【摘要】：黄河三角洲地表淡水资源量较小,区域浅层微咸水丰富,面对淡水资源短缺的现状,科学合理的开发区域浅层微咸水,对有效减轻依赖黄河水和缓解区域水资源压力具有十分重要的战略意义。本文以黄河三角洲典型地区为例,在调查区域水盐现状特征的基础上,通过室内微咸水和淡水入渗试验、野外微咸水灌溉试验及微咸水不同灌溉模式的模拟,探讨了黄河三角洲盐碱土的微咸水入渗规律、微咸水灌溉条件下土壤水盐分布特征、微咸水灌溉对土壤理化性质、冬小麦生理生态特征和光合作用特性的影响,根据模拟结果提出了适宜的微咸水灌溉模式和土壤水盐调控方法,为黄河三角洲地区农田微咸水合理灌溉提供科学借鉴和依据,具有一定的理论意义和现实意义。主要研究结果如下:(1)根据区域浅层地下水和土壤调查数据,运用数理统计方法,分析了区域浅层地下水和土壤盐分特征规律及其影响因素。区域内地下水埋深较浅,地下水位和埋深均值为4.57m、2.59m。地下水主要补给来源为大气降水,呈明显的季节性变化,地下水水位比降水滞后约一个月。研究区监测点的地下水溶解性总固体(TDS)差异较大(5-36g/L),区域近50年来的平均参考作物蒸散量为1155mm,区域年均蒸降比为2.1,蒸发强烈造成土壤返盐形成土壤盐碱化。土壤可溶性盐分以氯离子、硫酸根离子和钠离子为主,与浅层地下水水质组份相一致,且土壤盐分离子的表聚现象明显。(2)通过室内微咸水入渗实验结果分析,淡水和微咸水入渗特征呈现出明显的差异。在相同的入渗时间内,随着入渗水矿化度越大,入渗湿润锋深度、入渗速率和累积入渗量均呈现增加趋势;先咸后淡交替入渗下,入渗湿润锋深度、入渗速率和累积入渗量均大于先淡后咸。去离子水和微咸水均对土壤产生明显的盐分淋洗作用(表层脱盐),整个土壤湿润体分为脱盐区域和积盐区域两部分。在脱盐区同一深度处,土壤含盐量随入渗水矿化度的增大而增大。在交替入渗时最后一次的入渗(灌溉)水矿化度对于表层土壤含盐量作用较大。在矿化度相同条件下,入渗水钠吸附比的增加导致水分下渗困难,在相同的时间内湿润锋较小。一维代数入渗模型、Green-Ampt和Philip等淡水入渗模型可以较为精确地模拟微咸水的入渗过程。实验结果为室外试验和模拟试验微咸水灌溉下的土壤水盐变化规律提供了基础依据。(3)通过微咸水灌溉冬小麦的盆栽实验结果分析,不同矿化度的微咸水灌溉对冬小麦生长及生理特征影响不同,淡-咸-咸(3g/L)微咸水灌溉和淡水灌溉的冬小麦无显著性差异,而淡-咸-咸(5g/L)微咸水灌溉明显影响到冬小麦的生长,净光合作用、株高和叶面积指数显著减小,部分出现枯萎和死苗现象。盆栽实验结果为后续田间试验微咸水灌水模式提供了选择依据。(4)通过微咸水灌溉冬小麦田间试验结果,冬小麦生育期微咸水灌溉(淡-咸-咸3g/L)导致土壤表层盐分略有增加,冬小麦收割后经过雨季降雨的集中淋洗,土壤含盐量和试验本底值基本相一致。微咸水灌溉未对土壤质地、土壤容重、土壤孔隙度等物理性质产生明显影响。微咸水灌溉(淡-咸-咸3g/L)冬小麦生育期的株高、穗长、叶面积指数、叶绿素含量、麦粒种子大小及产量均无显著性差异(p0.05);由于盐分胁迫使得冬小麦抽穗期和灌浆期的蒸腾速率显著下降(p0.05),气孔导度略有下降但差异不显著(p0.05);净光合速率无显著下降(p0.05)。微咸水灌溉条件下的盐分胁迫降低了蒸腾速率,但维持着较高的净光合作用速率,微咸水灌溉的叶片水分利用效率明显提高。