河北近滨海盐碱区基于暗管埋设的水土资源管理与利用研究

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暗管排水排盐技术是根据“盐随水来,盐随水去”的水盐运移规律,在田间一定深度埋设渗水暗管,上层下渗的水分或下层上升的水分进入暗管通过自流或强排排出田间,从而带走盐分改良盐碱地的一项技术。暗管排水排盐技术一方面利用自然降水或者引水灌溉对土壤中的盐分进行淋洗,土壤中的盐分溶于水中并随水下移,最终渗入暗管随水排出土体从而起到淋盐洗盐、降低土壤含盐量的作用;另一方面通过暗管排水降低地下水位,从而抑制高矿化度地下水因毛细作用上升而造成土壤返盐,减轻土壤次生盐渍化,达到盐碱地治理的目的。本文针对河北近滨海盐碱区地下水埋深浅、矿化度高,土壤含盐量高,淡水资源缺乏,春旱夏涝等水土资源存在问题,以黄骅市为例,结合研究区统计资料、室内实验数据及大田观测数据,对河北近滨海盐碱区以暗管排水排盐为基础的水土资源管理与利用进行研究,同时对基于暗管埋设的水土资源管理效果进行了分析,主要研究结果有:(1)基于暗管埋设的地下水埋深调控可以增加地下水下渗的速率和深度,连续强降雨过后,暗管排水区地下水埋深在3天内从地表迅速增加到78.9cm,而无暗明沟区地下水埋深仅增加到24.2cm;雨季防涝排渍技术减少了涝渍害发生的次数和持续时间,以30cm为涝渍害界限,在雨季暗管埋设区有9天涝渍害,最长涝渍害持续时间为3天,无管明沟区有24天涝渍害,最长涝渍害持续时间为15天;地下水埋深越大,土壤返盐越慢,地下水埋深超过80cm时,可以有效抑制地下咸水上移从而控制土壤返盐,起到改良盐碱地的效果。(2)基于暗管埋设的春季冻融洗盐和雨季盐分淋洗可以有效降低耕层土壤含盐量。通过春季冻融洗盐0~10cm土层平均土壤含盐量下降了66.7%,10~20cm土层平均土壤含盐量下降了69.1%;雨季降水淋洗盐分与暗管排水排盐技术的结合使用可以有效降低表层土壤含盐量,使实验区表层土壤由雨季前的中重度盐化土类型转变为雨季后的轻中度盐化土类型。(3)基于暗管埋设的咸水(微咸水)直灌、咸水高频灌溉、咸水结冰灌溉、雨水收集利用与微咸水灌溉等水资源管理利用技术,增加了可利用灌溉水源,提高了水资源利用效率,缓解了研究区淡水资源缺乏的问题,同时,充分利用雨季降水和暗管排水排盐技术对土壤盐分进行淋洗,克服了咸水灌溉导致盐分积累的问题。(4)通过深松、深翻、深耕、晒垡和土地平整等物理改良措施以及有机培肥、生物培肥、秸秆还田和配方施肥等土壤养分平衡调控措施对实验地进行土壤综合改良,改善了土壤结构,提高了土壤养分含量。(5)基于暗管埋设的水土资源管理效果显著:促进水土资源高效利用,使有限的水资源得到合理利用,增加16%的耕地面积;降低了土壤盐分,提高了土壤有效水分,改善了土壤物理结构,增加了土壤养分含量,土壤含盐量比对照区降低了35.2%,10~40cm土层土壤容重降低了3.7~5.8%,土壤孔隙度和土壤饱和导水率也有了显著提高,土壤全氮、速效磷、速效钾、有机质含量比对照区分别增加68.6%、54.8%、46.9%和30.2%;农田种植制度由一年一熟变为两年三熟或一年两熟,提高作物产量,暗管埋设区夏玉米、冬小麦、谷子、棉花产量分别比无暗管埋设区提高了51.3%、21.9%、31.5%和62.9%,增产效果极为显著;地表植被发生变化,暗管埋设区,地表植被的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均高于无暗管区,且抗盐能力相对较低的假盐生植物和非盐生植物逐渐替代真盐生植物。
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