河套灌区盐碱地改良前后水盐时空变异规律及改良效果评估

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yatai1980
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河套灌区作为我国重要的商品粮产区,土壤盐渍化是影响灌区高质量发展的关键因素,盐碱地治理综合技术的应用愈加紧迫。2018-2020年五原县启动实施了5万亩“改盐增草(饲)兴牧”试验示范项目,该项目以“五位一体”综合改良措施为主,农田水利基础设施建设为辅在示范区进行盐碱地综合治理,期间还引进多家改良企业与单位进行试验示范。本文针对盐碱地综合改良示范试点土壤盐渍化和区域水土环境变化的问题,采用区域土壤-地下水-地表水信息定点监测,结合经典统计学、地统计学、空间插值、相关性分析等方法,研究盐碱地综合改良条件下土壤水盐时空变异特征、盐渍化土壤改良效果、地下水动态变化、以及试验区土壤水盐平衡,并且采用改良德尔菲法和传统统计学方法相结合,进行评估指标体系构建,确定各指标的权重和评估方法,实现对改良企业与试验单位改良效果的综合评估。主要研究结果如下:(1)改良前,各层土壤盐分结构比在4.76%~33.05%,受结构性和随机因素共同作用,且表层土壤盐分空间变异程度较大;改良后土壤盐分结构比下降7.28%,土壤有机质结构比下降3.73%,土壤结构性增强,有机质和盐分的变异性减弱,空间分布上趋于均质化,分析认为主要是由于深松旋耕措施的实施打破了土壤犁底层,使土壤结构得以改善。土壤盐基离子中阳离子以Na+和K+为主,占离子总量的39.09%,土壤阴离子以Cl-和SO42-为主,占离子总量的18.34%和18.56%,试验区土壤盐分中主要以钠盐和硫酸盐为主,改良后盐分离子向均匀方向发展。(2)综合改良措施干预下,研究区土壤盐分表聚特征明显减弱,耕层土壤脱盐,深层土壤积盐,且各层土壤盐分分布趋于平均。春耕前,改良后期(2020年4月)较改良前期(2018年4月)耕作层土壤盐分总量降幅约为2.67g/kg,40~100cm深层土壤盐分总量增幅在1.60g/kg左右,秋收后,改良后期(2020年10月)较改良前期(2018年10月)耕作层土壤盐分总量降幅约为0.801g/kg,40~100cm深层土壤盐分总量增幅在0.537g/kg左右,改良期内随有机肥等改良剂的施加,使得土壤碳含量增加,平均增幅为2.16%,研究区耕作层土壤环境得到明显改善,作物生长安全区增大,更利于农作物生长。(3)地下水埋深与其矿化度呈正相关关系,与土壤盐分呈负相关关系。改良期内地下水埋深增大0.35m,地下水矿化度上升0.18 g/L,土壤盐分下降。把研究区地下水埋深控制在1.8~2.2 m之间,既有利于作物生长又能一定程度避免加重土壤次生盐渍化,改良后地下水位为2.13m,说明随沟渠清淤整治、渠道衬砌等农田水利工程基础设施建设工程的实施有效控制了地下水位,削弱了地下水对土壤盐分的负面影响。(4)改良期内随地下水埋深增大,地下水向1m土层逐年净输入盐分总量分别为0.3650,0.2821,0.1847万t,逐年减小,2018~2020年灌溉水引盐量分别为1.83、1.68、1.82万t,明沟排水排出盐分分别为1.59、1.55、1.62万t,明沟排盐效率分别为72.54%、79.25%、80.74%,排盐量逐年提高,2018~2020年1m土壤积(脱)盐量为16.58,-12.66,-23.665kg/亩,研究区改良期内控盐效果和排盐效率逐年提高,根系层土壤由积盐转脱盐,水土环境逐年改善,说明农田水利基础设施建设配合“五位一体”综合改良措施的实施对盐渍化灌区盐碱土改良效果显著。(5)通过梳理分析制定出2类评估指标体系:第一类体系包括4个一级指标(土壤盐碱程度,作物生长,土壤地力及经济效益指标),8个二级指标(全盐、碱化度、保苗率、产量、有机质、全氮、体积质量、投入产出比),服务对象为施用土壤改良产品或模式展示改良效果的企业,以优良改良剂的筛选为目的;第二类体系包括4个一级指标(土壤盐碱程度,土壤地力,经济和社会效益及环境效益指标),8个二级指标(全盐、碱化度、有机质、全氮、体积质量、投入产出比、技术规程或标准的制定、重金属负荷),服务对象为科研院所、流转企业,以年度目标达成度为评估目的。(6)采用改良德尔菲法确定了评估体系各指标权重系数、评估细则及等级划分标准,并对试验区改良企业与试验单位改良效果进行了综合评估。筛选出盐碱地专用有机肥、易伽硫缓释硫锌颗粒、生物菌剂盐碱土壤修复剂、生物动力调控素等4种较为优良的改良产品。
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