间歇灌溉技术参数对南疆盐渍土水盐运移的影响.pdf
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1、第35卷 第 2期2023年6月塔里木大学学报Journal of Tarim UniversityVol.35 No.2Jun.2023文章编号:1009-0568(2023)02-0097-06间歇灌溉技术参数对南疆盐渍土水盐运移的影响李勇1,2,刘亮2,徐镕2,李林2*(1 中国农业科学院农田灌溉研究所/农业农村部作物需水与调控重点开放实验室,河南 新乡 453002)(2 塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆 阿拉尔 843300)摘要为明确间歇灌溉条件下南疆盐渍土盐分淋洗适宜灌水技术参数,采用室内土柱试验研究了总灌水量为30 cm的条件下不同初始灌水量(7.5 cm、15 cm)与灌水
2、间隔(1 d、3 d、5 d)对土壤水、盐分布与排水、排盐特性的影响。结果表明灌水间隔是影响土壤水、盐分布的重要因素,随着灌水间隔延长,0100 cm土层土壤含水率总体呈增大趋势;土壤盐分则以40 cm深度为分界线,40 cm以上土层土壤盐分含量随灌水间隔延长呈降低趋势,40 cm以下土层土壤盐分含量则逐渐增大。不同初始灌水量与灌水间隔对土柱排水、排盐影响显著,随初始灌水量增加、灌水间隔延长,土柱排水量逐渐降低,排水矿化度逐渐增大,土柱排盐量、排盐效率变化规律则与排水量一致,均以初始灌水量7.5 cm、灌水间隔1 d处理最高。综合考虑灌后土壤水、盐分布以及排盐量,在总灌水量30 cm的条件下,
3、分2次灌溉,初始灌水量7.5 cm、灌水间隔1 d是本试验条件下适宜的间歇灌溉淋盐技术参数。关键词间歇灌溉;初始灌水量;灌水间隔;水盐运移中图分类号:S278文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1009-0568.2023.02.012Effects of intermittent irrigation technical parameters onsaline soil water-salt transport in Southern XinjiangLI Yong1,2,LIU Liang2,XU Rong2,LI Lin2*(1 Institute of Farmland
4、 Irrigation,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop WaterRequirement and Regulation,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Xinxiang,Henan 453002)(2 College of Water Resources and Architecture Engineering,Tarim University,Alar,Xinjiang 843300)AbstractTo elucidate the optima
5、l irrigation parameters for salt leaching of saline soil of Southern Xinjiang under intermittent irri-gation,a laboratory soil column experiment was conducted under conditions of a 30 cm total irrigation volume.This study investigat-ed the impacts of varying initial irrigation volumes(7.5 cm,15 cm)a
6、nd irrigation intervals(1 d,3 d,5 d)on soil water and salt distri-bution,as well as the patterns of water drainage and salt discharge.The results showed that irrigation interval significantly influ-enced the distribution of both soil water and salt.As the extension of irrigation lengthened,an increa
7、sing trend was observed in thesoil moisture content of 0-100 cm soil layer.The salt content in the soil layer above 40 cm decreased with the extension of irrigationinterval,while the salt content below 40 cm gradually increased.The initial irrigation amount and irrigation interval had a markedimpact
8、 on water drainage and salt discharge from soil column.With the increase of initial irrigation volume and the extension of irri-收稿日期:2022-09-21基金项目:中国农业科学院基本科研业务费专项项目“间歇冬灌对南疆棉田土壤水热盐运移的影响及适宜冬春灌模式研究”(FIRI20210106)第一作者:李勇(1989-),男,硕士,讲师,研究方向为节水灌溉理论与技术。E-mail:*通信作者:李林(1977-),男,硕士,教授,研究方向为水资源系统优化。E-mail:
9、塔里木大学学报第35卷冬春灌是新疆南疆农业生产过程常用的土壤水、盐管理策略。但在实际生产中,冬春灌用水量很大。据统计,新疆南疆棉田冬春灌定额一般为3 0004 500 m3/hm2,占棉田全年灌溉定额的 50%左右1。大定额冬春灌在淋洗盐分的同时,浪费大量的水资源,加剧了当地的用水矛盾,而且容易引起地下水位抬升,造成土壤次生盐渍化。此外,大定额灌溉还会把一些作物生长必需的养分元素从土壤中淋失,造成地力下降及地下水污染等问题2。随着新疆南疆的工业及其他产业的不断发展,当地的用水矛盾将更加突出,大定额冬春灌压盐模式越来越难以持续。因此,有必要大力探索高效节水的冬春灌技术模式。有研究表明,在一次性大
10、水灌溉时,水分从大孔隙中快速通过,并不能带走小孔隙中的盐分;而若采用间歇灌溉的方式,将同样定额的水,分两次或多次进行灌溉,小孔隙中的盐分在灌溉间歇期有较充足的时间扩散到大孔隙,然后在下一个灌溉周期内被淋洗带走,从而提高淋洗效率3-5。王鹏山等6通过室内土柱试验探究了不同淋洗方式下滨海沙性盐渍土的改良效果,结果表明不同灌水量条件下间歇淋洗均具有更高的淋洗效率。罗雪园等7利用室外土柱试验研究了在灌水间隔为2 d时不同灌水总量和灌水频次组合条件下干旱区粉质黏壤土的脱盐效果,结果以总灌水量15 L、分3次给水的间歇淋洗方式最优。ZENG W Z等5基于Hydrus模型研究指出,冬灌水量20 cm、分2
11、次灌溉、灌水间隔1 d是内蒙古河套地区土壤盐分淋洗适宜间歇灌溉技术参数。可以看出,间歇灌溉具有较高的盐分淋洗效率,将间歇灌溉模式用于新疆南疆棉田冬春灌应该可以达到较好的土壤盐分淋洗效果。但在不同地区,盐渍土盐分淋洗适宜间歇灌溉技术参数存在差异。针对新疆南疆盐渍化土壤,采用间歇灌溉模式进行盐分淋洗时灌水定额如何分配、灌水间隔如何确定还有待进一步的研究。因此,本研究拟采用室内土柱试验模拟间歇灌溉模式下新疆南疆盐渍土壤盐分淋洗过程,探究间歇灌溉条件下土壤水、盐运移规律,明确常规冬灌定额条件下适宜间歇灌溉技术参数,以期为间歇灌溉在新疆南疆盐渍化农田冬春灌中的推广应用提供理论支撑。1材料与方法1.1试验
12、材料试验于 2022年 46月在塔里木大学灌溉试验站 进 行(79 2333 81 53 45 E,40 2000 414718N,海拔1 020 m)。供试土壤取自站内作物种植区耕作层(030 cm),土壤为砂质壤土,平均容重1.35 g/cm3,初始含盐量2.20 g/kg。试验前先将土壤风干、磨碎,过2 mm筛以去除杂质。试验土柱采用壁厚4.0 mm、外直径200 mm、高120 cm的PVC管制成。土柱上端开放,下端采用堵头封闭,仅在底部中心开一直径为3 cm的圆形出水口。土柱底部在装土前铺设5 cm厚度的石英砂用于透水。装土时将处理后的供试土壤按(1.350.05)g/cm3的容重分
13、层进行装填,每次装填5 cm,压实一层后将其表面刷毛,再装填下一层,以保证上下土层接触良好。土柱装填高度 100 cm,装填后土壤饱和质量含水率约为36.34%。土柱底部边缘用两块高15 cm的混凝土块支撑,土柱出水口下方放置400 mL烧杯用于接滤出液。为了接近生产实际,保证灌水前供试土壤含水率与冬灌前大田初始土壤含水率基本一致,试验前对土柱内土壤进行补水造墒处理,补水量为土柱100cm土层土壤平均含水率达到75%田间持水率所需灌水量。为降低补水过程对土壤盐分的淋洗影响,造墒水采用5 g/L的咸水,咸水由自来水与当地盐皮配制而成。为了降低土壤脱水过程产生的裂缝影响,在灌水前对土柱表层5 cm
14、土壤进行松土处理。1.2试验设计土柱试验采用间歇灌溉模式,分2次灌溉,设计1个灌水定额(30 cm,相当于南疆棉田冬灌定额,记为W),2个初始灌水量(7.5 cm、15 cm,分别记为W0.25和 W0.5),3个灌水间隔(1 d、3 d、5 d,分别记为 T1、gation interval,the volume of water drainage from soil column gradually decreased,while the mineralization degree of water dis-charged gradually increased.The changes i
15、n the volume and efficiency of salt discharge from the soil column paralleled that of thewater drainage volume.The maximum values were observed under the treatment involving an initial irrigation volume of 7.5 cm andirrigation interval of 1 d.Given the soil water and salt distribution,and salt disch
16、arged post-irrigation,the experimental conditionsuggest that the optimal parameters for intermittent irrigation salt leaching are an initial irrigation volume of 7.5 cm and irrigation in-terval of 1 d,with a total irrigation volume of 30 cm applied twice.Keywordsintermittent irrigation;initial irrig
17、ation amount;irrigation interval;water-salt transport98第 2期T3 和 T5),完全组合设计,共 6 个处理,分别记为W0.25T1、W0.25T3、W0.25T5、W0.5T1、W0.5T3、W0.5T5,每个处理重复3次,共18个土柱。为减少灌前取土对试验土柱中土壤的扰动,增设3个土柱用于灌前取土测土壤初始水、盐含量。本试验中各处理第1次灌水时间均为2022年5月30日。1.3测定项目与方法1.3.1土壤含水率采用土钻取土烘干法测土壤含水率,取样深度为0100 cm,每10 cm一层,共10层。土壤样品采集在灌水前1 d和各处理渗流结
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