环渤海地区海冰水资源农业利用研究

环渤海地区盐碱滩涂地面积广阔,淡水资源紧缺现状制约着该地区土地资源开发和农业利用。新型海冰水资源的开发和利用有望打开这种尴尬局面。实验结果表明:海冰水灌溉下台田土壤耕作层平均盐分含量为2.45 g/kg,可以保障土壤耕层安全;3 g/L海冰水灌溉与无灌溉处理相比,油葵增产31.3%、甜高粱总糖量增产21.2%、紫花苜蓿增产27.0%。可见以海冰水为水源的"台田-浅池"综合利用模式对环渤海地区改良和利用盐碱地具有重要的参考价值。     

新疆土壤盐渍化成因及其防治对策研究

论述了新疆土壤盐渍化形成的地质、地貌、土壤质地和人为灌溉方式不合理等原因,说明土壤盐渍化是一种自然现象。通过调查,目前新疆盐渍化土壤主要有稳定脱盐型、脱盐聚盐混合型、脱盐聚盐反复型、持续聚盐型和灌溉聚盐型,其中脱盐聚盐混合型和脱盐聚盐反复型分布最为广泛,稳定脱盐型仅分布于竖井排灌区。总结了新疆土壤盐渍化的治理研究过程及国内外防治土壤盐渍化的措施,提出了竖井排灌工程是防治新疆土壤盐渍化最有效的措施。通过工程实例,证明了竖井排灌具有降低地下水位和灌溉作用,且经济效益明显。     

再生回用水灌溉对作物品质及土壤质量的影响

考查了不同水质（三级处理水、二级处理水、污水、清水作对照）灌溉对农作物（黄瓜、白菜和玉米）品质和土壤质量的影响,同时测定了灌溉后农作物的可食用部分中的氯离子、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐以及残留的重金属含量.结果表明,三级水和二级水浇灌对作物品质无显著影响,污水浇灌可使部分营养成分含量升高,如以蛋白质为例,4种水浇灌时3种作物中蛋白质含量范围分别为：黄瓜0.736?2～0.812?5 mg/kg;白菜0.134?8～0.164?5 mg/kg;玉米10.28～10.84 mg/kg.污水浇灌会产生较高的硝酸盐积累,其中污水浇灌的白菜中硝酸盐含量高达554.4　mg/kg,已达到污染水平.三级水和二级水灌溉对作物中重金属含量影响不大,而污水浇灌会使作物中重金属发生明显的积累,因此污水不适于作灌溉水源.短期灌溉内土壤的钠吸附比(SAR)在3.5～4.5之间,表明土壤未发生明显碱化,重金属也未发生显著积累.     

渤海海冰作为淡水资源：脱盐机理与可利用价值

我国北部沿海地区缺水问题十分严重,但冬季在渤海及黄海北部形成较大范围的海冰。海冰因其成冰过程中盐分大量析出而盐度很低,可能成为解决这些地区缺水问题的重要淡水资源。论文根据实地观测和室内不同盐度海水的实验分析,阐述了渤海海冰盐度变化和海水成冰脱盐过程,并采用二次成冰脱盐和离心脱盐等方法,分析了海冰经进一步人工淡化的可能性,探讨了海冰作为淡水资源的可利用价值。     

排水循环灌溉下稻田磷素时空分布特征

排水循环灌溉具有提高降水资源利用率和减少农田面源污染的潜力,为缓解我国南方地区降雨分布与水稻作物需水时间不匹配和农田磷流失污染的问题,开展了排水循环灌溉条件下稻田磷素时空分布规律研究.采用田间试验的方法,监测藕塘水和鱼塘水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中总磷、可溶性磷和可溶性反应磷的质量浓度,及土壤剖面总磷与Olsen-P含量的变化.结果表明,排水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中不同形态磷素质量浓度沿程降低,尤其渗漏水磷质量浓度的减少趋势更为显著,排水循环灌溉水源中磷质量浓度在一定范围内的变化不会增加田面水和渗漏水中的磷质量浓度.田面水和渗漏水中不同形态磷质量浓度在不同灌溉时期的变化较大,8月田面水和渗漏水的磷质量浓度明显低于其它时期.表土Olsen-P含量随距进水口的距离的增加而减少,并随排水循环灌溉水中磷质量浓度的增加而增加;土壤剖面TP含量受排水循环灌溉的影响不明显.在8月水稻需肥高峰期进行排水循环灌溉或延长灌溉水的流程,可明显改善排水循环灌溉下稻田的磷素去除效率.     

