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。     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为分析播种前膜下滴灌棉田土壤不同深度水分和盐分的分布特征,对1998年开始利用膜下滴灌种植技术的棉田进行大规模网格取土,主要分析了棉田土壤水盐空间分布特征。研究结果表明:在生育期初播种前,棉田土壤0~5、5~20、20~40、40~60、60~80及80~100 cm对应土层中,水分变异系数小于盐分变异系数,且都属于中等变异性;土壤各层水分和盐分含量总体都呈现出表层土壤水分和盐分含量较低,深层土壤水分和盐分含量较高的分布规律;在0~100 cm土层中,随着深度增加,水分和盐分含量呈现出先增大后减小的趋势;设置排盐沟,能够使土壤盐分向排盐沟运移,有助于棉田改良。     

霍泉灌区小尺度农田土壤含水率时变性研究

在山西省洪洞县东安村和三条沟村两个试验区,分别利用两套物联网环境墒情监测系统,通过数据云平台远程在线实时获取30cm、60cm两个土层的逐日土壤含水率,并计算出0～60cm土壤平均含水率,运用经典统计学方法分析霍泉灌区区域小尺度农田土壤含水率随时间的变化和空间变异性以及各监测点间不同土层含水率的相关性。结果表明,30cm和60cm的土壤含水率变异系数均在0.01～1.00之间,属弱变异和中等变异;各测点土壤含水率与其变异性呈显著相关性。30cm和60cm土层水分均受降水影响,8月土壤含水率最高。30cm土层含水率及变异系数波动较大,60cm土层含水率及变异系数之间差异性较小,变化相对比较稳定。研究成果可为有限供水情况下精准灌溉提供理论依据。     

不同条件下小尺度土壤热导率空间变异分析

为探究不同采样间距条件下小尺度土壤热导率的空间变异性，选取典型农耕田块，分别以20 m、12 m、4 m为采样间距进行采样，对100 m×100 m(H),60 m×60 m(M),20 m×20 m(L)3种尺度下0～40 cm土层深度以10 cm为间隔分层测量热导率，对试验数据进行统计分析和空间分析。结果表明，土壤热导率在同一土层面上呈现出弱变异，各尺度同一取样点下热导率在垂直方向上亦呈现为弱变异，变异系数随尺度的减小而减小。在3种小尺度中结构比随着尺度的减小而增大，表明空间相关性随尺度减小而减小。H尺度呈现出较强空间正相关性，M尺度弱空间正相关性，L尺度呈现较小空间负相关性且置信度较低，说明热导率取样点间距可以进一步优化。随采样尺度增大，莫兰指数呈增大趋势，土壤热导率的空间聚集效应不断增强。     

节水改造工程对灌区土壤盐渍化的影响

为了探明节水改造措施对盐渍化灌区土壤盐分含量的影响效果,通过设置点位取样测量的方式,对比不同土层深度、不同区域以及不同时间下土壤中的盐分含量。结果表明,在未进行节水改造时,表层土壤在秋浇之前盐分含量较高,为3.44g/kg,而秋浇之后各深度土壤含量依次减小29%、28.7%、20.9%,表明对土壤盐分的淋洗起到很好的效果;0～10cm、10～30cm以及30～50cm土层深度的变异性,依次为强变异性、中等变异性和中等变异性;缓冲区内土壤盐分含量与渠道距离呈线性负相关的关系,即随着距离的增长,土壤含盐量逐渐降低;距离增长时,与0～30cm深度土层相比,30～50cm深度土层内盐分含量减小程度更快。在采取节水改造措施后,短期缓冲区土壤盐分含量平均值减小速度低于长期改造区;在经历秋浇之后,缓冲区对土壤含盐量的解释能力得到提高,表明秋浇可以在一定程度上缓解盐分在土壤中的表聚作用。     

红壤耕地土壤水分时空分布特征分析

根据中国气象网上的2000年1月至2013年12月农田土壤湿度旬值数据及其农业气象数据,分析了江西省红壤土壤水分时空分布特征。结果表明,江西省红壤耕地土壤水分年际间变化相对平稳,年内土壤水分的变化可以划分为春季饱和期,夏季干旱期,秋季补水期和冬季湿润期。随着土层深度增大,土壤含水量呈增加趋势,但变异系数呈减少趋势。土壤相对湿度对降水的响应随着土层的加深而减弱,0~50 cm土层湿度对降水量具有显著的相关性。干旱过程中,20~50 cm土壤水分监测可作为红壤干旱监测指标。     

