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膜下滴灌盐碱地排水工程控盐效果试验研究

更新时间:2009-03-28

soil salinity

新疆地处西北干旱区,降雨稀少,蒸发强烈,水资源短缺,盐碱土分布面积广.膜下滴灌技术因具有明显的节水、保温、抑盐、增产效果,在新疆盐碱地应用广泛,是新疆农业可持续发展的重要灌溉模式[1]. 但有学者指出,随着滴灌年限的增长,覆膜间裸地盆地与农田盐分含量有增加趋势.弋鹏飞等[2]针对年限对棉田膜下滴灌盐分累积影响研究发现,土壤盐分随膜下滴灌年限延长呈逐渐累积的趋势;李明思等[3]对长期膜下滴灌农田土壤盐分时空变化进行分析并发现,滴头表层土壤盐分有聚集现象;同类研究[4-5]也认为,农田土壤盐分含量随着膜下滴灌技术年限延长而增加.因此在农田增加排水工程系统将盐分排出农田,防止农田土壤次生盐碱化是十分有必要的.陈丽娟等[6]对明沟排水条件下农田的水分运动、盐分运移、明沟设计参数进行了研究,都认为明沟排水有显著的排盐和控制地下水位的作用,并给出设计建议.但是明沟排水占地面积大,维护费用高,且不符合现代农业集约化的发展思路.暗管排水技术由于其占地面积少、受外界条件影响小、维修和管理方便等特点成为现代排水技术的焦点.张展羽等[7]对暗管排水排盐技术做了研究,结果表明暗管排水工程可有效地降低地下水位,改良盐碱地.在采用暗管排水系统的同时结合膜下滴灌进行灌溉形成农田排水,将盐分排出农田以外,是一种节水省地的农田排盐方式.

文中针对新疆灌区盐碱地膜下滴灌与明沟及暗管排水工程相结合的控盐效果进行试验研究,旨在为干旱、半干旱区有效治理盐碱地提供理论依据和技术参考.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2012—2014年在新疆玛纳斯河流域下野地灌区南部盐碱试验地进行(85°27′~85°41′E,44°37′~44°48′N).该研究区土壤质地为沙壤土,年平均日照时数2 861.6 h,年均降雨量141.8 mm,年均潜在蒸发量1 826.2 mm,无霜期平均166 d.试验3 a期间主要种植作物为棉花、苜蓿等,灌溉方式为膜下滴灌.试验期间种植作物情况见表1,其中m为产量,q为灌水定额.灌溉制度见表2.

小达本来还想和珊珊多聊一会儿,但珊珊锻炼了一整天,已经哈欠连天了。陆叔叔把她送到走廊尽头的房间后,就独自回来了。

 

表1 试验地种植作物概况Tab.1 Planted crops of test area

  

年份作物播种期收获期m/(kg·hm-2)q/mm2012苜蓿4.209.1013340747.32013棉花4.289.203600750.72014棉花4.269.234170751.2

 

表2 试验地灌溉制度Tab.2 Experimental zone irrigation system mm

  

灌水时间5月上旬5月中旬6月中旬6月下旬7月上旬7月中旬7月下旬8月中旬8月下旬合计2012120.050.779.582.678.686.495.682.171.8747.3201370.150.378.983.179.388.096.683.1121.3750.72014122.149.980.183.479.187.595.381.672.2751.2

研究区紧邻玛纳斯河干渠,灌溉季节地下水位在1.2 m左右.其原有排水工程布置为1条支排(东西走向,沟深为2.3~2.4 m),4条农沟(南北走向,沟深为2.3~2.4 m)与支排相连,间距分别为502.0,519.1, 510.6 m.由于渗漏严重,渠内淤积等问题,排水明沟未能起到良好的降水排盐作用,试验地土壤盐碱化严重.试验地于2011年增加暗管排水工程[8-10]与原明沟排水工程相结合,共同作用进行降水排盐.试验地原有排水系统布置如图1所示.

  

图1 试验地原有排水系统示意图

 

Fig.1 Early water conservancy project layout diagram

 

in study area

1.2 暗管排水系统

依据《灌溉排水工程学》,考虑坡降、土壤参数、地下水情况等[11],计算暗管间距为48 m,暗管埋深为2.2 m.选取暗管管材为聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)波纹管,鉴于排水管的规格和试验地排水的可靠性,文中确定暗管管径为0.07 m,满足排水需要.试验区暗管排水系统布置如图2所示.Ⅰ区共布置11条暗管,Ⅱ区共布置10条暗管,Ⅲ区共布置10条暗管,Ⅳ区共布置10条暗管,Ⅴ区共布置19条暗管,共60条暗管.Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ区暗管将水直接排入支排,以支排作为集水渠;Ⅲ区暗管将水排入农沟,再通过农沟汇入支排,Ⅲ区暗管以农沟作为集水渠.

