本文關(guān)鍵詞：長期連作棉田土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新疆屬于典型的干旱半干旱地區(qū),土壤水鹽問題嚴(yán)重影響該地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。滴灌以作物高產(chǎn)量、節(jié)約用水、抑制鹽分和減少深層滲漏等特點(diǎn)成為解決現(xiàn)今節(jié)水、抑制土壤鹽分問題的最好方法。新疆引進(jìn)滴灌技術(shù)已有19年,由于滴灌只限于在滴灌濕潤區(qū)對(duì)土壤鹽分進(jìn)行調(diào)節(jié),鹽分沒有脫離耕作層土壤,長期連作滴灌是否會(huì)產(chǎn)生新的土壤環(huán)境問題,能否在干旱區(qū)可持續(xù)應(yīng)用,是當(dāng)今學(xué)術(shù)界較為關(guān)注的問題。為研究長期連作滴灌棉田土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律,2009年至2012年在新疆石河子121團(tuán)連續(xù)4年以定點(diǎn)觀測(cè)6塊應(yīng)用滴灌1~15年的棉田土壤鹽分變化規(guī)律,2014年為研究土壤水鹽空間變異性在121團(tuán)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了滴灌棉田土壤水鹽空間變異性研究;為研究冬季滴灌棉田土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律,在石河子大學(xué)節(jié)水試驗(yàn)站進(jìn)行了冬季棉田非生育期試驗(yàn),探索在北疆低溫降雪條件下滴灌棉田土壤水鹽規(guī)律;為尋求通過利用滴灌水達(dá)到排出土壤鹽分的方法,研究了膜下滴灌棉田膜間排鹽技術(shù),為了更好地了解膜下滴灌棉田膜間排鹽技術(shù)水鹽運(yùn)移規(guī)律,通過試驗(yàn)和模型相結(jié)合的方式進(jìn)行分析研究。主要研究結(jié)論有:(1)以新疆石河子棉花4年田間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),研究了不同年限膜下滴灌棉田在非生育期(3月和10月)土壤鹽分變化。通過對(duì)棉田2個(gè)不同非育期以及不同年限膜下滴灌棉田鹽分的變化進(jìn)行了對(duì)比分析,初步得到:膜下滴灌棉田非生育期3月份和10月份,在各土層含鹽率的變化規(guī)律:0~60cm土層中10月份的含鹽率大于3月份含鹽率,而60~100cm土層中的含鹽率交錯(cuò)變化,變化規(guī)律不明顯。連續(xù)4年棉田土壤含鹽率變化趨勢(shì)為:隨著滴灌年限的增加,膜下滴灌棉田土壤含鹽率呈增加的趨勢(shì)。把1998年、2001年、2003年、2005年、2007年、2009年開始實(shí)施膜下滴灌棉田的地塊,當(dāng)成同一個(gè)系列,分析不同年限6塊膜下滴灌棉田連續(xù)4年土壤含鹽率變化,得到2009、2011和2012年份不同年限滴灌棉田土壤含鹽率的變化趨勢(shì)為:隨著種植年限的延長,膜下滴灌棉田土壤鹽分呈先減少再增加的趨勢(shì),2010年份不同年限滴灌棉田土壤含鹽率的變化趨勢(shì)為:隨著種植年限的延長膜下滴灌棉田土壤鹽分呈減少的趨勢(shì)。(2)為了研究冬季溫度和雪融水對(duì)土壤鹽分運(yùn)移的影響,通過設(shè)置覆膜和不覆膜測(cè)坑處理,對(duì)測(cè)坑土壤溫度和鹽分在整個(gè)冬季進(jìn)行監(jiān)測(cè),測(cè)定不同處理下土壤溫度和鹽分的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)氣溫變化對(duì)土壤溫度有一定的影響,隨著土壤深度的增加,氣溫對(duì)土壤的影響逐漸減小。覆膜對(duì)土壤有一定的保溫作用,各土層開春積雪融化時(shí)土壤會(huì)被雪水洗淋,表層鹽分會(huì)有所減少,但是積雪融化結(jié)束后開始強(qiáng)烈蒸發(fā),鹽分將在表層重新積累。