石羊河流域咸水灌溉下土壤水盐动态及春玉米产量模拟

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,利用春玉米咸水灌溉田间试验观测资料对SWAP(SoilWater-Atmosphere-Plant)模型参数进行了率定和检验,并利用率定参数后的SWAP模型模拟了较长时期咸水灌溉对土壤盐分动态及春玉米产量的影响。研究结果表明:土壤含水量、土壤含盐量和春玉米产量的实测值与模拟值吻合较好,均方误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)均在允许的误差范围之内,经过率定和检验后的SWAP模型可以用于研究区春玉米咸水灌溉的模拟;较长时期咸水灌溉模拟结果表明,在模拟期内,矿化度在3. 0 mg/cm~3以下的微咸水灌溉土壤盐分累积量在2. 8 mg/cm~3以下,春玉米减产幅度在20%以内,矿化度在6. 0 mg/cm3以上的咸水灌溉土壤盐分累积量在4. 0 mg/cm~3以上,春玉米减产幅度在38%以上。在研究区可以较长时期利用灌水矿化度低于3. 0 mg/cm~3的微咸水进行灌溉,土壤积盐量较少,对春玉米产量影响较小,可以达到合理利用地下咸水资源的目的。     

农业水文SWAP 模型及其应用研究进展

SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型是近几年发展迅速、在农田水利与土壤科学等领域应用较广泛的农业水文模型,主要用于对作物灌溉制度的制定与评价、地下水位埋深动态变化的预测、土壤溶质（盐分、化肥、农药）运移预测、作物生长与产量预测等。本文对SWAP模型进行了简要介绍,总结了SWAP模型在田间尺度上模拟土壤水盐运移变化、地下水位变化、农田排水量、作物生长过程及水分生产力等几个主要方面的研究,以及SWAP模型与其他模型耦合联用,使模型能够由田间尺度向区域尺度扩展,得到更好的应用和推广。提出了模型在应用时需要注意的几个问题及建议,使SWAP模型变得更加完善。     

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。     

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。     

EFFECT OF GROUNDWATER TABLE CONTROL ON WATER SAVING IRRIGATION STRATEGIES IN THE QINGTONGXIA IRRIGATION DISTRICT

This paper focuses on the analysis of the effects of groundwater table control under different irrigation water amounts on the water and salinity balance and on crop yield. Two experimental areas, the Pingluo and Huinong experimental sites, were selected to collect the required data. The agro-hydrological model Soil Water-Atmosphere-Plant (SWAP) was used to analyse the water flows and salt transport processes for different groundwater levels and irrigation scenarios. Six scenarios, which resulted from different groundwater table regimes combined with different irrigation amounts, were simulated. The results show that high groundwater tables due to the excessive irrigation are the main cause of the large amount of drainage water and low crop yield;reducing irrigation water without a lower groundwater table will not lead Io a large reduction of the drainage water, and will reduce the crop yield even more; to lower the groundwater table is a good measure to control the drainage water and increase crop yield.     

干旱区膜下滴灌农田土壤盐分非生育期淋洗和多年动态

膜下滴灌土壤盐分在生育期和非生育期的累积与淋洗,共同决定了土壤的盐碱化趋势,影响着当地农业的可持续发展。为分析长期膜下滴灌土壤盐分多年动态,于2008—2013年在中国西北干旱区的清华大学-库尔勒生态水文实验基地开展了棉田实验,采集和化验了15 000余个土壤样本,结合SHAW模型模拟,探讨了非生育期冬春灌方式的盐分淋洗效果;基于长期连续观测及理论分析,评估了区域盐碱化趋势。结果表明:冬灌和春灌的盐分淋洗作用明显,冬灌盐分淋洗深度大致为60 cm,效果优于春灌。若膜下滴灌条件下综合采用非生育期冬灌或春灌洗盐,在多年尺度上土壤根区盐分不会出现明显累积,土壤盐碱化趋势可以得到控制。     

干旱区微咸水灌溉的水-土环境效应预测研究

本文运用MODFLOW及SWAP模型对微咸水灌溉的水-土环境效应进行了预测.模型参数用2004年的观测资料进行率定,并用2002年的资料对模型的可靠性进行了检验.结果显示,淋洗灌溉定额条件下,不同作物的土壤盐分积累及作物相对减产率分别比正常灌溉定额条件下有所降低;微成水灌溉后土壤盐分的积累随着时间的推移呈递减趋势,大约在10年后盐分达到进出平衡状态,平衡时土壤的含盐量(0.126%)仍属于轻度盐渍土;抽取地下微咸水灌溉后,淋洗灌溉定额条件地下水位的下降幅度及含水层盐分的增加量都比正常灌溉定额条件下有所降低.采用微咸水灌溉,淋洗灌溉比正常灌溉对环境有利.     

