地下水埋深對(duì)土壤剖面鹽分離子分異的影響.docx

1、2010年12月第29卷第6期灌溉排水學(xué)報(bào)JournalofIrrigationandDrainage文章編號(hào):1672-3317（2010）06-0064-04地下水埋深對(duì)土壤剖面鹽分離子分異的影響郭全恩】，馬忠明I,王益權(quán)2,南麗麗3,李秋玲3（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，蘭州730070；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資環(huán)學(xué)院，陜西楊凌712100；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，蘭州730070）摘要：采用室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)研究了不同地下水埋深對(duì)土體鹽分離子作用規(guī)律的影響。結(jié)果表明，在030cm土層電導(dǎo)率隨地下水埋深的變化呈現(xiàn)規(guī)律性變化，即:C100EC12oemFC80cmEC60c

2、mEC40cmo且不同地下水埋深對(duì)不同鹽分高子作用的影響不同.土壤鹽分、Ca*、Mg2+、Na+和SO廠表聚的敏感地下水埋深是100cm,而C表聚的敏感地下水埋深是60cm。在相同地下水埋深條件下，Ca2+、Na+和SO廠遷移規(guī)律與土填鹽分的遷移規(guī)律一致。關(guān)鍵詞：地下水埋深；鹽分離子；遷移；分異中圖分類號(hào)：S152.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A目前，在地下水與鹽分運(yùn)移方面有不少的研究。彭望錄等研究了地下水埋深、地下水礦化度和地貌因子對(duì)土壤鹽堿化的影響，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，并結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)，建立了用于綜合分析土壤鹽堿化的數(shù)學(xué)模型。Salama等認(rèn)為地下水是影響鹽分遷移、積累和釋放的主要因

3、素。Ceuppens等內(nèi)認(rèn)為地下水埋深淺，礦化度高，則易于鹽分在毛管作用下向上遷移。Mahmood等研究報(bào)道地下水位的上升通常導(dǎo)致土壤鹽漬化的變化，加速土壤的退化。劉廣明等場(chǎng)對(duì)地下水蒸發(fā)規(guī)律及其與土壤鹽分的關(guān)系進(jìn)行了研究，建立了地下水累積蒸發(fā)量與地下水埋深、地下水礦化度的關(guān)系。若采用蒸餡水研究不同地下水埋深對(duì)土體鹽分離子分異規(guī)律的影響，則其鹽分來(lái)源主要是土體。因此，不僅能闡明地下水位與土體鹽分累積的關(guān)系，而且能進(jìn)一步闡明不同離子與地下水位的關(guān)系，更具有創(chuàng)新性，可以為預(yù)防因地下水位升高而引起的鹽分離子毒害提供科學(xué)依據(jù)。1材料與方法供試土壤取自甘肅省秦安縣興國(guó)鎮(zhèn)鄭川村果園，其初始含鹽率及離子組成見(jiàn)

4、表1。表1供試土壤電導(dǎo)率及離子組成土樣pH電導(dǎo)率EC/（mS）CO廠/%HCO%ci-/%so?-/%Ca2+/%Mg2+/%K+/%Na+/%粉砂粘壤土8.540.043一0.0850.0160.0140.0240.0060.0050.013試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，土柱的地下水埋深分別為40cm（處理1）.60cm（處理2）.80cm（處理3）.100cm（處理4）、120cm（處理5）o土柱為PVC管，直徑為10cm,長(zhǎng)分別為43、63、83、103、123cm,管的底端用PVC板密封，防止水分外滲，頂端留2cm用于灌水，底端留1cm用于裝滲漏物質(zhì)（石英砂），從距頂端7、12、17、22cm處開(kāi)

5、始打孔，以下每隔10cm打一個(gè)孔，用于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)采集不同土層的土樣用于分析土壤含水率、電導(dǎo)率和鹽分離子的組成。收稿日期：2010-08-03基金項(xiàng)目：甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（0803KJZA040）甘肅省國(guó)際合作項(xiàng)目（090WCGA902）作者簡(jiǎn)介：郭全恩（1974-）,男，甘肅天水人。助理研究員，博士，主要從事水鹽運(yùn)移及鹽堿土改良等方面的研究。通訊作者：馬忠明。首先用橡皮塞把土柱側(cè)面的孔塞住，在土柱底端裝入1cm高的石英砂，然后把風(fēng)干過(guò)2mm篩的土樣按密度為1.3g/cm3分層(每2cm裝一層)裝入土柱。讓馬氏瓶發(fā)泡點(diǎn)高出土柱頂端從底端用馬氏瓶供給蒸餡水，讓整個(gè)土柱內(nèi)水分達(dá)到飽和含水率時(shí)停止