(3)以長期連作棉田為研究對(duì)象,研究了3月、7月、10月滴灌棉田0~40cm耕作土層含水率在空間分布特征,利用SPSS19.0軟件對(duì)耕作層各土層土壤含水率進(jìn)行了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析,ArcGIS10.1軟件進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)變異函數(shù)理論建模并繪制Kriging空間插值分布圖,研究表明:3月份耕作層20cm土壤電導(dǎo)率值最小,0cm土壤電導(dǎo)率值最大;7月耕作層40cm土壤電導(dǎo)率值最小,0cm土壤電導(dǎo)率值最大;10月份耕作層40cm土壤電導(dǎo)率值最小,0cm土壤電導(dǎo)率值最大;不同季節(jié)耕作層20cm深度的電導(dǎo)率平均值較為接近,不同季節(jié)耕作層不同深度土壤電導(dǎo)率沒有明顯的規(guī)律。各月份0cm的土壤電導(dǎo)率的變異系數(shù)相差不大,呈強(qiáng)變異性;各月份20cm的土壤電導(dǎo)率的變異系數(shù)表現(xiàn)為:3月份和7月份強(qiáng)變異性,10月份呈中等變異性;各月份40cm的土壤電導(dǎo)率的變異系數(shù)表現(xiàn)為:3月份、7月份和10月份呈中等變異性特征。(4)對(duì)研究區(qū)不同時(shí)期的耕作層土壤按照鹽堿地分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,發(fā)現(xiàn)3月份主要以非鹽化土和重度鹽化土為主,中度鹽化土的為15.38%,中度以上的鹽化土占了較大的比重。20cm土層以非鹽化土和輕鹽化土為主。40cm土層以非鹽化土和輕鹽化土為主。7月0cm至40cm土層以非鹽化土為主,各分類鹽化土隨著深度的增加表現(xiàn)出增大的趨勢(shì),10月0cm至40cm土層以非鹽化土為主,隨著深度的增加表現(xiàn)出增大的趨勢(shì),3月、7月、10月三個(gè)月的耕作層土壤含鹽率,0cm至40cm土層以非鹽化土為主,3月份耕作層整體鹽分最小,其次是10月,最大的是7月,7月和10月份土壤鹽化度從非鹽化土依次遞增到鹽土。(5)采用膜下滴灌技術(shù),在膜間裸露區(qū)設(shè)置適宜于滴灌水量的排鹽溝,探討布置排鹽溝條件下,膜下滴灌土壤鹽分運(yùn)移和排鹽溝表面排鹽效果。膜下滴灌排鹽溝效果明顯,滴頭附近形成鹽分淡化區(qū),排鹽溝斜面鹽分大量聚集。在0~40cm土壤鹽分普遍呈現(xiàn)膜中(滴頭)的鹽分低于膜邊緣,而排鹽溝裸露區(qū)積鹽現(xiàn)象顯著的特點(diǎn)。以HYDRUS-3D模型模擬膜下滴灌膜間排鹽技術(shù)條件下滴灌入滲濕潤鋒變化及土壤溶質(zhì)運(yùn)移模擬。發(fā)現(xiàn)膜下滴灌排鹽溝排鹽效果明顯,排鹽溝斜面積鹽現(xiàn)象顯著,HYDRUS-3D模型可較好的模擬膜下滴灌入滲濕潤鋒的變化過程。
【關(guān)鍵詞】：長期連作 棉田 膜下滴灌 水鹽運(yùn)移 空間分布 排鹽溝 HYDRUS-3D
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S562;S275.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 研究目的和意義12-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 滴灌棉田水鹽運(yùn)移規(guī)律研究15-19
• 1.2.2 凍融條件下土壤水鹽運(yùn)移研究19-20
• 1.2.3 土壤水鹽空間變異研究20-21
• 1.2.4 膜下滴灌膜間排鹽技術(shù)研究21
• 1.2.5 水鹽運(yùn)移模型發(fā)展21-23
• 第2章 研究區(qū)概況及研究內(nèi)容23-30
• 2.1 研究區(qū)概況23-27
• 2.1.1 試驗(yàn)點(diǎn)1概況23-26
• 2.1.2 試驗(yàn)點(diǎn)2概況26-27
• 2.1.3 試驗(yàn)點(diǎn)3概況27
• 2.2 研究內(nèi)容27-29
• 2.3 技術(shù)路線29-30
