鹽漬化威脅灌區(qū)農(nóng)田與排水溝的水鹽動態(tài)關(guān)系研究——以陜西富平鹵泊灘鹽堿地改良區(qū)為例.pdf

1、隨著世界人口的不斷增長、全球耕地資源日益銳減,土壤鹽漬化問題已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一大瓶頸。作為一種寶貴的土地資源,對鹽堿地的高效利用和有效管理是促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措。鹽堿地改良過程中的水利措施主要是完善排水系統(tǒng),使其能夠有效控制農(nóng)田地下水位并及時將淋洗土壤鹽分的水排出農(nóng)田,維持灌區(qū)良性的水鹽平衡,防止土壤鹽漬化的發(fā)生和發(fā)展。但近幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐與科研成果顯示,許多灌區(qū)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)存在著排水過度問題,不僅造成了下游受

2、納水體的污染,而且還浪費(fèi)了寶貴的水資源。因此,通過類似控制排水的技術(shù)來調(diào)控農(nóng)田排水強(qiáng)度,減少排水輸出、提高對灌溉水或降雨的利用率是近年來積極倡導(dǎo)的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)水管理措施。在調(diào)整排水強(qiáng)度的情況下,許多長期處于濕潤狀態(tài)的排水溝演化成為濕地,在控制農(nóng)田水分的同時,還在凈化排水中的污染物以及提供動植物棲息地等方面發(fā)揮著一定作用。但對于承擔(dān)鹽堿地排水任務(wù)的排水系統(tǒng)來說,鹽分這一保守物質(zhì)的過多累積會對生態(tài)功能造成一定的威脅。如何通過管理手段控制排水溝鹽

3、分累積在一定范圍內(nèi)是一個迫切需要解決的難題。
　　本文的研究區(qū)-陜西省富平縣鹵泊灘鹽堿地改良區(qū)因排水出路受到一定限制,排水溝能夠存蓄一定深度水量,維持較高水位運(yùn)行;同時排水溝還會受到區(qū)外來水補(bǔ)給,使蓄水不定期地得到稀釋和置換。針對這一情況,論文通過現(xiàn)場觀測試驗(yàn)、室內(nèi)土柱試驗(yàn),以及理論分析相結(jié)合的手段研究了排水溝有一定蓄水能力的條件下,農(nóng)田地下水與排水溝之間的水鹽動態(tài)關(guān)系,探討了農(nóng)田水文過程變化對鹽分平衡的影響。主要研究成果如下:<

4、br>　　(1)對研究區(qū)地下水與排水溝的水鹽監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn),即使在排水出路受到一定限制的條件下,現(xiàn)有排水系統(tǒng)仍然能夠有效地將農(nóng)田地下水位穩(wěn)定在臨界埋深以下,排水溝水位與農(nóng)田地下水位變化基本一致;排水溝在灌溉期末接收來自上游灌區(qū)退水的情況下,水位會明顯高于田間地下水位。在無外界來水干擾的情況下,農(nóng)田地下水和排水溝水樣的電導(dǎo)率變化趨勢一致;當(dāng)排水溝受到外來淡水補(bǔ)給時,溝內(nèi)濃縮的鹽分得到置換和稀釋,電導(dǎo)率明顯低于農(nóng)田地下水。
　　(2)采

5、用靜態(tài)土柱試驗(yàn)?zāi)M了排水溝渠蓄水狀態(tài)下底泥與上覆水體之間的鹽分交換速率、交換通量以及鹽分在上覆水體中的垂向分布,研究了排水溝蓄集淡水、水體保持靜態(tài)條件下,底泥與上覆水體的鹽分交換規(guī)律,揭示了底泥鹽分釋放的內(nèi)在機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)在分子擴(kuò)散作用下界面之上存在一個10cm的擴(kuò)散邊界層,擴(kuò)散邊界層內(nèi)鹽分運(yùn)移的主要機(jī)制為分子的擴(kuò)散運(yùn)動,擴(kuò)散邊界層的存在對底泥鹽分釋放具有阻滯作用,僅僅依賴于分子擴(kuò)散作用底泥孔隙水中鹽分的釋放將是相當(dāng)緩慢的。
　　

6、(3)研究區(qū)排水溝底泥鹽分的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,排水溝底泥鹽分沿著水流匯集的方向和底泥層深度方向均有一定的累積,對流和水動力彌散是排水溝底泥鹽分運(yùn)動的主要機(jī)制;底泥鹽分含量與排水溝水體水量負(fù)相關(guān),而與水體鹽分含量呈良好的正相關(guān)關(guān)系,且相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.93;稀釋的水體則會引起底泥鹽分含量的減少,排水溝稀釋是引起其本身和底泥鹽分含量變化的主要因素;這也應(yīng)該是控制排水溝鹽分積累的主要途徑。
　　(4)應(yīng)用TDR測量研究區(qū)土壤剖面含水量過程中