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咸水灌溉条件下塔克拉玛干沙漠土壤的水盐运移规律

黄强  
【摘要】: 针对塔克拉玛干沙漠绿地现有的咸水灌溉方式和制度,研究了塔克拉玛干沙漠绿地咸水灌溉条件下的土壤水盐运动规律。其中,对于咸水沟灌条件下土壤水盐运动的宏观规律,采用了小区试验和田间调查的研究方法;利用定位通量法和水盐均衡法研究了小畦灌条件下的土壤水盐运动规律;采用土壤水动力学方法,用理查兹方程和对流—扩散方程描述土壤水盐运动过程,研究了咸水滴灌条件下,土壤水盐运动的详细过程。主要结论如下: 1.塔克拉玛干沙漠绿地土壤盐分绝大部分来源于灌溉用水,咸水灌溉前后,根系土层土壤盐分种类由以Cl~-和K~+、Na~+为主转变为以SO_4~(2-)和K~+、Na~+为主。 2.灌水量大,土壤含水率较高,水分渗透的深度大。灌溉量越大,各层土壤含盐率越小,剖面出现含盐率峰值的深度越大,甚至土壤中没有出现电导率的峰值。灌溉周期越短,盐峰出现的深度越深,峰值比越小,甚至不出现盐峰,各层土层土壤电导率也小。覆膜、施农家肥和化肥可提高根系土层土壤含水率,降低土壤含盐率。施用草炭可提高土壤含水率,但也增加土壤含盐率。 3.在现有沟灌条件下,塔克拉玛干沙漠绿地土壤含盐率的年内变化大致可分为5个阶段,即:春季强烈蒸发积盐阶段(3月至4月中下旬),初夏脱盐阶段(4月下旬至6月初),夏季稳定阶段(6月初至8月中下旬),夏末脱盐阶段(8月下旬至9月下旬),秋冬相对稳定阶段(10月至次年3月)。水盐周年运动总的来说有以下特点:水盐运动主要表现为蒸发—盐积,淋溶—脱盐和相对稳定三种形式。其中蒸发—盐积占2个月,淋溶—脱盐占2个月,相对稳定占8个月。在连续多年沟灌条件下,沙漠绿地土壤含盐率呈逐年递减的趋势,没有出现严重的积盐现象。 4.在小畦灌条件下,停止灌水后24h,91.25%的灌水渗入150cm土层以下;停止灌水后72h,96.6%的灌水渗入150cm土层以下,此时,0~150cm土层土壤平均含水率为0.053 cm~3 cm~(-3),此后土壤含水率缓慢下降。秋季停灌后,土壤表面蒸发量在2~6mm。停灌后2h,上行水区域在0~20cm土层;停灌后60h,上行水区域在0~90cm;此后至停灌后144h,上行水深度稳定在地下90cm。咸水灌溉后,80cm以上土层土壤溶液含盐率明显下降,以下土壤溶液含盐率变化不明显。停灌24h后,0~150cm土层液相盐分储量开始降低,至停灌后144h,0~150cm 土层液相储盐量相当于灌水前的53.46%。停止灌水后,loox100cmZ地面日平均 积盐量在13一359。 5.按塔克拉玛干沙漠绿地现有的灌水方式,在滴灌时段土壤湿润体为半个 椭球体,土壤含水率分布为:以滴头处为高值中心,向周围逐渐降低,等含水率 面为半个椭球面。停止灌溉开始阶段,湿润体演变为球体,水分向四周扩散,湿 润体逐渐变大,湿润体土壤含水率逐渐降低。其后,由于土壤水分向下入渗速度 快于其他方向,湿润体逐渐变形,纵轴渐长于横轴。至停灌一定时间后,土壤含 水率等值线由外向里逐渐打开,演变为横线。停灌7天,土壤含水率等值线成为 一系列平行的横线。灌水和停灌时段,土壤含水率等值面在滴头处垂直方一向的入 渗深度最大,入渗深度与灌溉时间呈线性关系。含水率等值线的水平移动距离与 灌水时间的关系是非线性的,灌溉和停灌开始阶段水平入渗距离增加较快,后期 缓慢增加。 6.在滴灌和停止滴灌交替出现的灌溉方式下, 呈半个椭圆型, 含盐率高值区。 盐锋与湿润锋一致。距滴头约30cm 灌溉时段土壤含盐率等值线 以外的表层土壤是土壤溶液 停止灌溉时段造成表层土壤强烈积盐,在表土层形成一定厚度的 高土壤溶液含盐率土层,土体内部土壤溶液含盐率等值线继续向四周扩大。再次 灌溉时,部分表层积盐将溶入灌水区域,同时部分表层积盐还向灌水区域扩散, 表层溶解盐分和扩散盐分随灌水向下移动,在湿润体外缘形成一明显高含盐率盐 锋,湿润体内部土壤溶液含盐率较低,但己明显高于前一时段,这是造成考直物根 系土层盐分含量增加的重要原因。同时,距滴头30cm以外表层土面积盐量继续 增加。


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