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關(guān)鍵詞:引嫩擴(kuò)建;北部引嫩總干渠;土壤水鹽動(dòng)態(tài);防治土壤鹽漬
1 研究區(qū)域地理位置
研究區(qū)位于黑龍江省的西部,即:齊齊哈爾市、綏化市、大慶市3個(gè)市全境,哈爾濱市的呼蘭區(qū)、雙城區(qū)、賓縣、巴彥、阿城等區(qū)縣。
引嫩擴(kuò)建一、二期工程全部完成后,灌溉面積將分別達(dá)到230.7萬(wàn)畝與448.25萬(wàn)畝。根據(jù)國(guó)內(nèi)外干旱半干旱鹽漬化土壤區(qū)域發(fā)展灌溉都將能否防治土壤鹽漬化作為灌溉成功與否的重要標(biāo)準(zhǔn),因此進(jìn)行防治土壤鹽漬化措施研究具有重要現(xiàn)實(shí)與深遠(yuǎn)意義。
2 土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究
土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究是改良鹽漬土和防止土壤次生鹽漬化的理論基礎(chǔ),也是水利工程設(shè)計(jì)與建設(shè)所需的重要參數(shù)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)、國(guó)土整治的主要依據(jù)。
2.1 土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究點(diǎn)的布設(shè)
2.1.1 北部引嫩工程烏南總干渠研究點(diǎn)
分別在19km段(基本無(wú)鹽漬土);58km段(小量鹽漬土分布);薩分干段(鹽漬土分布較多的渠段),以總干渠為中心,不同距離布設(shè)了土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究點(diǎn)。研究點(diǎn)在1972年6-12月完成(北引未通水前完成的),在布設(shè)研究點(diǎn)時(shí)測(cè)了水位,取了土水樣,進(jìn)行室內(nèi)PH、鹽分的分析。
2.1.2 氣象站研究點(diǎn)
為使氣象要素進(jìn)行分析成果之用,分別在林甸、安達(dá)、肇東等3個(gè)氣象站觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)布設(shè)了研究點(diǎn),研究項(xiàng)目觀測(cè)時(shí)間與北引3個(gè)渠段一致。
2.1.3 肇蘭新河研究點(diǎn)
肇蘭新河是在原旱河自然排水溝的基礎(chǔ)上,于60年中期擴(kuò)建而成的人工骨干排水河道。于90年代開始在青肯泡污水庫(kù)南岸與肇蘭新河的上游的四村、西山及肇蘭新河中游肇東鎮(zhèn),下游(金山)各布設(shè)了三個(gè)土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究井,井深、井距各研究點(diǎn)同相同,且均為黃土狀亞粘土及潛水。
2.1.4 肇東尚家土壤改良試驗(yàn)區(qū)
試驗(yàn)區(qū)設(shè)在肇東鎮(zhèn)9km尚家鎮(zhèn)紅明一隊(duì),是60年代新開的鹽漬草原,土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究點(diǎn)分別設(shè)在蘇打鹽土、鹽化草甸土、堿化草甸土與草甸黑鈣土等4處,從72年開始觀測(cè),經(jīng)歷了豐水年、平水年與枯水年3個(gè)時(shí)段,觀測(cè)時(shí)間、水、土化驗(yàn)項(xiàng)目與北部引嫩3個(gè)渠段相同。
2.2 研究項(xiàng)目
2.2.1 地面水、地下水的化學(xué)分析。包括PH、總鹽(水為礦化度),在布設(shè)研究井期間還進(jìn)行了顆粒(質(zhì)地)測(cè)定,個(gè)別年份還對(duì)10-20-30cm土壤有機(jī)質(zhì)、N、P、K含量的分析。
2.2.2 研究頻次:水質(zhì)分析一般在每年的豐水期與枯水期各測(cè)一次,土壤在特殊年采取土樣進(jìn)行分析,由于土壤化學(xué)成分比較穩(wěn)定測(cè)的次數(shù)較少。
2.3 研究結(jié)果與分析
2.3.1 北部引嫩烏南總干渠研究點(diǎn)成果
(1) 地面水質(zhì)
北部引嫩工程的水源為訥河市拉哈鎮(zhèn)附近的嫩江干流水,從1976年8月開始到2013年,累計(jì)總引水量約150億立方米,通水前的1970年P(guān)H值7.37,總礦化度0.07g/L。1998年是區(qū)內(nèi)嫩江、松花江發(fā)生特大洪水,引進(jìn)的嫩江水PH: 7.31、礦化度增加了0.02g/L。1999-2001年為區(qū)內(nèi)特旱年,PH值7.22較通水前-0.15,總礦化度增加0.04g/L。2002-2005年P(guān)H均值較通水前-0.04,總礦化度增加0.02g/L。2006-2013年均值PH7.66,總礦化度0.0139g/L。陽(yáng)離子總量1.16mg/L,Na++占陽(yáng)離子總量的15.99%。
北引烏南總干渠19、58、薩分干3個(gè)渠段,1998年嫩江、松花江發(fā)生了特大洪水后1999至2001年發(fā)生特旱年,2003-2005年為平水年,3個(gè)渠段PH值7.40-7.58,總礦化度0.11-0.63g/L,較通水前均有不同程度的減少。