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.     

浅层地下水水化学特征与土体盐分相关性研究

为研究南通地区浅层地下水与土体盐分特征的相关性,采集了31件水样、220件土样,并收集了60组水质资料,分析了浅层地下水水化学特征和土体盐分特征.研究表明:浅层地下水自西向东,TDS逐渐增大,主要为咸水和盐水,水化学类型为Cl—Na型,TDS与各离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-)的相关性高;土...     

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。     

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。     

水管理策略对土壤水盐动态和区域地下排水影响的模拟评价

以宁夏惠农灌区平罗试验区为对象,基于田间观测与灌溉试验结果,在田间尺度采用SWAP模型开展不同地下水调控深度与灌溉制度相结合的水管理方案下土壤水盐动态的模拟,在区域尺度采用MODFLOW模型进行不同水管理方案对区域地下排水量影响的模拟评价,据此分析土壤水盐动态过程和农田排水系统的作用,对拟定的各种水管理方案进行评价。结果表明,现状灌溉用水量虽有助于减少表土盐分积聚,但地下排水量占灌溉用水量的39．4％;现状灌溉用水量减少50％时,浅埋地下水位会加重表土积盐;现状灌溉用水量减少25％时,作物根区没有产生明显的积盐,地下排水量减少31．4％。因此,较为合理的水管理方案是将现状灌水量减少25％的同时将地下水埋深控制在70cm以下,才能达到节水、增产、改善农田水土环境的目标。     

棉花膜下滴灌条件下灌水频率对土壤水盐分布和棉花生长的影响

本文研究了棉花膜下滴灌在不同的土壤含盐量条件下灌溉周期对土壤水盐运动和棉花生长的影响。设置有以下处理：两种含盐量土壤，含盐量分别为0.08%和0.8%；两种灌水周期，即花铃期灌水周期分别为2d和6d；观测的内容有：土壤水分、盐分、棉花生长发育和产量。试验结果表明：在总灌水量相同的情况下，高含盐量土壤花铃期高频灌溉与低频灌溉相比，可以有效降低湿润体体内土壤盐分含量，并且得到了棉花增产28%的结果，而对于低盐土，灌溉频率对棉花生长和产量没有显著的影响。     

Salinity and Sodicity in Pakistan's Punjab: A Threat to Sustainability of Irrigated Agriculture?

The development of groundwater for irrigation in Pakistan's Punjab has lowered water tables and markedly reduced the extent of waterlogged lands. However, the incidence of salinity has not been reduced at the same rate. This paper review s IIM I's research studies in Pakistan, in which over the last five years soil and tubewell water samples have been collected at several research sites. Electrical con ductivity of the saturated soil extract (ECe) and sodium adsorption ratio (SA R) w ere foun d to be significantly higher in irrigated areas that have limited access to canal w ater of good quality. There are indications that farmers use irrigation water from tubew ells to minimize the effects of salinity, e.g. by increasing the frequency of application w hen crops show signs of salt-induced water stress. Evidence is presented that farm ers are n ot succeeding in the same way with respect to sodicity.     

基于SHAW模型的河套灌区秋浇渠系优化配水模型研究

河套秋浇是为满足来年春播作物水盐需求而进行的保墒淋盐灌溉。针对传统基于作物需水预测成果进行渠系配水存在的预报依赖性强和中长期预报精度低问题,本文提出了一种不需要作物需水预测成果的渠系优化配水模型框架,该框架依据春播初期作物水盐要求,将SHAW模型嵌入优化配水模型,确定秋浇配水计划。河套灌区永济灌域2016年秋浇配水计划编制实例研究表明:与传统基于需水预测的配水方法相比,新方法得到的配水计划可以在不增加渠首引水量及渠道输水损失总量基础上显著提升淋盐效果,使春播初期0～40 cm土层水盐状态更加适宜于作物播种,春播初期土壤0～40 cm土层平均盐分超标由60%以上降低至5%以下,同时配水公平性也得到提升。     