6、供水，用塑料薄膜章封上端，放在室內(nèi)平衡72h,排除重力水，盡可能使土柱內(nèi)水分達(dá)到田間持水率水平。試驗(yàn)開(kāi)始前，調(diào)整馬氏瓶發(fā)泡點(diǎn)的高度與土柱底端土面高度一致，從底端用馬氏瓶供給蒸餡水，頂端用生物燈照射，讓其自由緩慢蒸發(fā)，直到某一個(gè)土柱上端的表層土壤能夠明顯看到鹽分聚集現(xiàn)象時(shí)，立即從土柱側(cè)面預(yù)留的孔用小土鉆分層取5、10、15、20、30cm處的土樣，分析土壤含水率、電導(dǎo)率和鹽分離子的組成。土壤水分的測(cè)定用烘干法。土壤浸提液用1：1。土水比提取，電導(dǎo)率的測(cè)定用電導(dǎo)儀，鹽分離子Na+用火焰光度計(jì)法測(cè)定,COr.HCOr用標(biāo)準(zhǔn)H2SO4滴定法測(cè)定，Ca2+、Mg2+用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定,sor用紫外

7、分光光度計(jì)測(cè)定,c用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀滴定法測(cè)定。2結(jié)果與分析2.1地下水埋深對(duì)土壤剖面水分的影響從圖1可以看出，地下水埋深對(duì)土壤剖面水分含量有明顯的影響。地下水埋深為40cm的處理土壤剖面含水率最大，變化在30%35%之間；其次是地下水埋深60cm和80cm的處理，土壤剖面水分含量變化在27%32%之間，地下水埋深為100cm和120cm的處理，土壤剖面水分含量最小，變化在25%29%之間。這是由于隨著地下水埋深的增加，包氣帶輸水能力逐漸減小，使表土形成干燥層，水分傳導(dǎo)率逐漸降低，從而使土壤剖面水分隨著地下水埋深的增加而減小。同時(shí)，也可以看出，在地下水埋深60cm和80cm處理之間以及地下水埋深10

8、0cm和120cm處理之間，土壤剖面水分含量差別不明顯。101520020406080100土壤含水率/%303540一120cm“.1用.“*100cm80cm 60cm 京40cm圖1地下水埋深對(duì)土壤剖面水分遷移的影響電導(dǎo)率/(mScm-1)2.2地下水埋深對(duì)土壤剖面電導(dǎo)率的影響從圖2可以看出，地下水埋深對(duì)土壤剖面電導(dǎo)率有很明顯的影響，基本呈上大下小分布，電導(dǎo)率沿深度的變化連續(xù)，且有一明顯突變點(diǎn)，在突變點(diǎn)以上變化梯度較大，突變點(diǎn)以下變化梯度較小，且不同地下水埋深其突變點(diǎn)出現(xiàn)的位置不同。在不同處理之間，地下水埋深為100cm的處理土壤剖面030cm土層電導(dǎo)率最大，其次是地下水埋深為120cm

9、的處理，地下水埋深為40cm的處理電導(dǎo)率最小。其中地下水埋深為60cm的處理和地下水埋深為80cm的處理，二者之間電導(dǎo)率差別不大，都較小。即在不同處理之間土壤剖面電導(dǎo)率大小順序?yàn)椋篍C100cmECl20cmEC80cmEC60cmEC40cmo同時(shí)，從不同處理土壤剖面電導(dǎo)率的大小可以看出，在020cm土層土壤電導(dǎo)率明表2同一地下水位電導(dǎo)率y(mS/cm)與土層深度x(cm)的關(guān)系顯大于2030cm土層土壤電導(dǎo)率，這說(shuō)明地下水位/cmy與z的關(guān)系R2在表層020cm土層鹽分有明顯的表聚現(xiàn)40了=0.1508工一0.3887(0x=0.2828x-0.5172(0x60)0.8836表聚現(xiàn)象最為