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。     

干旱区梭梭茎干液流特性及对土壤水分的响应

研究荒漠植物耗水特征及其与土壤水分的关系,分析维持荒漠植物生长的潜在水源,对提高干旱区用水效率,保证荒漠生态环境的安全具有重要意义。以新疆干旱区荒漠植被梭梭为研究对象,采用热扩散法研究其茎干液流特性,采用中子仪测定和烘干法相结合的方法测定土壤含水率,并分析了茎干液流与土壤水分的响应关系。结果表明:梭梭的茎干液流密度呈明显昼夜变化,日间液流密度明显高于夜间,且随着胸径的增大,日间液流密度减小;土壤含水率随土层深度的增加呈倒"S"型分布,5~8月土壤含水率逐渐减小,中间土层含水率随时间推移减小幅度显著;随着土壤含水率的降低,夜间液流密度基本保持不变,但日间液流密度的峰值明显减小。分析结果可为提高干旱区用水效率,保证西部生态环境的安全提供理论支撑。     

干旱区膜下滴灌土壤盐分年内分布特征

土壤次生盐渍化问题是威胁干旱区膜下滴灌条件下棉花生长的主要因素之一,为探明膜下滴灌棉田土壤盐分在生育期内随时间及剖面分布特征,专门针对土壤盐分进行了一个生育期的监测,具体实验结果为:在棉花整个生育期内,土壤盐分在水平方向呈现出滴头行间膜间的分布特征,越靠近膜间,土壤盐分累积程度越剧烈;在深度方向上,基本呈现出随深度增加,盐分值增大的趋势,100cm土层附近出现盐分稳定累积层;棉花苗期表层0-20cm土层土壤盐分呈现出表聚现象,对幼苗生长构成潜在威胁;盛花期(7月中旬左右)出现了由于地下水位抬高引起的土壤次生盐渍化问题,适当控制此时段灌水量及灌水次数对棉花生长有着重要作用。     

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。     

基于压缩曲线特性的超固结土水平应力分析方法

在传统的KSB原位水平应力试验线性分析方法中,通常由于e-lg p压缩曲线局部线性假设与实际情况的差异,导致超固结土分析结果与实际值相差较大。针对上述难题,以哈尔滨市某超固结粉质黏土地层原位水平应力试验结果为基础,通过水平向压缩试验模拟KSB贯入过程中土体的侧向力学响应,建立了基于压缩曲线特性的KSB非线性分析方法,从试验机理角度分析了该方法的适宜性,并提出了其应用的判定条件。研究结果表明：传统线性法在超固结土分析中存在数据线性规律不强、预测值偏高等适用性问题,该场地线性分析法数据优良率仅为33%,而非线性法的数据优良率则高达75%,不同深度处线性法所得水平应力均高于非线性法结果,约为后者的1.2~2.2倍;传统线性法对于超固结土的适用性问题本质上是由e-lg p曲线非线性所致,提出接触压力参数λ与非线性参数η对此进行定量表征,发现线性法误差Δp₀随着λ的增大先增大后减小,同时随η的增大而增大。在工程实践中,非线性法更适用于超固结土、结构性土等压缩曲线非线性显著的土体,当λ>1时,传统线性法简便易行且精度较高,建议使用,否则建议采用基于压缩曲线特性的非线性法分析。     

中外水土保持理念对比

 介绍了发达国家水土保持发展历程：初期先开发后治理、中期开发与治理并进、后期重视生态环境修复或环保优先阶段,及中国水土保持发展的起始阶段、推广阶段和普及阶段。由于文化、经济发展状况差异,对土壤侵蚀、水土保持基本概念、内涵的定义和解释不尽相同,随着人们认识的发展,土壤侵蚀与水土保持学的概念在不断完善、深化。并阐述了不同国家及地方各自的水土保持法律、法规、技术规范和标准内容以及发布的时间,从国家、企业和受益者三个方面比较了美国、奥地利和中国水土保持投资比率情况。通过中外水土保持理念对比,对我国水土保持事业的发展提出了建议。     

