和地下水含盐量都显著升高,尽管在灌溉结束后其地下水位会随着排水过程而相应回落,但在其上涨过程中却促使盐分向上层土壤运动,从而增加土壤剖面的含盐量。分析还进一步表明,局部灌溉条件下,非灌溉区水盐运动所受影响在一定程度上取决于灌溉面积所占整个区域的比重。     

河套灌区暗管排水稻田盐分空间变异及排盐效果

暗管排水和稻田淹灌相结合治理盐碱地,是当前应用较广泛的排盐措施。为了探索暗管排水和稻田淹灌联合应用的排盐效果,对内蒙古河套灌区120 hm~2暗管排水稻田3次主要排水前后土壤盐分变化进行监测,基于地统计学方法分析排水前后区域盐分空间变异特性,并对不同生育期的排盐规律进行总结。结果表明:暗管排水促进了稻田土壤盐分的均质化,0～20、20～40、40～100 cm土层经过3次排水后,变异系数CV分别为35.66%、30.85%、29.43%,表现为中等变异,空间结构比下降54.3%、77.7%、5.2%,内在因子的不断强化使得土壤具有空间自相关性,3次排水因不同生育期需水特性的影响,分形维数关系为D_2 D_1 D_3; 3次暗管排水后,盐分由高盐异质性向低盐均质性转移,3次排水前含盐量分别小于临界点7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤,排水后可降至2.0～6.0、2.1～6.4、1.1～4.8 g/kg之间,区域内的绝大部分样点朝着均一化方向发展,第1次排水(4月16日)含盐量小于9g/kg时,脱盐率与初始值呈正相关关系,第2次(7月16日)和第3次(9月6日)排水脱盐率随着含盐量的增加而增加;对高盐-低盐的转化过程的定量分析来看,经过暗管排水,重度盐渍土面积降低了69.12%,轻、中度盐渍土面积上升了20.99%、51.15%,不同等级土壤在不同深度的区域分布情况趋于一致,总体呈现东北高西南低的趋势,离强排泵站越近(远),土壤的含盐量越高(低)。研究成果对于内蒙古河套灌区盐碱地改良和土地资源的高效利用具有重要的指导作用。     

新疆恰拉水库下游土壤水盐运移数值模拟

以新疆尉犁县恰拉水库下游荒地为研究对象,分析荒地土壤水盐的运移机理.根据野外监测资料和室内数据的机理分析,选取典型剖面进行土壤水盐运移规律模拟,并在此基础上运用数值模拟对土壤剖面水盐分布及不同地下水因素进行了预测.模拟结果表明:在强烈的蒸发条件下,土壤盐分在0～20cm表土层内积累最为明显;在不同地下水环境值预测中,地下水埋深在1.8m时全年积盐期0～40cm土层平均含盐量17.03g/L,较3.5m地下水埋深14.78g/L高15.22％;40g/L的地下水矿化度水在全年的积盐期0～80cm土层平均含盐量6.35g/L,比5g/L处理5.86g/L高8.36％.增大地下水埋深和降低地下水矿化度值,以减少土壤中的积盐量.     

区域水土特性参数时空变异分布特征及相关分析

作者应用地质统计学原理与方法,在山东簸箕李引黄灌区开展大尺度区域水土特性参数时空变异性的研究,描述农田排水、地下水、表层土壤中含盐量的空间与时间变化分布趋势和特征,分析其间存在的相关关系。结果表明,在一个完整的水文循环年内,研究区域的水土特性参数之间具有相近的空间变异分布状态和特点,但却表现出不同的时间变异分布趋势与特征。农田排水和表层土壤的含盐量随季节变化的分布状态在灌区上、下游相对稳定,在中游却变化明显;地下水的盐分浓度在整个灌区的分布状况没有呈现出明显的时间变异性。在春季至初夏时段内,农田排水中含盐量的增加似乎对地下水水质的影响较小,而对表层土壤积盐状况影响较大。研究成果为灌区制定合理的水资源利用与农田水土管理策略提供了理论依据。     

东北寒区黑土稻田土壤水分剖面二维运动规律研究

为揭示东北寒区黑土稻田分层土壤水分二维运动规律,选择黑龙江省庆安灌溉试验站稻田土壤开展控制灌溉水层及地下水位条件下分层土壤与均质土壤室内入渗试验。设计装置分层收集侧渗水量,定量识别分层土壤垂直渗漏与侧向渗漏,并基于HYDRUS-2D软件建立水分二维运动模型。结果表明土壤水力特性参数反演效果较好,模型模拟值与实测值吻合;土壤的分层结构抑制了水分入渗,降低了水平侧渗速率及垂直渗漏速率,分层土柱犁底层基本无侧渗输出,耕作层与底土层稳定后的侧渗速率分别为0.007和0.023 cm/h。进行水量平衡分析,分层土柱入渗稳定后侧向渗漏占总渗漏的72.45%,主要通过底土层输出(63.42%);引入"单宽侧渗量"表示不同控制条件下土壤的侧渗输出,灌溉水层的增加显著增大了耕作层与底土层土壤的单宽侧渗量,控制灌溉水层有利于减少侧渗,提高用水效率;犁底层厚度增加主要贡献底土层的单宽侧渗量,反之,地下水位埋深增大则降低了底土层的单宽侧渗量,因此维持稻田适宜的犁底层厚度及地下水位埋深有利于减少深层渗漏损失。     