(5)根据田间试验结果,冬小麦灌水期(3-5月)研究区引黄干渠黄河水的矿化度为0.65g/L,试验区浅层地下水矿化度为5.0-6.0g/L,将咸水-淡水按照1:1-1:1.5的比例混合,可以将矿化度降至约3g/L用来灌溉。根据本试验采用淡-咸-咸的灌水模式不会造成土壤盐分过度积累,研究结果为试验区域地下咸水的利用提供了基本依据和借鉴。针对微咸水灌溉增加土层含盐量,在咸淡水合理组合灌溉的基础上,提出了地表覆盖、暗管排水排盐等土壤盐分的调控措施。(6)依据土壤水盐运移理论建立了Hydrus田间水盐运移模型,并以田间灌溉试验监测结果进行校核,从而确定合理的模型参数。使用该模型模拟了微咸水3种不同矿化度(3g/L、4g/L、5g/L)在淡咸咸灌水和淡咸淡灌水模式下土壤盐分变化特征,在淡咸咸的灌溉制度下微咸水灌溉的矿化度不高于3g/L的微咸水灌溉,淡咸淡的灌溉制度下微咸水灌溉的矿化度不高于5g/L的微咸水灌溉。3g/L微咸水8种不同灌水模式情景下土壤盐分特征,土壤盐分累积为:淡淡淡咸淡淡淡咸淡淡淡咸咸咸淡咸淡咸淡咸咸咸咸咸。在灌溉相同次数微咸水时,咸淡灌溉顺序影响了土壤盐分含量,(最)后一次灌溉水的矿化度对于表层土壤含盐量作用较大。这与室内模拟入渗实验结论相一致。根据冬小麦不同生育期的耐盐能力,冬小麦在出苗-返青期耐盐能力相对较弱不建议使用微咸水;在降水较少的偏枯年宜采用淡-咸-淡灌溉模式,在降水较多的平水年或丰水年,可以采用灌溉2次微咸水的淡咸咸方案(微咸水矿化度3g/L以下)。研究成果可为研究区微咸水安全利用与农业可持续发展提供科学依据与借鉴。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.11;S274
【图文】：
应用提供了依据与借鉴。逡逑１．邋３．邋２论文技术路线逡逑本文的技术路线见图１－１。逡逑黄河三角洲实地调查、数据采集逡逑逦%煎五义锨蛩裂位植脊媛杉疤卣鞅浠蛩胤治鲥义襄危慑五义衔⑾趟喔纫巴馐匝榍范ㄥ义襄危澹坼五邋危蒎澹坼五濉㈠邋危蒎澹坼五义鲜夷谖⑾趟笛殄翁锛涫匝椤觯寂柙越幔畊b逦盆栽试验逡逑逦邋逦邋Ｔ逡逑４逦邋土壤水盐特征逦农作物逦？逡逑水逦Ｔ逦作逡逑公逦逦±逦！逦物逡逑特逦土壤水盐模型校核逡逑％逦逦ｒ￣逦１逦长逡逑ｍ逦及逡逑盆逦逦逦１逦耐逡逑ｍ逦确定模型及模型参数逦盐逡逑逦逦１逦特逡逑逦Ｊ逦逡逑，，逦？模拟结果分析邋逦：ｒ逡逑逦＾邋［逦逡逑确定合理的微咸水灌溉制度逡逑图１－１技术
黄河三角洲位于山东省东营市和滨州市行政区内，北临渤海湾、东临莱州湾，逡逑黄河经过数次改道，形成了古代、近代和现代三个三角洲组成的联合体。本论文逡逑以套尔河以东、黄河以北地区为调查研宄对象，具体见图２－１。逡逑＼逦Ｊ逦匚］？｜瓶逡逑Ｉ邋ｆ邋＿逡逑（逦＂逦—邋ｋｍ逡逑＼逦０邋５邋１０逦２０逦３０逡逑＼＾Ｊ邋＼ｋ＾＼Ｊ逡逑图２－１研究区地理位置图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑１０逡逑
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本文编号：
2721981
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