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本研究针对由于土壤盐碱化与灌溉制度不合理导致农作物产量不高的问题,以不同盐碱化程度的土壤为研究对象,采用野外调查取样与室内模拟试验相结合的研究方法,分析了不同盐碱化程度(1.1g/kg、2.6g/kg、4.3g/kg、7.5g/kg、14.2g/kg)土壤的水盐运移规律,以期确定合理灌水量,指导当地农业种植。本文以河北省黄骅市为例,在总结其土壤盐碱化程度与水文地质等资料的基础上,了解研究区盐碱化特征,根据多项室内试验,确定土壤水分运动参数及其变化规律;通过室内土柱灌溉模拟试验,分析研究整个灌溉过程中土壤水盐动态变化规律,对比分析了灌水前后土壤各层的水盐变化及每次渗滤液的变化;并在此基础上,结合HYDURS-1D模型进行土壤水盐数值模拟,对土壤水盐运动状态进行预测,按照设计农业灌水方式,9年之后通过灌水洗盐可使渗滤液浓度降低至115.4mg/L,土壤盐分的减少量接近于表层土壤的初始盐分储量,达到灌水洗盐的目的,为指导当地农业发展提供理论依据和建议。主要研究结果如下: (1)利用多项室内试验测得了典型剖面的土壤水分特征曲线、容水度、水分扩散率、非饱和导水率、垂直入渗率等土壤水力特性参数,并选择合理的数学模型进行拟合,为土壤水分运动模拟提供初始参数。试验表明,土壤水吸力值随土壤含水量的减小而增大,不同土壤的土壤水吸力值由于土壤质地的不同而不同,但变化趋势一致;土壤水分扩散率随土壤含水量的增大而增大;土壤水分入渗快慢不一,常郭乡(CG)和中捷产业园区(ZJ)这两个剖面的垂直入渗试验较为理想,400min左右完成垂直入渗,旧城镇(JC)前200min入渗较快,湿润峰到达25cm左右,后200min入渗较慢,南大港产业园区(NDG)在前200min湿润峰推进到10cm后,推进速度减慢,最后趋于零,土壤垂直入渗与土壤质地和容重有关,质地偏轻,容重偏小,土壤入渗效果较好。 (2)在野外调查取样的前提下,开展室内土柱灌溉模拟试验,设计共七次灌水,收集灌水渗滤液,经过分析表明土柱土壤剖面渗滤液的pH值、电导率、可溶盐总量均有所降低,表明通过灌水,剖面上的盐分有一部分随渗滤水带走,并且随着灌水次数的增加,剖面上可随水分带走的盐分含量逐渐减少;灌水后剖面上每层土壤的含水量变化起伏不定。 (3)将土柱剖面的原始土样与七次灌溉之后的每层土壤的pH值、电导率、可溶盐总量进行对比分析,剖面上每层土壤的pH值、电导率、可溶盐总量总体呈减小的趋势,且整体减小幅度较大,说明通过几次灌水,对剖面的盐分有淋洗作用。其中,盐分离子迁移主要以K+、Na+、Cl-为主。 (4)对两个土壤剖面进行水盐均衡分析。在均衡期内,通过计算,灌水后常郭乡(CG)土壤剖面共保留了26.97cm的水分,土壤水分储变量为19.66cm,中捷产业园区(ZJ)土壤剖面共保留了26.14cm的水分,土壤水分储变量为18.88cm,与实际上柱的保留水量相差不大。灌水带入的总盐量为91.91g/m2,常郭乡(CG)和中捷产业园区(ZJ)土壤剖面在均衡期内的土柱渗滤带走盐量分别为263.42g/m2和294.18g/m2。 (5)采用HYDURS-1D模型对常郭乡(CG)土壤剖面土壤水分动态变化进行模拟,选用2015年9月10日至2015年10月9日进行模型验证,得到较好的拟合效果。对研究区土壤灌水洗盐状况进行预测,按设计灌水量,七次灌水之后,常郭乡(CG)剖面土壤盐分储变量为-248.3g/m2,灌水与施肥带入的总盐量为145.31g/m2,渗滤液与作物吸收带走盐量为309.06g/m2。因此,按目前的灌溉量,灌区表层土壤在2015年的农田灌溉中,补给量与排泄量之差为-163.75g/m2。补给量明显小于排泄量,盐分均衡为负均衡,说明通过农业种植及灌水洗盐,表层土壤盐分减少了163.75g/m2,灌水洗盐的效果较为明显。经预测,9年之后渗滤液浓度为115.40mg/L。说明按当前的农业种植及灌水洗盐方式,9年之后土壤中的盐分大量减少,达到灌水洗盐的目的。