• 第3章 連作棉田膜下滴灌鹽分運(yùn)移規(guī)律30-47
• 3.1 試驗(yàn)方法30-31
• 3.2 結(jié)果與分析31-45
• 3.2.1 3 月和10月不同年限滴灌棉田鹽分變化規(guī)律31-34
• 3.2.2 膜下滴灌棉田年際含鹽率的變化34-35
• 3.2.3 不同觀測(cè)年份土壤鹽分差異性35-43
• 3.2.4 長期連作滴灌棉田鹽分變化規(guī)律43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第4章 北疆滴灌棉田冬季土壤鹽分運(yùn)移研究47-57
• 4.1 試驗(yàn)材料及方法48-49
• 4.1.1 材料48
• 4.1.2 試驗(yàn)方法48-49
• 4.2 結(jié)果與分析49-56
• 4.2.1 氣溫與土壤溫度的變化特征分析49-50
• 4.2.2 不同地表處理?xiàng)l件下不同土層溫度變化特征50-51
• 4.2.3 積雪覆蓋條件下土壤水分變化規(guī)律51-53
• 4.2.4 冬季覆膜條件下土壤水分變化規(guī)律53
• 4.2.5 冬季未覆膜條件下土壤鹽分變化特征53-55
• 4.2.6 覆膜條件下鹽分變化規(guī)律55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 長期連作滴灌棉田不同季節(jié)耕作層土壤水、鹽分空間分布特征研究57-83
• 5.1 試驗(yàn)方法58-59
• 5.2 樣品處理59
• 5.3 數(shù)據(jù)處理59
• 5.4 地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析59-60
• 5.5 結(jié)果與分析60-80
• 5.5.1 不同季節(jié)耕作層土壤含水量統(tǒng)計(jì)分析60-61
• 5.5.2 不同季節(jié)耕作層土壤含水率地統(tǒng)計(jì)分析61-62
• 5.5.3 研究區(qū)土壤水分的空間插值分析62-68
• 5.5.4 不同季節(jié)耕作層土壤電導(dǎo)率統(tǒng)計(jì)分析68-69
• 5.5.5 不同季節(jié)耕作層土壤電導(dǎo)率地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析69-71
• 5.5.6 研究區(qū)土壤電導(dǎo)率的空間插值分析71-80
• 5.6 本章小結(jié)80-83
• 第6章 膜下滴灌棉田膜間排鹽技術(shù)及數(shù)值模擬研究83-96
• 6.1 材料與方法84-86
• 6.1.1 材料84
• 6.1.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)84-85
• 6.1.3 試驗(yàn)方法85-86
• 6.2 結(jié)果與分析86-87
• 6.2.1 土壤鹽分在排鹽溝斜面的分布特征86-87
• 6.2.2 土壤鹽分垂直剖面變化特征87
• 6.3 膜下滴灌膜間排鹽技術(shù)數(shù)值模擬87-88
• 6.3.1 水分運(yùn)動(dòng)基本方程87-88
• 6.3.2 溶質(zhì)運(yùn)移方程88
• 6.4 模型的建立88-90
• 6.4.1 初始條件88-89
• 6.4.2 邊界條件89
• 6.4.3 滴頭流量換算89-90
• 6.5 結(jié)果與分析90-91
• 6.5.1 入滲濕潤鋒模擬90-91
• 6.5.2 鹽分在排鹽溝斜面的分布模擬與驗(yàn)證91
• 6.6 模型的應(yīng)用91-94
• 6.6.1 入滲濕潤鋒模擬92-93
• 6.6.2 鹽分運(yùn)移模擬93-94
• 6.7 排鹽溝鹽分處理方法探討94-95
• 6.8 本章小結(jié)95-96
• 第7章 結(jié)論與展望96-99
• 7.1 結(jié)論96-98
• 7.2 展望98-99
• 參考文獻(xiàn)99-109
• 致謝109-110
• 作者簡介110-111

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本文編號(hào)：343713