塔里木灌区不同含盐土壤点源入渗湿润体特征研究*

2022-03-10李孟琴丁晓凡甄潇桐

新疆农垦科技 2022年1期

李孟琴，吴磊，孙莹，丁晓凡，甄潇桐，吴倩，管瑶

（塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆阿拉尔 843300）

滴灌技术作为我国用于大规模农业种植不可或缺的关键技术，其高效的节水性与灌溉均匀性，使得滴灌技术在我国各地区备受青睐[1]。新疆地处干旱地区，降水量少，阳光充足，蒸发强。土壤盐碱化问题在新疆极其严重，新疆盐碱化土地面积达8.476 × 106hm2，盐碱地占新疆耕地面积的三分之一[2]。本文针对塔里木灌区低产田2种盐渍化土壤，进行点源滴灌入渗规律特征及水分分布研究试验，探讨了滴灌后不同含盐土壤点源入渗湿润体特征值变化规律、土壤含水率变化及不同盐渍化土壤的水分运移规律，可为塔里木灌区滴灌系统的设计和后续优化以及对灌溉制度的制定提供理论依据，为更加合理地确定土壤盐碱化防治措施和为滴灌田间水分管理提供科学依据，对于滴灌技术在南疆进一步的推广应用和生态环境的保护具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验土壤

试验中所用土壤取自新疆塔里木灌区0～60 cm的农田耕作层含盐土壤，土壤质地采用吸管法测定，土壤类型为砂粘壤土。土壤物理性质见表1。

表1 供试土壤物理性质参数

1.2 试验设计与方法

采用室内土箱（正四棱柱60 cm×60 cm×60 cm）试验，试验装置图见图1。试验共设8个处理，每个处理设3次重复，总计24个试验处理，详见表2。

图1 测量装置示意图

表2 试验处理

每个试验持续供水时间为240 min，试验开始后，分别在1、2、4、6、8、10、15、20、30、40、60、80、100、120、140、180、200、240 min时间节点绘制湿润峰，获取土壤地表湿润半径、垂直入渗深度数据。所有试验处理均为无蒸发条件，土箱土壤表面用塑模覆盖。试验用水为确保温度在20 ℃常温状态下的自来水。

试验前的准备工作：（1）将自然风干后的土壤过2 mm筛子，按试验设计的体积质量分层装入正四棱柱土箱，每10 cm为1层，共5层，装土总厚度为50 cm。（2）滴头流量标定，按设定好的滴头流量选择转数，并将流量值记录下来，1 L/h等于16 mL/min，确保蠕动泵滴定1 min后水量为16 mL。其余处理相同。

试验开始后，将蠕动泵打开，按时间记录湿润锋变化。

试验完成后对土壤进行取样，从滴头中心开始，每水平方向间隔10 cm、深度每下降10 cm分别取样，利用干燥失重法进行含水量测定，利用电导率实验法分析盐分含量浓度。

2 结果与分析

2.1 同一滴头流量不同含盐土壤垂直入渗深度变化

4种滴头流量垂直入渗深度的变化见图2。随着滴头流量的增加，2种盐土垂直入渗深度变化不明显，但4种滴头流量下轻盐的垂直入渗深度均大于重盐。表明，重盐入渗水流受到土壤阻力的影响大于轻盐。

图2 不同盐土垂直入渗深度随滴头流量的变化

2.2 同一滴头流量不同含盐土地表湿润半径变化

从图3可以看出，同一滴头流量不同含盐土地表湿润半径的变化趋势一致，地表湿润半径与时间成幂函数的关系。滴头流量为1 L/h、2 L/h时，轻盐的地表湿润半径略小于重盐，滴头流量大于4 L/h后，轻盐的地表湿润半径略大于重盐。表明，随着滴头流量增大，重盐的地表湿润半径增加缓慢，水分运移受到土壤阻力作用较大。