混沙对黄河三角洲盐渍土入渗及盐分淋洗的影响

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黄河三角洲由黄河冲积性沉积和海相沉积交互作用形成,特殊的土地形成过程使得土壤具有结构致密、容重大、渗透性差等特点,最终导致盐分浸出困难。因此,如何改善土壤性质以解决土壤渗透性低的问题,是提高盐分淋洗效率和盐渍土改良的关键。本文以黄河三角洲地区的盐渍土为研究对象,采用一维垂直定水头积水入渗法,在室内进行土壤入渗和盐分淋洗试验,研究了三种土壤粒径条件下(<1 mm、1-2 mm、2-5 mm)不同混沙量(0%、20%、50%)对盐渍土入渗过程、水盐垂直分布特征和盐分淋洗效果的影响。入渗试验结果表明,各处理累积入渗量和湿润锋随时间的增加而增大,但其增加的梯度逐渐降低,一定时间后,累积入渗量和湿润锋随时间近似呈直线变化;相同入渗时间内,混沙量越大,累积入渗量和湿润锋越大;入渗过程中,累积入渗量与湿润锋呈线性关系,累积入渗量随湿润锋变化的梯度随混沙量的增加而减小。各处理土壤入渗率在入渗开始时很高并随时间快速下降,随着时间的推移入渗率的下降速度逐渐变慢,最终达到稳定入渗。混沙能够显著提高土壤入渗性能,土壤初始和稳定入渗率均随混沙量的增加而增大。尽管受土壤含水率增大的影响第二次入渗过程比第一次入渗过程慢,但是混沙依旧能够显著提升入渗速度。利用Kostiakov模型和Philip模型对两次入渗过程中的入渗数据进行拟合,综合分析后得出Kostiakov模型能够更加准确的描述混沙土壤的入渗过程。分析入渗试验结束后土壤水盐垂直分布特征发现,各处理上层土壤含水率基本稳定,下层土壤含水率随土层深度的增加而减小;混沙降低了土壤的吸水和持水能力,充分排水后的土壤田间持水量随混沙量的增加而减小;对土壤田间持水量与混沙量之间的关系进行线性拟合,拟合决定系数R2大于0.98,由此得出了用于估算混沙土壤田间持水量的线性模型。各处理土壤盐分在上层土壤中的含量很低,但随着土层深度的增加而增大,在湿润锋处达到峰值。混沙能够增大土壤的脱盐深度,提高相同土层土壤的脱盐率。淋洗试验结果表明,土壤不混沙时盐分淋洗速度缓慢,混沙能有效加快淋洗速度,缩短淋洗时间,提高单位时间内的盐分淋洗量。淋洗过程中,淋出液电导率在淋洗初期很高但下降很快,最后其值基本达到稳定,拟合发现淋出液电导率与淋出液体积之间呈较好的幂函数关系。淋洗结束后,各处理土壤K+的脱盐率最低大约在50%-60%之间,Cl-的脱盐率最高能够超过98%,其他各离子脱盐率也都基本大于80%;混沙量对土壤淋洗后K+、Mg2+和Cl-的脱盐率无显著影响,但Na+和Ca2+的脱盐率随混沙量的增加而增大,SO42-的脱盐率随混沙量的增加而减小,HCO3-随混沙量增加积盐程度降低;各处理土层电导率均降低至较低值,相同土层土壤电导率随混沙量的增加而降低;混沙能够显著降低土壤SAR,混沙量越多淋洗后土壤SAR越低,Na+对土壤的危害越小;淋洗后土壤pH值显著增加,土壤会发生碱化,但混沙量越多pH增加程度越小,混沙能够抑制淋洗后土壤的碱化。综上所述,混沙能够显著提高土壤的渗透性,加速土壤盐分的淋洗,为作物的生长创造良好的土壤环境。研究结果为黄河三角洲地区盐渍土的改良提供了科学依据。
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