季节性冻融土在我国北方干旱、半干旱地区的水土资源管理中起着重要作用。河套灌区是我国土壤盐渍化发育典型的季节性冻土区,在季节性土壤冻融影响下,不仅形成了冬春季特殊的土壤水盐再分配和地下水动态分布状况,而且由于消融时土壤水分的强烈蒸发,造成春季返盐,成为导致灌区土壤次生盐碱化的重要因素。另一 方面,长期以来,根据研究人员放置在试验田中的土壤墒情记录仪记录的数据显示：被河套人广泛重视的秋季储水灌溉,又很大程度上影响着冬春季节的冻融乃至解冻后土壤的返盐和墒情,为农业生产和灌区水盐监测提出了许多新问题。了解秋浇前和夏灌前2个关键时期土壤水盐的分布状况,对河套灌区农业生产和土壤改良有着深刻影响,并对年际水盐动态时空变异评估有一定代表性。
20世纪70年代以来,运用地质统计学理论定量地刻画土壤特性空间变异性作为一研究热点一直被学者们所关注。不仅各种地质统计学方法,包括普通克立格、协同克立格、泛克立格、条件模拟等被成功地应用于这一领域,而且研究内容由土壤的物理特性扩展到了土壤的养分和盐分等方面,无论广度还是深度都有了长足的进展。但对土壤的调查仍主要集中于较小采样尺度(一般小于10 m),而较大采样尺度(如100 m)上土壤特性的空间变异性研究较少。
应用地质统计学方法结合记录仪数据分析了河套灌区在秋浇前和夏灌前较大尺度上土壤水分和盐分的空间变异性,绘制了分布图。此研究对监测和预测季节性冻融地区较大面积上土壤水分和盐分的动态变化及了解冻融对土壤水盐再分配过程(或空间变异)的影响具有一定意义。
试验区概况
内蒙古河套灌区地势平缓,地面坡度在1/8000左右,地下水径流极为不畅,该地区一般采用秋浇作为冲洗盐分和作为翌年春季播种与作物发芽储水灌溉的主要手段,这种情况下地下水位升高比较一致,区域性地下侧向径流不存在或极其微弱。所以,河套灌区从秋浇后到翌年夏灌前非饱和带土壤水和地下水运动属于垂向蒸发—入渗补给型。
试验区设在河套灌区长胜试验区,多年平均气温7.1℃,一月平均气温最低,为-12.4℃,冻结指数为624.4～1739.0℃·d。多年平均降雨量 139～222 mm ,多年平均蒸发量1999～2346 mm。风速2.5 m/s,风向以西南和西北风居多。灌区地下水埋深较浅,主要受灌溉渗漏影响与制约;总之,该地区气候干旱,地下水埋深浅,水平排水不畅,是我国盐渍土发育的典型地区。
采样网格设计及成果
试验区面积为规则的长方形,面积(500 m×1100 m)55 hm2。1998年秋浇前(9月中旬)和1999年夏灌前(4月下旬)在试验区用剖面法采集土壤样本。夏灌前(本年度第一次灌水之前)采样时试验区尚未播 种,秋浇前采样时作物(整个试验区均为向日葵)正在收割,大约11月上旬进行秋浇储水。采样方案如下:沿试验区东西、南北方向每隔100 m用剖面法采集表层1 m深度(分5层:0～20,20～40,40～60,60～80,80～2500px)内的土样,构成100 m×100 m较大尺度网格,样品分析成果包括土壤全盐量、土壤(质量)含水量、EC值、pH值以及土壤8个主要离子含量。以全剖面(0～100 cm)上土壤的平均含水量和平均全盐量为对象,研究试验区内土壤水分和盐分的变异性。
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