灌溉与冻结交互作用对不同类型土地盐分迁移分配影响

2023-03-04 06:28岳卫峰吴礼军郭梦申杨丽清刘晓丽
节水灌溉 2023年2期
关键词:含盐量盐分表层

岳卫峰,吴礼军,郭梦申,刘 宇,杨丽清,徐 洋,刘晓丽

(1.北京师范大学水科学研究院,北京 100875;2.内蒙古河套灌区水利发展中心义长分中心试验站,内蒙古巴彦淖尔 015100)

0 引言

内蒙古河套灌区是全国较大的盐碱化灌区,土壤剖面盐分在年内呈“春返、夏脱、秋积、冬储”的运动特征,年际间具有相似的周期性变化规律[1]。秋浇是河套灌区在其特定的自然气候条件下,每年10-11月份进行的一次大规模灌溉过程,既提供给植物生长必需的水分[2],亦起到淋洗耕层土壤盐分、改良土壤的作用。然而由于灌溉范围大、灌溉时间集中,使得灌溉后农田中的地下水位长时间保持高位,农田中的盐分随地下水迁移到周边荒地中,造成农田局部排盐,呈现荒地和耕地“插花分布”的交错格局[3],加之土壤于11月中下旬开始冻结,冻结过程中在水分变化不大的情况下出现盐分积聚的现象[4,5],也成为引起灌区土壤次生盐碱化的因素之一。因此,研究灌溉和冻结交替作用对灌区不同土地类型土壤盐分运移的影响,对于灌区土壤盐渍化防治与水土资源可持续利用具有十分重要的意义。

目前众多学者对干旱、半干旱地区不同土地类型土壤水盐运移规律进行了大量研究,并取得了丰硕成果[6-9]。李亮等[10]利用水盐平衡原理,在野外实测资料的基础上,研究了河套灌区耕地与荒地间水盐补排关系,发现荒地和低洼湿地有排水积盐的作用,耕地每年平均有28.1%的灌溉水浸入荒地,荒地每年积盐268.5 g/m2,为灌溉水盐分的38.3%。富广强等[11]对新疆玛纳斯河盐渍土水、热、盐的分布进行了研究,发现冻融期土壤剖面含盐量表现为“积盐-脱盐-再积盐”的变化规律。陈乃嘉等[12]采用实地采样与室内模拟对比实验相结合的方法,开展了土壤冻融实验,发现影响水盐运移的因素主要为温度梯度和蒸发作用。王国帅等[13]通过对耕地-荒地-海子系统分别构建水量和盐量平衡模型,揭示了耕地-荒地-海子系统间水分和盐分运移关系,结果表明,在灌溉条件下耕地地下水迁移给荒地的平均盐量为3 231.9 kg/(hm2·a)。现有研究表明,不同土地类型水盐运移涉及农田灌溉淋洗盐分到地下水、地下水从农田到非耕地水平流动过程,以及不同类型土地盐分在灌溉、蒸发和冻融等作用下在非饱和带迁移累积等过程[14,15]。除此之外,土壤水盐的迁移还受灌水量、灌水时间、气象、地下水埋深、矿化度和土壤质地等诸多因素的影响[16,17]。

为探讨灌溉与冻结交互过程中土壤盐分的连续动态变化,明晰灌溉与冻结过程对干旱灌区土壤盐分运移的影响,本文以内蒙河套灌区义长灌域一典型试验区内3个不同位置试验点(代表不同土地类型)为研究对象,在田间连续监测试验的基础上,分析了秋浇与冻结条件下不同土地类型的盐分运动特性以及主要离子的变化,进而评估了秋浇淋洗盐分的效果,为秋浇的合理开展提供一定的依据。