文物自动清洗脱盐系统的仿真与优化

通过建立文物自动清洗脱盐系统中大型清洗池等比例缩小的清洗池试验室模型,并利用三维软件及流场仿真软件建立清洗池内流场的仿真模型,两者对比,在验证仿真模型的流场与试验模型测量数据基本吻合的情况下,对仿真模型的各种工况进行分析与优化,得出缩短文物清洗脱盐周期的一些规律,节省清洗池的运行成本。     

脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究

针对上海滨海盐碱土的特点,借助土柱淋洗试验方法,研究了脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果,分析了不同石膏质量配比条件下(0%,1%,2.5%,5%和10%),土壤团粒结构和水力传导度变化以及盐碱土-脱硫石膏体系中的离子交换过程与效率.研究结果表明:加入脱硫石膏之后,盐碱土团粒结构得到改善,孔隙度变大,水力传导能力增强,平均导水系数是对照组的4~5倍,有效加快脱盐过程;在土柱开始淋洗的前6d内,离子交换过程表现最活跃,淋洗液的电导率和离子浓度急剧下降.添加脱硫石膏的土柱中钙离子优先置换出钠离子,平均脱钠效率达到对照组的1.8倍.钙钾离子交换和钙镁离子交换也同步发生,但规模明显小于钙钠离子交换.当脱硫石膏质量配比超过1%时,盐碱土的脱盐效果主要取决于原土中的交换性阳离子总量.随着配比增加,盐碱土脱盐的边际效益增加量并不显著.在充分混匀的理想条件下,建议上海滨海盐碱土改良过程中添加脱硫石膏的质量配比高于1%为宜.     

利用δ18O信息分析冬小麦对浅埋深地下水的利用

黄河下游引黄灌区地下水埋深通常较浅,冬小麦生长季存在对地下水的利用,论文应用稳定同位素方法研究冬小麦对地下水的利用特征。在中国科学院禹城综合试验站开展实验,通过分析不同灌溉处理条件下土壤水和植物茎水δ¹⁸O值之间的关系,应用同位素线性混合模型估算了冬小麦不同生育期对地下水的利用比例。研究结果表明,水的¹⁸O信息能很好地揭示冬小麦对不同层次土壤水的利用特征,雨养处理,40%田间持水量处理和现行灌溉制度处理下冬小麦在返青后对地下水的利用分别占其总耗水量的28%,22%和4%左右。研究结果显示适度的灌溉有利于促进作物对不同层次土壤水分的稳定利用,而现行的大田灌溉方式则抑制了作物对地下水资源的利用。     

炉渣为包敷滤料的暗管排水中TDS含量变化特征

实验室模拟"浅密式"暗管排盐工艺,以炉渣为暗管包敷滤料,研究在补水淋溶和重力水下渗作用下,暗管排水中总溶解固体(TDS)含量及土壤含盐量变化特征。试验结果表明,暗管排水中TDS含量呈先快后慢的下降趋势,其累积分布曲线用y=aln(x)+b模型拟合时,具有很高的拟合度;土壤的淋溶脱盐效果与土壤初始含盐量、淋溶次数、排水TDS总量及包敷滤料等因素相关;淋溶次数为5次,采用高炉液态渣为包敷滤料,厚度15 cm,1 200 mm2/m规格的波纹塑料暗管铺设方式,脱盐率可达69%。该研究可为炉渣应用于暗管排盐工程提供技术支持。     

