地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响.docx

1、2010年12月第29卷第6期灌溉排水学报JournalofIrrigationandDrainage文章编号:1672-3317（2010）06-0064-04地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响郭全恩】，马忠明I,王益权2,南丽丽3,李秋玲3（1.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，兰州730070；2.西北农林科技大学资环学院，陕西杨凌712100；3.甘肃农业大学草业学院，兰州730070）摘要：采用室内土柱模拟试验研究了不同地下水埋深对土体盐分离子作用规律的影响。结果表明，在030cm土层电导率随地下水埋深的变化呈现规律性变化，即:C100EC12oemFC80cmEC60c

2、mEC40cmo且不同地下水埋深对不同盐分高子作用的影响不同.土壤盐分、Ca*、Mg2+、Na+和SO厂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。在相同地下水埋深条件下，Ca2+、Na+和SO厂迁移规律与土填盐分的迁移规律一致。关键词：地下水埋深；盐分离子；迁移；分异中图分类号：S152.7文献标志码：A目前，在地下水与盐分运移方面有不少的研究。彭望录等研究了地下水埋深、地下水矿化度和地貌因子对土壤盐碱化的影响，利用地理信息系统（GIS）技术，并结合遥感数据和专家经验，建立了用于综合分析土壤盐碱化的数学模型。Salama等认为地下水是影响盐分迁移、积累和释放的主要因

3、素。Ceuppens等内认为地下水埋深浅，矿化度高，则易于盐分在毛管作用下向上迁移。Mahmood等研究报道地下水位的上升通常导致土壤盐渍化的变化，加速土壤的退化。刘广明等场对地下水蒸发规律及其与土壤盐分的关系进行了研究，建立了地下水累积蒸发量与地下水埋深、地下水矿化度的关系。若采用蒸馅水研究不同地下水埋深对土体盐分离子分异规律的影响，则其盐分来源主要是土体。因此，不仅能阐明地下水位与土体盐分累积的关系，而且能进一步阐明不同离子与地下水位的关系，更具有创新性，可以为预防因地下水位升高而引起的盐分离子毒害提供科学依据。1材料与方法供试土壤取自甘肃省秦安县兴国镇郑川村果园，其初始含盐率及离子组成见

4、表1。表1供试土壤电导率及离子组成土样pH电导率EC/（mS）CO厂/%HCO%ci-/%so?-/%Ca2+/%Mg2+/%K+/%Na+/%粉砂粘壤土8.540.043一0.0850.0160.0140.0240.0060.0050.013试验共设5个处理，土柱的地下水埋深分别为40cm（处理1）.60cm（处理2）.80cm（处理3）.100cm（处理4）、120cm（处理5）o土柱为PVC管，直径为10cm,长分别为43、63、83、103、123cm,管的底端用PVC板密封，防止水分外渗，顶端留2cm用于灌水，底端留1cm用于装渗漏物质（石英砂），从距顶端7、12、17、22cm处开

5、始打孔，以下每隔10cm打一个孔，用于试验结束时采集不同土层的土样用于分析土壤含水率、电导率和盐分离子的组成。收稿日期：2010-08-03基金项目：甘肃省自然科学基金项目（0803KJZA040）甘肃省国际合作项目（090WCGA902）作者简介：郭全恩（1974-）,男，甘肃天水人。助理研究员，博士，主要从事水盐运移及盐碱土改良等方面的研究。通讯作者：马忠明。首先用橡皮塞把土柱侧面的孔塞住，在土柱底端装入1cm高的石英砂，然后把风干过2mm筛的土样按密度为1.3g/cm3分层(每2cm装一层)装入土柱。让马氏瓶发泡点高出土柱顶端从底端用马氏瓶供给蒸馅水，让整个土柱内水分达到饱和含水率时停止

6、供水，用塑料薄膜章封上端，放在室内平衡72h,排除重力水，尽可能使土柱内水分达到田间持水率水平。试验开始前，调整马氏瓶发泡点的高度与土柱底端土面高度一致，从底端用马氏瓶供给蒸馅水，顶端用生物灯照射，让其自由缓慢蒸发，直到某一个土柱上端的表层土壤能够明显看到盐分聚集现象时，立即从土柱侧面预留的孔用小土钻分层取5、10、15、20、30cm处的土样，分析土壤含水率、电导率和盐分离子的组成。土壤水分的测定用烘干法。土壤浸提液用1：1。土水比提取，电导率的测定用电导仪，盐分离子Na+用火焰光度计法测定,COr.HCOr用标准H2SO4滴定法测定，Ca2+、Mg2+用EDTA络合滴定法测定,sor用紫外

7、分光光度计测定,c用标准硝酸银滴定法测定。2结果与分析2.1地下水埋深对土壤剖面水分的影响从图1可以看出，地下水埋深对土壤剖面水分含量有明显的影响。地下水埋深为40cm的处理土壤剖面含水率最大，变化在30%35%之间；其次是地下水埋深60cm和80cm的处理，土壤剖面水分含量变化在27%32%之间，地下水埋深为100cm和120cm的处理，土壤剖面水分含量最小，变化在25%29%之间。这是由于随着地下水埋深的增加，包气带输水能力逐渐减小，使表土形成干燥层，水分传导率逐渐降低，从而使土壤剖面水分随着地下水埋深的增加而减小。同时，也可以看出，在地下水埋深60cm和80cm处理之间以及地下水埋深10

