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基于稳定同位素研究绿洲农田灌溉水入渗过程及其对灌溉模式优化的启示

发布时间:2022-03-02      点击次数:236

作为水文循环的重要组成部分,浅层土壤水是大多数植物的主要水源,也是许多营养物质的溶剂。在生态系统中,无论是自然降水还是人工灌溉水,都只能转化为土壤水后提供作物生长所需的水分。水入渗引起的新旧水交替,一直是土壤水文学的热门话题。


基于此,在本研究中,来自西北师范大学和南京大学的研究团队于2019年在甘肃省河西走廊东端民勤县的民勤绿洲(38°27′10′′-39°06′53′′ N,102°53′16′′-103°49′00′′ E)中部大滩镇北东村(38°47′29′′ N,103°13′52′′ E)进行了相关试验,旨在:(1)了解灌溉水对农田土壤水的贡献及有效贡献时间;(2)通过孔隙水同位素反映灌溉水在土壤中的入渗过程。


本研究监测了民勤绿洲灌溉期土壤水同位素及其含水量的动态变化,估算了灌溉后5天,灌溉水对不同土层的贡献率,并探讨了有效贡献时间及其影响因素。在民勤绿洲农田,灌溉水对不同土层的贡献率不同。灌溉后5天内,在0-20 cm,20-60 cm和60-100 cm土层,灌溉的平均贡献率分别为31.11 ± 17.74%,19.17 ± 12.72%,和31.56 ± 12.42%。灌溉水对20-60 cm土层的贡献率相对较低。土壤含水量、地形和地膜覆盖是影响灌溉水有效贡献时间的重要因素。0-20 cm土层在灌溉后第一天达到峰值,有效贡献时间超过5天。20-60 cm土层在灌溉后第二天达到峰值,有效贡献时间仅为4天。灌溉水对60-100 cm土层的贡献峰值出现在第三天,有效贡献时间长于中上层。在本研究中,灌溉水作为主要补给源,可到达1 m以下土层,有效替代了农田土壤中的旧水。研究结果有助于理解干旱绿洲地区农田灌溉后的土壤水入渗及补给过程,为农业经营者合理规划灌溉方案提供科学理论基础。


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