河套灌区不同地类间水盐运移规律及盐分重分布研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuehaoyou123
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内蒙古河套灌区是我国三个特大型灌区之一,随着节水改造工程的实施,灌区引水量大幅度减少,引水量减少20%以上,排水量显著减少50%左右。灌区土壤和地下水系统发生了巨大变化,灌溉带来的盐分无法排出灌区,仅能在灌区内部进行再分配。河套灌区内土地类型较多,且分布复杂,主要为耕地、非耕地(荒地)、沙丘与海子。灌区内的盐分除在土壤深层与地下水中储存外,主要在这些地类间转化,也是今后灌区土壤盐分控制的主要场所。本文选取灌区典型地类(耕地-荒地-海子系统、沙丘-荒地-海子系统)为研究对象,对灌区不同地类水文过程和盐分重分配机制进行了系统的分析与研究。成果可为相近灌区盐分控制与可持续发展提供理论支撑。(1)通过氢氧同位素二端元混合模型和水盐平衡模型以及地质统计学、溶质动力学理论揭示了耕地-荒地-海子系统中水分和盐分的运移关系和系统盐分表观平衡。研究发现,在灌溉期,耕地地下水主要受灌溉水补给,占94%,其中渠系灌溉水通过地下侧向径流给耕地地下水贡献76%,农田灌溉水贡献18%,降雨贡献6%。荒地地下水主要受耕地地下水补给,占2/3以上,为71%,降雨占29%。而海子主要受降雨与荒地地下水补给,各占57%和43%。渠系灌溉水通过侧向径流贡献给耕地地下水的水量基本全部迁移给荒地地下水。海子亏水631.2mm~706.3mm。耕地地下水盐分平均增加861kg/hm2,耕地地下水迁移给荒地的平均盐量为3232kg/hm2,荒地地下水迁移给海子的平均盐量为3140kg/hm2。耕地1m土体盐分通过灌溉期淋洗,积盐率仍为56%,秋浇后,脱盐率为44%,土壤深层(100cm)有轻微积盐现象,积盐为871kg/hm2;荒地1m土体积盐率为58%,秋浇后,脱盐率为62%,荒地盐分在全年呈现轻微脱盐趋势,脱盐3870 kg/hm2。(2)基于Hydrus_1D模型模拟了耕地、荒地和海子边界不同土层水分和盐分的运移特征。根据2018和2019年田间实测数据分别对模型进行率定和验证,对耕地、荒地和海子边界不同土层水分盐分进行了分析。结果表明,灌后第5天,耕地0-20cm和20-60cm土层含水量分别增加了27%~41%和14%~20%,60-100cm荒地土壤含水量增加了12%~15%,而海子边界土壤含水量变化较小。灌后第87天,耕地0-60cm土层含水量下降幅度分别比荒地和海子边界高11%~14%和24%~44%。在生育期内,耕地深层渗漏量为应用水量的34%~40%。耕地、荒地和海子边界的毛细上升量分别为其蒸散量的28%、36%~46%和67%~77%。耕地、荒地和海子边界土壤表层积盐分别为13%、37%和48%,深层土壤积盐分别为34%、15%和13%。为控制盐渍化,应降低荒地和海子边界表层的土壤盐分含量和耕地深层土壤盐分含量。耕地、荒地、海子边界1m土层盐分平均增加19%、27%和37%。海子边界毛管上升的盐分是荒地的3倍。(3)通过对沙丘-荒地-海子系统构建水盐均衡模型揭示了沙丘-荒地-海子系统中水分和盐分的运移关系。研究发现,在生长期,沙丘地下水向海子方向运移,在秋浇期和封冻初期,海子地下水向沙丘方向运移,地下水盐分动态变化受地下水迁移路径的影响。沙丘、沙丘-荒地交界和荒地地下水垂向补给土壤盐量分别为648kg/hm2、575kg/hm2和357kg/hm2。沙丘地下水迁移给荒地-沙丘交界地下水的盐量为481kg/hm2,荒地-沙丘交界地下水迁移给荒地地下水盐量为222 kg/hm2,荒地地下水迁移给海子的盐量为104 kg/hm2。(4)基于Hydrus_1D模型模拟沙丘、荒地和沙丘-荒地交界不同土层水分和盐分运移特征。根据2017和2018年田间实测数据分别对模型进行率定和验证,对沙丘、荒地和沙丘-荒地交界不同土层水分盐分进行了分析。研究发现,沙丘-荒地交界和荒地可以维持土壤水分平衡,而沙丘在秋浇后期,仍亏水67~102mm。荒地腾发量是沙丘的2倍,沙丘-荒地交界的介于二者之间,荒地地下水补给量为沙丘的3~5倍。沙丘、沙丘-荒地交界和荒地1m土体在生育期积盐率分别为34%~51%、14%~17%和25%,秋浇后,沙丘、沙丘-荒地交界积盐率分别为47%~59%和3~6%;荒地脱盐率为0.7~5%,沙丘、沙丘-荒地交界全年处于积盐状态,荒地在秋浇后处于轻微脱盐状态。
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