北引工程的大慶與紅旗泡兩座水庫(kù),較引嫩江水蓄水之前PH值與總礦化度均有不同程度的減少,PH減產(chǎn)0.08-0.22,礦化度減少0.08-0.50g/L 。
(2) 北引烏南總干渠土壤水鹽動(dòng)態(tài)水質(zhì)
19km渠段:潛水位(地下水位):最高2.617m,最低水位4.078m,到1999年平均為2.3m。PH值略高于通水前,礦化度有6處高于通水前,PH值及離子含量及總硬度總堿度較通水前,減多增少。
58km渠段:左岸最高水位1.79-1.84m,最低水位為4.40-4.73m。右岸最高水位2.13m,最低水位為4.58m。PH與鹽分:左岸較通水前增加的17項(xiàng),減少的29項(xiàng),即減多于增加。1999年特洪后增加的28項(xiàng),減少的33項(xiàng),即減少略小于增加。
薩分干渠段:北引通水前1973-1974年北引通水前最高潛水位1.30-2.3m,最低潛水位3.51-4.19m,變幅1.89-2.21m。北引通水后,南1號(hào)最高水位最高升高1.30m,最低水位升高0.24m,而距引水渠較高的點(diǎn),潛水位與引水總干渠水位基本上無(wú)影響。
薩分干段:右岸較通水前增加18項(xiàng),減少的14項(xiàng);右岸較通水前增加18項(xiàng),減少11項(xiàng)。通水后較通水前右岸增加54項(xiàng),減少51項(xiàng)。左岸通水后較通水前增加42項(xiàng),減少的35項(xiàng),總之本渠段通水后較通水前有增加的趨勢(shì)。
紅旗泡水庫(kù):紅旗泡水庫(kù)是向大慶市工業(yè)生產(chǎn)與生活供水的水源地,從蓄供水1978年到2000年7月地面水PH值7.93,總礦化度0.294g/L,氟0.5mg/L,灌溉系數(shù)34.93。21世紀(jì)以來(lái)2002-2005年均值:PH值8.15,總礦化度0.24。分別較20世紀(jì)70年代增加0.22,總礦化度-0.09g/L,農(nóng)田灌溉系數(shù)達(dá)到69.8,增加了34.87,為優(yōu)質(zhì)農(nóng)田灌溉優(yōu)質(zhì)水源的1.94倍。
(3) 北引烏南總干不同渠段土壤PH與鹽分
土壤PH及鹽分研究,包括北引烏南總干渠19km、58km、薩分干3個(gè)渠段,取土深度由地表向下均為0-30cm,30-50cm,50-100cm,在72與73年通水前在布設(shè)研究井點(diǎn)時(shí),在100cm以下到潛水位每100cm取層攏動(dòng)土0.5kg,分析土壤的PH、總鹽量CO32--、HCO3-、CL-、SO42-、與Ca2-、Mg2+、K+、Na+等項(xiàng),在通水后多次進(jìn)行土壤樣的測(cè)定,結(jié)果如下:
0-1.0m以上土壤鹽分與PH監(jiān)測(cè)研究的結(jié)果:烏南總干19 km段1994年、1999年、2001年3個(gè)年度,通過(guò)9個(gè)項(xiàng)目研究成果統(tǒng)計(jì),較通水前的1972年分別減少78%、100%、67%。尤其是1998年區(qū)內(nèi)發(fā)生特大洪水后,研究的9個(gè)項(xiàng)目均有不同程度的減少。58km段亦有減少的趨勢(shì),即增加的占44.4%、11.1%、22.2%。而減少的分別占56.0%、88.9%、77.9%。幅度不如19km段大,但薩分干段,明顯增加的項(xiàng)目多,分別占研究項(xiàng)目的67%、78.0%、78.0%。
(4) 林甸、安達(dá)氣象站PH與鹽分
通過(guò)1994年、2001年、2005年與北引通水前比較,增加與減少變幅較小,說(shuō)明即使在沒(méi)有北引工程引水的影響,在自然狀況下也并非一成不變。其中安達(dá)市氣象站較1972年北引通水前增加的占44.5%,減少的占55.5%。林甸縣氣象站較1972年北引通水前增加占61.5%,減少的占38.5%。
2.3.2 肇蘭新河研究點(diǎn)成果
肇蘭新河研究點(diǎn)土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究包括肇蘭新河地下水、水質(zhì)與尚家鎮(zhèn)紅明試驗(yàn)區(qū)結(jié)合土壤改良進(jìn)行的土壤水鹽動(dòng)態(tài)的研究二部分。
(1) 肇蘭新河工程區(qū)水鹽動(dòng)態(tài)
地下水位:青肯泡污水庫(kù)南岸段3個(gè)研究井最高水位多出現(xiàn)在1月或雨季,平均為2.77m。變幅為2.58-2.89m;最低水位出現(xiàn)在12月,平均為3.83m,變幅在4.49-4.04m之間。
肇蘭新河上、中、下游平均最高水位2.04m,變幅1.45-3.03m;最低水位平均3.60m,變幅在2.37-4.43m;最低水位平均3.60m,變幅在2.37-4.43m。