1 试验区概况和研究方法

1.1 试验区概况

试验区位于内蒙河套灌区义长灌域的东北部,地理位置为N41°03'34″~41°04'15″,E108°24'20″~108°25'53″,地势平坦开阔,西北高东南低,南北坡降1/8 000~1/10 000,东西坡降1/5 000~1/7 000,地貌形态为黄河冲积、湖积平原。试验区引黄河水灌溉,区内土壤肥沃,种植面积1.34 km2,分布有玉米、小麦、葵花等不同作物的耕地[17],此外还有盐荒地和居民用地等不同类型用地,基本反映了河套灌区的土地利用类型和水盐交换条件,具有较好的典型性。气候类型属中温带大陆性气候,冬季严寒干燥,夏季炎热少雨,年平均气温6.1 ℃,年均降水量177.5 mm,四季分配不均匀,多集中在7-9月,蒸发强烈,年均蒸发量2 041.1 mm。全年盛行东北风,年均风速2.7 m/s,其中春季风力最强,且持续时间长,风速可达3.0 m/s。地下水以潜水为主,埋深较浅,约为2 m,地下水水平流动缓慢,以垂直运动为主。地下水埋深及化学特征受灌溉、蒸发影响较大[18]。

1.2 试验数据

试验区内布置有3个监测井试验点(见图1),其中1号试验点位于耕地旁边,靠近引水渠道,2号试验点位于田间,接受灌溉补给,3号试验点位于荒地中,靠近排水渠道,以此代表不同类型土地,其土壤以粉粘壤土、粉壤土和粉粘土为主,为河套灌区典型性土壤。试验区监测时间从2018年10月21日至2018年12月16日,灌溉时间为2018年11月6日至14日。监测期内对试验区耕地-非耕地的地下水埋深、矿化度及土壤含盐量进行了连续监测,监测情况如下:

图1 典型试验区监测点位分布图Fig.1 Layout of monitoring sites in the typical monitoring area

(1)土壤盐分数据:分别于2018年10月21日、11月5、15、17、19、21、24 和29日、12月4、9 和16日,在1 号、2号和3 号各试验点附近选择1 个典型的观测剖面取样共11 次,取样深度为150 cm,分为0~10,10~30,30~70,70~100 和100~150 cm 共5 个土层,并测定各层土壤pH、电导率和可溶性盐分CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na++K+的平均含量。

(2)地下水埋深和矿化度数据:地下水埋深每5日观测一次,地下水样品与土壤样品的采集时间一致,在1 号、2 号和3 号各监测井中重复3 次进行地下水取样,测定每组样品的地下水pH 和可溶性盐分CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na++K+的含量,取平均值。同时测量得到灌溉水矿化度为676.2 mg/L。

1.3 研究方法

依据水盐平衡原理,计算了试验点不同深度的土壤储盐量及盐分通量,考虑到研究区域土壤盐分迁移主要以垂直运动为主,分析盐分垂向时空变异规律;同时应用灰色关联分析法和相关分析法对影响土壤储盐量变化的主要离子进行了分析。

依据各土层含盐量的测定值,采用下式计算土壤单位面积(1 m2)的储盐量。

式中:Si,j,k指第i种类型土地第j层土壤第k次取样时的储盐量,g/m2;hi,j是第i种类型土地第j层土壤的厚度,cm;γi,j为第i种类型土地第j层土壤的干容重,取为1.49 g/cm3;Ci,j,k指第i种类型土地第j层土壤第k次取样时所测定的含盐量,g/kg。i=1,2,3(分别代表耕地、盐荒地及耕地周边其他区域);j=1,2,…,5(分别为0~10 cm、10~30 cm、30~70 cm、70~100 cm、100~150 cm)。

那么前后2 次取样时间段内土壤各层和地下水中储盐量的变化率为:

式中:δi,j,k为第i种类型土地第j层土壤第k时段(从第k次取样到第k+1次取样的时间)土壤储盐量的变化率,%。

土壤中储盐量的变化量应与其迁入迁出量之差相等,则:

式中:Qi,j,k分别为第i种类型土地第j层土壤第k时段下边界的盐分通量,g/m2,方向以向下为正;Qi,0,k为第i种类型土地第1层(j=1)土壤第k时段上边界的盐分通量,g/m2。