  

图2 试验区暗管分布设计示意图

 

Fig.2 Water conservancy project layout diagram

 

in study area

1.3 田间观测内容

1.3.1 取样时间及方法

考虑该试验地作物灌溉周期及生长期,于2012—2014年5—10月期间进行取样,共计6次(2012年6月9日、10月4日,2013年5月28日、7月30日、9月20日,2014年10月30日).利用GPS定位,保证每年每次取样均在同一位置进行.每隔20 cm层次取样,取样深度直至所取层次土样在自重条件下饱和出水为止,并认为取样深度即为地下水深度,替代地下水观测井的作用.取回的土样及时风干、粉碎、过2 mm土壤筛.

其中,O1、O2分别为底座内孔1和底座内孔2的中心,O1和O2分别为轴承1和轴承2装配后的中心点(理论上O1应与O1重合,O2应与O2重合)。

式中:TDS为土壤含盐量,g/kg;EC为土壤电导率值,ms/cm.

由于暗管与农沟的间距均为48 m,且暗管均对称分布在农沟两侧,因此设置距暗管8,16,24 m共3个取样点T1,T2,T3;距明沟8,16,24 m共3个取样点CK1,CK2,CK3.观测点布置如图3所示.

  

图3 取样点示意图

 

Fig.3 Sampling points location

1.3.3 测试指标及方法

1) 土壤含盐量采用电导率法(FGK-3型,水土质量比为5∶1,ds/m)测定.再利用标定法将EC值转化为TDS值对每个土层的盐分进行分析,标定关系式为

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TDS=3.721 9EC1:5+0.440 1(R2=0.976 3),

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1.3.2 观测点布置

宋朝是中国目录发展史上的繁荣时期。宋朝的书目不仅在数量与质量方面有新的发展,在编撰体例上也有独到的创新。其中,太平兴国二年(公元977年),宋太宗下诏,由李昉任主纂,扈蒙等13人参与修撰,利用朝廷八万余卷藏书,历时七年,编辑完成大型类书《太平总类》,共一千卷。因宋太宗日览三卷,故更名为《太平御览》。《太平御览》是当时具有百科全书性质的最大类书。

2) 土壤脱盐率计算公式为

2.3 专家的意见集中程度 专家的意见集中程度由专家对指标重要性赋值均数和标准差表示。当均数越大、标准差越小,说明指标越重要,专家的意见越集中。第2轮函询,重要性赋值均数为3.43~4.91,标准差为0.06~0.28;第3轮函询,重要性赋值均数为3.87~5.00,标准差为0.00~0.16。由此可见,专家的意见集中程度提高。

3) 土壤不同深度总盐含量计算公式为

从表3看出,不管是春季还是秋季,蚕蛹中谷氨酸、天门冬氨酸稳居氨基酸含量的前2位,相对含量最高;赖氨酸、亮氨酸、组氨酸、酪氨酸等4种氨基酸在第3~6位,位次相对稳定。而胱氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸相对含量最低。赖氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸的位次变化较大。该结果与陈义安等[7,12]的研究较为一致。

y= f(x)dx,

(1)

式中:y为土壤0~200 cm深度总含盐量,g;f(x)为土壤各深度层盐分含量函数;x为各不同深度层土壤质量,g.

[ 3 ] 李明思,刘洪光,郑旭荣.长期膜下滴灌农田土壤盐分时空变化[J]. 农业工程学报,2012,28(22):82-87.

f(x)=γθV,

(2)

式中:γ为土壤容重,kg/m3;θ为不同深度层土壤TDS值,g/kg-1;V为不同深度层土壤体积,m3.计算土壤体积时将每个深度层的土壤都看成为长、宽、高均为20 cm的土块进行计算,可计算得v=0.008 m3

2 结果与分析

2.1 对地下水位的影响

经过3 a连续监测表明无论是明沟还是暗管排水工程都可以有效地降低土壤盐分含量.

  

图4 明沟及暗管对地下水位埋深影响

 

Fig.4 Effects of ditch drainage and subsurface drainage on

 

underground water table

2.2 对不同土层土壤控盐效果分析

图5为各采样时期,土壤各剖面层对应不同明沟及暗管距离土壤盐分变化特征,图中d为土壤剖面深度,θ为土壤含盐量.

