通過建立試驗區(qū)研究土壤水分和鹽分在不同時期的變化

      季節(jié)性凍融土在我國北方干旱、半干旱地區(qū)的水土資源管理中起著重要作用。河套灌區(qū)是我國土壤鹽漬化發(fā)育典型的季節(jié)性凍土區(qū),在季節(jié)性土壤凍融影響下,不僅形成了冬春季特殊的土壤水鹽再分配和地下水動態(tài)分布狀況,而且由于消融時土壤水分的強烈蒸發(fā),造成春季返鹽,成為導致灌區(qū)土壤次生鹽堿化的重要因素。另一方面,長期以來,根據(jù)研究人員放置在試驗田中的土壤墑情記錄儀記錄的數(shù)據(jù)顯示：被河套人廣泛重視的秋季儲水灌溉,又很大程度上影響著冬春季節(jié)的凍融乃至解凍后土壤的返鹽和墑情,為農業(yè)生產和灌區(qū)水鹽監(jiān)測提出了許多新問題。了解秋澆前和夏灌前2個關鍵時期土壤水鹽的分布狀況,對河套灌區(qū)農業(yè)生產和土壤改良有著深刻影響,并對年際水鹽動態(tài)時空變異評估有一定代表性。
      20世紀70年代以來,運用地質統(tǒng)計學理論定量地刻畫土壤特性空間變異性作為一研究熱點一直被學者們所關注。不僅各種地質統(tǒng)計學方法,包括普通克立格、協(xié)同克立格、泛克立格、條件模擬等被成功地應用于這一領域,而且研究內容由土壤的物理特性擴展到了土壤的養(yǎng)分和鹽分等方面,無論廣度還是深度都有了長足的進展。但對土壤的調查仍主要集中于較小采樣尺度(一般小于10 m),而較大采樣尺度(如100 m)上土壤特性的空間變異性研究較少。
      應用地質統(tǒng)計學方法結合記錄儀數(shù)據(jù)分析了河套灌區(qū)在秋澆前和夏灌前較大尺度上土壤水分和鹽分的空間變異性,繪制了分布圖。此研究對監(jiān)測和預測季節(jié)性凍融地區(qū)較大面積上土壤水分和鹽分的動態(tài)變化及了解凍融對土壤水鹽再分配過程(或空間變異)的影響具有一定意義。
試驗區(qū)概況
      內蒙古河套灌區(qū)地勢平緩,地面坡度在1/8000左右,地下水徑流極為不暢,該地區(qū)一般采用秋澆作為沖洗鹽分和作為翌年春季播種與作物發(fā)芽儲水灌溉的主要手段,這種情況下地下水位升高比較一致,區(qū)域性地下側向徑流不存在或極其微弱。所以,河套灌區(qū)從秋澆后到翌年夏灌前非飽和帶土壤水和地下水運動屬于垂向蒸發(fā)—入滲補給型。
      試驗區(qū)設在河套灌區(qū)長勝試驗區(qū),多年平均氣溫7.1℃,一月平均氣溫最低,為-12.4℃,凍結指數(shù)為624.4～1739.0℃·d。多年平均降雨量139～222 mm ,多年平均蒸發(fā)量1999～2346 mm。風速2.5 m/s,風向以西南和西北風居多。灌區(qū)地下水埋深較淺,主要受灌溉滲漏影響與制約;總之,該地區(qū)氣候干旱,地下水埋深淺,水平排水不暢,是我國鹽漬土發(fā)育的典型地區(qū)。
采樣網格設計及成果
      試驗區(qū)面積為規(guī)則的長方形,面積(500 m×1100 m)55 hm2。1998年秋澆前(9月中旬)和1999年夏灌前(4月下旬)在試驗區(qū)用剖面法采集土壤樣本。夏灌前(本年度第一次灌水之前)采樣時試驗區(qū)尚未播種,秋澆前采樣時作物(整個試驗區(qū)均為向日葵)正在收割,大約11月上旬進行秋澆儲水。采樣方案如下:沿試驗區(qū)東西、南北方向每隔100 m用剖面法采集表層1 m深度(分5層:0～20,20～40,40～60,60～80,80～100cm)內的土樣,構成100 m×100 m較大尺度網格,樣品分析成果包括土壤全鹽量、土壤(質量)含水量、EC值、pH值以及土壤8個主要離子含量。以全剖面(0～100 cm)上土壤的平均含水量和平均全鹽量為對象,研究試驗區(qū)內土壤水分和鹽分的變異性。

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