灰色关联分析法是基于各因素变化曲线几何形状的相似相异程度来衡量其关联度大小的量化方法,是对系统发展变化态势的定量描述和比较。

原始数据变换:对原始数据消除量纲,将其转化成可比较的数列,采用均值化变换,即用各数列数据除以各数列的平均值。

计算关联系数:经数据转化的参考序列记为{X0},比较序列记为{Xi},则在对应时刻位置的关联系数ki为:

式中:∆min和∆max分别表示所有比较序列与参考序列在所绝对差中的最小值和最大值;ρ为分辨系数,一般取值0.5;∆0i表示对应时刻位置参考序列和各比较序列的绝对差值。

计算关联度:关联度ri是对序列关联性大小的量度,为各因子关联系数的算术平均数。

式中:N为比较序列的长度。

2 结果与讨论

2.1 盐分变异特征

按照统计学的方法,利用SPSS 24.0 软件对不同点位土壤的pH 值、土壤含盐量、相关离子含量以及地下水的pH值、矿化度进行统计分析,结果如表1所示。一般情况下,变异系数Cv可以反映变量的离散程度,Cv<10%属于弱变异性,10%≤Cv≤100% 属于中等变异,Cv>100% 属于强变异性[17]。

表1 土壤及地下水盐分特征描述性统计Tab.1 Descriptive statistics of soil and groundwater salt characteristics

统计结果显示,在整个试验期内,3 个试验点土壤pH 值均在8.2 以上,呈弱碱性,pH 值的变异系数Cv<10%,属于弱变异性。3 个试验点的平均土壤含盐量分别为2.7 g/kg、1.1 g/kg 和3.4 g/kg,荒地土壤含盐量最高,耕地旁次之,田间的土壤含盐量最低,含盐量的变异系数分别为119.4%、28.6%、115.3%,田间的2号试验点土壤含盐量为中等变异,耕地旁的1 号试验点和荒地的3 号试验点土壤含盐量表现出强变异性,说明非耕地的1 号和3 号试验点受灌溉和冻结影响较大,耕地中的2号试验点在灌溉和冻结作用下,盐分呈现动态平衡。

将土壤分层统计后发现,土壤的pH 值随着土壤深度的增大而减小,1 号、2 号和3 号试验点深层土壤(100~150 cm)pH 值平均分别为8.0、8.0 和8.1,相较于表层土壤(0~10 cm)pH 值降幅分别为2.2%、4.1%和16.1%,其中位于盐荒地中的3 号试验点表层土壤pH 值最大(平均为9.7),且在整个监测期内的pH 值变化幅度明显;各层土壤pH 值的变异系数Cv<10%,均属于弱变异性。土壤含盐量随着土壤深度的增加而减小,结合变异系数的波动情况(见图2),除2号试验点最底层土壤含盐量变异系数Cv<10%外,其他土层均属于中等变异。各试验点表层土壤含盐量变异系数普遍较大,这与史海滨、余根坚等[19,20]论述的“表层土壤含盐量变异系数普遍较大”结论相似,说明表层土壤盐分的变化更容易受到灌溉和气候的影响。2号试验点在100~150 cm土层中土壤含盐量变异系数与0~100 cm 土层相比有了明显变化,从中度变异变为弱变异,说明灌溉与冻结的共同作用对于田间的浅-中层土壤盐分均有所影响,对底层土壤盐分影响很小。总而言之,灌溉和冻结对不同土地类型影响程度有所差别,非耕地土壤盐分变异最小的土壤层为30~70 cm,而浅表层(0~30 cm)受影响最大;对于耕地其最小变异则为100~150 cm 土层,变异系数最大位于70~100 cm土层。

图2 不同深度土壤含盐量变异系数Fig.2 Variation coefficients of soil salinity at different depths

