河套灌区盐渍化土壤节水改良技术及土壤水盐运移规律研究

发布时间：2017-06-16 22:05

  本文关键词：河套灌区盐渍化土壤节水改良技术及土壤水盐运移规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内蒙古河套灌区地处干旱半干旱地区,土壤母质含盐量大,地下水埋深浅,土壤次生盐渍化严重,是我国土壤盐渍化发育的典型区域。盐渍化土壤改良问题一直是灌区农业生产与研究中的重要内容。本研究围绕国内外土壤学者在改良盐渍化土壤和土壤水盐运移方面的研究成果,以重度盐渍土壤种植油葵试验田为基础,针对盐渍化土壤改良技术和施加土壤改良剂后的水盐运移规律开展试验研究,观测施加不同土壤改良剂后,O-100cm土壤理化性质的变化情况、土壤水盐运移情况以及油葵生育期内生长发育情况,旨在制定针对不同质地土壤施加改良剂的最适种类和最佳施用量,寻求土壤改良剂施用量与灌溉用水量的最佳耦合。同时以室内土柱试验为基础,探求以灌水水平和改良剂施用量为影响因素的土壤水盐运移规律,并构建土壤改良进程中动态的土壤水盐运移模型及其数值解法,旨在摸清改良剂对农田土壤剖面水盐运移的影响,利用模型预测区域土壤水盐信息,为改良和防止土壤盐渍化提供基础技术支持。通过研究得出如下结论：1.施用粉煤灰、脱硫石膏、双元改良剂等均可显著降低盐渍化土壤pH值、电导率(EC)和全盐含量(TDS),起到控制土壤盐分、改善土壤理化性质、促进作物生长的作用。油葵生育期内的生育指标明显优于未施加改良剂的对照处理,出苗率和产量明显增加；利用田间试验与室内土柱试验相结合的手段,以脱硫石膏为代表,分析其对土壤水盐运移的影响和盐分离子在土壤剖面上的累积情况。结果表明,改良剂对土壤水分和盐分的分布以及盐分离子的运移有着显著的影响,具有调控土壤水分、改善土壤结构、降低盐分的显著作用。2.改良剂改良盐渍化土壤过程中,不但要选择合适的改良剂种类、合理的施用量,还要选择合适的灌水量进行调控,即达到改良剂施用量与灌水量的最佳耦合才能达到改良土壤的最优效果；改良剂改良盐渍化土壤的效果与其施用量并不呈线性正相关关系,改良剂施用量过大,会增加土壤含盐量,使作物受到盐分胁迫而危害作物生长发育：反之,改良剂施用量过少则达不到改良目的。因此,各种改良剂施用量均应设定一个以理论计算量R为下限、以R/η为上限的安全用量。其中η为改良剂利用系数,是考虑改良过程中改良剂的渗漏、代换不充分、淋洗不完全等因素确定的系数,η-般取0.6～0.8。3.根据土壤水动力学理论构建了土壤剖面一维垂直水盐运移模型。选取改良剂中的脱硫石膏为主要附加因素,在节水条件下,利用模型模拟盐渍化土壤施加改良剂后,土壤水盐动态变化过程。通过模型的验证与分析,模型精度较好,具有预测土壤水盐含量及分布的功能。4.以三年田间试验结果分析为基础,总结得出节水条件下河套灌区盐渍化土壤改良技术和方法的集成,通过效益分析,土壤改良技术和方法集成能够取得较好的经济效益、社会效益和生态效益,具有较好的应用及推广价值。
【关键词】：盐渍化土壤 改良 水盐运移 数值模拟
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S156.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 引言11-24
• 1.1 研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-21
• 1.2.1 盐渍化土壤改良研究进展12-16
• 1.2.2 脱硫石膏改良盐渍化土壤研究进展16-18
• 1.2.3 土壤水盐运移研究进展18-21
• 1.2.3.1 土壤水盐运移规律研究进展18-19
• 1.2.3.2 土壤水盐运移模型研究进展19-21
• 1.2.3.3 土壤水盐运移数值计算研究进展21
• 1.3 研究目标与研究内容21-23
• 1.3.1 集成河套灌区盐渍化土壤节水改良技术21-22
• 1.3.2 探求节水改良条件下土壤水盐运移规律22
• 1.3.3 构建节水改良条件下土壤水盐运移模型22-23
• 1.4 研究技术路线23-24
• 2 试验方案24-43
• 2.1 试验区概况24-28
• 2.1.1 气候24-25
• 2.1.2 土壤25-27
• 2.1.3 地下水27-28
• 2.2 试验方案28-34
• 2.2.1 田间试验28-31
• 2.2.1.1 田问试验方案28-30
• 2.2.1.2 田间试验观测项目30-31
• 2.2.2 室内土柱试验31-34
• 2.2.2.1 土柱试验方案31-32
• 2.2.2.2 土柱规格及观测项目32-34
• 2.3 参数测定34-43
• 2.3.1 土壤化学参数的测定34-35
• 2.3.2 土壤物理参数的测定35
• 2.3.3 作物参数的测定35
• 2.3.4 土壤水盐运移参数的测定35-43
• 2.3.4.1 土壤水分特征曲线35-39
• 2.3.4.2 土壤水分扩散率39-41