防治大棚土壤盐碱化的水管理方案

针对大棚土壤盐碱化问题,在田间试验的基础上,应用水管理软件DRAINMOD模拟各种大棚农田水管理措施下土壤含盐量的变化过程。模拟结果表明:夏季揭棚,对于控制土壤盐碱化具有明显的效果;无排水措施时,即使在夏季揭棚让雨水淋洗,长期种植也导致土壤积盐过多,不适应蔬菜生长;对于0～40 cm表层土壤,控制排水的盐分淋洗效果好于自由排水,但对于40cm以下的土壤,自由排水的盐分淋洗效果要好于控制排水;在不揭棚时节,适当加大灌溉量有一定洗盐效果;在高温多雨时节揭棚,采用控制排水和常规灌溉量,是比较好的大棚水管理方案。     

THE PREDICTION OF WATER AND SALT REGIME IN SALTAFFECTED AREAS BY NUMERICAL SIMULATION

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填海造陆区盐分运移过程室内模拟与分析

在半湿润气候环境下,围填海区的表层土壤正面临着复杂的盐渍化问题。以压实填土为研究对象,通过土槽模型再现了潜水蒸发与侧向壤中流共同作用下的盐分运移过程,以探明围填海区的盐渍土形成机制。结果表明,在蒸发作用驱使下盐分向上补给,表层土壤的初始积盐类型为CaSO_4,海水对填土层的盐分补充导致积盐类型转变为CaCl_2和NaCl。在陆相渗流作用下,填土中将形成相对稳定的渗流状态。自由水面线以上为积盐状态,盐分类型以CaCl_2和MgSO_4为主;自由水面线以下为脱盐状态,盐分类型以CaCl_2和NaCl为主。土壤水盐的运移将改变酸碱度环境,pH值将随着含盐量的增加先下降后上升。在陆相地下水的补给下,填海造陆区的盐渍化防治工作应当重点关注地下存在挡水层或建筑物基础密集的地区。     

不同潜水埋深条件下的农田土壤水分动态试验研究

不同潜水埋深下玉米田土壤水分动态表现为:该区玉米田土壤水分的季节性变化可划分为3个阶段:春季缓慢失墒期(4~6月)、雨季干湿交替期(7~8月)、稳墒恢复期(9月)。地下水埋深愈浅,相同层次土壤含水率愈高。当地下水埋深较大时,0.6m以下土层含水率呈现明显的分层分布状态,表层受地下水补给的水量已大大减小,其降低的程度主要与各层次土壤的持水特性有关。     

采用高密度电法仪监测围垦区土壤盐分变化

为探究自然条件下围垦区盐渍土盐分的变化情况,采用高密度电法仪进行大尺度野外观测,研究了江苏条子泥滩涂围垦区不同时期的地下水埋深及土壤盐分变化情况。结果表明:4 m深度范围以内是最容易受到自然条件影响的区域,其中非饱和区受影响最为显著,而深度超过4 m的区域受影响较小;浅层饱和区1.5 m深度范围盐度变化明显,且旱季盐度明显高于雨季,但深层土壤的盐度没有出现显著的变化;围垦区地下水埋深浅,自然条件下土壤脱盐缓慢,建议采取如埋设暗管等措施加快脱盐速度。     

Approach of water–salt regulation using micro-sprinkler irrigation in two coastal saline soils

This study aimed to investigate whether saline silt and sandy loam coastal soils could be reclaimed by micro-sprinkler irrigation. The experiments were run using moderately salt-tolerant tall fescue grass. Micro-sprinkler irrigation in three stages was used to regulate soil matric potential at a 20-cm soil depth. Continued regulation of soil water and salt through micro-sprinkler irrigation consistently resulted in an increasingly large low-salinity region. The application of the three stages of soil water–salt regulation resulted in an absence of salt accumulation throughout the soil profile and the conversion of highly saline soils into moderately saline soils. There were increases in the plant height, leaf width, leaf length, and tiller numbers of tall fescue throughout the leaching process. The results showed that micro-sprinkler irrigation in three soil water and salt regulation stages can be used to successfully cultivate tall festuca in highly saline coastal soil. This approach achieved better effects in sandy loam soil than in silt soil. Tall fescue showed greater survival rates in sandy loam soil due to the rapid reclamation process, whereas plant growth was higher in silt soil because of effective water conservation. In sandy loam, soil moisture should be maintained during soil reclamation, and in silt soil, soil root-zone environments optimal for the emergence of plants should be quickly established. Micro-sprinkler irrigation can be successfully applied to the cultivation of tall fescue in coastal heavy saline soils under a three-stage soil water–salt regulation regime.     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

河套灌区耕地-荒地-海子间水盐运移规律及平衡分析

内蒙古河套灌区引水量逐年减少,输入灌区的盐分无法有效排出,灌区内部盐分迁移规律发生了较大变化。针对此现状,通过2年现场观测试验,开展了耕地-荒地-海子间水力联系及水盐动态研究。采用土壤水动力学与溶质动力学方法,对耕地—荒地—海子系统分别构建水量和盐量平衡模型,进而揭示了耕地—荒地—海子系统间水分和盐分运移关系。结果显示:在作物生育期,土壤非饱和带及地下储水量?S分别平均减少了35.05、138.2和195.7 mm,耕地、荒地和海子均处于水分消耗状态。基于Surfer软件Grid Vector Map与耕地—荒地—海子系统水量和盐量平衡模型,发现在2017年和2018年作物生育期,耕地地下水向荒地的迁移率平均值分别为78.75%和79%;荒地地下水向海子的迁移率平均值分别为44.3%和46.3%。耕地腾发量ET平均值比荒地和海子边界的分别高32%和29.15%,海子亏水631.2～706.3 mm,如果没有水分补给,海子将会面临干涸危险;在灌溉条件下,耕地地下水盐分平均增加861.45 kg/(hm~2/a),耕地地下水迁移给荒地的平均盐量为3231.90 kg/(hm~2/a),荒地地下水迁移给海子的平均盐量为3139.7 kg/(hm~2/a)。研究结果为灌区水盐调控提供了基本依据。