8、0cm和120cm处理之间，土壤剖面水分含量差别不明显。101520020406080100土壤含水率/%303540一120cm“.1用.“*100cm80cm 60cm 京40cm图1地下水埋深对土壤剖面水分迁移的影响电导率/(mScm-1)2.2地下水埋深对土壤剖面电导率的影响从图2可以看出，地下水埋深对土壤剖面电导率有很明显的影响，基本呈上大下小分布，电导率沿深度的变化连续，且有一明显突变点，在突变点以上变化梯度较大，突变点以下变化梯度较小，且不同地下水埋深其突变点出现的位置不同。在不同处理之间，地下水埋深为100cm的处理土壤剖面030cm土层电导率最大，其次是地下水埋深为120cm

9、的处理，地下水埋深为40cm的处理电导率最小。其中地下水埋深为60cm的处理和地下水埋深为80cm的处理，二者之间电导率差别不大，都较小。即在不同处理之间土壤剖面电导率大小顺序为：EC100cmECl20cmEC80cmEC60cmEC40cmo同时，从不同处理土壤剖面电导率的大小可以看出，在020cm土层土壤电导率明表2同一地下水位电导率y(mS/cm)与土层深度x(cm)的关系显大于2030cm土层土壤电导率，这说明地下水位/cmy与z的关系R2在表层020cm土层盐分有明显的表聚现40了=0.1508工一0.3887(0x=0.2828x-0.5172(0x60)0.8836表聚现象最为

10、明显。80j=0.222lx0.4174(0x80)0.8844同时，也可以看出，在不同地下水埋深电100y=0.555x_0.5846(0Vh100)0.9510导率与土层深度的关系基本都符合慕函数关-1203，=0.2835x0.4218(0x处理5处理3处理2处理1。在不同处理之间，只有在地下水埋深为100cm时对Mg2*影响最大,在土层15cm处出现明显的突变点，表聚现象非常明显。而C在不同处理之间都有表聚现象，尤以地下水埋深为60cm的处理,在土层15cm处出现明显的突变点，出现了累积现象。离子含量/%00.0200.0400.060020406080真子含量/%0.0200.040

11、O，一LI;-1LLi!0000002468100.0600.*020L201A离子含量/%0.0800.120(c)HCO3离子含髭/%O8oO460020(b)cr离子含量/%0.0200.0400.060100120(d)Ca00(a)SOf离子含量/%-处理50204060801001203、都史坦-H110.0200.0400.0600.06020?40160SO0.0200.040处理1D芸、丝底此+|(e)Mg2*e处理2图3地下水埋深对土壤盐分离子迁移的影响土壤剖面水分含量在所有处理中除地下水埋深40cm的处理外，基本都呈上小下大分布，而盐分则恰好相反，在所有处理中都呈上大下小

12、的分布，且含盐量自下而上沿深度的变化在土层20cm处出现明显的突变点。这说明在土层20cm以上不同处理都存在着明显的盐分表聚现象。地下水埋深对土壤剖面水分的影响是随地下水位深度的增加土壤剖面水分逐渐减小，而对盐分的影响则不同。土壤剖面。30CHI土层电导率随地下水深度的变化呈现规律性变化，即：EG0EEG20cmEC8OEEC6OEEGocrn，局部土层特定深度处出现一些偏差，这主要是由于土柱在装土过程中局部土层装土不匀所致。地下水埋深对不同盐分离子的影响不同。土壤盐分、Ca2+、Mg2+、Na+和SO厂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。其中土体Ca2+,N

13、a+和SCT迁移规律与土壤盐分的迁移规律一致。这说明在该试验条件下，地下水位埋深为100cm时最有利于土壤剖面盐分离子的累积，尤其是Ca2+、Mg2+、Na+和SO厂的累积。在015cm土层，HCO含量随地下水深度的增加有所减小。这可能是由于随地下水深度的增加土体中Na+和Ca2+的表聚能力增加，由于Na+的水解生成OHP增多，HCO与0H-生成CO厂和氏0,进而COr与表聚的Ca2+生成CaCO3的沉淀，导致HCOf含量有所减小。参考文献：1彭望录.土壤盐渍化fit化的遥感与GIS实验J.遥感学报，1997,1(3):237-240.2SalamaRB,OttoCJFitzpatrickRW

14、.ContributionsofgroundwaterconditionstosoilandwatersalinizationJ.HydrogeologyJournal,1999,7(1)：46-64.E3CeuppensJ,WopereisMCS.Impactofnon-drainedirrigatedricecroppingonsoilsalinizationintheSenegalRiverDeltaJ.Geoderma,1999,92:125-140.4MahmoodK,MorrisJ,CollopyJ,etal.Groundwateruptakeandsustainabilityof

15、farmplantationsonsalinesitesinPunjabprovince,Pa-kistanCJ.AgriculturalWaterManagement200148：1-20.5 刘广明，杨劲松，李冬顺.地下水蒸发规律及其与土壤盐分的关系J.土壤学报，2002,39(3):384-389.6 徐力刚，杨劲松，张奇.冬小麦种植条件下土壤水盐运移特征的数值模拟与预报J.土壤学报，2005,42(6),923-929.7 刘福汉，王遵亲.潜水蒸发条件下不同质地剖面的土壤水盐运动DJ.壤学报，1993,30(2):174-181.8WillisWO.Evaporationfromlay

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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