基于生命周期评价的页岩气开采返排-产出水处理技术选择

为探究页岩气开采废水(即返排-产出水)处理技术对环境生态的影响,针对页岩气开采废水的处理后内部回用以及达标排放两种管理模式,结合生命周期评价的理念,运用Simapro分析工具,创建LCA模型,对典型处理技术进行清单分析,评估处理技术中的资源、能源消耗和环境负荷,量化分析其对人群健康、生态环境质量和资源方面的影响,建立一种页岩气开采返排-产出水处理技术选择的评价方法.同时,以国内某页岩气田产出水处理工程为例,评估所选用处理技术的潜在环境影响.结果表明,内部回用模式下选用的混凝-絮凝处理技术对环境生态影响最小;达标排放模式下针对有机物去除,选用铁电极的电絮凝技术或曝气生物滤池对环境生态的影响较小.对于较低含盐量的开采废水的脱盐,选用的脱盐技术正渗透对环境的影响比反渗透小,但反渗透的脱盐效果更好.对于较高含盐量开采废水的脱盐,选用的多效蒸发-机械蒸汽再压缩技术对环境生态的影响较小.     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征及其影响因子分析

选择塔里木河上游阿拉尔垦区,以农田、新开农田、撂荒地、人工林、天然林、盐碱地及荒草地等不同土地利用类型的样地土壤为研究对象,结合通径分析,研究了土壤中w(全盐)与盐源分布、盐分化学特性、土壤理化特性、地下水等影响因子的分布规律及相互关系. 结果表明,该区域盐分表聚特征明显,土壤表土层w(全盐)远大于心土层和底土层,各土地利用类型表土层w(全盐)表现为盐碱地最高(平均值为52.93g/kg),盐碱地>天然林>人工林>荒草地>撂荒地>农田>新开农田. 由通径分析结果可知,S_20-50〔心土层w(全盐)〕、SAR(钠吸附比)、SDR(钠钙镁比)、D_g(地下水埋深)、c(Cl-)/c(SO₄2-)、c(HCO₃-)、pH、ρ(土壤容重)、S_50-80〔底土层w(全盐)〕、SSP(可溶性钠百分率)对表土层w(全盐)的直接通径系数依次为0.415、0.414、-0.344、-0.201、0.200、0.162、0.092、-0.086、0.080、0.071. 土壤盐源分布和土壤盐分化学特性对表土层w(全盐)影响较大,其次是D_g,土壤理化特性对表土层w(全盐)影响相对较小. 反映盐源分布的S_20-50和反映土壤盐分化学特性的SAR是表土层w(全盐)的主要控制因子.      

河北沧州黑龙港地区粮食作物生产潜力估算

本文采用屡次分析法,运用1∶10万TM卫星图象对黑龙港类型区(沧州区域为例)农业生产水平类型划分的结果,分析计算了该区各种类型土地(高、中、低产田)的各级生产潜力和粮食作物生产潜力。得出沧州区域提高粮食生产潜力着眼点在高、中产田,主要措施是增加能量投入,合理用水,改良土壤。     

天山西部伊犁河流域土壤盐分特征

采用相关分析法与主成分分析法研究了伊犁河流域土壤盐分特征.结果表明:研究区域耕层(3～20 cm)土壤53.68%样地为非盐渍化土壤,18.38%为轻度盐渍化,13.97%为中度盐渍化,8.82%为重度盐渍化,5.15%为盐土;土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主,占68.41%.盐分组成中,阴离子以SO₄2-和Cl-为主,阳离子以Na+和Ca2+为主;土壤盐分与Cl-和SO₄2-分别呈极显著、显著正相关关系,揭示了土壤盐分大小与w(Cl-)和w(SO₄2-)有关;表层(0～3 cm)土壤盐分平均值占0～60 cm土层盐分平均值的60.19 %,即土壤盐分垂直分布呈现强烈表聚性.主成分分析结果表明,盐分,w(Cl-),w(SO₄2-),w(Mg2+)与w(Ca2+)可作为研究区域土壤盐渍化状况的特征因子.不同土地利用类型条件下,耕层土壤盐分平均值从高到低依次为草地、旱田、稻田、林地.不同灌溉条件下,井灌农田耕层土壤盐分平均值为1.12 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值为0.73 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值比井灌农田小0.39 g/kg.不同时期耕层土壤盐分平均值从高到低依次为非灌溉期、夏灌期、秋灌期.      