地下水水質(zhì):PH:平均為8.11,以中游肇東鎮(zhèn)段最高為8.79,污水庫(kù)岸地下水最低為7.80.。礦化度:平均為0.79g/L,上游最高為6.88g/L,下游金山段最低為0.79g/L。重碳酸根:重碳酸根平均904.7mg/L,中游最高為1103.2mg/L,下游最低為557.2mg/L。硫酸根:平均951.3mg/L,下游最低為39.8mg/L,上游最高達(dá)2501.5mg/L。鈣離子:平均為88.1mg/L,中游最低為35.3mg/L,上游最高在這249.5mg/L。鈉、鉀離子:平均874.2mg/L,下游最低為62.7mg/L,上游最高達(dá)183.4mg/L??倝A度、總硬度:總堿度平均為45.78德國(guó)度,總硬度平均34.54德國(guó)度,總堿度下游為25.61德國(guó)度,中游為58.98德國(guó)度,總硬度上游為71.97德國(guó)度,中游為10.82德國(guó)度。灌溉系數(shù):平均6.81。下游最高為17.45,中游最低則為1.36。
此外,距肇蘭新河1-2km的四方山軍馬場(chǎng)和肇東鎮(zhèn)水利局深井地下水為白堊承壓水,PH略高于區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)研究井。其他鹽分含量堿度、硬度均低于區(qū)內(nèi)各研究井。
(2) 肇東尚家試驗(yàn)區(qū)土壤水鹽動(dòng)態(tài)
從區(qū)內(nèi)降雨量分析,歷經(jīng)豐、平、枯3個(gè)水文年,地下水的鹽分(礦化度)以輕度鹽化草甸土最低為0.737g/L,鹽化堿化草甸土次之為0.831g/L;草甸蘇打鹽土最高為1.576g/L;水中PH值亦有類似的趨勢(shì),詳見(jiàn)表1。
3 防治土壤鹽漬化的措施
3.1 建立完善的排水工程體系
排水工程是防治土壤鹽漬的關(guān)鍵,是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。包括干、支、斗與配套田間的工程,還有排水的出路。松嫩平原從60年代中期開始興建了安肇新河、肇蘭新河兩條人工骨干排水河道以及烏雙下游的東吐莫泄水工程,解決了封閉無(wú)出路的自然狀態(tài),為引嫩工程、發(fā)展灌溉、防治洪水土壤鹽漬創(chuàng)造了環(huán)境條件,據(jù)黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程管理處1993-2013年統(tǒng)計(jì)資料,安肇與肇蘭新河二條骨干排水河道累計(jì)泄水量達(dá)54.03億立方米,年平均泄水量 4.91億立方米,泄水量最大的是1998年與2013年,分別年泄水量9.26與10.59億立方米,土壤鹽分與其它污染物亦隨泄水排出區(qū)外,從而改善了地面水的環(huán)境質(zhì)量與洪澇災(zāi)害,但也存在部分水滲入地下,提高了土壤潛水水位,改變了潛水的水質(zhì)。
3.2 北部引嫩工程防治土壤鹽漬措施
為防止土壤次生鹽漬化,在規(guī)劃設(shè)計(jì)中把排水作為重要措施,除充分利用60年代中期開挖的安肇新河、肇蘭新河打通排水出路之外,還在總體規(guī)劃中確定了以排定灌的方針,布設(shè)了排灌配套灌排系統(tǒng),形成排灌結(jié)合的新灌區(qū)。采取禁止旱、水田插花種植的措施。在工程設(shè)計(jì)上采取一系列防止地下水位升高的有效措施,如總干渠設(shè)計(jì)水位平地面、總干渠兩側(cè)設(shè)置防護(hù)排水林帶,通過(guò)排水防止總干兩側(cè)地下水側(cè)滲,抬高地下水位,重點(diǎn)渠段開挖截流溝,非通水期間渠道放空不留水,并布設(shè)土壤動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn),加強(qiáng)土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究和綜合試驗(yàn)等。通過(guò)以上技術(shù)措施,從北引1976年8月引嫩江水開始至2013年止,累計(jì)引水總量達(dá)150億立方米,不但沒(méi)有引起土壤次生鹽堿化,而且由于加強(qiáng)排水,促進(jìn)水體循環(huán),改善了自然環(huán)境條件,促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善。
3.3 將防治土壤鹽漬列入生態(tài)環(huán)境建設(shè)
生態(tài)環(huán)境建設(shè)是防治土壤鹽漬化的基礎(chǔ),在松嫩平原鹽漬土區(qū),要把防治土壤鹽漬措施列入生態(tài)建設(shè)規(guī)劃與建設(shè)之中,并提出實(shí)施規(guī)劃的具體措施。
3.4 草原鹽漬土壤改良措施
松嫩平原是畜牧業(yè)生產(chǎn)較發(fā)達(dá)的地區(qū),但草原沙化、鹽漬化、退化比較突出,輕度退化草原面積占14.9%,中度退化草場(chǎng)面積占11.9%,重度退化草原占9.8%,已影響畜牧業(yè)的發(fā)展,黑龍江省人大已制定該區(qū)禁牧措施,已起到明顯的效果,應(yīng)加強(qiáng)督促檢查,并認(rèn)真貫徹執(zhí)行。
以縣為單位選擇有代表性的典型區(qū)的草場(chǎng)進(jìn)行淺耙松土播種施肥與灌溉的示范試驗(yàn),以提高牧草的品質(zhì)與產(chǎn)量,為全區(qū)草場(chǎng)建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)全區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。
3.5 在有水源的鹽漬土區(qū)發(fā)展水稻種植