• 2.3.4.3 土壤垂直入渗特性曲线41-43
• 3 节水改良对盐渍化土壤理化性质的影响43-72
• 3.1 对土壤pH值的影响；43-55
• 3.1.1 2011年土壤pH值变化43-46
• 3.1.2 2012年土壤pH值变化46-51
• 3.1.2.1 粉煤灰46-48
• 3.1.2.2 脱硫石膏48-50
• 3.1.2.3 双元改良剂50-51
• 3.1.3 2013年土壤pH值变化51-55
• 3.1.3.1 粉煤灰52-53
• 3.1.3.2 脱硫石膏53-54
• 3.1.3.3 双元改良剂54-55
• 3.2 对土壤电导率的影响55-64
• 3.2.1 2011年土壤电导率的变化55-56
• 3.2.2 2012年土壤电导率的变化56-59
• 3.2.2.1 粉煤灰56-57
• 3.2.2.2 脱硫石膏57-58
• 3.2.2.3 双元改良剂58-59
• 3.2.3 2013年土壤电导率的变化59-64
• 3.2.3.1 粉煤灰59-61
• 3.2.3.2 脱硫石膏61-62
• 3.2.3.3 双元改良剂62-64
• 3.3 对土壤全盐量(TDS)的影响64-71
• 3.3.1 2011年土壤TDS变化64-66
• 3.3.2 2012年土壤TDS变化66-71
• 3.3.2.1 粉煤灰66-67
• 3.3.2.2 脱硫石膏67
• 3.3.2.3 双元改良剂67-71
• 3.4 小结71-72
• 4 节水改良对油葵生长的影响72-86
• 4.1 对油葵生态指标的影响72-83
• 4.1.1 出苗率72-73
• 4.1.2 株高73-76
• 4.1.3 茎粗76-79
• 4.1.3.1 粉煤灰77-78
• 4.1.3.2 脱硫石膏78-79
• 4.1.3.3 双元改良剂79
• 4.1.4 叶面积79-83
• 4.1.4.1 粉煤灰80-81
• 4.1.4.2 脱硫石膏81-83
• 4.2 对油葵产量的影响83-85
• 4.2.1 粉煤灰83-84
• 4.2.2 脱硫石膏84
• 4.2.3 双元改良剂84-85
• 4.3 小结85-86
• 5 节水改良条件下盐渍化土壤水盐运移特征86-102
• 5.1 土壤剖面水分运动特征86-88
• 5.2 土壤剖面盐分离子运动特征88-101
• 5.2.1 土壤中水溶性盐分离子之间的相关性分析89-90
• 5.2.2 土壤中盐分离子的聚类分析90
• 5.2.3 Ca~(2+)离子90-93
• 5.2.4 Mg~(2+)离子93-96
• 5.2.5 SO_4~(2-)离子96-98
• 5.2.6 HCO_3~-离子运移特征98-101
• 5.3 小结101-102
• 6 节水改良条件下盐渍化土壤水盐运移模型102-121
• 6.1 土壤水盐运移数学模型102-104
• 6.1.1 控制方程102-103
• 6.1.1.1 水分运动控制方程102-103
• 6.1.1.2 盐分运动控制方程103
• 6.1.2 定解条件103-104
• 6.1.2.1 水分运动定解条件103-104
• 6.1.2.2 盐分运动定解条件104
• 6.2 土壤水盐运移数学模型的数值计算104-108
• 6.2.1 土壤水分运移方程的数值计算过程104-106
• 6.2.1.1 水分运移方程的离散104-106
• 6.2.1.2 水分运移方程的边界条件处理106
• 6.2.2 土壤盐分运移方程的数值计算过程106-108
• 6.2.2.1 盐分运移方程的空间离散107-108
• 6.2.2.2 盐分运移方程的时间离散108
• 6.3 土壤水盐运移方程的数值解策略108-111
• 6.3.1 土壤水分运移方程的数值解策略108-110
• 6.3.1.1 迭代过程108-109
• 6.3.1.2 时间步长109
• 6.3.1.3 大气边界条件109
• 6.3.1.4 水量平衡109-110
• 6.3.1.5 结点水流通量110
• 6.3.2 土壤盐分运移方程的数值解策略110-111
• 6.3.2.1 求解过程110
• 6.3.2.2 质量平衡110-111
• 6.4 土壤水盐运移数学模型的数值模拟111-119
• 6.5 土壤水盐运移数学模型的可靠性分析119-120
• 6.6 小结120-121
• 7 盐渍化土壤节水改良技术集成121-127
• 7.1 盐渍化土壤基础状况测定121
• 7.2 改良剂的选用与施用量计算121-122
• 7.3 改良剂施用技术122
• 7.4 灌溉制度设计122-124
• 7.5 田间管理模式124
• 7.6 节水改良盐渍化土壤效益分析124-126
• 7.6.1 经济效益124-126
• 7.6.2 生态效益和社会效益126
• 7.7 小结126-127
• 8 结论与建议127-129
• 8.1 结论127-128
• 8.2 建议128-129
• 致谢129-130
• 参考文献130-139
• 作者简介139

