活化水灌溉对土壤水盐运移及养分转化的影响

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水土资源短缺、土壤盐碱化问题是制约我国农业发展的重要原因。发展一种提高水资源利用率,同时有利于土地资源高效可持续利用的灌溉水处理技术成为当下重要的研究内容。活化水技术作为一种新的灌溉水处理技术在农业方面具有巨大的应用前景,本文以磁化、去电子、磁电一体化三种活化技术为研究对象,开展了活化水理化性质、水盐运移和养分转化试验研究,在明确活化水理化性质变化特征的基础上,探究了活化水灌溉对土壤理化性质和养分转化的影响,并对活化水入渗和土壤水盐运移变化特征进行了研究,主要研究结果如下:(1)活化水表面张力系数和粘滞系数减小,溶氧量增大。磁电一体活化水表面张力系数相对减少1.17~1.70%,粘滞系数相对减少3.82~4.21%,溶氧量相对增加8.57~10.87%,活化微咸水各理化指标变化幅度均大于活化淡水。在0.1~0.7m/s流速范围内,流速不是影响活化水理化性质的主要因素。活化一次后各处理表面张力系数和粘滞系数均有所降低,但是随着活化次数的增加,各指标变化趋势明显减小。此外,提出了考虑表面张力系数、粘滞系数和溶氧量的活化水综合性能评价指标,与对照处理相比,活化水综合性能评价指标相对增加3.97~11.01%。(2)活化水灌溉能够提高土壤<0.053 mm团聚体含量和>0.25 mm团聚体含量,而0.053~0.25 mm团聚体含量减小,新疆库尔勒和陕西杨凌土壤团聚体含量变化趋势一致,但活化水灌溉对新疆库尔勒土壤团聚体含量的影响更加明显。两地土壤阳离子交换量、交换性盐基总量以及土壤有效磷含量、速效钾含量均有所提高,土壤胶体电动电位和土壤硝态氮含量降低。新疆库尔勒土壤阳离子交换量增加1.65~5.13%,交换性盐基总量增加1.18~3.54%,有效磷含量增加6.38~17.76%,速效钾含量增加1.51~5.31%;土壤胶体电动电位降低3.23~9.92%,硝态氮含量降低10.32~28.38%。土壤盐基饱和度、钠吸附比以及土壤铵态氮含量在不同水质和土壤条件下呈现出不同的变化规律。各活化处理中,磁电一体化处理对各指标的影响程度最大,两地土壤最佳的活化处理模式均为磁电一体化处理。(3)灌溉水活化处理对土壤水分入渗有促进作用,同时具有良好的脱盐效果,并能够提高土壤的持水能力,降低土壤盐分质量浓度,其中磁电一体活化水效果最为明显。各活化处理对应的入渗模型参数均大于对照处理,进气吸力倒数α和形状系数n与对照处理相比均有所减小,而饱和导水率Ks和拟合参数β均有所增大,其中磁电一体化处理的变化幅度最大。土壤初始含水量增大能够加快土壤水分的入渗,但土壤含水率变化较小,随着土壤初始含水量增大,磁电一体活化水的脱盐效果呈现出先增大后减小的变化规律,土壤初始含水量为θ3=2.9%时脱盐效果最佳。随着土壤初始含水量的增大,入渗模型参数随之增加,进气吸力倒数呈现出逐渐减小变化趋势,形状系数和饱和导水率与之相反,呈现出逐渐增大的变化趋势,拟合参数呈现出先增加后减小的变化趋势,当土壤初始含水量为θ3=2.9%时为最大。
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