绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水盐运移的影响

【摘要】：[目的] 针对西北干旱区绿洲农田拉砂改土这一改良特点,本研究通过室内模拟试验研究了不同的掺砂量和覆砂厚度下土壤水分常数、土壤入渗、入渗后的蒸发、毛管水运动、潜水蒸发、次生盐渍化形成及其蒸发后盐分迁移特征,分析了掺砂量和覆砂厚度对土壤水盐运移的影响和机制,旨在为干旱区绿洲农田表层掺砂和覆砂的层状土水盐运移提供提供理论依据和实践指导。 [方法] 1.室内测定土壤掺砂后的水分常数。 2.通过室内土柱模拟试验,研究掺砂量、覆砂厚度对土壤入渗特性的影响,并对掺砂和覆砂作对比分析。 3.通过室内土柱模拟试验,研究掺砂量、覆砂厚度对微咸水入渗后的蒸发特性和盐分迁移的影响,并对掺砂和覆砂作对比分析。 4.通过室内土柱模拟试验,研究掺砂量、覆砂厚度对潜水蒸发特性和盐分迁移的影响,并对掺砂和覆砂作对比分析。 [结果] 1.土壤的饱和导水率随着掺砂量的增加而增加,两者之间符合指数函数；土壤饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均随着掺砂量的增加而减小,均符合线性关系；非毛管孔隙度在掺砂0%～75%递减线性关系,掺砂量超过75%时,变化不大；出水率随掺砂量呈“U”字形规律。 2.土壤表层掺砂、覆砂对土壤入渗性能相反,掺砂(除100%)可以促进土壤入渗能力,随着掺砂量的增加,入渗能力增强,且提高了掺砂层下含水量；而覆砂相反,起抑制作用,随覆砂厚度的增加,抑制力减弱。本研究条件下Philip与Kostiakov入渗模型均有很好的拟合精度,相比之下,Kostiakov入渗模型更好。 3.掺砂、覆砂对土壤的蒸发能力均有抑制作用,随着掺砂量的增加和覆砂厚度的增加,抑制能力加强,且覆砂比掺砂的抑制效率更高。在蒸发历时20天内,均质土和掺砂处理的累积蒸发量与时间的关系可用Rose公式描述；而覆砂处理均可用线性方程描述。 4.掺砂显著地抑制了土壤毛管水上升速度和地下水补给量,随着掺砂量的增加,抑制加强,掺砂层的毛管水上升高度与时间符合幂函数关系。 5.掺砂、覆砂对土壤的潜水蒸发能力均有抑制作用,随着掺砂量的增加和覆砂厚度的增加,抑制能力加强,且同一用砂量的覆砂比掺砂的抑制效率更高。通过对累积蒸发量和蒸发时间之间的关系拟合,0%(对照,0cm)～50%掺砂处理均可二项式公式描述；覆砂处理和75%与100%掺砂均均可用线性方程描述。 6.在次生盐渍化形成过程中,无地下水时,微咸水灌溉带入盐分,蒸发后盐分呈现出“C”字型,表层积累显著；有地下水时,蒸发后十壤剖面盐分分布呈“Г”字型,表层强烈积累,表层盐分(0～1 cm)随着累积蒸发量的增加而增加。 7.无论有无地下水位的影响,土壤表层掺砂、覆砂对土壤表层的盐分积累具有较强的抑制作用。随着掺砂量和覆砂厚度的增加抑制力加强,且覆砂抑盐效果显著高于掺砂的抑盐作用。入渗后的蒸发盐分分布呈“C”字型,而潜水蒸发中均质土和掺砂处理的盐分分布潜水蒸发盐分分布呈“Г”字型,砂层的存在使盐分在砂土界面附近有较高的含量。无论有无地下水的影响,土壤表层掺砂、覆砂及其相应的累积蒸发量与表层电导率之间的关系均可用相应的拟合方程描述。[结论] 1.土壤掺砂对水分常数有显著地影响。 2.土壤表层掺砂能促进入渗,而覆砂则抑制入渗。 3.无论有无地下水位,土壤表层掺砂、覆砂均能抑制士壤蒸发和盐分表聚,覆砂的效果要好于掺砂。