景电灌区土壤盐渍化特征及水盐运移规律研究

发布时间：2018-11-25 17:29

【摘要】：我国西北干旱区土地面积约占全国的1/3,有着丰富的土地资源及充足的光热条件。近年来,随着电力提灌设备及引水灌溉技术的快速发展,一大批高扬程扬水灌区如雨后春笋般出现在西北黄土高原地区,这些工程的建成给当地带来了巨大的经济、生态以及社会效益,但是,在创造了巨大效益的同时,也导致了一些负面生态环境问题的出现。极端脆弱的生态环境以及长期粗放的灌溉方式使得灌区土地出现了严重的盐渍化或次生盐渍化现象,严重制约了当地农业生产的发展。所以开展灌区土壤盐渍化方面的研究具有重要的现实意义。本课题选取“甘肃景泰川电力提灌灌区”(以下称“景电灌区”)作为研究区,该灌区是地处干旱荒漠区的一个生态系统完全开放而水土资源相对封闭的大型扬水灌区,建成于上世纪70年代初,至今已运行40多年,灌区内地下水盐态势引发的响应变迁已经逐步显现,使得该区域成为研究干旱扬水灌区盐渍化特征与水盐运移规律的典型试验区。通过现场调查和勘测掌握了灌区盐渍化现状,并对土壤盐渍化成因进行了初步判断;采用室内试验和统计学分析方法对灌区内土壤盐渍化特征进行了分析,并运用HYDRUS-3D模型软件对灌区不同沟灌条件下土壤水盐运移规律进行了数值模拟。本文主要研究成果如下:(1)研究区0~100cm各层土壤均呈现盐渍化状态,同时存在着盐分表聚和底聚现象,且各层含盐量均具有很强的变异性。土壤可溶性盐离子中,阳离子以Na+为主,呈现中高强度空间变异性;阴离子以SO42-为主,呈现高强度空间变异性。土壤pH在各土层平均值均超过8.3,呈现出由上至下逐层递减的趋势,但总体变化不大,空间变异性较小。土壤碱化度数值均小于1.5,表明研究区内土壤仍处于非碱化土状态。(2)通过对灌区耕作层土壤的盐离子含量进行相关性分析可知,土壤全盐量(TS)与Na+、CI?、SO42-均呈现出极显著正相关,其中相关性最强的是Na+;而土壤pH与各盐离子间均未达到显著性相关,仅与HCO3?表现出了较好的相关性;对灌区土壤耕作层盐渍化各指标进行主成分分析可知,第一主成分与Na+、CI?、TS、SO42-的相关性较高,表明这四个指标与土壤盐渍化关系比较密切,故将Na+、CI?、TS、SO42-作为导致研究区土壤盐渍化现象的特征因子。(3)通过对不同沟灌方式下土壤水盐运移规律进行数值分析,土壤各土层的含水率变化趋势基本一致。从不同的土层深度来看,浅层土壤的含水率受到灌水影响较大,深层土壤含水率受灌溉影响较小;从不同沟灌方式分析,常规沟灌深层含水率总体高于交替隔沟灌与固定隔沟灌,常规沟灌时,土壤水分纵向运动强于其他两种沟灌方式,从浅层根系的吸水效率及水分的利用效率考虑,常规沟灌不利于根系吸收。(4)土壤含盐量受沟灌方式以及灌水量的影响较为显著,灌水量越大,则土壤盐分的降低趋势越大,尤其是表层土壤。常规沟灌的脱盐率高于其他两种沟灌方式,即常规沟灌的洗盐效果要好于交替隔沟灌及固定隔沟灌。从同种灌溉方式来看,盐分降低的趋势与灌水定额的增加成正比;从长周期来看,土壤含盐量总体呈现逐渐升高的趋势,盐分不断向表层土壤积聚,0~20cm层常规沟灌积盐率为22%,固定隔沟灌的积盐率为26%,交替隔沟灌的积盐率为10%,综合来看,交替隔沟灌对盐分累积的控制效果最好。研究成果可作为高扬程扬水灌区水资源优化配置、盐碱地改良、水土资源高效利用等方面的重要依据,对维护我国西北地区的生态环境安全具有重要意义。
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【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S156.41

【参考文献】