10、明顯。80j=0.222lx0.4174(0x80)0.8844同時(shí)，也可以看出，在不同地下水埋深電100y=0.555x_0.5846(0Vh100)0.9510導(dǎo)率與土層深度的關(guān)系基本都符合慕函數(shù)關(guān)-1203，=0.2835x0.4218(0x處理5處理3處理2處理1。在不同處理之間，只有在地下水埋深為100cm時(shí)對(duì)Mg2*影響最大,在土層15cm處出現(xiàn)明顯的突變點(diǎn)，表聚現(xiàn)象非常明顯。而C在不同處理之間都有表聚現(xiàn)象，尤以地下水埋深為60cm的處理,在土層15cm處出現(xiàn)明顯的突變點(diǎn)，出現(xiàn)了累積現(xiàn)象。離子含量/%00.0200.0400.060020406080真子含量/%0.0200.040

11、O，一LI;-1LLi!0000002468100.0600.*020L201A離子含量/%0.0800.120(c)HCO3離子含髭/%O8oO460020(b)cr離子含量/%0.0200.0400.060100120(d)Ca00(a)SOf離子含量/%-處理50204060801001203、都史坦-H110.0200.0400.0600.06020?40160SO0.0200.040處理1D蕓、絲底此+|(e)Mg2*e處理2圖3地下水埋深對(duì)土壤鹽分離子遷移的影響土壤剖面水分含量在所有處理中除地下水埋深40cm的處理外，基本都呈上小下大分布，而鹽分則恰好相反，在所有處理中都呈上大下小

12、的分布，且含鹽量自下而上沿深度的變化在土層20cm處出現(xiàn)明顯的突變點(diǎn)。這說(shuō)明在土層20cm以上不同處理都存在著明顯的鹽分表聚現(xiàn)象。地下水埋深對(duì)土壤剖面水分的影響是隨地下水位深度的增加土壤剖面水分逐漸減小，而對(duì)鹽分的影響則不同。土壤剖面。30CHI土層電導(dǎo)率隨地下水深度的變化呈現(xiàn)規(guī)律性變化，即：EG0EEG20cmEC8OEEC6OEEGocrn，局部土層特定深度處出現(xiàn)一些偏差，這主要是由于土柱在裝土過(guò)程中局部土層裝土不勻所致。地下水埋深對(duì)不同鹽分離子的影響不同。土壤鹽分、Ca2+、Mg2+、Na+和SO廠表聚的敏感地下水埋深是100cm,而C表聚的敏感地下水埋深是60cm。其中土體Ca2+,N

13、a+和SCT遷移規(guī)律與土壤鹽分的遷移規(guī)律一致。這說(shuō)明在該試驗(yàn)條件下，地下水位埋深為100cm時(shí)最有利于土壤剖面鹽分離子的累積，尤其是Ca2+、Mg2+、Na+和SO廠的累積。在015cm土層，HCO含量隨地下水深度的增加有所減小。這可能是由于隨地下水深度的增加土體中Na+和Ca2+的表聚能力增加，由于Na+的水解生成OHP增多，HCO與0H-生成CO廠和氏0,進(jìn)而COr與表聚的Ca2+生成CaCO3的沉淀，導(dǎo)致HCOf含量有所減小。參考文獻(xiàn)：1彭望錄.土壤鹽漬化fit化的遙感與GIS實(shí)驗(yàn)J.遙感學(xué)報(bào)，1997,1(3):237-240.2SalamaRB,OttoCJFitzpatrickRW

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17、ng-ming1,WANGYi-quan2,NANLi-li3,LIQiu-ling3(1.SoilFertilizerandWater-savingInstitute,GAAS,Lanzhou730070,China；2.CollegeofResourcesandEnvironmental,NorthwestSci-TechUniversityofAgriculturalandForestry,Yangling712100,China；3.CollegeofGrassandScience,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)Abst

18、ract:Asimulationexperimentwasadoptedtostudytheeffectofwatertableonsoilsaltionstransferandvariationinlaboratory.TheresultsshowedthatthevarietyofelectricalconductivitywasECioocmEG20cmEC8ocm2EC60cmEC40inthesoillayersof0to30cm.Theeffectsofwatertableonseveralsaltionswasthedifferent,thesensitivitywatertableonsal