3 个试验点的地下水pH 均为7.8,在试验期内地下水呈中性偏碱性,地下水pH 的变异系数Cv< 10%,属于弱变异性。1号、2 号、3 号试验点平均矿化度分别为953.5 mg/L、1 355.8 mg/L和1 213.7 mg/L,相比而言,2号和3号试验点地下水矿化度高于1 号试验点,这是由于1 号试验点临近引水渠道,受渠道侧渗补给影响从而提升了地下水水质,与陈爱萍[21]的研究结果一致。3个试验点地下水矿化度的变异系数Cv分别为16.8%、6.2%、10.3%,耕地中的2 号试验点地下水矿化度为弱变异特征,非耕地中的1 号和3 号试验点矿化度均为中等变异,且耕地旁的1 号试验点的变异系数最大,说明1 号试验点受到灌溉水的影响较为明显。此外,从整个监测期来看,各试验点盐分的时间变异系数(28.6%~119.4%)大于水分的时间变异系数(6.2%~16.8%),说明盐分的运移机制比水分的运移机制复杂[16]。

2.2 土壤储盐量变化规律

根据土壤含盐量分析结果,采用式(1)得到各时段不同深度土层储盐量,经过Origin 插值,绘制3 个试验点土壤储盐量随时间变化如图3所示。同时,图3 的柱状图表示3 个试验点地下水矿化度在整个监测期内的变化情况,折线图表示3个试验点地下水埋深在整个监测期内的变化情况。

图3 秋浇前后土壤储盐量变化Fig.3 Variation of soil salt storage before and after autumn irrigation

可以看出3个试验点地下水矿化度随时间波动不大,波动范围为772.3~1 442.5 mg/L,由于临近引水渠道,秋浇开始后1号试验点地下水矿化度逐渐变小,秋浇后第15 d 之后矿化度有所提升;2 号试验点地下水矿化度先增大,随后又逐渐减小,这是因为秋浇在耕地中进行,表层土壤中大量的盐淋滤到地下水中,随后耕地中的盐分随水分不断侧向运移,但是整体来看,2 号试验点的矿化度无显著变化;3 号试验点在水平侧渗和蒸发的共同作用下,地下水矿化度总体呈增大的趋势。

地下水埋深是区域盐碱化的重要控制因素,土壤盐分与地下水埋深有着紧密联系。整个监测期内,1号、2号、3号试验点平均地下水埋深分别为69.6 cm、136.0 cm 和126.8 cm,1号试验点地下水埋深较浅,并且由于靠近引水渠道,灌溉后其地下水埋深不超过60 cm。3 个不同位置试验点地下水埋深表现出一致的变化规律:在灌溉结束后一段时间埋深变浅,随后埋深又逐渐增大,灌溉后整体地下水埋深相较于灌溉前地下水埋深较浅。但不同试验点变化并不同步,1号试验点在灌溉期地下水埋深迅速变小,之后长时间维持在接近地表位置;而2 号和3 号试验点在灌溉结束3 d 内地下水埋深逐渐变小,之后在排水作用下缓缓增大。

土壤储盐量随土层深度变化规律:1 号和3 号试验点100 cm 以上土层储盐量随土层深度的增加而逐渐减小,但深层100~150 cm 土层的储盐量两处试验点随时间变化并不一致。经计算,1 号试验点表层(0~10 cm)土壤储盐量平均为856.2 g/m2,0~150 cm 土层平均土壤储盐量为802.5 g/m2;3号试验点表层(0~10 cm)土壤储盐量平均为1576.9 g/m2,0~150 cm 土层平均土壤储盐量为894.2 g/m2,表层土壤储盐量远大于平均土壤储盐量,说明研究区干排盐效果十分明显。而2号试验点土壤储盐量随土层深度的增加而逐渐增大,其表层(0~10 cm)土壤储盐量平均为194.7 g/m2,0~150 cm 土层平均土壤储盐量为420.1 g/m2。3 个试验点0~150 cm 土层平均土壤储盐量对比看出,位于荒地中的3号试验点储盐量最大,位于耕地旁的1 号试验点次之,位于田间的2 号试验点最小。现有研究表明[10,13],大部分耕地土壤盐分经灌溉淋洗进入地下水中,并在水力梯度作用下迁移到临近低洼地区,同时部分盐分会随着土壤水的侧向运动向耕地旁、荒地渗透。因此,非耕地的1号和3 号试验点土壤储盐量相较耕地的2 号试验点土壤储盐量大,特别是在冻结作用下,盐分表聚现象明显。

