長江河口地區(qū)層狀土壤水鹽運移規(guī)律研究.pdf

1、長江河口地區(qū)經常受海潮入侵、海水倒灌影響,土壤鹽漬化情況一直比較嚴重。在三峽水利工程、南水北調東線工程以及深水航道整治工程的建成運行后,長江河口地區(qū)的生態(tài)環(huán)境情況將會更復雜、更難以預測。因為涉及到土壤、水資源、農業(yè)、環(huán)境等諸多方面的科學發(fā)展與生產實踐問題,所以對長江河口地區(qū)土壤水鹽運移規(guī)律的研究越來越為人們所重視。
　　本文針對長江河口地區(qū)土壤的特點,運用室內土柱模擬試驗方法,分別監(jiān)測入滲與蒸發(fā)條件下的不同埋深土壤鹽分和水分含量的

2、變化情況,獲得土壤水鹽運移規(guī)律。并應用1stOpt(First Optimization)軟件的優(yōu)化計算平臺,構建土壤鹽分遷移系數模型、土壤電導率動態(tài)模型和土壤體積含水率模型。為預測長江河口地區(qū)土壤水鹽運移動態(tài)、有效改善濱海鹽漬土提供科學的理論依據。所得主要結論如下:
　　(1)穩(wěn)定入滲條件下長江河口地區(qū)土壤水鹽運移規(guī)律為:0~40 cm埋深的表層、中層土壤逐步脫鹽;40~130 cm埋深的底層土壤先積鹽,達到鹽峰之后再脫鹽;13

3、0~220 cm埋深的底層土壤逐步積鹽。其中30 cm處土層電導率在120天內降幅最大,表明該土層的脫鹽量最大;90 cm處土層電導率在第61天達到最大值2.47 ms·cm-1,也是整個土柱鹽分運移過程中電導率達到的最大值,表明該土層鹽分含量最高,土壤鹽分累積量最大。
　　(2)蒸發(fā)條件下土壤水鹽運移試驗研究結果表明:①不同土層電導率隨著時間的增加逐漸增大。其中,0~30 cm土層電導率因為蒸發(fā)較快而電導率增幅較大;170~22

4、0 cm土層電導率因為地下鹽水倒灌而電導率增幅較大。②不同土層的體積含水率隨著時間的增加逐漸減小。其中,0~90 cm土層體積含水率因為蒸發(fā)強度大而降幅較大;90~220 cm土層體積含水率降幅相對較小,蒸發(fā)30天內,體積含水率的降幅為0.004~0.015。③在蒸發(fā)過程中,表層土壤和底層土壤鹽分聚集現(xiàn)象比較明顯。其原因是,表層土壤(0~20 cm)靠近紅外燈熱源使土壤上部溫度升高、水分蒸發(fā)較強,影響深度大約是25 cm;底層土壤(20

5、0~220 cm)接近地下潛水,土壤水與礦化度較大的地下水交互作用比較強,影響深度大約為30 cm。
　　(3)運用Excel軟件對蒸發(fā)條件下的埋深10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210 cm處的土壤電導率和土壤體積含水率進行了數值模擬:各埋深土壤電導率與時間之間的關系表達式為:y=ax+b,擬合出的每個函數關系式的相關系數(R)都大于0.95;各埋深土壤體積含水率與時間之間的關系表達式為:y

6、=-ax+b,擬合出的每個函數關系式的相關系數(R)都大于0.96。
　　(4)應用1stOpt(First Optimization)軟件的優(yōu)化計算平臺分別構建穩(wěn)定入滲條件下的土壤電導率動態(tài)模型、鹽分遷移系數模型和蒸發(fā)條件下的土壤鹽分動態(tài)模型、水分動態(tài)模型。四個模型中的相關系數(R)的取值在0.9624~0.9992之間,決定系數(DC)的取值在0.9226~0.9984之間,均方差(RMSE)的取值在0.1400~0.1759