水稻是需水量大又是優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)作物,且有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但種植水稻必須有完善的排水工程體系。并堅(jiān)持節(jié)水排灌,在地下水資源豐富區(qū)要采取井渠結(jié)合即地面地下水聯(lián)合運(yùn)行,即利于水資源綜合利用,減少水費(fèi)的支出,防止土壤次生鹽漬化的綜合效益。
3.6 施用化學(xué)改良劑
施用化學(xué)改良劑是國(guó)內(nèi)外用于改良鹽漬土特別是蘇打堿化土壤的普遍方法。松嫩平原已應(yīng)用化學(xué)改良劑有硫酸鈣,磷石膏、腐殖酸、磷酸三鈉渣等化學(xué)改良等項(xiàng)研究,也取得較好的效果,但由于改良劑產(chǎn)量有限,且成本高,目前推廣應(yīng)用困難較大,今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民經(jīng)濟(jì)收入的提高,將是蘇打鹽漬土的重要措施。
此外,建立科學(xué)的耕作制、輸作制、大量施用農(nóng)家有機(jī)肥,特別是利用秸桿資源還田等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,對(duì)利用改良鹽漬化土壤都是行之有效的技術(shù)措施。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:土壤水鹽;監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):TK01+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、2003年——2011年土壤水鹽監(jiān)測(cè)任務(wù)及布設(shè)
1、1土壤水鹽監(jiān)測(cè)任務(wù)
為了掌握渭干河灌區(qū)土壤的水分鹽分的變化情況,灌區(qū)不同類型地塊豐產(chǎn)田、低產(chǎn)田、墾荒地每月分別取含水率二次,取離子每季度一次。
1、2土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)要求
2011年為了做好土壤水分、鹽分的監(jiān)測(cè),并考慮監(jiān)測(cè)點(diǎn)的交通情況,我站在新和縣央達(dá)克大隊(duì)、實(shí)驗(yàn)站、小尤都斯克爾庫(kù)木分別作為豐產(chǎn)田、低產(chǎn)田、墾荒地進(jìn)行監(jiān)測(cè),但通過(guò)近兩年監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)墾荒地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不理想,后于2006年把試驗(yàn)點(diǎn)改到實(shí)驗(yàn)站三號(hào)條田,監(jiān)測(cè)效果較好。在土壤監(jiān)測(cè)過(guò)程,首先要做土壤剖面并標(biāo)出每一個(gè)剖面的土質(zhì),并于10、30、50、70、90 cm用環(huán)刀取土,拿回化驗(yàn)室稱重,做出干容重,每次取土?xí)r在同一類型地塊分別鉆孔三個(gè),孔間距不小于3米,采集含水率時(shí)看準(zhǔn)鉆桿刻度,把土裝入鋁盒并在記錄本上記錄相應(yīng)深度的盒號(hào),把鋁盒拿回化驗(yàn)室稱重做出含水率,若需一米土層貯鹽量還需對(duì)表土10、20、50、70、90cm分別裝袋取樣、寫標(biāo)簽。
二、土壤含水率及貯水量的動(dòng)態(tài)變化
2、1土壤含水率的測(cè)定及計(jì)算
每月對(duì)豐產(chǎn)田、低產(chǎn)田、墾荒地三個(gè)類型地塊分別取10、20、50、70、90cm土壤含水率,取回土樣鋁盒連同記錄紙交化驗(yàn)室,由化驗(yàn)人員先稱重后放入烘箱,烘干后稱重,
烘干法:含水率=含水重/干土重
含水重=(濕土+盒重)-(干土+盒重)
干土重=(干土+盒重)-盒重
2、2土壤含水率的變化
土壤含水率的變化在不同時(shí)間,不同類型產(chǎn)田,其含水率變化是不同的,灌水前后其含水率變化也是不同的,灌水前土壤含水率是隨土壤取土深度逐漸增加的,放水后10——50cm含水率較大,再往下逐漸減少,但隨著時(shí)間推移表層水分散發(fā),含水率逐漸減少,而隨深度的加深,含水率又增加了。
不同類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)貯水量的比較
豐產(chǎn)田由于土質(zhì)含沙量較大,土壤含水率不能維持在最高水平,但它是作物生長(zhǎng)的適宜范圍之內(nèi),土壤水的利用率比較高;低產(chǎn)田、墾荒地由于地下水埋深較淺且含鹽量較高,只有通過(guò)灌排工程技術(shù)措施,不斷降低地下水位和土壤含鹽量,通過(guò)一段時(shí)期的改良之后,才能達(dá)到目前豐產(chǎn)田的調(diào)節(jié)利用水平。
土壤貯水量的動(dòng)態(tài)變化
