【摘要】：新疆地處西北邊睡,是國家生態(tài)屏障之所在,大部分地域生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)脆弱,尤其是內(nèi)陸河流域的原生鹽漬化較為普遍�，敿{斯河流域位于新疆天山北麓,是新疆最發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)區(qū)之一,也是我國西北干旱區(qū)生態(tài)脆弱帶的重要組成部分。隨著城市的建設(shè)和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,對水資源需求量與日俱增,水資源的配置、土地利用方式的改變和節(jié)水新技術(shù)的應(yīng)用使得該地區(qū)水鹽平衡及驅(qū)動(dòng)機(jī)制產(chǎn)生了新的特點(diǎn)。本文以瑪納斯河流域農(nóng)灌區(qū)為研究對象,通過對多年的背景數(shù)據(jù)資料收集整理,結(jié)合不同時(shí)期遙感影像,分析了研究區(qū)近40年的土壤鹽漬化過程和格局特征；采用多點(diǎn)位長期監(jiān)測數(shù)據(jù),明確了土壤鹽漬化的主控因素和作用機(jī)制,結(jié)合EM38電磁感應(yīng)技術(shù)和遙感技術(shù)反演了區(qū)域土壤剖面鹽分的分布,綜合自然條件和人為因素實(shí)現(xiàn)了農(nóng)灌區(qū)水鹽運(yùn)動(dòng)類型單元的劃分,并對典型單元的鹽分動(dòng)態(tài)做了預(yù)測和改良模式探討。具體結(jié)論如下： (1)瑪納斯河流域水土資源的演變過程和格局特征。通過大量數(shù)據(jù)資料的收集整理,結(jié)合1976、1989、1998和2010年四期遙感影像,灌區(qū)耕地面積由1976年的3477.99km2增加到2010年的4868.56km2,70年代-90年代耕地面積呈增加趨勢,90年代后耕地面積趨于穩(wěn)定,林地、草地面積則不同程度的減少,林地由1976年的674.19km2減少到2010年的489.34km2,草地近40年減少了近70%,變化最為劇烈,建設(shè)用地也呈現(xiàn)出較大趨勢的增加,在時(shí)間尺度上土地利用類型的變化是流域土壤鹽漬化格局變化的主要原因。水資源開發(fā)利用以地表水為主,80年代后各級灌溉渠系和防滲工程進(jìn)行了積極建設(shè),2000年后形成了渠系、水庫和豎井結(jié)合的灌溉新技術(shù)。土地利用方式的改變和人為灌溉措施的發(fā)展對農(nóng)灌區(qū)水鹽平衡及鹽漬土格局特征產(chǎn)生較大影響,目前,整個(gè)農(nóng)灌區(qū)的鹽漬土主要分布在山前沖洪積扇緣帶、北部的沖積平原區(qū)域和地勢低洼的沙漠邊緣地帶。 (2)地貌類型是影響農(nóng)灌區(qū)土壤鹽漬化的主要因素,沖積洪積扇緣部土壤鹽分含量最高,其垂直剖面上表現(xiàn)出表層和底層鹽分含量均較高中間層較低的特征；不合理灌溉方式造成地下水埋深變淺,對灌區(qū)土壤鹽漬化發(fā)生的驅(qū)動(dòng)作用明顯,土壤鹽分含量和地下水埋深的決定系數(shù)達(dá)到0.61。土地利用類型中耕地土壤鹽分含量最低,荒地土壤鹽分含量最高,林地土壤鹽分含量高于草地,荒地土壤剖面表現(xiàn)出明顯的表、底層鹽分含量高,中間較低的分布特征；1年、3年、5年、8年和10年的農(nóng)田呈現(xiàn)出種植年限越長土壤鹽分含量越低的趨勢,8年和10年的各土層鹽分含量差異不顯著；地下水埋深在臨界水位以下時(shí),灌溉定額越大對土壤剖面鹽分的淋洗作用越明顯,農(nóng)田生育期的灌水和土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化的趨勢相反,灌水后耕層土壤鹽分含量明顯降低；灌區(qū)內(nèi)大多是防滲渠,渠系對局部地區(qū)土壤鹽分也有影響,但作用區(qū)域不大。 (3)利用EM38測定表觀電導(dǎo)率與不同生育時(shí)期、不同土層的鹽分含量均存在較高的擬合精度,其R2均大于0.8,利用EM38對典型鹽漬化樣區(qū)土壤剖面鹽分進(jìn)行測定,半變異特征參數(shù)塊金值C0/基臺值(Co+C)范圍在2.13%-35.07%,表層0-20cm土壤大多為中度空間自相關(guān)性,底層屬于強(qiáng)空間自相關(guān)。通過高光譜技術(shù)獲取鹽漬化土樣特征,經(jīng)連續(xù)統(tǒng)去除變換提取與鹽分含量相關(guān)性較大的波段分別為483nm、597nm、694nm、815nm、969nm、1373nm、1694nm和1849nm,構(gòu)建的光譜指數(shù)S12與0-80cm土層鹽分含量相關(guān)性顯著,R2為0.71；典型樣區(qū)試驗(yàn)中鹽分光譜指數(shù)與EM38測定鹽分含量(0-80cm均值)的擬合效果較好,最優(yōu)擬合方程為Y=0.1082X-6.3946,其決定系數(shù)R2為0.83,由實(shí)測光譜指數(shù)與區(qū)域遙感影像結(jié)合反演土壤剖面鹽分含量,反演鹽分值與EM38擬合值的R2為0.49,達(dá)到極顯著相關(guān)。 (4)依據(jù)瑪納斯河流域影響水鹽運(yùn)動(dòng)的地學(xué)綜合條件和人為因素,對區(qū)域水鹽運(yùn)動(dòng)類型單元進(jìn)行了劃分,劃分為強(qiáng)上行類型、弱上行類型、上下行相對均衡類型、弱下行類型、穩(wěn)定下行類型和風(fēng)沙土弱下行類型。 (5)針對區(qū)域水鹽運(yùn)動(dòng)類型單元中強(qiáng)上行和弱上行類型建立了典型單元土壤水鹽動(dòng)態(tài)的BP-ANN預(yù)測模型,并評價(jià)了模型的預(yù)測精度。利用相關(guān)性分析對影響土壤鹽漬化的各因子進(jìn)行了篩選,確定地下水埋深、月蒸發(fā)量、地下水礦化度、人為灌溉和種植年限五個(gè)因子為BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入因子,土壤鹽分含量為輸出因子,建立了水鹽動(dòng)態(tài)的非線性BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,預(yù)測值與誤差值在允許范圍內(nèi),預(yù)測精度較好。 (6)對研究區(qū)鹽分強(qiáng)上行運(yùn)動(dòng)類型單元農(nóng)田進(jìn)行各改良模式對比試驗(yàn),第1年不同改良措施脫鹽率均不大,最高的根區(qū)隔鹽處理脫鹽率為17.25%,第2年各處理脫鹽效果明顯提升,其農(nóng)業(yè)改良措施、根區(qū)隔鹽、暗管排鹽和化學(xué)改良措施的脫鹽率分別為31.24%、64.14%、53.62%和37.61%；根區(qū)隔鹽和暗管排鹽措施能夠顯著的降低整個(gè)耕層土壤鹽分,各土層土壤脫鹽率均大于50%,農(nóng)業(yè)措施在各土層間脫鹽率差異不大,表層脫鹽率為45.42%,鹽分減少量略高于底層；化學(xué)改良表現(xiàn)出表層脫鹽效果顯著優(yōu)于底層,0-40cm土層平均脫鹽率達(dá)55.32%。
【圖文】：

北五岔試驗(yàn)地位里圖

農(nóng)業(yè)改良措施：選用當(dāng)?shù)孛藁ㄖ髟云贩N覆膜種植，農(nóng)事操作均按照當(dāng)?shù)仄毡椴捎玫奶镩g管理措施，棉花年施用純氮、純枺（P2O5)、鉀肥（K2O)分別為450kghm_2、isOkghm—、ySkghm、a肥20%和所有的枺鉀肥一次性施入做基肥，，80%的氮肥隨水在各生育期做追肥施入。當(dāng)年作物收獲后深翻、結(jié)稈還田，同時(shí)施入有機(jī)肥料（牛廄肥）40m3hm人由于研究區(qū)7-8月溫度較高、作物生長旺盛處于灌水高峰期，灌水量不能夠完全滿足生長需要，試驗(yàn)中灌水頻率、灌水時(shí)間和灌水量與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本保持一致。根K隔鹽處理：根區(qū)隔鹽工程采用分層挖出Im深土方，按照自然坡降南高北低保證底坡度1:500,曬干后土坑底部鋪遮陰布，側(cè)面鋪防水塑料布，然后鋪15 cm厚2-4 cm粒徑的石子，石子上再鋪一層土工布，最后將0-80 cm挖出土方按層回填，保證耕層土壤深度大致為80cm。暗管排鹽處理：暗管排鹽采用南北鋪設(shè)DllO (管徑110 mm)波紋排水管，波紋管表面打孔，外包土工布，在參考暗管埋設(shè)理論公式（Findlay, 2002)和農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范（SL/T4-丨999)的基礎(chǔ)上，確定試驗(yàn)區(qū)暗管埋深在0.8-1.0 m,間隔10m,坡度為1:500,排水管南端接D50(管徑50 mm)排氣閥，露出地表與排水管相接，北端接D160PVC集水管，相連處有鬧閥控制，并修建集水池，直接可排入試驗(yàn)區(qū)北側(cè)排喊渠�；瘜W(xué)改良：采用北京紅都嘉業(yè)科技發(fā)展公司自主創(chuàng)新的國家專利產(chǎn)品鹽堿土壤改良劑（酸堿平衡護(hù)理液，專利號：ZL200910176749.0)，該產(chǎn)品在新疆多個(gè)地區(qū)施用效果良好，本研宄根據(jù)
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S156.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2625504