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图5 明沟及暗管排水下盐分分布特征

 

Fig.5 Soil salinity distribution characteristics under the ditch drainage and subsurface drainage

从图5中可以看出,2012—2014年各土层土壤盐分整体呈逐年下降趋势.2012年盐分下降幅度变化大,2013及2014年盐分变化幅度趋于稳定.这是由于膜下滴灌技术与暗管、明沟排水工程地共同作用,覆膜抑制土壤盐分向上运移,暗管及明沟排水严格地控制了地下水位,阻断了水分上移的来源,使得试验地土壤迅速脱盐.经测定在8 m采样点处,明沟排水控制区的θ值由12.09~20.27 g/kg下降到5.80~9.53 g/kg;暗管排水控制区的θ值由12.54~22.95 g/kg下降到8.20~11.47 g/kg;在16 m采样点处,明沟排水控制区的θ值由12.34~17.84 g/kg下降到6.96~13.55 g/kg;暗管排水控制区的θ值由13.29~19.64 g/kg下降到7.55~14.04 g/kg;在24 m采样点处,明沟排水控制区的θ值由13.33~19.94 g/kg下降到8.28~11.41 g/kg;暗管排水控制区的θ值由11.23~16.96 g/kg下降到7.62~14.25 g/kg.说明距离明沟及暗管越近,排盐的效果越好.这是由于离明沟及暗管水平距离越近,水力梯度越大,水分入渗强度越大;离明沟及暗管水平距离越远,水力梯度越小,水分入渗强度越小,这就导致了距离明沟及暗管距离越近,脱盐效果越明显[12-13]

2.3 土壤总盐变化分析

图6为0~200 cm土层土壤盐分累积变化.

令人惊奇的是,e还藏身于“飞蛾扑火”的故事里。人们一直认为是昆虫具有趋光性,因此就容易被火光所吸引,从而自取灭亡。但后来通过对昆虫习性的长期研究,人们才发现,飞蛾扑火仅仅是因为它认为自己是在以正确的路线飞行,而不知道早已深处险境。

  

图6 0~200 cm土层土壤盐分累积变化

 

Fig.6 Total salt content of soil at depths

 

of 0-200 cm

灌溉结束后(10月),距暗管8,16,24 m处土壤总盐含量均呈现逐年下降趋势.与2012年相比2013年土壤脱盐率为26.14%,21.67%,13.73%;2014年土壤脱盐率为42.99%,36.84%,24.41%.表明整个土体总盐含量随暗管排水技术使用年限增长而逐年降低,对盐碱地改良效果明显,距离暗管越近,排盐效果越明显.距明沟8,16,24 m处取样点土壤总盐含量变化也表现为逐年下降,与2012年相比,2013年土壤脱盐率为29.64%,21.91%,17.67%;2014年土壤脱盐率分别为46.85%,38.12%,30.80%.

图7为0~80 cm土层土壤盐分累积变化.

  

图7 0~80 cm土层土壤盐分累积变化

 

Fig.7 Total salt content of soil at depths of 0-80 cm

距暗管8,16,24 m处取样点处土壤总盐含量亦为逐年下降趋势.与2012年相比2013年土壤脱盐率为32.72%,25.56%,18.13%;2014年土壤脱盐率为50.34%,40.70%,30.76%.距明沟8,16,24 m处,土壤总盐含量逐年下降趋势更加明显.与2012年相比,2013年土壤脱盐率为34.09%,25.65%,18.96%;2014年土壤脱盐率分别为54.88%,43.39%,33.21%.

中共中央政治局9月21日召开会议,审议《中国共产党支部工作条例(试行)》和《2018-2022年全国干部教育培训规划》。中共中央总书记习近平主持会议。

图4为明沟及暗管排水工程对试验地地下水位的影响,其中l1为距明沟的距离,l2为距暗沟的距离,h为地下水埋深.从图中可以看出,由于受到灌溉及蒸发的影响,地下水位呈波动变化,但整体上距离明沟及暗管越近,地下水位埋深越大.明沟与暗管均有效地降低了试验地地下水位,明沟排水将地下水位控制在1.6~2.2 m,暗管排水将地下水位控制在1.5 ~2.2 m.由于暗管距明沟距离为48 m,且各个暗管间距均为48 m,因此认为取样距明沟(暗管)24 m为最不利距离,此处的地下水位为1.5 m,说明明沟及暗管均能有效地控制地下水位.整体上,呈距离明沟及暗管越近,地下水位下降越明显的趋势.

