吉林西部盐碱水田区冻融期土壤水盐运移特征及酶活性变化

为研究冻融作用下水田0~50cm土层水、盐、pH、脲酶活性变化规律及其相关关系,采集吉林西部盐碱土区大安市水田土壤,选取冻结12h、融化12h为一个循环,开展室内模拟试验,模拟昼夜反复冻融条件下土壤水盐运移和酶活性的动态变化,分别用质量法、残渣烘干法、电位法、靛酚蓝比色法测定各层土壤含水率、含盐量、pH和脲酶活性,分析其在不同冻融条件下的变化规律和相关性。研究表明,土壤深度是影响含水率、含盐量、pH、脲酶活性的主要因素之一:20~50cm土层的水分和盐分不断向上层运移,使表层含盐量和pH升高,且水、盐之间具有显著的相关性,说明水分运移在一定程度上决定了盐分的运移;除10~20cm土层脲酶活性略有升高外,其他各层脲酶活性出现不同程度的降低。冻融过程中含水率、含盐量、pH均与脲酶活性呈现显著的相关性,脲酶活性是冻融次数、温度、含盐量、pH、有机质等多种因素共同作用的结果。因此,冻融作用在引起或加重水田表层土壤盐碱化方面起到至关重要的作用,冻融作用降低了土壤脲酶的活性,进而会影响土壤的肥力。     

内陆盆地的盐分布与平衡分析研究

在总结已有研究成果和系统分析水文、土壤、灌溉、水盐监测资料的基础上,应用系统分析方法、水盐运移理论和水盐平衡原理,通过对盆地、流域、灌区、农田和土壤剖面等不同层次盐分分布与盐平衡分析计算,分析了内陆盆地不同层次的“干排盐”形成与特征,认为干排盐是必不可少的,必须系统地考虑不同层次干排盐出路与动力条件,才能有效地治理灌区盐渍化问题。     

河西走廊干旱荒漠区盐碱化土地修复与调控研究--以石羊河灌区为例

近年来，由于自然因素和人为因素的共同作用，石羊河灌区盐碱化土地面积逐年增加，盐碱化程度不断加深，严重影响到该区国民经济、社会和生态环境的可持续发展。文章分析了造成石羊河灌区盐碱化的自然因素和人为因素．认为自然因素主要是：①．气候干旱，降水稀少，蒸发量强烈；②．水资源量逐年减少；③．地势上位于我国现代地形的第二阶梯，为内陆河流；④．地下水质矿化度高。人为因素是：①．过度开荒，灌区大量超采地下水；②．植被大量减少，加剧了土地盐碱化；③．灌溉技术落后，有灌无排。同时从四个方面探索建立了科学合理的石羊河灌区盐碱化土地综合调控措施：①．水资源合理配置；②．以水盐平衡理论为指导，调控地上水位和盐分的时空分布；③．加强以节水灌溉为核心的灌区配套建设，推广节水防盐的灌水技术；④．扩大牧草种植，逐步实现农业三元结构。     

温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应试验研究。结果表明,每次温度循环后温度波幅值由土层浅表向深层土体衰减传递,土体埋深越浅、恒温时间越长,温度波幅值越大;水盐均匀分布的压实粗粒盐渍土经历多次温度循环后逐渐演化成非均匀分布,水盐向土体表面迁移聚集,越靠近土体表面水盐增量越大;前5次温度循环中压实粗粒盐渍土产生了塑性盐胀或塑性融沉,随着温度循环次数增加,盐渍土塑性盐胀或塑性融沉显著减小甚至消失;盐渍土层上设置非盐渍土层具有迟滞盐分向上迁移和消能减胀作用,粗粒盐渍土构筑高速铁路路基宜采用结构分层技术,非盐渍土层设置厚度一般不宜小于当地温度辐射影响显著深度;粗粒盐渍土路基设计宜考虑多次温度循环后形成的水盐非均质分布及其可能诱发的盐胀与融沉增大效应,路基压实度不宜过高。研究成果将为盐渍土地区高速铁路路基工程建造起到示范参考作用。     

硫酸盐渍土盐冻胀机理研究现状与进展

盐渍土地区发生的土体盐冻胀破坏严重危害到渠道、公路、铁路、机场跑道、桥梁等工程建筑的稳定性和耐久性,因此解决实际工程中的盐胀及冻胀等病害问题具有十分重要的意义。从微观结构、单次降温、冻融循环、水盐运移和构建机理模型等方面综述了近年来国内外关于盐冻胀机理的最新研究成果,总结了目前研究中存在的问题及不足,并对今后盐渍土盐冻胀机理的研究方向进行了展望。     