各土层土壤储盐量随时间变化规律:经计算,秋浇期间灌水深度累计达到了260.5 mm,随灌溉水而进入耕地的盐分则达到176.2 g/m2。随着11月中旬秋浇的进行,耕地严重积水,导致2号试验点在秋浇期间无法进行取样,但经过插值分析,田间2 号试验点的储盐量相较于非耕地1 号和3 号试验点的储盐量要少。秋浇后10~20 d 内,1 号试验点土壤储盐量增加,秋浇后20 d 后表层(0~10 cm)储盐量达2400 g/m2左右;2 号试验点在灌溉后10~20 d 内,中层(0~100 cm)储盐量有所增加,在灌溉后25 d 后,30~70 cm、100~150 cm 土壤盐分增加较为明显;3号试验点在灌溉后整体盐分增加,尤其是第15 d后表层土壤储盐量达2 000 g/m2,但是由于临近排水渠道,底层土壤盐分随水分排走,在灌溉后15 d 后中底层70~100 cm土壤储盐量下降较为明显。

可以看出,秋浇期间连续大水量的灌溉使得耕地土壤发生脱盐,盐分随地下水及土壤侧渗迁移至耕地旁边甚至荒地或通过排水沟排出灌区,起到了淋洗耕地土壤盐分的作用,但是灌区盐分并没有被完全排出,部分盐分迁移至非耕地土壤中,由于蒸发和冻结作用的存在,盐分会重新积聚在表层或者中层,因此可以通过适当减少秋浇灌水量或进行间歇性灌溉[22],从而减少返盐量。

2.3 储盐量变化率及盐分通量

结合试验区秋浇时间和当地气温条件的影响,将试验期分为秋浇前(2018年10月21日至2018年11月5日)、秋浇期(2018年11月5日至2018年12月9日)和冻结期(2018年12月9日至2018年12月16日)共3 个时段。为了定量表征不同时期不同试验点土壤盐分的变化以及垂向上的运动趋势,采用式(2)和式(3)计算得到储盐量的变化率以及通量,如表2所示。

表2 各时段不同深度土壤储盐量变化率 %Tab.2 Change rate of soil salt storage at different depths during the different periods

从整个试验期看,3个试验点整体0~150 cm土壤储盐量相较初始时均有不同程度的增加,1 号试验点增幅59.8%,2 号试验点增幅13.8%,3 号试验点增幅20.1%。非耕地的1 号和3号试验点在浅中层(0~70 cm)土壤储盐量变化率均为正,在深层(70~150 cm)土壤储盐量变化率为负,表层土壤盐分不断积聚,深层土壤盐分有所减少;耕地中的2号试验点仅在表层(0~10 cm)土壤储盐量变化率为负,其他各层储盐量变化率均为正,表层土壤盐分不断减少,中深层土壤盐分则有所增加。

在秋浇期,田间的2号试验点在各层土壤储盐量变化率均为负,各层土壤盐分均减少,整体0~150 cm 土壤储盐量降幅达10.7%,可见秋浇基本达到了减少耕地土壤盐分和将盐分淋洗至根系层以下的目的;非耕地的1 号和3 号试验点在0~70 cm 土壤储盐量变化率为正,在70~150 cm 土壤储盐量变化率为负,在水平侧渗和所处位置地下水埋深较浅的影响下,土壤中的盐分随水分不断向土表运移,“水去盐留”导致表层土壤盐分积聚,深层土壤盐分减少,但整体0~150 cm 土壤储盐量增幅达48.6%和11.5%,由此可见,灌区盐分并没有被完全排出,并且由于秋浇水中含有一定量的盐分,且排水排盐量有限,导致灌水后整体的土壤储盐量有所增加,为了更有益于排盐,需加强灌期土壤和地下水的排泄工作。