豐產(chǎn)田、低產(chǎn)田、墾荒地一米貯水量的動(dòng)態(tài)變化是不同的,存在明顯差異。2004、2005、2006年貯水量變化不大,變幅范圍在105——106mm之間, 2007、2008、2009年貯水量變化比較大,2010年貯水量變幅范圍在88.92——146.77mm之間,2011年貯水量變幅范圍在82.9——171.8之間, 造成豐產(chǎn)田貯水量小而變幅大,墾荒地貯水量大而變幅小的主要原因:一是墾荒地土壤粘重,保水能力強(qiáng),自我調(diào)節(jié)作用差;二是墾荒地開發(fā)初期土壤含鹽量大,土壤含水率只有維持在較高水平,才能使鹽分濃度不致于過(guò)高,有利于作物生長(zhǎng);三是墾荒地的地下水的埋深比豐產(chǎn)田要淺,地下水對(duì)根系層的補(bǔ)給也使得其土壤貯水量維持在較高的貯水量且有較小的變幅。從監(jiān)測(cè)的土壤貯水量動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中還可以看出,在12月至次年3月貯水量有一緩慢的增加過(guò)程,這主要是季節(jié)性凍土區(qū)土壤凍結(jié)形成的土壤水分運(yùn)動(dòng)特征,以及開春后土壤的融凍形成的,這一現(xiàn)象對(duì)春季的土壤墑情及表土鹽分狀況均有重要影響。
三、土壤鹽分的變化動(dòng)態(tài)
3、1土壤鹽分的測(cè)定方法
土壤鹽分的測(cè)定方法采用以下兩種方法:電導(dǎo)法、化學(xué)分析法。
①采用電導(dǎo)法可測(cè)出土壤中易溶性鹽分的總量,首先必須測(cè)定電導(dǎo)法的標(biāo)準(zhǔn)曲線,用電導(dǎo)法測(cè)定需按有關(guān)規(guī)程要求,制備土樣,制取土壤浸出液,用電導(dǎo)儀在同一溫度和電極條件下測(cè)定出液的電導(dǎo)值,查標(biāo)準(zhǔn)曲線可知求得土壤含鹽量。
②化學(xué)分析法:分別測(cè)出HCO3-、CO3-、SO42-陰離子和Ca2+、Mg2+、Na++K+陽(yáng)離子含量,離子之和為其總含量,目前采用此方法。
3、2土壤鹽分類型及鹽堿程度
3、2、1土壤鹽分類型
按上述表格中土壤水鹽監(jiān)測(cè)點(diǎn)2005年3月和6月兩次取土化驗(yàn)結(jié)果,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,土壤鹽分組成中,按毫克當(dāng)量計(jì)的氯化根陰離子與硫酸根陰離子比值中可以看出:豐產(chǎn)田小于1,一般而言監(jiān)測(cè)土壤含鹽量較低時(shí),多屬氯化物—硫酸鹽型[cl-SO4]土或硫酸鹽型土,土壤含鹽量較高時(shí)低產(chǎn)田、墾荒地、荒地為硫酸鹽型土,對(duì)農(nóng)作物的危害而言,氯化物為主的土壤為輕。
3、2、2土壤鹽堿程度
豐產(chǎn)田土層貯鹽量維持在2——3kg/m2,鹽化程度Ⅱ—Ⅲ級(jí),低產(chǎn)田一米土層含鹽量維持在3——15 kg/m2,鹽化程度Ⅲ-Ⅴ級(jí), 墾荒地一米土層含鹽量維持在4——56 kg/m2,鹽化程Ⅴ——Ⅵ級(jí)。
2003年——2011年3、6、9月一米土層貯鹽量的變化是不同的。6、9月的一米土層貯鹽量較3月稍大,一般情況下,3月和9月是土壤含鹽高峰期,3月是春灌前的消融期,9月是因7、8月的大量灌水抬高水位,鹽分向上遷移與積累。
豐產(chǎn)田、低產(chǎn)田一米土層貯鹽量2003年——2011年呈下降趨勢(shì),墾荒地不明顯,這主要是墾荒地四周排水系統(tǒng)不健全,灌溉用水一部分取自機(jī)井,也造成了墾荒 地一米土層貯鹽量居高不下。豐產(chǎn)田一米土層貯鹽量維持在維持在2——3kg/m2,鹽化程度Ⅱ—Ⅲ級(jí),低產(chǎn)田一米土層含鹽量維持在3——8.46 kg/m2,鹽化程度Ⅲ-Ⅴ級(jí),墾荒地一米土層含鹽量維持在4——44.97 kg/m2,鹽化程度Ⅴ——Ⅵ級(jí)。
四、央達(dá)克試驗(yàn)點(diǎn)實(shí)際灌溉定額與一米土層貯水量的理論分析
通過(guò)以上央達(dá)克豐產(chǎn)田棉花三次灌水?dāng)?shù)據(jù)資料分析發(fā)現(xiàn),央達(dá)克2003——2010年灌水定額與一米土層貯水量單位統(tǒng)一后進(jìn)行比較,灌水定額比一米土層貯水量要大,這主要是由于放水時(shí),不能到地塊及時(shí)取土造成水分蒸發(fā)的損失,央達(dá)克豐產(chǎn)田為沙壤土,水分蒸發(fā)及滲漏都十分嚴(yán)重,以上原因造成兩者數(shù)據(jù)之間有差異。
五、意見(jiàn)和建議
1、低產(chǎn)田、墾荒 地要加大灌排工程的建設(shè),盡快使鹽堿化程度降下來(lái),以滿足作物生長(zhǎng)的需要。
關(guān)鍵詞:水分預(yù)報(bào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用
中圖分類號(hào):[P426.68]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
土壤墑情檢測(cè)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)的重要內(nèi)容,是重要的土壤信息。對(duì)農(nóng)作物土壤墑情進(jìn)行測(cè)定,掌握土壤墑情變化規(guī)律對(duì)植物生長(zhǎng)具有重要的意義。影響土壤墑情變化的因素很多,由植物吸收、輻射、溫度、風(fēng)速、空氣濕度等。作物需水量受作物品種、生育階段、氣象條件及土壤水分狀況等因素的影響。在作物蒸騰蒸發(fā)過(guò)程中,任何一個(gè)階段的影響因素都能對(duì)作物需水量產(chǎn)生作用。國(guó)內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明,可分別單獨(dú)考慮土壤、植物、大氣三方面因素對(duì)作物需水量的影響。
