库尔勒地区潜水蒸发及土壤水盐运移特性研究

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库尔勒地区干旱高温,其潜水蒸发强烈,土壤中可溶性盐分以浅层地下水作为载体,在蒸发作用下逐渐向作物根系层甚至土壤表层运移,导致土壤次生盐碱化或使土壤盐碱化加重。因此,研究当地潜水蒸发以及土壤水盐运移特性尤为重要。本论文以田间试验数据为基础,采用理论分析方法,对潜水蒸发及土壤水盐运移特性进行了研究,取得以下研究结果:  (1)对于裸土、土表不同覆膜开孔率以及种植作物等三种不同下垫面条件,夜间地下水补给量大于白天,且地下水埋深越大,裸土夜间潜水消耗与白天潜水消耗的比值有所降低,棉花地则是呈增加趋势。进一步分析表明,无作物种植时,潜水蒸发的日变化波动幅度较大,潜水蒸发主要消耗时段为2:00-10:00和18:00-22:00;有作物种植时,潜水蒸发的日变化较为稳定,其无明显主要消耗时段,只是在昼夜交替时(20:00左右)发生较大幅度变化;白天尤其是午后,因强烈的太阳辐射使得土壤输水能力不能满足大气蒸发需求而导致毛管断裂,潜水蒸发量明显降低;夜间,土壤的输水能力大于蒸发能力而使毛管恢复连通,从而促使潜水蒸发有所增强。  (2)累积潜水蒸发量是相对开孔率和蒸发历时的函数,具有较好的幂函数关系;单位膜孔面积累积潜水蒸发量与相对开孔率呈现较好的幂函数关系;土壤温度和大气温度对潜水蒸发系数的变化具有不同程度的影响。对于水面蒸发强度E0而言,气象要素是主要影响因素;对于潜水蒸发强度E而言,其影响因素主要有两个,即气象要素和地温:气象要素的干扰作用主要体现在8:00-10:00和18:00-凌晨6:00,浅层土壤温度的干扰作用主要体现在10:00-18:00。  (3)对于库尔勒地区粉砂壤土类型,在进行潜水蒸发强度计算时,对于阿氏公式、叶氏公式和雷氏公式,应选用E0为水面蒸发强度,计算结果精度较高,同时建立了雷氏公式中参数η与地下水埋深良好的指数函数模型;对裸土条件进行潜水蒸发计算时,若埋深较小,三种经验公式均具有较高计算精度,若埋深较大,雷氏公式计算精度较另两者精度高;对覆膜情况而言,覆膜影响系数与开孔率符合幂函数关系,将覆膜影响系数与叶氏公式或雷氏公式相结合可以提高潜水蒸发计算精度;对有作物种植条件的潜水蒸发计算问题,可以近似采用“作物耗水量+相同条件的裸土蒸发量”方法进行计算,该方法计算精度较高。  (4)库尔勒地区适宜地下水埋深为2.0m,且在2.0m内,根层积盐量与地下水埋深呈正相关;潜水蒸发量与土表返盐量和作物根系层积盐量均呈显著线性正相关关系;当矿化度为0.74g/L时,不同埋深处理棉花株高、茎粗和籽棉产量均表现为1.5m>2.0m>2.5m,当矿化度为2.65g/L时,不同埋深处理棉花株高、茎粗均表现为2.0m>2.5m>1.5m,埋深2.5m处理籽棉产量最高。  (5)对于田间土表不同覆膜开孔程度处理,棉花全生育期内灌水前后主根区土壤平均含水量大小均表现出宽行>窄行>膜间,棉花主根区土壤平均含水量大小表现为5.73%>3.27%>6.55%;棉花全生育期内灌水前后主根区土壤平均含盐量大小均表现出膜间>宽行>窄行,棉花主根区土壤平均含盐量表现为6.55%>5.73%>3.27%;5.73%是适宜覆膜开孔率,该处理主根区内K+/(Na++Cl-)增加最明显,且脱盐效果最好,该处理棉花生物量较高,且其籽棉产量最高。  (6)在0-20cm土层内,土壤含盐量与出苗率呈显著线性负相关关系;Na+和Cl-浓度均与出苗率亦呈显著线性负相关,且Na+的抑制作用较Cl-明显。
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