紫色土和红壤坡面径流分离速度与水动力学参数关系研究

土壤剥蚀是土壤侵蚀、搬运和沉积过程中的一个重要子过程,对其定量研究是建立具有明确物理意义侵蚀模型的理论基础.采用放水冲刷法,在3.0m长、1.0m宽的土槽上,通过4个不同坡度(5°、10°、15°、20 °)、5个不同放水流量(1.31/min、3.01/min、5.5L/min、6.5L/min、8.5L/min)的组合实验,对红壤和紫色土坡面径流分离速度与径流剪切力、单位水流功率、水流功率、过水断面单位能量之间的关系进行了研究.结果表明:在一定的坡度条件下,分离速度随放水流量的增大而增大,而对于相同的放水流量,分离速度呈现出先增大后减小,然后趋于稳定的趋势,且有随放水流量的增大达到峰值的时间有提前趋势.径流剪切力、单位水流功率、过水断面单位能量及水流功率四个参数与分离速度均存在着明显的线性关系,但相对而言,水流功率更能准确反应坡面分离速度的变化情况.实验条件下,红壤坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.0083N/(m·s),紫色土坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.062N/(m·s).     

我国水土保持的理论与方法

通过对我国近几十年水土保持实践经验的分析，总结了推动我国水土保持事业进一步发展的理论与方法。水土保持的理论基础即土壤侵蚀学原理、流域水文学原理、生态经济学原理、恢复生态学原理、系统科学原理，以及流域可持续经营原理。水土保持的技术体系及方法为：以小流域为单元进行综合调查分析、综合规划、综合治理、综合开发利用，以实现水土保持综合效益。     

灌溉水中盐分对土壤结构性质及水流运动特征的影响

再生水和微咸水等用于农田灌溉对缓解农业用水紧缺、保证粮食稳产高产方面作用显著。但这些非常规灌溉水中的盐分进入受灌农田土壤会引起土壤结构性质的改变,进而引起入渗水流运动特征的变化,增大了农业灌水和施肥的管理难度及地下水受污染的风险。本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水盐分浓度(0、1.0、3.0和5.0 g/L)、灌水频率(1天1次、2天1次、4天1次)、含盐灌溉水-清水交替灌溉模式(纯清水灌溉、纯含盐灌溉水灌溉、含盐灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤容重、团聚体结构稳定性、孔隙结构特征、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的影响。结果表明,适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低入渗水流运动的非均匀性。研究成果对再生水和微咸水农田灌溉制度设计具有参考价值。     

独木桥河水毁修复工程水土保持方案评价

以独木桥河水毁修复工程为例,介绍了该区的水土流失和防治现状,确定了水土流失防治责任范围,采用流失率法和土壤侵蚀模数法预测了工程建设过程中的水土流失状况,划分了水土流失防治分区,提出了相应的水土保持防治措施,评价结果表明该方案科学有效.     

不同土壤温度、水分条件下土壤表面热通量变化规律试验研究

利用土壤热通量板、平均土壤温度测针和土壤含水率测定仪进行了土壤增热能量的测定与计算,对土壤温度、土壤含水率、土壤热贮量和土壤表面热通量的变化规律进行了分析和研究,为确定合理的农业用水量和水资源优化配置提供科学的依据。     

皖西皖南土壤可蚀性值及估算方法验证

土壤可蚀性是水土流失预测的基础数据,可蚀性指标值的准确与否直接影响到水土流失预测精度。利用径流小区实测资料,研究了皖西、皖南主要土壤可蚀性值,并对EPIC模型和诺谟公式进行了验证。结果表明:皖西、皖南不同土壤可蚀性实测值差异较大,其值范围为0.013～0.043 t·hm~2·h/(MJ·mm·hm~2),黄棕壤最小,红壤最大,红壤可蚀性值是黄棕壤的3.3倍;同一种土壤不同方法估算的土壤可蚀性值差异较大,在没有实测资料验证的情况下,难以选择适宜的土壤可蚀性估算方法。研究结果为皖西、皖南水土流失预测提供了数据参考。