资源环境约束下的天津市盐渍土农业利用研究

盐渍土作为一种重要的宜耕后备资源,其农业开发利用已成为解决人口、粮食、资源和环境等问题的重要措施。论文通过天津市盐渍土农业利用中面临的水土资源短缺、环境污染与经济效益差等问题进行系统分析后得出：目前天津市盐渍土面积为32.42×10⁴ hm²,其中,重度盐渍土与盐土大多分布在滨海平原地区,这些区域恰恰是补充耕地的主要来源,然而由于其盐渍化程度原本就高,即使改良后很快又会返盐;天津市目前年均缺水量为6×10⁸~9×10⁸ m³,水资源短缺已成为限制农业发展的重要瓶颈问题,若改良这些盐渍土宜耕后备资源并继续采用传统的农业耕作方式,将会进一步加大农业用水缺口,农药、化肥、地膜的过量施用,也加重了环境污染危害;并且,耗费巨大成本改良后的耕地,由于比较效益差、后续利用与管理资金难以维系,面临着无人耕种的困境。随着城市化与社会经济发展结构的变化,农业早已不再是天津市国民经济发展的主导产业。但是为了保障国家粮食安全,天津市也必须承担一定的耕地保有量和基本农田保护任务。鉴于大都市区对蔬菜的巨大需求,综合考虑区域资源、环境与效益因素,在滨海平原的盐渍土上发展设施水培蔬菜,不仅可有效缓解耕地保护压力,保护生态环境、提高经济效益,将北京市的蔬菜基地外迁至滨海平原,也有助于促进京津一体化发展。     

秸秆与脱硫石膏配施改良黄河三角洲盐碱地的理化性质

为探索秸秆与脱硫石膏配施改良滨海盐渍化土壤效果,以黄河三角洲地区碱化盐土为研究对象,通过田间小区试验,设置对照(CK)、脱硫石膏(DG)、中量秸杆(MS)、脱硫石膏+低量秸秆(DGLS)、脱硫石膏+中量秸秆(DGMS)和脱硫石膏+高量秸秆(DGHS)共6个处理,结合团聚体分级法比较不同处理下滨海盐碱化土壤容重、总孔隙度、 pH、可溶性盐含量、微生物量碳、溶解性有机碳、新碳和团聚体有机碳的变化.结果发现,MS和DGHS处理显著降低了土壤容重,增加了土壤总孔隙度、含水率和平均重量直径;各处理下土壤pH和碱化度均显著降低,且无显著性差异;DG处理显著降低了土壤钠吸附比,与MS处理相比,DGLS、 DGMS和DGHS处理的土壤钠吸附比有进一步降低的趋势,降幅范围为57%～66%. DGLS、 DGMS和DGHS处理的土壤可溶性Na⁺分别较MS降低27.92%、 32.23%和20.15%,而可溶性Ca²⁺和SO₄^2-含量显著增加;与CK相比,各处理均能显著降低Cl^-含量,且各处理间差异...     