土壤墑情是勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的用于反映土壤水分狀況的一種方法,是土壤濕度的一種通俗、較為定性的說(shuō)法,但它考慮到土壤類型、作物、牧草種類、時(shí)空差異等因素,不只是簡(jiǎn)單意義上的土壤濕度。
多年來(lái),降水和土壤墑情作為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的兩個(gè)重要因子被選為研究對(duì)象屢見(jiàn)不鮮,但對(duì)于秋季降水與春播關(guān)鍵期土壤墑情間關(guān)系及其應(yīng)用方面的研究不是很多。實(shí)踐證明,僅用實(shí)況降水或土壤墑情進(jìn)行春播生產(chǎn)氣象服務(wù)前瞻性不強(qiáng),遠(yuǎn)不能滿足為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的要求。由于不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候條件及特點(diǎn)存在差異,目前還缺乏通用的方法或思路,因此必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需要和農(nóng)業(yè)氣候特點(diǎn),利用多年的農(nóng)業(yè)氣候資料,研究具有預(yù)測(cè)意義的方法,用于指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn),從而改變僅以實(shí)況資料服務(wù)為主的局面。
土壤墑情的好壞對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)十分重要,它關(guān)系到春播、施肥、抗旱等生產(chǎn)活動(dòng)和措施的實(shí)施時(shí)機(jī)的選擇,對(duì)作物牧草的出苗、返青、生長(zhǎng)發(fā)育情況以及作物的最終經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和牧草產(chǎn)量有著至關(guān)重要的影響。因?yàn)橥寥浪质侵参镉盟淖钪苯觼?lái)源,因此做好土壤墑情的監(jiān)測(cè)分析工作,對(duì)于黨政機(jī)關(guān)指導(dǎo)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn),有關(guān)部門進(jìn)行農(nóng)時(shí)安排十分重要。
一、確定預(yù)報(bào)前土壤的含水量
具體做法是分層(0~20cm、20~40cm、40~60cm)測(cè)定土壤的含水率,計(jì)算計(jì)劃層內(nèi)的土壤含水量,其計(jì)算式為
βcp=(β20+β40+β60)/3
M=667×H×γ×βcp
式中:β20、β40、β60分別為土壤0~20cm、20~40cm、40~60cm的 土壤含水率;βcp為計(jì)劃層(0~60cm)平均土壤含水率;M為與抱歉測(cè)定土壤含水率時(shí)計(jì)算求得的計(jì)劃層土壤儲(chǔ)水量,m3/畝;H為計(jì)劃層深度,在這里采用0.6m;γ為測(cè)定區(qū)土壤的容重,t/m3
二、確定預(yù)報(bào)前土壤可利用的水量
預(yù)報(bào)前土壤可利用的水量用下式計(jì)算
M可—M—M小
M小=667Hγ小
式中:M可為預(yù)報(bào)時(shí)土壤計(jì)劃層尚可利用的水量,m3/畝;M小為預(yù)報(bào)作物允許的最小土壤儲(chǔ)水量,m3/畝;小為預(yù)報(bào)作物允許的最小土壤含水率(占干比重%),這個(gè)數(shù)值對(duì)每種作物都是通過(guò)試驗(yàn)確定了的。
三、確定預(yù)報(bào)期作物的階段耗水量
預(yù)報(bào)期作物的階段耗水量計(jì)算式為
m=M可
或m=ap
式中:m為預(yù)報(bào)期作物的階段耗水量,m3/畝,也等于可利用的水量,m3/畝;α為預(yù)報(bào)開始后的計(jì)算日數(shù),日;P預(yù)報(bào)開始后作物的日耗水量,m3/畝,可查試驗(yàn)成果,也可用下式計(jì)算:P=ap水×667;α為作物耗水量與同期水面蒸發(fā)量的比值,一般在0.4~0.8之間,可通過(guò)觀測(cè)求得;P水為水面日蒸發(fā)量。
四、預(yù)報(bào)作物灌水日期
通過(guò)上式算得土壤儲(chǔ)水量尚能供作物消耗多少日(α值),然后從預(yù)報(bào)月、日開始,加上作物尚能消耗水分的日數(shù),即可得到預(yù)報(bào)的灌水日期。如果預(yù)報(bào)后又降了一次雨,即要把降雨量折算成每畝的水量(見(jiàn)表1),用下式計(jì)算出需要推遲的灌水日數(shù)。
α′=
式中:α′為因降雨需要推遲的灌水天數(shù);E為降雨所產(chǎn)生的土壤水量,m3/畝。
表1.