在冻结期,1 号和2 号试验点各层储盐量变化率几乎均为正,绝大部分土壤层的盐分均在增加,整体0~150 cm 土壤储盐量增幅达25.1%和24.4%,其中,1 号试验点底层储盐量变化率最大达70.1%,2 号试验点10~30 cm 储盐量变化率最大达43.9%。3 号试验点由于靠近排水渠道,在冻结和排水的共同作用下,各深度土壤储盐量有增有减,主要表现为中层30~100 cm 储盐量增加,底层和浅表层储盐量减少,但整体0~150 cm土壤储盐量降幅达8.5%。

计算各土层土壤盐分通量如表3所示,其中上边界通量Q0即为灌溉水入渗所带入的盐分,在已知Q0的条件下,从第1层往下可以推求每一层上下边界的盐分通量,以向下为正。

表3 各时段不同深度界面盐分通量Tab.3 Salt flux at different depths during the different periods

从表3 可以看出,在整个试验期内,非耕地的1 号和3 号试验点各界面通量均为负,说明灌溉、蒸发和冻结的共同作用使得非耕地的土壤盐分垂直向上迁移,从而造成表层土壤盐分不断积聚,深层土壤盐分不断减少。耕地中的2号试验点在0、10、30、70、100 cm 土壤界面通量为正,150 cm 土壤界面通量为负,盐分以向下迁移为主,表层土壤盐分不断减少,使耕作层土壤含盐量保持在适宜水平。秋浇期,非耕地的1号和3 号试验点各土壤层盐分迁移方向与整个试验期保持一致,盐分呈现表聚现象。而耕地的2号试验点各土壤层下界面通量均为正,土壤盐分向下迁移,说明秋浇起到了积极的压盐作用。同时这个时期3 个试验点的盐分通量相比其他时期较大,平均分别占整个试验期通量的64.1%、52.8%和60.3%,由此可见,灌区内不同土地类型的盐分垂向迁移在这个时期的运动最为活跃。

在冻结期,由于毛细和冻结作用的存在,1 号和2 号试验点各土壤层下界面通量均为负,土壤盐分向上迁移,开始出现返盐现象,结合储盐量变化率可以看到1号试验点底层储盐量变化率最大达70.1%,底部返盐现象明显,2 号试验点10~30 cm储盐量变化率最大达43.9%,浅中层返盐现象明显。3号试验点各土壤层下界面通量均为正,土壤盐分向下迁移,在溶质梯度和排水的作用下,盐分从浅层土壤向深层土壤运移,尽管整体0~150 cm 土壤储盐量降幅达8.5%,但进入下层土壤盐分多于排出下层的土壤盐分,导致中层30~100 cm 储盐量增加,底层和浅表层(0~30 cm)储盐量减少。

通过以上分析可以看出,秋浇淋洗盐分是一个持续时间较长的过程,灌溉对于耕地的土壤排盐起到了一定的积极作用,但由于受到冻结的影响,出现返盐现象,因此秋浇后很长时间内才是排水排盐的关键时期[23]。同时,灌溉会将耕地的盐分随土壤和地下水侧向迁移至非耕地(耕地旁边甚至荒地),而非耕地中的盐分受到侧向运移和冻结的影响,表层盐分有所积聚,进入冻结期后受到冻结和毛细作用的影响,盐分仍然以向上运移为主,仅会因为靠近排水渠道,受到排水作用影响才可能表现出盐分的向下迁移现象。因此为提高排水排盐的效果,建议秋浇的时间应提前至9月末或10月初,或者至少应在封冻前完成秋浇排水排盐工作。