3 讨 论

经过多年持续利用,明沟与暗管周围的土壤盐分逐年下降,距离明沟及暗管越近,盐分下降越快;0~80 cm土层盐分下降速度快,因为覆膜抑制了蒸发,农田土壤水分向上运动由原来的棵间蒸发和植物蒸腾2个渠道变成了植物蒸腾单一渠道,因此水分向上运动的趋势大大减少.由于排水系统使农田水分向下运动有了通道,所以在农田,水分整体运动的趋势是向下的,并带动了盐分向下运动,且在根系层覆膜抑制蒸发起主要作用,因此0~80 cm土层盐分下降速度快.80~200 cm土层盐分下降速度相对较慢,因为与0~80 cm土层相比较,覆膜抑制蒸发对盐分运动的影响作用减弱,排水起主要作用,距离暗管越近,排盐速率越快,距离暗管越远,排盐速率相对减慢,形成了距暗管近的区域盐分少,距暗管远的区域盐分多的状况,依据溶质运移规律及盐分平衡原理,农田中的盐分会随着时间的推移由盐分多的区域向盐分少的区域运移,从而形成了土壤盐分整体下降,根系层盐分下降更加明显的结果.

干旱区降雨稀少,蒸发强烈,土壤盐分向土体表面聚集,利用常规工程措施排盐,需要大量水.在干旱区可以靠控制性排水使土壤达到饱和并与暗管排水技术结合,将土壤中的盐分随水通过暗管排出农田.年际内土壤在饱和-非饱和状态中转化,盐分在土壤的饱和-非饱和状态转化中运动,形成土体中较为均匀的盐分分布状态,且持续整体排盐.试验证明,明沟与暗管排盐效率相差不大,但是暗管排水具有提高土地利用率、减少清淤、方便田间机械作业等优点,相比明沟排水减少了人力、物力及时间的投资成本,与孟凤轩等[14]的研究结果一致,说明暗管排水在干旱区有推广应用的价值.

土壤脱盐率%=(上一年土壤含盐总量-下一年土壤含盐总量)/上一年土壤含盐总量×100%.

4 结 论

1) 暗管与明沟结合的排水工程可以有效地控制地下水位,降低土壤盐分.在干旱区,明沟与暗管设计合理的情况下,两项工程对地下水埋深及排盐的调控能力相差不大,明沟和暗管均能将地下水位控制在1.5 m以下.

2) 暗管与明沟排水相结合可以降低土壤盐分.经过3 a试验,明沟排水0~80 cm深度土壤整体脱盐率约43.8%,0~200 cm深度土壤整体脱盐率约为35.6%;暗管排水0~80 cm深度土壤整体脱盐率约为40.6%,0~200 cm深度土壤整体脱盐率约为34.7%.

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其中:α为与物料粒度大小有关的系数,查表取α=10;B为经验系数,取(2~5)×106,对于输送干燥粉料取小值。经计算得到水平管沿程静压损Δpm=217.01 Pa。

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职务犯罪调查信息的个案化,正是造成职务犯罪调查信息化建设难点的关键客观因素。每一个具体职务犯罪案件中,不仅行为人的行业差异性突出,而且不同职务犯罪人的工作背景也存在较大区别、犯罪手段方法也案案各异。如同样是受贿犯罪行为,工程建设领域与干部任用、资源调配等不同领域事务中的犯罪手段方法差异性明显,而反映其受贿犯罪的相关信息同样也变化显著。职务犯罪调查信息的个案化特征明显这一特点,使得职务犯罪调查信息的应用难以找到其类型特征,以及难以通过既有的库存犯罪信息可资利用,进而使调查工作只能充分重视具体案件中“信息研判”和“大数据挖掘”等方法对不特定的犯罪信息载体进行信息的获取。

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研究生在读研读博期间不读书不肯下苦功夫钻研学术,往往表现为学术功底浅薄,撰写论文很吃劲,很困难,于是在发表学术论文或撰写硕博论文表现为抄袭现象比较严重;或者东拼西凑,“剪刀加浆糊”,应付了事;或者有的直接搬用他人的学术成果据为己有;有的引用他人的学术成果不标明出处、来源等。

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阿尔娜古丽·艾买提,刘洪光,何新林,李明思,龚萍
《排灌机械工程学报》2018年第04期文献

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