灌溉水量对盐碱地有机碳及水盐运移影响研究

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黄河三角洲是我国重要的后备土地资源,盐渍化是制约黄河三角洲生态健康与农业可持续发展的重要问题,因此科学开发利用盐碱地尤为重要。大水灌溉压盐是改良盐碱地最主要的措施,但灌溉在洗盐和保障农业正常生产的同时,也对土壤有机碳迁移产生重要影响,进而可能影响黄河三角洲盐碱地的碳过程。本文采用室内土柱模拟结合田间微区试验研究不同灌水量对土壤盐分和有机碳迁移影响,以期为黄河三角洲滨海盐碱地的改良利用和科学管理提供理论依据。主要研究结果如下:(1)灌溉淋洗后土壤有机碳含量均下降,表层SOC淋失率与灌溉水量呈正相关;S1处理在40-60 cm土层有机碳含量开始积累,S2处理在60-80 cm土层开始积累,S3处理在0-80 cm土层均处于淋失状态;微区试验不同处理淋洗前后土壤有机碳分布规律相似,L1和L2处理下,60-80 cm土壤有机碳开始积累,L3处理在0-100 cm处于淋失,说明低灌溉量对土壤有机碳淋失较少,中灌水量将上层淋失有机碳在下层截留,高灌水量对土壤碳淋失影响较大。(2)土柱灌溉淋洗后土壤含水量均有不同程度的增加,不同灌水量处理水分变化规律基本一致,20-40 cm土层含水量变化受灌溉量影响较小,其他土层含水量均随灌溉量增加而增加。野外微区0-40 cm土层含水量随灌溉水量增加而增加,60-100 cm灌溉前含水量较高,不同灌溉量灌溉对该层土壤含水量影响较小。(3)通过灌溉淋洗,土柱和微区土壤剖面的全盐含量明显减少,淋溶对0-40 cm土柱土壤盐分淋失影响较大,灌水量越大,脱盐效果越好,表现为S3>S2>S1,三个处理0-20 cm脱盐率最高,在68.11%84.58%之间,20-40 cm脱盐率低于表层,在39.46%52.21%之间,S1、S2处理在40-60 cm出现积盐,S1积盐程度高于S2,三个处理在60-80 cm均处积盐状态,积盐程度为S1>S2>S3,野外微区全盐变化规律与土柱整体相似。(4)灌溉淋溶后,K+、Na+、Ca2?、Mg2?、Cl?、SO42?、HCO3?含量有较大幅度的下降,且各离子溶脱率随灌溉水量的增加而增加。各离子在0-20 cm随灌水量增加表现为不同的变化规律,Ca2?先溶脱后积累,HCO3?变化规律与Ca2?相反,表现为先积累后溶脱,其他离子均随灌水量的增加而减少。(5)不同灌水量处理下土壤pH变化有明显差异,淋洗前土壤pH随土层增加呈先增后减的抛物线趋势,淋溶之后,土柱S1、S2、S3处理pH在剖面上的分布与淋溶前相似,大灌水量(S3)处理土壤pH峰值向下层移动;0-40 cm土壤pH随灌水量增加呈先增后降的趋势,40-80 cm土壤pH没有明显规律。野外微区不同淋洗水量淋溶后土壤各土层pH均降低,0-20 cm土层pH下降幅度整体高于其他土层,且随灌水量增加而增加;L1、L3处理pH下降幅度大体随土层增加而减少,L2处理pH随土层深度变化没有明显规律。(6)土壤有机碳与土壤理化性质存在复杂的相关关系,其中全氮和速效钾与有机碳呈极显著正相关(p<0.01),pH与有机碳呈显著正(p<0.05)相关;全盐与有机碳、全氮、速效钾均为显著负(p<0.05)相关,SOC、盐分迁移量受灌水量、土层和灌水量和土层的交互作用影响;进一步分析表明,灌水量与0-20 cm、40-60 cm和60-80 cm土层SOC迁移量呈极显著正相关(p<0.01),与0-20 cm、20-40 cm、60-80 cm土层全盐淋洗量呈极显著正相关(p<0.01)。(7)土壤SOC迁移通量与全盐、K?、Na?、Mg2?、Cl?、全氮迁移通量呈极显著正相关(p<0.01),300 mm灌水量淋洗脱盐效果良好,且有效控制有机碳的损失。
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