北疆膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律研究

摘要

膜下滴灌技术的应用自从在新疆石河子农八师121团一举获得成功之后，便得到大面积的推广。由于膜下滴灌通过小灌溉定额来满足作物的生长需求，将表层土壤的盐分淋洗至下层，随着时间的推移，盐分慢慢累积于土壤当中，这就引起了土壤积盐现象的的产生。不同的土壤、种植模式和种植年限对土壤中的盐分分布影响不同，且由于新疆北疆地区特殊的地理环境，降雨稀少、蒸发强烈，冬季持续时间将近半年，冬季强烈的冻融循环作用和开春时的蒸发作用，对土壤水盐的分布影响很大。为了探究北疆地区非生育期土壤水盐的空间分布规律和冬季冻融条件下的土壤水盐运移规律，本文结合新疆维吾尔自治区的“十二五”重大专项课题，通过室内试验和大田试验相结合的方法，对非生育期的土壤水盐分布和运移规律进行了探究，并通过小区排盐沟试验，对不同梯度下的排盐沟盐分进行了常规观测，以期为膜下滴灌棉田的长期发展和次生盐渍化的防治提供一定的参考。本文的初步研究成果如下:
　　(1)在生育期初，经过土壤的冻融循环作用之后，土壤中的水盐呈现出重新分布的规律:在0～100cm土层中，随着深度增加，土壤含水率和含盐率均值呈现出先增大后减小的趋势。40～60cm层以下，随着深度增大含盐率均值逐渐减小，且深度越大含盐率降幅也越大。棉田中紧挨排盐沟的区域含盐率较高，而其毗邻的大部分区域土壤含盐率较低，故设置排盐沟有利于棉田改良。
　　(2)对于长期采用膜下滴灌技术的棉田，土壤盐分逐渐累积在20～80cm土层，经过一个生育期后，10月份各层土壤含水率除表层(0～5cm)以外，相对3月份来说都有降低的趋势;含盐率除0～20cm层以外，都有增加的趋势。3月0～20cm层土壤为非盐化土，20～40cm层土壤为轻盐化土，40～100cm层土壤为中度盐化土;10月0～20cm层土壤为非盐化土，20～100cm层土壤为中盐化土。经过生育期人为因素影响后，使20～100cm层含盐率有所增加，但并没有对深层土壤盐分的空间分布产生很大影响。
　　(3)经过一个生育期和冻融期后，第二年3月份各层土壤含水率，相对第一年10月份来说都有降低的趋势，相对第一年3月份也有所降低;第二年3月份各层土壤含盐率，相对第一年10月份，除20～80cm层以外，都有增加的趋势。相对第一年3月份，除了40～60cm层变化不大外，其余土层土壤含盐率都有所增加。对于40～100cm层土壤，经过一个年度后，土壤含水率和含盐率分布情况变化不大。
　　(4)气温对土壤温度的影响很大。在整个冻融过程中，各土层温度变化趋势基本一致，随着土层深度的增加，各土层温度都是先减小后增大。土壤冻结深度最深为80cm。冻结前期，随着土壤深度增加，各土层含水率呈现增加的趋势，土壤中水分以非固态的形式主要集中在40～100cm土层，盐分主要分布在80～100cm土层。冻结期，土壤水分在负温的影响下，从表层向深层开始冻结，土壤水分从非冻结层向冻结层迁移，盐随水走，也呈现类似的趋势。随着深度的增加，各层土壤含水率先增大后减小然后再增大，而含盐率是先减小再增大。融解期，盐分在10～80cm层变化不大，80～100cm层盐分累积比较大。
　　(5)在整个冻融期间，不同年限棉田中含盐率平均值最小出现在2007年地块中。整体变化趋势是，随着种植年限的增长，各年份棉田中含盐率先减小后增大最后保持基本不变。试验区土壤会在垂直剖面上形成比较稳定的盐分聚集区，且此盐分聚集区的位置会发生改变。即在整个冻融过程中，随着膜下滴灌技术应用年限的延长，土壤盐分聚集区有从表层向深层迁移的特征。
　　(6)对于不同梯度的排盐沟，随着时间的推后，排盐沟处的盐分呈现出逐渐增加的趋势，行间和滴头处的盐分呈现出先减小后增加的趋势;随着深度的增加，行间、滴头和排盐沟处的盐分呈现出先减小后增大的趋势，行间和滴头处盐分最大值在80cm层附近。膜下部位的土壤盐分从滴头向裸露排盐沟运移的趋势明显;滴头以下部位呈现倾斜向下运移趋势，形成盐分淡化区;排盐沟底下土壤盐分在蒸发作用的影响下呈现向上运移，排盐沟附近形成盐分积累区域;排盐沟边坡附近呈现近似水平或斜向汇聚特征。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

第2章 研究区概况

2．1 试验区概况

2．2 研究方法

2．3 研究内容

2．4 研究技术路线

2．5 研究方案

第3章 室内试验测定土壤水分运动参数

3．1 土壤颗粒分析及分类

3．2 土壤水分特征曲线

3．3 非饱和土壤水平扩散率D(θ)测定

3．4 非饱和土壤导水率K(θ)的确定

3．5 本章小结

第4章 北疆膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征

4．1 数据处理

4．2 三月份水平剖面土壤水盐空间分布特征结果与分析

4．3 三月份纵剖面土壤水盐空间分布特征结果与分析

4．4 十月份各土层含水率和含盐率的统计特征

4．5 翌年三月份各土层含水率和含盐率的统计特征

4．6 本章小结

第5章 北疆膜下滴灌棉田冻融过程中土壤水盐运移研究

5．1．冻融期气温与土壤温度的变化关系

5．2 土壤温度与土壤水盐含量的关系

5．3 冻融期各年份棉田土壤盐分统计特征

5．4 冻融期各年份棉田土壤盐分变化特征

5．5 冻融期各年份棉田土壤盐分累积特征

5．6 本章小结

第6章 膜下滴灌棉田不同梯度排盐沟盐分运移特征研究

6．1 土壤盐分随时间变化特征

6．2 土壤盐分随深度变化特征

6．3 不同梯度下土壤盐分在纵剖面的分布特征

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介