【摘 要】
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潜水浅埋区土壤水与地下水之间转化频繁,水盐在非饱和带中发生复杂的迁移运动。在干旱半干旱地区,强烈的地表土壤蒸发导致土壤盐分在表层及上层土壤中聚集,冻融作用进一步加剧了土壤盐分的聚集,是造成潜水浅埋区土壤盐渍化的主要原因之一。分析季节性冻融期潜水浅埋条件下非饱和带土壤盐分变化特征,对于潜水浅埋区土壤盐渍化防治具有重要意义。本文以山西省水文水资源勘测总站太谷均衡实验站为野外试验基地,于2020-202
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目,季节性冻融期土壤蒸发规律的试验及模拟研究,41572239； 山西省自然科学基金面上项目,潜水浅埋条件下非饱和带土壤特性和冻融环境对土壤水热的影响,201901D111053；
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潜水浅埋区土壤水与地下水之间转化频繁,水盐在非饱和带中发生复杂的迁移运动。在干旱半干旱地区,强烈的地表土壤蒸发导致土壤盐分在表层及上层土壤中聚集,冻融作用进一步加剧了土壤盐分的聚集,是造成潜水浅埋区土壤盐渍化的主要原因之一。分析季节性冻融期潜水浅埋条件下非饱和带土壤盐分变化特征,对于潜水浅埋区土壤盐渍化防治具有重要意义。本文以山西省水文水资源勘测总站太谷均衡实验站为野外试验基地,于2020-2021年冻融期监测了蒸渗仪系统中6种潜水位埋深（0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m）、3种土壤质地（砂壤土、壤砂土、砂土）的土壤温度、土壤含水率、土壤含盐量和离子含量;分析研究了潜水位埋深和土壤质地对冻融期土壤盐分离子和土壤水、盐变化的影响,基于SHAW模型模拟研究了潜水位埋深、土壤质地、降水和降温对土壤盐分迁移的影响。主要结论如下:（1）土壤盐分离子主要为Na+、Ca2+、HCO3-、SO42-、Cl-,土壤含盐量与Na+及HCO3-之间相关系数均在0.9以上。随着土壤粒径的增大,Ca2+与土壤含盐量之间相关系数由0.817下降至0.608;Ca2+与HCO3-相关系数由0.82下降至0.536;Na+与HCO3-相关系数由0.699增加至0.988。（2）冻层对Ca2+和Cl-的迁移影响较小,对Na+、SO42-和HCO3-的迁移影响较大。当冻层全部处于最大毛细水上升高度范围内时,冻层的发展加剧了土壤盐分的聚集;当冻层深度未到达最大毛细水上升高度范围时,冻层抑制土壤盐分聚集。土壤剖面含水率和含盐量随着潜水位埋深的增大减小,土壤含盐量与含水率之间相关关系随着土壤粒径的增大而减小,土壤含盐量和土壤含水率之间相关关系最好时二者之间存在深度差,且随土壤平均粒径的增大,二者之间的深度差增大。（3）SHAW模型模拟结果表明:冻融期土壤含盐量的变幅随着潜水位埋深和土壤平均粒径的增大而减小。土壤质地相同条件下,当潜水埋深为0.5-2.0 m时,0～20 cm土壤盐分主要在不稳定冻结阶段和消融解冻阶段显著增加,增加量占整个冻融期的70.96%～99.02%;当潜水埋深为2.5-3.0 m时,0～20 cm土壤盐分主要在不稳定冻结阶段显著增加,增加量占整个冻融期的87.32%～96.36%。当潜水埋深为0.5 m时,0～20 cm土壤盐分在不稳定冻结阶段增加量随土壤粒径的增大而增大,消融解冻阶段增加量随土壤粒径的增大而减小。当潜水埋深为1.0 m时,0～20 cm土壤盐分在不稳定冻结阶段增加量随土壤粒径的增大而减小,消融解冻阶段增加量随土壤粒径的增大而增大。不稳定冻结阶段和消融解冻阶段的降水抑制了0～20 cm土壤盐分的聚集。不稳定冻结阶段的降温加剧了冻结阶段土壤盐分在0～20 cm聚集,而消融解冻阶段的降温则抑制土壤盐分在0～20 cm聚集;稳定冻结阶段的降温加剧了土壤盐分在30～40 cm聚集。
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