2.4 土壤盐分主要离子变化分析

为明晰影响整个监测期内不同试验点土壤储盐量变化的主要离子,采用玫瑰图绘制秋浇前、秋浇期和冻结期3个典型时期内不同深度土壤中离子变化情况(见图4)。结果显示,影响不同试验点土壤盐分变化的阳离子主要为Na++K+,阴离子主要为。

图4 灌溉前后不同土层土壤离子比例变化(单位:%)Fig.4 Changes in proportion of soil salt ions in different soil layers before and after autumn irrigation

图5 主要离子与土壤储盐量关系Fig.5 Relationship between main ions and soil salt storage

为进一步定量确定上述离子对土壤储盐量的影响,采用灰色关联分析法将不同试验点土壤储盐量作为参考序列,将对应时间深度的各离子含量作为比较序列,采用式(4)和式(5)计算得到3个试验点主要离子与土壤储盐量关联度。与参考数列关联度越大的比较数列,其发展方向和速率与参考数列越接近,与参考数列的关系越紧密[17]。计算得到,对1号试验点土壤储盐量的影响程度排序为:对2 号试验点土壤储盐量的影响程度排序为:(0.600),对3 号试验点土壤储盐量的影响程度排序为:综合相关分析和灰色关联分析法得到,对非耕地的1号和3号试验点土壤储盐量的影响较大,对耕地的2 号试验点土壤储盐量的影响较大。

由上述关联分析结果再结合图4 可知,进入秋浇期,1 号试验点Cl-减少增加;冻结期Cl-和都增加,尤其是30~150 cm。2 号试验点在秋浇期和冻结期减少增加,各层基本均呈现出相反的变化趋势。3 号试验点各时期以增加为主,各层Cl-和也表现出相反的趋势,秋浇期在排水作用下底层排出的盐分主要是冻结期底层排出盐分主要是Cl-。整体来看,耕地和非耕地在秋浇期和冻结期增加,非耕地内部的Cl-维持动态平衡,耕地内的维持动态平衡。

3 结论

(1)整个试验期,3 个试验点的地下水pH 值均为7.8,平均矿化度分别为953.5 mg/L、1 355.8 mg/L 和1 213.7 mg/L。无论是pH 值还是矿化度,其变异性均不大,因此,就此次试验监测而言,秋浇对地下水水质的影响不十分明显。不同位置试验点的地下水埋深变化表现较强的一致性,灌溉对于非耕地地下水埋深变化影响的滞后性不明显,仅表现在增幅强度不同。对于土壤而言,3 个试验点土壤pH 值均为8.2,属于弱变异。平均土壤含盐量分别为2.7 g/kg、1.1 g/kg、3.4 g/kg,非耕地土壤含盐量表现出强变异性,随着土层深度的增加而减小,耕地土壤含盐量为中等变异,含盐量随土壤深度的增加而增大,表明灌溉和冻结对不同类型土地盐分运移的影响有所差别。

(2)秋浇期间,对于非耕地1 号和3 号试验点,土壤盐分变化呈现较强的一致性,表现在70 cm 以上土层处于积盐状态,而70 cm 以下土层呈现脱盐状态,盐分表聚现象尤为明显。而对于耕地2号试验点,秋浇起到了积极的压盐作用,使得耕地在整个秋浇期间处于脱盐状态。综合来看,干排盐的效果之所以较为显著,应该同时存在着地下水和土壤水侧渗排盐,至于两部分的排盐贡献则有待进一步研究。

(3)秋浇和冻结影响土壤盐分变化的阳离子主要为Na++K+,阴离子主要为。受侧向运移和冻结作用的影响,对非耕地的土壤储盐量的影响较大;受灌溉淋洗和冻结作用的影响,对耕地土壤储盐量的影响较大。整体耕地和非耕地在秋浇期和冻结期增加,非耕地内部的Cl-维持动态平衡,耕地内的维持动态平衡。

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