膜下滴灌条件下土壤水盐运移规律及其模拟研究

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：采用实地调查、模拟试验与数值模拟相结合的研究手段与方法，对新疆灌耕灰漠土膜下滴灌条件下土壤水盐运移规律进行了研究和计算机模拟。论文按照面上调查—室内分析模—拟试验—数值模拟的技术路线开展工作。通过实地调查、采样和实验室分析，掌握了玛纳斯河流域和三工河流域灌溉水质与土壤盐渍化状况；根据土壤干容重及颗粒分析结果拟合得到van Genuchten型土壤水动力学参数；由水平土柱入渗试验、混合置换实验和等温静态平衡吸附试验获得了石河子垦区灌耕灰漠土饱和—非饱和土壤水动力弥散系数和平衡吸附常数；采用室内模拟试验研究了滴灌条件下水分和盐分的运移；通过温室模拟试验研究了作物生长条件下的土壤水盐运移；运用Hydrus-2D软件对滴灌条件下的土壤水盐运移进行了数值模拟。本论文为运用模型的方法研究二维土壤水盐运移规律，为荒漠绿洲农田可持续利用的研究提供了新的思路。主要研究内容和结果如下： 1.新疆玛纳斯河流域和三工河流域的灌溉水质和土壤盐渍化研究石河子垦区各团场灌溉水矿化度大多在0.5g L-1以下，渠水属重碳酸盐型钙质水；井水多为钠质水。大部分灌溉水对土壤渗透性造成显著影响。当前的膜下滴灌促进了盐分淋洗出根区，但盐分累积于70cm或90cm以下深度。灌溉方式、灌溉水质和滴灌年限与0-40cm土壤含盐量显著相关。三工河流域冲积扇上部灌溉水矿化度多小于0.59 L-1:冲积平原中下部矿化度为29 L-1或以上。土壤盐分含量平均值已达中度至强度盐渍化水平，离子组成以硫酸盐和氯化物为主。 2.石河子垦区灌耕灰漠土饱和—非饱和土壤水动力弥散系数和平衡吸附常数研究试验研究获得了石河子垦区灌耕灰漠土非饱和土壤水扩散率和水动力弥散系数，饱和条件下水动力弥散系数和弥散度；等温静态平衡试验获得了静态平衡吸附常数，为应用数学模型对土壤水盐运移规律进行定量分析提供了基础数据。 3.膜下滴灌条件下土壤水盐运移及再分布的规律及模拟研究土壤湿润体体积与总灌水量有关，而与滴头流量并无显著相关。滴灌结束后，水盐都经历了一个重要的再分布过程，进一步促进了盐分向深层和远离滴头处运移，再分布3天后盐分运移趋缓。基于土壤水分运动方程和溶质运移对流—弥散方程，建立了地表滴灌条件下水盐运移二维模型，确定了相应的边界条件，运用Hydrus-2D软件对滴灌条件下的土壤水盐运移和再分布进行了数值模拟，利用实测数据对模型进行了验证。验证结果表明模拟结果较好地反映滴灌条件下的土壤水盐运移规律。 4.种植作物条件下土壤水盐运移动态及模拟研究棉花根系有避开高盐环境的趋势。从本试验看，土壤电导率值低于7.5dS m1时，对棉花根系的生长没有任何影响。当下层土壤电导率值高于7.5dS m-l时，棉花根系横向生长，并显示下层土壤盐分浓度越高，根系向下层扩展的时间越迟。淡水滴灌盐土，可使上部土壤(20cm以上)逐渐脱盐。微咸水滴灌盐土，土壤表层盐分含量会有一定增加并基本稳定于一定数值。对于低含盐土壤，微咸水灌溉引入的盐分向土壤深层运移，主要增加深层土壤的盐分含量。对于高含盐土壤，微咸水灌溉携入的盐分主要积累于20cm处。滴灌促进了盐分淋洗，随土壤深度增加，土壤盐分浓度增加，同一层中，盐分向远离滴头的方向运移。但对于土壤初始含盐高的处理2和处理3，棉花生长的前期和中期，最高盐分浓度出现在40cm深距滴头30cm处。对处理1和处理3，微咸水滴灌使40cm深距滴头15cm处的盐分含量持续增加，至生长后期超过其它各处成为盐分浓度最高的地方。应用Hydrus-2D软件对各处理下的水盐运移规律进行了模拟和验证，结果显示，所选的参数和控制条件基本合理，较好地反映了水盐运移的实际情况，可以用来对滴灌条件下各种管理措施的水盐运移规律进行数值分析和预测分析。

作者：

刘春卿

展开 >

关键词：

土壤水盐运移膜下滴灌数值模拟土壤盐渍化可持续利用

授予学位：

博士

学科专业：

土壤学

导师：

杨劲松

学位年度：

2007

学位授予单位：

中国科学院南京土壤研究所

语种：

中文

中图分类号：