生物炭与土壤调理剂对滨海荒芜重盐碱地的改良效应

以土壤改良剂对荒芜重盐碱地生物改良和开发利用为研究目标,在华北低平原区滨海荒芜重盐碱地开展了施用生物炭（B）和调理剂（C）种植先锋作物油葵的大田试验.生物炭用量设2个水平（0和1.25 kg ·m^-2）调理剂施用量设3个水平,分别为0、0.83和1.66 kg ·m^-2,共6个处理.油葵收获后按照每30 cm一层采至90 cm搜集土样.结果表明,施用生物炭提高0~30 cm和60~90 cm土层含盐量,而土壤调理剂则显著降低0~30 cm土壤含盐量.没有发现生物炭或调理剂对土壤pH有显著影响.生物炭处理显著抑制土壤硝化作用,导致0~90 cm土层NO₃^--N含量显著下降,NH₄⁺-N含量提高,对有机质（SOM）含量没有显著影响.施用土壤调理剂提高0~30 cm土壤SOM含量,调理剂施用量为1.66 kg ·m^-2时0~90 cm土层的NO₃^--N含量显著增加.单施生物炭与调理剂或者二者组合均显著增加0~90 cm土壤NH₄⁺-N含量、有效磷（Olsen-P）含量和有效钾（K_ex）含量,但生物炭对这3种养分含量的提升效果更显著,土壤调理剂则在增加0~30 cm土壤有机质和降盐方面更有效.施用高量调理剂促进土壤硝化作用,而施用生物炭恰恰起到硝化抑制剂的作用,因此,将生物炭与土壤调理剂结合施用,是滨海荒芜重盐碱地防止NO₃^--N淋失、减少环境污染、增肥降盐并保障耐盐先锋作物高肥低盐生长环境的有效措施.     

天津滨海地区不同年限吹填土植被恢复与土壤理化性质变异特征

为探索滨海重盐碱地植物恢复过程中土壤理化性质的变异规律,对天津滨海新区5个不同吹填年限的围海吹填区植被特征以及土壤主要理化性质进行综合研究。结果表明:1）随着吹填年限的增加,植被群落由单一的盐地碱蓬群落向盐地碱蓬-芦苇群落及盐地碱蓬-柽柳群落演替,植被种类、植被生物量和植被盖度呈增加趋势;2）随着吹填年限的增加,理化性质发生变异的土层深度也随之增加,0~60 cm土层中土壤容重、含盐量和pH总体呈降低趋势,土壤孔隙度和有机质含量总体呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量总体无明显规律,且有机质含量和速效氮含量均处于缺乏状态;3）相关性分析结果表明,吹填年限与植被的丰富度、植被盖度、根系深度、植被生物量、土壤总孔隙度及土壤有机质呈显著正相关,而与土壤容重、含盐量、pH、速效钾含量呈显著负相关,与土壤速效氮、速效磷含量无显著关系。上述研究表明,滨海围海吹填区土壤主要理化性质随着吹填年限呈现一定的差异和规律性,植被对于改善滨海吹填土壤理化性质具有直接影响。该研究结果可为滨海重盐碱地的生态建设工作提供参考。     

生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水（0.35 dS·m^-1,FW）和咸水（8.04 dS·m^-1,SW）灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭（3.7 t·hm^-2,BC）和秸秆（6 t·hm^-2,ST）,旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了pH值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门 、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门 、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门 、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEfSe分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_1:5 、SWC和pH值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_1:5 、SWC和pH值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.     

区域尺度地形因素对奇台绿洲土壤盐渍化空间分布的影响

在对土壤盐分实测分析的基础上,研究新疆天山北坡奇台绿洲盐碱土的分布特征同SRTM数据提取的地形信息的相关性,探讨了区域尺度基于地形因子的土壤盐碱化分异规律. 结果表明:研究区土壤盐化与碱化并存,主要盐分类型为硫酸钠盐和氯化钠盐. 盐分在垂直剖面上呈V型分布,硫酸盐具有明显的表聚性. 在区域尺度上,地形对当前盐碱土分布的空间格局起主要作用,低于680 m高程的缓坡区为积盐区,高于740 m高程的陡坡区为碱化区. 研究区的碱化是典型的脱盐碱化,盐化和碱化的演化趋势表现为明显的逆向特征,即盐分随着海拔高度的降低而增高,pH则随着海拔高度的降低而减少. 地形因素对表层(0～20 cm)和中层(＞20～60 cm)土壤盐分分布格局影响较大,随着深度的增加,相关性下降. 高程与大部分盐分指标呈极显著相关,其对盐渍化程度、各盐分离子空间分布格局的影响作用大于坡度.