暗管改良苏打盐碱土机理与技术

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1、分类号：S153单位代码：10193密级：无学号：2012690博士学位论文暗管改良苏打盐碱土机理与技术MechanismandTechnologyofUsingSubsurfacePipeDrainagetoImproveSodaSaline-AlkaliSoil作者姓名：王研专业名称：土壤学研究方向：土壤改良指导教师：窦森所在学院：资源与环境学院2017年12月摘要苏打盐碱土改良属于世界性难题。作为我国重要粮食产区的东北松嫩平原，苏打盐碱土占地393.7万公顷，并且每年以1.4%的速度增加，是世界上三大苏

2、打盐碱土集中分布区之一。苏打盐碱土碱性强，透水性差，结构贫瘠，理化性质恶劣，严重制约了当地农业发展。经过几代人的努力，对苏打盐碱土的改良取得了进展，在各项改良措施中，值得肯定的是种稻改良。但是种稻洗盐需要的水量大、时间长，且种稻形成的“淡化层”很浅，一旦水层消失就会返盐。因此如何高效率地将盐分彻底移除土体，是我们必须考虑的问题。“盐随水来，盐随水去”是土壤中水盐运移的基本规律。暗管技术是依据水盐运移规律，通过铺设地下排水管道，使土壤脱盐的一项盐碱土改良工程措施。在灌溉或降雨的条件下，淋洗后的含盐水移动至暗管，

3、再通过暗管排出土体，从而达到洗盐效果，并且暗管可将地下水位控制在临界深度，可有效抑制土壤毛细水上移，避免出现土壤返盐，从根本上改良盐碱土。根据前人研究成果并结合实际情况，我们选择采用暗管改碱、改土培肥与种植水稻相结合的方式对松嫩平原苏打盐碱土进行综合治理。试验田位于大安市红岗子乡和安广镇交汇处，其土壤渗透系数为-31.15×10mm/min，表层土壤pH为10.26，全盐量4.43g/kg，电导率1.07ms/cm，1/2总碱度6.645cmol/kg，碱化度(ESP)66.56%，钠离子吸附比(SAR)17

4、.7(mmol/L)，土壤有机质及养分含量很低。本文对种植水稻条件下，不同暗管处理以及改土培肥措施对土壤、暗管水、稻田水的pH、电导率、全盐量、总碱度及水稻产量等项目的影响进行分析研究；利用HYDRUS-1D对不同暗管处理的排水量进行数值模拟，并与试验实测数据进行对比分析，为不同暗管处理的排水量建立预测模型。主要结果如下：（1）松嫩平原苏打盐碱土暗管改碱主要技术参数通过理论分析，结合资料及工程实际，选定分析对比的暗管改碱关键技术参数分别为：埋深0.8、1.0、1.2m；间距5、10、20、40m。管材选用双壁

5、波纹高密度聚乙烯管(HDPE)，原料PE等级为100(PE100)，管道的外径为110mm。管壁上的渗水孔直径为1-3mm，孔洞间距为10-20mm。选择砂作为滤料，砂滤料要均匀铺设在暗管周围，厚度为6-8mm。（2）暗管改碱改土培肥配套技术与作用机理I本文用于配合暗管改碱的改土培肥配套技术包括：深松、压砂、施有机肥和MM改良剂。其中，深松、压砂可直接提高苏打盐碱土渗透性，施肥及改良剂能进一步改善其理化性质，使得苏打盐碱土土壤渗透性显著提高到0.045mm/min，有机质含量显著提高到14.58g/kg，并有

6、效降低了苏打盐碱土pH、电导率、全盐量、碱化度、总碱度、钠离子吸附比。文中，综合配套措施=深松0.6m+压砂32322500m/hm+施肥34m/hm+MM改良剂15t/hm。（3）松嫩平原苏打盐碱土暗管排水量数值模拟分析所得的模拟峰值结果与相应的实测峰值进行对比发现，采用本文设定的初始条件以及上下边界条件，使用HYDRUS-1D软件进行数值模拟的效果较好。模拟峰值与实测峰值的差值最大为0.006cm/d，最小为0.00001cm/d，预测精度较高。可通过该模型对试验田不同暗管处理条件下的排水量进行预测。（4

7、）不同暗管处理的排水效果与作用机理在综合配套措施条件下，间距为5m，埋深为0.8、1.0、1.2m的暗管排水量依次降低，分别为0.028cm/d、0.0075cm/d、0.0035cm/d，主要原因是水分从土壤表面流向暗管的路径变长，阻碍水分运动的作用增多，导致水分向暗管运动的速度变慢，进而降低了排水量，以至暗管排水量随着暗管埋深的增加而减小；在综合配套措施条件下，埋深为0.8m，间距为5、10、20、40m的暗管排水量依次降低，分别为0.028cm/d、0.0035cm/d、0.0018cm/d、0.000

8、48cm/d，主要原因是随着暗管间距的增加，水分从土壤流向暗管的坡降变缓，导致水分向暗管运动的速度变慢，更多的水分滞留在土壤中没有从暗管排出，进而降低了排水量。（5）不同暗管处理的改碱机理与增产效果总体上看，暗管+综合配套措施+水稻种植对苏打盐碱土的改良具有协同作用。没有综合配套措施，单独布置暗管几乎排不出水，对苏打盐碱土起不到改良作用。综合配套措施+水稻种植使试验田土壤质地和结构发生变化，随着时间