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秦王川作为引大入秦工程的主灌区,在工程建成通水后,由于灌溉的影响,整个盆地农田土壤都发生了不同程度的盐渍化问题。本项研究通过野外调查、采样与室内实验分析相结合的方法,利用统计分析软件,通过对不同季节、不同样地及不同土层深度的农田土壤各可溶性盐分离子(八大离子)、总盐以及pH值等进行对比分析、土壤粒度分析以及不同季节干渠水样可溶性盐离子对比分析,得到了以下主要结论:
(1)秦王川灌区农田土壤盐分主要以钠盐、钙盐为主,包括碳酸氢钠、碳酸氢钙、硫酸钙和硫酸钠等;通过频数分析,得出各盐分离子频数分布大致呈对称或不完全对称的单峰分布,其中碳酸氢根的含量比较接近正态分布,氯离子、硫酸根离子、钾离子、钙离子、镁离子、钠离子的含量是正偏(不对称,右偏)。
(2)各可溶性盐分离子的相关性分析结果表明,土壤中不同盐分离子之间存在着一定程度的相关性,体现了盐分的沉积学特征及其在土壤剖面上的分化关系;通过聚类分析得出,在不丢失有用信息的前提下,可以只对其中钙离子、钠离子、硫酸根离子三种离子进行分析,就能说明灌区农田土壤盐分离子的变化情况。在今后制定盐渍化防治措施时,可以参考离子之间的相关性以及各离子在土壤中的重要程度(钠离子、硫酸根离子等所占比重最大)来制定。
(3)秦王川灌区不同季节农田土壤盐分在不同深度土层的分布对比分析表明,对于同一样地,盐分的时间分布是不相同的,而同一季节灌区农田土壤的空间分布也不同。在各种因素(灌溉、蒸发、降水以及人为耕作等)影响下,灌区农田土壤盐分含量呈现动态变化的过程,这种动态过程可能会在某一时间点达到某种平衡,但这一平衡会被某种因素的循环加入而打破。
(4)夏季与秋季各样地不同深度土壤pH值对比分析发现,两个季节pH值变化不大,且四个样地土壤1m土体的平均pH值均小于8.5,按照土壤的碱化分级指标,土壤未出现碱化,主要为盐土。
(5)对不同季节干渠水中盐分变化进行了研究,发现在同一季节,东一与东二干渠各盐分离子含量变化不大,基本保持一致,说明在引水过程中,干渠水∞中各种可溶性盐离子成分并没有与渠道周围土壤中的盐分离子进行物质交换,保持了大通河水中的盐分含量水平;夏季,东二干渠八大离子含量,普遍都小于春季与秋季测得的结果,这是因为夏季大通河水量大,从而使得各可溶性盐分离子浓度降低,秋季与春季两干渠盐离子含量变化不是特别明显,说明这两个季节河水流量变化不大;干渠水盐分含量的季节变化对于秦王川灌区农田土壤盐分时空变化必定有一定的影响,加之灌区农田本身土壤质地、土壤类型的综合作用,共同导致了灌区农田土壤的盐渍化现状。
(6)对灌区农田不同深度的土壤质地分析发现,土壤中粗粉砂含量高,这是由于秦王川特殊的农田土壤特点所决定的,该种土壤结构在大水漫灌后,虽然土体表层盐分被大水压下,但当温度升高,蒸发变得强烈,底层的盐分会被蒸发作用带到土壤表层。在交替循环的灌溉与蒸发过程中,一方面土体中的盐分通过淋溶进入地下水,影响整个秦王川灌区的地下水质,另一方面夏季强烈的蒸发作用使盐分表聚强烈,从而影响整个灌区农田作物的生长。另外,由于地质成因的原因,秦王川灌区农田土壤在作物根系活动的土层范围内基本呈现双层结构,灌区农田土壤的这种特殊土壤垂直结构,加之人类活动(如不断开垦、翻耕、灌溉等随机性因素)的共同作用,使得该区农田土壤耕作层内土壤粒度组成中的黏粒含量将逐渐增加,土壤板结现象加重,诱发土壤次生盐渍化的发生,这也是干旱区灌区农田土壤可持续利用必须重视和解决的农业生态问题。
(7)最后针对秦王川灌区农田土壤特殊的理化性质、质地结构等特点,提出了适合该灌区农田土壤盐渍化最经济有效的综合防治措施。