蒸发条件下覆膜盐渍土水盐运移特性及数值模拟

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西北干旱区是土壤盐渍化的主要地区之一,其潜水蒸发强烈,使地表盐渍化趋于严重,覆膜种植作为节水抑赫的重要技术已得到普及和推广。本文采用人工模拟新疆盐渍土水盐运移试验,对不同大气蒸发能力、覆膜开孔率、地下水埋深条件下的土壤水盐运移规律进行了分析,再运用HYDRUS-1D模型对其进行了模拟及预测,以探索西北干旱地区土壤水资源高效利用以及盐碱地改良的措施。主要得到以下结论:   (1)研究了大气蒸发能力对土壤水盐运移的影响发现:不同大气蒸发能力条件下的土壤含水量变化规律相同,且大气蒸发能力越大,土壤浅层含水量增加的幅度越大;覆膜对盐分迁移的抑制作用较弱,不同大气蒸发能力条件下的土壤电导率和各离子浓度变化不大,不同离子的浓度差异较小,分布规律一致。   (2)分析了覆膜开孔率对土壤水盐运移的影响,研究表明:随开孔率的增大,土壤含水量增加的幅度较大;覆膜减小了各离子向土表迁移的速度,开孔率较小的土壤盐分迁移减弱的趋势明显,其阻碍各离子积聚的效果明显,表层积盐量较少;不同离子受开孔率大小的作用迁移规律明显不同,其中Cl-迁移比其它离子要强。   (3)对比了地下水埋深对土壤水盐迁移的影响,结果显示:两种埋深条件下的土壤表层含水量差异较大,埋深50cm含水量减小的要比埋深100cm显著;土壤电导率和各离子浓度随埋深的增加而减小,覆膜对盐分迁移的抑制效果较弱,埋深较大的土壤表层积盐受覆膜影响较小。   (4)通过对不同覆膜开孔率、大气蒸发能力、地下水埋深条件下土壤含水量、电导率及各离子的迁移特性模拟结果与实测值进行对比检验发现:三种大气蒸发能力和三种开孔率条件下土壤含水量的模拟结果与实测资料吻合较好,埋深100cm的含水量模拟结果和实测值吻合效果不理想;不同大气蒸发能力、开孔率、地下水埋深条件下的N+a浓度分布规律模拟效果最好,不同大气蒸发能力条件下电导率、SO2-4和Cl-迁移规律的模拟效果不太理想,不同开孔率条件下电导率、Cl-迁移特性的模拟效果一般,不同埋深条件下Cl-分布特征的模拟效果不太好;累积蒸发量的模拟值与实测值吻合效果不太理想。   (5)对土壤含水量和各离子浓度分布规律进行了预测,研究显示:蒸发历时延长至15d时,各大气蒸发能力条件下的土壤含水量呈减小趋势,且逐渐趋于稳定;各开孔率条件下的土壤含水量随蒸发历时的延长而减小的幅度越来越小,且开孔率越大,土壤含水量减小的速度越快;表层土壤N+a、SO2-4浓度随蒸发历时的延长而增大,5~45cm土壤N+a、So2-4浓度随蒸发历时的延长而减小,0cm处N+a、SO2-4浓度最大;随大气蒸发能力增大,N+a、SO2-4向表层迁移越快。   (6)研究了覆膜对潜水蒸发的影响及土壤水盐之间的关系,结果表明:三种大气蒸发能力、四种开孔率、两种地下水埋深条件下的土壤累积蒸发量均与时间呈线性关系,且随蒸发时间的增加,增加幅度有所下降,未覆膜条件下土壤累积蒸发量比覆膜条件下要大;土壤表层含水量与蒸发时间呈指数关系;同一蒸发时间下,覆膜开孔率与累积蒸发量呈较好的对数关系。
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