微咸水灌溉对土壤结构及水盐运移规律的影响研究

开发利用微咸水资源是解决淡水资源短缺的重要途径，微咸水灌溉下土壤结构破坏与潜在积盐问题一直是水利和土壤学科关注的研究热点。本项目以揭示微咸水灌溉条件下土壤结构变化和土壤水盐运移规律为根本目的，将多重分形理论应用于微咸水灌溉下土壤结构和土壤水盐运动研究，采用多重分形谱定量表征微咸水灌溉下的土壤结构非均质特征，基于土壤结构分形特征修正土壤水分入渗模型，应用分数微分对流-弥散方程模拟微咸水灌溉下主要离子的迁移过程，建立控制根系层土壤盐分累积的合理微咸水灌溉模式，为微咸水灌溉安全利用与生态环境保护提供可靠的理论依据和技术支撑。

针对区域规模化微咸水灌溉条件下土壤结构破坏与潜在积盐等问题，本项目以揭示微咸水灌溉条件下土壤结构变化和土壤水盐运移规律为根本目的，将多重分形理论应用于微咸水灌溉下土壤质量变化和环境效应研究，采用多重分形谱定量表征微咸水灌溉下的土壤结构非均质特征，据此修正土壤水分入渗模型，应用分数微分对流-弥散方程模拟微咸水灌溉主要离子的迁移过程，建立控制根系层土壤盐分累积的合理微咸水灌溉模式，为微咸水灌溉安全利用与环境保护提供可靠的理论依据和技术支撑。取得了以下几个方面的研究成果：.(1)采用计算机图像处理方法研究微咸水灌溉后土壤孔隙系统的分形与多重分形特征，借助多重分形奇异谱理论分析土壤粒径分布和土壤孔隙的分形特征。5g/L的微咸水灌溉后0-60cm土层孔隙分布的均匀性较3g/L大。.(2)利用分形理论分析不同矿化度微咸水灌溉下土壤水分入渗特征，根据土壤结构分形特征探索修正土壤水分入渗模型，不同矿化度的微咸水入渗量不同，随着矿化度的增大，累积入渗量呈现为先增大后减小的变化特征，3g/L的微咸水入渗能力出现拐点；基于广义维数谱修正了kostiakov土壤水分入渗模型。.(3)分析了FADE模型中的参数与多重参数α之间的关系，FADE模型中的α与多重分形奇异谱参数αmin具有较好的相关性。.(4)0-60cm根层土壤水盐平衡分析表明，2g/L咸水灌后的土壤溶液EC值基本上在4ds/m以内，适合灌溉低耐盐作物，而4g/L咸水灌后的土壤溶液EC值基本上在5ds/m以内，适合于中等耐盐作物的灌溉。在考虑咸水灌溉对土壤的影响和充分利用咸水资源的条件下，两咸一淡交替灌溉模式为较好的灌水方式。