五、小麥灌水日期預(yù)報(bào)舉例
某地土壤為中壤土,土壤容重為1.4t/m3,田間持水率為26%,3月24日處在小麥抽穗期,測(cè)得計(jì)劃層(0.6m)平均土壤含水率為20%,此期最小土壤適宜含水率為17%小麥階段日耗水量為1.4m3/畝,問(wèn)在沒(méi)有降雨的情況下,下一次灌水需在什么時(shí)候。
根據(jù)上述條件,現(xiàn)計(jì)算如下
M=667×1.4×0.6×0.20=112.0(m3/畝)
M小=667×1.4×0.6×0.17=95.2(m3/畝)
M可=M—M小=112.0—95.2=16.8(m3/畝)
α= M可/P=16.8/1.4=12(天)
關(guān)鍵詞:土壤水分含量;下墊面條件;動(dòng)態(tài)變化模擬
中圖分類號(hào): S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A DOI編號(hào): 10.14025/ki.jlny.2017.12.036
土壤水是指地表面以下,地下水面(潛水面)以上土壤層中的水分,也稱為非飽和帶土壤水[1]。在水文循環(huán)中,非飽和帶土壤水的運(yùn)移被認(rèn)為是最重要最復(fù)雜的部分[2]。土壤水研究是水科學(xué)研究中的重要內(nèi)容,過(guò)去的研究主要集中在土壤水分含量及水分利用[3]、土壤水鹽分及其運(yùn)移規(guī)律[4]、土壤水動(dòng)力學(xué)及數(shù)值模擬模型研究[5]、土壤水水量計(jì)算及水平衡研究[6]、土壤水資源評(píng)價(jià)[7-12]等方面。
本研究考慮下墊面的條件差異,即流域內(nèi)不同地貌單元、不同土壤質(zhì)地、不同植被覆蓋條件下,土壤水資源量分布特征。對(duì)土壤水分變化規(guī)律進(jìn)行深入研究,建立土壤水分動(dòng)態(tài)模擬模型,模擬土壤水分在不同下墊面條件下的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,預(yù)報(bào)土壤水分動(dòng)態(tài)變化及區(qū)域的水文循環(huán)變化過(guò)程。
1 研究地區(qū)概況
實(shí)驗(yàn)研究區(qū)位于江蘇省徐州市銅山區(qū)南郊,屬于黃泛沖積平原地帶,平均坡降萬(wàn)分之一。流域面積1877平方公里,位于東經(jīng)116°43′~117°42′、北緯34°01′~34°35′之間(圖1)。屬暖溫帶濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,多年平均年降水量868.6毫米。6~9月的降水量占全年降水量的70%~90%。該區(qū)地貌類型以平原為主,兼有低山丘陵,土壤類型有黏土、砂質(zhì)黏土及少部分沙土等。在研究區(qū)內(nèi),緩斜的坡度、坡向等地形因子對(duì)土壤水分含量有一定的影響,但不是主要因素;土壤質(zhì)地,地表植被類型成為決定土壤持水能力的主要影響因素。研究區(qū)主要以居民區(qū)和耕地組成,其中95%以上為耕地。由于退耕還林政策,有15%的區(qū)域變成林地,主要有果園、楊樹林;耕地仍占較大部分,有蔬菜類和稻田等。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1 代表點(diǎn)的設(shè)計(jì)
結(jié)合黃泛沖積平原地帶的具體情況,根據(jù)該流域下墊面條件特點(diǎn),在該地區(qū)取兩個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn):林區(qū)(梨園),非耕作區(qū)(砂土堰),如表1。
說(shuō)明:試驗(yàn)期間,該地區(qū)地下潛水面較高,部分觀測(cè)點(diǎn)埋深 1米處可見(jiàn)水。
2.2降雨模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別設(shè)置降雨模型,該降雨模型應(yīng)保證在1米×1米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平均降水,并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制流速流量。利用PVC管制作9厘米×90厘米方格管網(wǎng),利用鋼針頭刺穿PVC管,使水能在壓力作用下向上噴出,平均降落在1米×1米的實(shí)驗(yàn)區(qū)上。同時(shí)在管網(wǎng)入口處連接閥門、水表,利用閥門來(lái)控制流速,利用水表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降水量。進(jìn)行降雨實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)控制并記錄降雨時(shí)間,以計(jì)算降雨強(qiáng)度。
2.3產(chǎn)匯流模M實(shí)驗(yàn)