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董晓霞,郭洪海,孔令安;滨海盐渍地种植紫花苜蓿对土壤盐分特性和肥力的影响[J];山东农业科学;2001年01期

2 张文Oz;付小花;乐毅全;李朝君;王磊;;土壤改良剂:固体废弃物处置与资源化的有效途径[J];安徽农业科学;2008年32期

3 李伟强,雷玉平,张秀梅,田魁祥;硬壳覆盖条件下土壤冻融期水盐运动规律研究[J];冰川冻土;2001年03期

4 李海英,彭红春,牛东玲,王启基;生物措施对柴达木盆地弃耕盐碱地效应分析[J];草地学报;2002年01期

5 刘春华;张文淑;;六十九个苜蓿品种耐盐性及其二个耐盐生理指标的研究[J];草业科学;1993年06期

6 张晓琴,胡明贵;紫花苜蓿对盐渍化土地理化性质的影响[J];草业科学;2004年11期

7 郗金标,邢尚军,张建锋,宋玉民,刘德玺,马丙尧;几种重盐碱地土壤改良利用模式的比较[J];东北林业大学学报;2003年06期

8 盛连喜,马逊风,王志平;松嫩平原盐碱化土地的修复与调控研究[J];东北师大学报(自然科学版);2002年01期

9 李建东，郑慧莹;松嫩平原盐碱化草地改良治理的研究[J];东北师大学报(自然科学版);1995年01期

10 李秀军;松嫩平原西部土地盐碱化与农业可持续发展[J];地理科学;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵瑞;煤烟脱硫副产物改良碱化土壤研究[D];北京林业大学;2006年

2 司振江;盐碱化草原农业改良技术及水盐运动规律研究[D];东北农业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 史晓霞;基于CA模型的长岭县土壤盐渍化时空演变可视化模拟[D];东北师范大学;2005年

2 石懿;脱硫副产物作为碱（化）土壤改良剂的田间试验研究[D];中国农业大学;2005年

3 祁晨华;脱硫副产物改良强碱化土壤持续效果的研究[D];内蒙古农业大学;2007年

4 罗朋;盐碱土中不同灌水方式的水盐运移规律试验研究[D];西北农林科技大学;2008年

  本文关键词：河套灌区盐渍化土壤节水改良技术及土壤水盐运移规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：456550