柴达木盆地土壤积盐与盐胀溶陷灾害对工程建设的影响

西北干旱荒漠区盐胀溶陷灾害对工程建设的影响较大,但由于技术、资金等原因,对该类型灾害的研究还非常欠缺。文章在分析地处青海省干进中心的柴达木盆地土壤积盐类型分布特点及成因的基础上,客观地阐述了柴达木盆地土壤成盐环境及盐胀溶陷灾害形成演化对工程建设的影响,进而提出了相应的防护治理对策。     

条子泥围垦区水盐特征与植被分布的关系

为了探究江苏东台条子泥围垦区的水盐分布规律,揭示圆环状植被分布与土壤水盐条件的关系,于2019年9月对围垦区内用作湿地恢复的区域进行测量和采样。在植被环附近测量了二维、三维大地电阻率,采集降水、地表水、土壤、地下水等样品,测试样品的水盐指标和D、18O同位素组成。结果表明:植被圆环下方3 m深度内均存在对应的高电阻率/低盐度区域,且随着植被类型由中心向外环变化,对应的土壤水盐度也逐渐增大;土壤水盐度是不同植被呈现圆环状分布的重要影响因素,其变化受降水入渗和土壤蒸发引起的盐分集结共同作用;土壤盐度直接影响了不同植被种群的分布格局,而植被对入渗和蒸发过程的影响也反作用于土壤盐度分布。     

地下浓缩卤水与"高山深盆"成盐环境

在长期研究青海柴达木盆地现代钾盐矿床和云南兰坪-思茅盆地中新生代钾盐矿床形成原因的基础上,袁见齐教授于1983年提出了"高山深盆"的成盐理论。本文进一步提出该模型可分为"深盆深水"和"深盆浅水"两种类型。前者以邻近海水为主要补给,后者除海水之外,明显渗杂有富含钾、镁、钙的变质地下浓缩卤水,其中富钾卤水对"高山深盆"环境下钾盐矿床的形成意义不言而喻。但目前最大的困难是,我们还不能像研究海水蒸发实验那样,完全解释清楚这种地下浓缩卤水的形成机理,希望有更多的学者对此开展研究。     

地下水与有关环境问题探讨

本文讨论了与地下水有关的环境问题的形成,并探讨了地下水环境问题的防治,旨在告诉人们治理地下水环境问题已刻不容缓。     

盐渍土水-热场耦合效应与盐胀变形试验

为了研究西北干旱地区盐渍土在自然气候条件下的水-热场变化特征与盐胀变形规律,在4.5 m深试验坑内埋设了若干套竖向变形观测设备、含水率和温度传感器,对坑内不同深度土层的温度场、水分场和盐胀变形随季节性变化状况进行了为期1 a的动态监测和分析研究。结果表明：0.6 m以上土层相较于其他土层对气候温度变化的响应更加积极、温差变化幅值也更大,且土层间的温差幅值随降温期的不断深入而增大;土体含水率变化主要受降水、蒸发和温度梯度的耦合影响, 0.4 m以上土层水分的变化幅度较其他土层而言更为显著,土层水分迁移沿深度方向表现出分带现象;盐胀变形主要受温度和水分迁移的影响,盐胀变形主要发生在距地表1.0 m土层深度内,主要发展时间在当年11月至次年2月之间。     

土层结构对非饱和毛细水盐运移的影响

层状土层之间孔隙结构和水力学性质的不连续性对土体水盐运移有显著影响。基于现场调查,设计了两种不同粒径土层二元结构组合（黄土-砂质粉土和黄土-粉质黏土）的室内土柱试验,通过模型试验讨论了不同地下水补给条件下土层结构对毛细水分布和盐分累积的影响。试验结果表明：在毛细水补给条件下,黄土-砂质粉土构成的上细下粗型土层结构有利于毛细水盐运移,经过60 d蒸发后,其表层${\rm{SO}}_{\rm{4}}^{{\rm{2 - }}}$含量是上粗下细型土柱的两倍。在无毛细水补给条件下,砂质粉土层中水盐向上迁移总量和迁移速率大于粉质黏土层,最终上细下粗型土柱中上覆土层各层位离子含量均大于上粗下细型土柱。研究结果为层状土区盐渍土病害的防治提供了试验参考。     

农田土壤水分和盐分空间分布的指示克立格分析评价

运用非参数地质统计学的多元指示克立格法,结合单元指示克立格法,对黄河河套灌区55hm2的盐渍化土地上两个比较关键时期的土壤水分和盐分进行空间分布的分析,给出了同一时期土壤水盐和不同时期土壤盐分满足一定标准的综合概率图,并借助该案例详细介绍了多元指示克立格的原理、步骤及应用范围。指示克立格方法为不同尺度(从农田到区域)上水土资源质量的评价提供了新的方法,能为水土资源的现代决策管理提供指导。     