在5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別設(shè)置產(chǎn)匯流模型,該模型需要一定的自然坡度以保證流域匯水方向一致,且只形成一個(gè)流域出口。在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)建立1米×1米實(shí)驗(yàn)區(qū),用20厘米×100厘米鋼板將區(qū)域邊界封閉,并在其中一邊留出20厘米×20厘米斷面,作為流域出口斷面。盡量保持原狀土,為形成地形可適當(dāng)人工制造坡度,并覆蓋以表層土。坡面匯流邊界設(shè)置水槽,通向流域出口斷面。在出口斷面制造堰和匯水溝。
2.4土壤水分的測(cè)定
用土鉆法對(duì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)每隔0.1米分層取土樣,所取土樣深度h≤1米,每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取三個(gè)平行樣,然后用實(shí)驗(yàn)室烘干法(105±2)℃,測(cè)定土壤的質(zhì)量含水量;降水量的觀測(cè)采用雨量計(jì)實(shí)測(cè)。
3 結(jié)果
實(shí)驗(yàn)前測(cè)得前期土壤含水率,如表2。
通過(guò)控制變量:實(shí)驗(yàn)點(diǎn)土質(zhì)、前期土壤含水率、降雨歷時(shí)、平均雨強(qiáng)等條件,測(cè)得如下出流結(jié)果,見(jiàn)表3。
4 結(jié)語(yǔ)
將不同深度、不同時(shí)間土壤的水分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到不同前期土壤含水量、不同土壤質(zhì)地、不同雨強(qiáng)下代表實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各層深度的土壤水分動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,分析得出以下結(jié)論。
一是土壤含水量隨著深度的增加,土壤含水量變化幅度減小。不同前期土壤含水量的試驗(yàn)點(diǎn),對(duì)降水的響應(yīng)滯后時(shí)間不同,但最后土壤含水量都逐漸趨于某一穩(wěn)定值。
二是不同土壤質(zhì)地的土壤含水量對(duì)降雨的響應(yīng)不同,砂質(zhì)黏土較沙土不易下滲和蒸發(fā),退水變化相對(duì)平穩(wěn)。不同土壤質(zhì)地的持水性也有較大差異,沙土地表到50厘米處土壤水分明顯小于砂質(zhì)黏土試驗(yàn)點(diǎn)的土壤水含量。
三是單位時(shí)間內(nèi)不同降雨強(qiáng)度形成土壤含水量及產(chǎn)流量不同。雨強(qiáng)越大出流時(shí)間越早,出流歷時(shí)越長(zhǎng),單位時(shí)間內(nèi)形成的徑流量越大。
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關(guān)鍵詞:柵格數(shù)據(jù)模型 土壤水分 鄂爾多斯 地理信息系統(tǒng)
數(shù)字水文模型是構(gòu)建在數(shù)字高程模型(DEM:Digital Elevation Model)基礎(chǔ)之上的一種分布式水文模型,它以流域面上分散的水文參數(shù)和變量來(lái)描述流域水文時(shí)空變化的特性。利用GIS柵格數(shù)據(jù)模型進(jìn)行地表水文特性的研究,是國(guó)際上的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。對(duì)此已有學(xué)者開發(fā)和建立了不同的算法和模型[1,2,6,8,13],同時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的應(yīng)用研究[7,14]。本文以鄂爾多斯高原的考考賴溝流域?yàn)槔肎IS空間分析技術(shù),建立研究區(qū)的數(shù)字高程模型。在此基礎(chǔ)上,建立基于柵格系統(tǒng)的水流模型。然后根據(jù)土壤水分平衡原理,建立累積土壤水分補(bǔ)給量的準(zhǔn)分布式模型,分析不同地形條件對(duì)土壤水分補(bǔ)給量分布的影響。模型的建立與實(shí)現(xiàn)對(duì)于研究不同地形條件下潛在生態(tài)恢復(fù)的可能性、水土資源的耦合以及土地資源潛力的發(fā)揮具有重要意義。
1 模型的建立
1.1 累積土壤水分補(bǔ)給量模型 累積土壤水分補(bǔ)給量是指在降雨過(guò)程中能夠?yàn)橥寥浪3值牟糠?,只有這一部分降雨能夠?yàn)橹脖凰鶟撛诶?。它的空間分布不僅與土壤本身的物理屬性有關(guān),而且還與地形坡度、高度、土地利用類型與管理措施等密切相關(guān)。
土壤環(huán)境評(píng)估 土壤檢測(cè)論文 土壤改造技術(shù) 土壤學(xué)原理 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