Effect of Drip Irrigation with Saline Water on Water Use Efficiency and Quality of Watermelons

High ground water salinity, high water table and secondary soil salinization are dominant in the Hetao Region, China. For the purposes of eliminating secondary salinity and enhancing water use efficiency, drip irrigation of watermelons with saline water was conducted in order to reduce ground water level and soil salinization. Saline groundwater, ranging in salinity from 3.3 dS m^-1 in the early season to 6.3 dS m^-1 at the harvest time was used. Four irrigation treatments (control, 30, 60, and 90% of evaporation from Chinese Evaporation Pan) were used in the experiments.The control treatment was not irrigated through out the season, as is the local practice. The yield of watermelons was increased and the quality improved under drip irrigation, as compared with control, with the highest increases in both yield and quality in the 60% treatment. The water use efficiency as determined by lysimeter measurements for different treatments had the same trend. The water-product efficiency in the four treatments were 39.2, 30.7, 21.45, and 14.3 kg m^-3, respectively. Salts accumulated in the topsoil layer close to the emitter in the 30% treatment. Most salts were leached out of the root zone in the 60 and 90% treatments. The results suggested thatdrip irrigation of watermelon with saline water was feasible.     

Modelling the Effects of Deficit Irrigation on Soil Salinity,Depth to Water Table and Transpiration in Semi-arid Zones with Monsoonal Rains

A soil water and solute transport model, calibrated for a dominant soil series in the Punjab of Pakistan, was used to evaluate consequences of deficit irrigation in semi-arid areas with a shallow water table. Simulations were carried out to determine the influence of irrigation amounts and subsurface drainage conditions on root zone salinity, depth to water table and transpiration. Additional simulations were made to evaluate a range of irrigation practices adopted by farmers under field conditions. The simulation results show that provision of 80% of the cumulative evapotranspiration requirements as irrigation will result in acceptable limits of root zone salinity and depth to water table, without significantly affecting transpiration of wheat and cotton crops. Under such circumstances, subsurface drainage will not be necessary. Results also show that current irrigation practices in the Punjab are resulting in yield reductions in general, due to either water shortage or waterlogging.     

地下水与土壤盐渍化关系的动态模拟

在大气－土壤－地下水连续系统中，本文将土壤水－地下水部分动力学理论和数值模拟技术结合的方法，研究了地下水与土壤盐渍化关系，并进行了动态模拟。在完成土壤水盐数据自动采集系统研制、水盐运动参数测定，数学模型建模识别，数值计算方法选择评价４项基础研究后，针对干旱区的一个大型灌区土壤－水环境中溶质迁移动态进行了系统模拟，获得复杂环境条件下多因子、多处理组合模式化的图谱，有助地下水与土壤盐渍化定量关系深入揭     

非生育期春灌灌水量对土壤盐分变化的影响

通过田间小区试验,分析3个不同滴灌棉田春灌灌水量1350、1800和2250 m3/hm2对盐分变化的影响。试验表明:在相同灌水量下,宽行、窄行和膜间3个不同行距的脱盐效果,宽行最好;3个灌水量下,1800 m3/hm2的灌水量对盐分淋洗效果较好。此结果可为当地春灌提供指导,对制定灌溉制度有一定的借鉴作用。     

滦河入海口三角洲地区地下水及土壤盐度分析

为了解滦河入海口三角洲地区地下水盐度及土壤盐渍化情况,对该区域进行了地下取水、取土测试。共布置17个浅层地下水取样点、53个深层地下水取样点及20个土壤取样点,测试水样的TDS及土壤中水溶盐的易溶盐总量,K~+,Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-)。研究结果表明:研究区范围内淡水区域占总研究区域的50%;深层地下水TDS差异较小,且均为淡水;盐渍土类型多为氯盐渍土和亚氯盐渍土;土壤易溶盐总量整体上在各个深度处由西北向东南逐渐增加,土壤盐度的影响因素是浅层地下水;土壤易溶盐含量在局部(位置)较低。研究结果可为地下水资源及土壤资源开发利用提供一定参考。