通過建立試驗(yàn)區(qū)研究土壤水分和鹽分在不同時(shí)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(dòng)態(tài)分布狀況,而且由于消融時(shí)土壤水分的強(qiáng)烈蒸發(fā),造成春季返鹽,成為導(dǎo)致灌區(qū)土壤次生鹽堿化的重要因素。另一方面,長(zhǎng)期以來,根據(jù)研究人員放置在試驗(yàn)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(chǔ)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)和灌區(qū)水鹽監(jiān)測(cè)提出了許多新問題。了解秋澆前和夏灌前2個(gè)關(guān)鍵時(shí)期土壤水鹽的分布狀況,對(duì)河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤改良有著深刻影響,并對(duì)年際水鹽動(dòng)態(tài)時(shí)空變異評(píng)估有一定代表性。
      20世紀(jì)70年代以來,運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論定量地刻畫土壤特性空間變異性作為一研究熱點(diǎn)一直被學(xué)者們所關(guān)注。不僅各種地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(yīng)用于這一領(lǐng)域,而且研究?jī)?nèi)容由土壤的物理特性擴(kuò)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(zhǎng)足的進(jìn)展。但對(duì)土壤的調(diào)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(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法結(jié)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(duì)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)季節(jié)性凍融地區(qū)較大面積上土壤水分和鹽分的動(dòng)態(tài)變化及了解凍融對(duì)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(yàn)區(qū)概況
      內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地勢(shì)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?jī)?chǔ)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(cè)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(yùn)動(dòng)屬于垂向蒸發(fā)—入滲補(bǔ)給型。
      試驗(yàn)區(qū)設(shè)在河套灌區(qū)長(zhǎng)勝試驗(yàn)區(qū),多年平均氣溫7.1℃,一月平均氣溫最低,為-12.4℃,凍結(jié)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(fēng)速2.5 m/s,風(fēng)向以西南和西北風(fēng)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(wǎng)格設(shè)計(jì)及成果
      試驗(yàn)區(qū)面積為規(guī)則的長(zhǎng)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(yàn)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(shí)試驗(yàn)區(qū)尚未播種,秋澆前采樣時(shí)作物(整個(gè)試驗(yàn)區(qū)均為向日葵)正在收割,大約11月上旬進(jìn)行秋澆儲(chǔ)水。采樣方案如下:沿試驗(yàn)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(nèi)的土樣,構(gòu)成100 m×100 m較大尺度網(wǎng)格,樣品分析成果包括土壤全鹽量、土壤(質(zhì)量)含水量、EC值、pH值以及土壤8個(gè)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(duì)象,研究試驗(yàn)區(qū)內(nèi)土壤水分和鹽分的變異性。

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