膜下滴灌微区环境对土壤水盐运移的影响

基于膜下滴灌特有的"膜中"、"膜间"、"膜边"、"膜外"微区环境,利用2011—2013年田间对比试验方法获取的5 960个数据,运用柯布-道格拉斯模型,构建膜下滴灌环境土壤层次、灌水定额、土壤水分、气温、蒸发综合因素与土壤水盐关系及影响效应分析模型.结果表明,在气候干旱、蒸发强烈灌区,地膜覆盖与滴灌结合的地表介面灌溉形式下,土壤水盐具有水平方向由"膜中"向"膜边"地表裸露区定向迁移,垂直方向土壤水盐则由下向上层运移且趋于"膜外"边界积累的趋势,尤其是气温与蒸发因素交互作用,推进膜下滴灌土壤水盐在地膜覆盖与土壤裸露区域空间运移,研究结果进一步揭示了膜下滴灌"土壤水盐定向迁移"形成机理,为膜下滴灌土壤水盐地表排放模式应用提供了依据.     

山水林田湖草系统治理之水土保持要义

山水林田湖草是一个生命共同体,山水林田湖草的系统治理观是水土流失治理与生态修复的重要指导思想.水土流失的发生、发展和变化是一个复杂的系统,有其自身规律,水土保持是一门多学科交叉学科,有其科学性与不可替代性,防治水土流失应坚持系统思维,整体施策,系统和综合是水土保持学科建立和事业发展的生命力所在.水土流失在中国广泛分布并...     

干旱内陆灌区土壤水盐模型

研究干旱内陆区土壤水分运移规律以及土壤盐分运移规律,有助于合理利用水资源,减少潜水无效蒸发,防止土壤盐碱化。根据水量平衡和盐量平衡原理,建立了土壤水盐模型,计算土壤水盐迁移量,并对干旱内陆区土壤水盐运移规律做了初步研究。     

土壤水全时空调控的初步探讨

农业是第一用水大户,有利利用土壤是实现黑龙港地区农业可持续发展的关键,本文分析了黑龙港地区主要作物需水与降水的关系,建立了作物生长条件包气带流动系统的概念,并以此为基础提出了土壤水全时空调控的概念,探讨了土壤水全时空调控的涵义与措施,指出土壤水调控是一系统工程,必须多种措施有机结合,简单介绍了王瞳试验场开展的田间土壤水调控试验成果。     

基于土壤水势变化的灌溉节水机理与调控阈值

大量试验结果表明,在农田灌溉过程中,土壤含水率及水势变化具有入渗排气、渗吸增能、吸脱水减能和缓慢脱水减能的阶段性特征。当土壤处于水分亏缺状态急需补充水分(土壤吸水)时,土壤水势梯度大于1.0 cmH2O/cm;当土壤水分得到充分补给达到过水(土壤含水率不变,且水通量不为零)状态时,土壤水势梯度等于1.0 cmH2O/cm;当土壤中水分过剩而处于脱水(流出大于流入水量)状态时,土壤水势梯度小于1 cmH2O/cm。由此,根据上述特征指导农田灌溉调控节水,其中土壤层下部(深度15~60 cm)的水势梯度等于或小于1.0 cmH2O/cm可作为监测及预警节水灌溉的阈值。     

季节冻土区水盐迁移及土体变形特性模型试验研究

为研究盐渍化冻土水分、盐分迁移规律以及变形特性,探索寒区旱区土壤盐渍化机制,配制了不同含盐量的粉质黏土进行模型试验。试验结果表明,温度、水分、盐分和土体变形之间相互耦合。温度降低有利于盐晶体析出和未冻水结冰;反之,温度升高易于晶体溶解和冰融化。水盐相变过程中伴随能量的释放或吸收,影响土体温度。盐分改变了流体的动力黏度和土体冻结温度,并且盐分结晶使土体产生较大的吸力,加剧了未冻水含量的变化。水分是盐分迁移的介质,盐分以离子形式随未冻水迁移。降温期水分盐分向上迁移,升温期迁移方向相反。迁移速率与吸力有关,冻结缘附近吸力最大,速率最快。盐渍化冻土的变形是盐分和水分共同作用的结果,含盐量较低时冻胀和融沉是土体变形的主要因素;当含盐量较高时盐胀和溶陷占主导作用。