泾惠渠灌区包气带盐分迁移转化对灌溉的响应

发布时间：2020-11-17 17:02

　　 在我国西北干旱半干旱地区作物灌溉施肥现象较为常见,由灌溉施肥所引起的一系列土壤生物地球化学变化十分明显。长期过量灌溉施肥会引起土壤水分、pH等环境条件发生变化,土壤可溶性矿物盐分发生溶解或沉淀。在灌溉水淋滤作用下,土壤中溶解的盐组分不断向土壤深层迁移至地下水,不仅造成土壤营养成分流失,影响作物生长,还会导致地下水污染。为了合理有效的灌溉施肥,防止土壤及地下水污染,对灌区土壤盐分迁移转化的研究是很有必要的。研究不同灌溉施肥量下土壤盐分含量以及存在形式的变化,旨在为灌区灌溉方式以及合理有效灌溉施肥提供理论依据。通过对陕西省泾惠渠灌区三渠镇试验田进行野外调查和原位试验,并结合室内实验分析,获得土壤主要物理化学指标。基于数值模型软件HYDRUS-HP1和Visual MINTEQ,模拟计算土壤盐分迁移转化规律。根据现有灌溉施肥模式、不同灌溉量模式以及不同施肥量模式下土壤盐分迁移转化模拟计算结果,分析灌溉施肥量对土壤化学组分变化的影响。其中,每一种处理模式又分为冬季和夏季两个不同季节。首先,对原位实测数据和模拟数据进行拟合,确定建立模型的可靠性。然后,分别对三种研究模式下土壤盐分溶解沉淀、土壤主要离子含量以及盐组分主要存在形式进行模拟计算。最后,分析了土壤盐分迁移转化的影响因子。获得以下结论:(1)灌溉对土壤剖面内溶解的盐离子以及土壤胶体表面吸附的离子有淋滤作用,冬季和夏季土壤中主要盐离子含量随灌水量增加而减少。土层100cm以上的盐分离子含量受灌溉影响明显减少,土层100cm以下离子含量有增加趋势。灌前,由于受蒸发影响,夏季土壤表层盐分含量比冬季高,所以,灌溉对夏季土壤表层盐组分的淋洗更严重。受各土层地温值的影响,夏季土壤剖面250cm以上的盐分溶解比冬季明显,土层250cm以下盐分溶解现象和冬季相同。灌后,夏季盐分离子态形式所占比例比冬季大。(2)灌溉施肥30天后,土壤内部会重新达到一种动态平衡状态。尿素水解后铵态氮、硝态氮及pH变化不同,施肥量越多铵态氮和硝态氮含量越高,而pH越低。pH变化会引起一系列土壤水-岩反应。pH值越小土壤矿物盐溶解趋势越大,土壤中盐分离子态含量越高。夏季盐分变化对施肥量的响应比冬季明显。(3)灌溉施肥影响土壤pH、水分、温度以及阳离子交换能力,从而影响土壤盐分迁移转化。灌溉施肥使土壤pH值减少,灌后4天达到最小值,土壤盐分随pH减少溶解趋势增加;灌溉量越大含水率越高,土壤通透性越差,作物对营养成分的吸收以及矿物组分之间的交换吸附能力越差;灌后,冬季比夏季水分在土壤中滞留时间久,淋滤缓慢,冬季盐分离子含量比夏季高,较低的温度还会影响土壤中离子强度,导致冬季pH值比夏季低,盐分变化存在季节性差异;土壤有机质含量随土层深度增加而减少,地表含量最大。有机质含量高的土壤密度相对较小,有利于水分储存和流通,增加了表层土壤对盐分离子的吸收。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S274;S156.41
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 包气带盐分迁移转化研究现状
        1.2.1 数值模型研究现状
        1.2.2 盐分迁移转化研究现状
    1.3 研究内容和方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法及路线
第二章 材料与方法
    2.1 研究区概况
    2.2 试验布置与取样过程
        2.2.1 样品采集
        2.2.2 试验点布置及仪器安装
    2.3 样品分析方法
第三章 数值模型建立
    3.1 HYDRUS数值模型
        3.1.1 水分运移方程
        3.1.2 热运移方程
        3.1.3 根系吸水模型
        3.1.4 蒸散发模型
        3.1.5 溶质运移模型
        3.1.6 模拟条件及参数
    3.2 Visual MINTEQ计算原理
第四章 包气带盐分迁移转化模拟
    4.1 模型可靠性验证
    4.2 现有灌溉施肥模式下盐分迁移转化
        4.2.1 冬小麦时期土壤盐分变化
        4.2.2 夏玉米时期土壤盐分变化
    4.3 不同灌溉量模式下土壤盐分迁移转化
        4.3.1 冬小麦时期土壤盐分变化
        4.3.2 夏玉米时期土壤盐分变化
    4.4 不同施肥量模式下土壤盐分迁移转化
        4.4.1 冬小麦时期土壤盐分变化
        4.4.2 夏玉米时期土壤盐分变化
    4.5 土壤主要盐分平衡计算
        4.5.1 不同灌溉量模式下盐分平衡
        4.5.2 不同施肥量模式下盐分平衡
第五章 包气带盐分迁移转化影响因素分析
    5.1 土壤盐分与环境因子相关性分析
    5.2 土壤pH影响
        5.2.1 pH对灌溉施肥的响应
        5.2.2 pH对土壤矿物组分的影响
    5.3 土壤含水率影响
        5.3.1 土壤含水率分布特征
        5.3.2 土壤含水率对灌溉施肥的响应
    5.4 土壤温度影响
        5.4.1 土壤温度分布特征
        5.4.2 土壤温度对灌溉施肥的响应
    5.5 土壤有机质影响
        5.5.1 土壤有机质分布特征
        5.5.2 土壤有机质对灌溉施肥的响应
结论与建议
    结论
    建议
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2887728