本發(fā)明屬于灌溉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微咸水灌溉方法，具體涉及一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)用水量占全國(guó)總用水量的62.6%。而農(nóng)業(yè)灌溉是保證作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施，在農(nóng)業(yè)灌溉中，97%采用地面灌溉，灌溉用水的利用率僅為30%-40%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家（70%-80%）。因此，多角度、多方位、多途徑開(kāi)發(fā)利用水資源對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

我國(guó)淺層地下微咸水、咸水資源豐富，其中魯北平原多年平均地下微咸水和咸水資源量為12.02億m³，其中2-3g/l的為1.12億m³，3-3g/l的為4.72億m³，大于3g/l的為6.18億m³，大部分存在于地下10-100m處，易于開(kāi)采利用。因此，合理開(kāi)發(fā)利用微咸水資源并且實(shí)施節(jié)水灌溉措施是解決水資源短缺的重要途徑，也是保證農(nóng)業(yè)用水，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、旱澇保收的重要途徑。

目前，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)灌溉方法存在諸多不足，例如：

1.使用現(xiàn)有的灌溉方法，灌溉淡水使用量高，淡水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；

2.使用現(xiàn)有的灌溉方法，灌水均勻性差，易產(chǎn)生深層滲漏；

3.使用現(xiàn)有的灌溉方法，土壤鹽漬化嚴(yán)重，作物根系層的積鹽和返鹽現(xiàn)象明顯。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，以實(shí)現(xiàn)以下發(fā)明目的：

（1）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，節(jié)約淡水用量；

（2）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，提高灌水均勻性，減少深層滲漏；

（3）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，改良鹽堿土壤，改善了鹽堿土壤物理結(jié)構(gòu)，為作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，所述間歇組合灌溉包括間歇時(shí)間：0min，30min，60min,120min；組合次序：先淡后咸，先咸后淡；組合比例：2:1，1:1，1:2。

一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、實(shí)地調(diào)研：了解當(dāng)?shù)氐墓喔戎贫群凸喔确绞剑?duì)試驗(yàn)田進(jìn)行勘察，主要包括：土壤類型，地下水深度，排水路線；

步驟二、取土樣：利用土鉆取擾動(dòng)土，利用100mm³環(huán)刀取原狀土；

步驟三、取水樣：用干凈的容器分別在試驗(yàn)田的四周取地表水和地下水水樣；

步驟四、土樣分析：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定原狀土的土壤容重和田間持水率，擾動(dòng)土經(jīng)過(guò)風(fēng)干、碾壓、過(guò)篩（2mm）、均勻混合后，制備成室內(nèi)試驗(yàn)土樣，測(cè)定土樣的基本物理化學(xué)性質(zhì)；

步驟五、水樣分析：測(cè)定礦化度、全鹽，八大離子含量，根據(jù)分析結(jié)果，淡水用蒸餾水，3g/l的微咸水在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)根據(jù)地下水的化學(xué)組成利用化學(xué)試劑配制而成；

步驟六、對(duì)步驟四的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，計(jì)算土柱試驗(yàn)的凈灌水定額；

步驟七、試驗(yàn)設(shè)備的制作與安裝，主要包括：試驗(yàn)土柱和馬氏瓶；

步驟八、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)：采用微咸水直接灌溉和咸淡水間歇組合灌溉兩種灌溉模式，以全部淡水灌溉為對(duì)照組；直接灌溉為淡水和礦化度為3g/l的微咸水；咸淡水間歇組合灌溉模式包括：組合次序?yàn)橄认蹋?g/l）后淡、先淡后咸（3g/l）；間歇時(shí)間為0min,30min,60min,120min；組合比例為：2:1，1：1，1:2；

步驟九、室內(nèi)土柱試驗(yàn)：試驗(yàn)開(kāi)始前，將初始含水率為2%的供試土樣按照土壤容重1.39g/cm³分16層均勻裝入土柱，每層5cm，裝土高度為80cm；試驗(yàn)開(kāi)始后，利用馬氏瓶自動(dòng)供水，供水水頭保持在1.5-2cm之間，試驗(yàn)過(guò)程中觀測(cè)濕潤(rùn)鋒深度和馬氏瓶水位；當(dāng)灌水定額入滲結(jié)束后，立即從土表至濕潤(rùn)鋒處每隔5cm提取土樣，測(cè)定土壤含水率，土壤ec值，土壤全鹽量。

優(yōu)選的，所述步驟二取土樣為：自表層至80cm深度每隔20cm分層取原狀土和擾動(dòng)土，每層3個(gè)重復(fù)。

優(yōu)選的，所述步驟四土樣分析：土壤容重和田間持水率采用環(huán)刀法，土壤含水率采用烘干法，土壤含鹽量采用質(zhì)量法，利用mastersizer3000型激光粒度儀測(cè)定土壤顆粒組成，并按照國(guó)際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)土壤質(zhì)地進(jìn)行劃分，根據(jù)我國(guó)華北平原土壤鹽堿化程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，供試土壤為中度鹽堿化土壤。

優(yōu)選的，所述步驟六灌水定額按照下式計(jì)算得：

式中，h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，cm，取60cm；θmax為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層允許的最大含水率，為田間持水率（占干土重），取28.62%；θmin為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層初始含水率（占干土重），取2%；γ土、γ水分別為土壤干容重和水的密度，取1.39g/cm³和1g/cm³。

優(yōu)選的，所述步驟七試驗(yàn)設(shè)備的制作與安裝：試驗(yàn)土柱采用內(nèi)直徑為8cm，高為90cm的有機(jī)玻璃制成，馬氏瓶采用截面積為50.24cm²，高為50cm的有機(jī)玻璃制成，為取土分析土壤水分和鹽分含量，在土柱側(cè)面10cm以下，每隔5cm開(kāi)一直徑為15mm的圓形取樣口，土柱與馬氏瓶外壁標(biāo)有刻度，用于觀測(cè)馬氏瓶水位和濕潤(rùn)鋒運(yùn)移位置。

優(yōu)選的，所述步驟八試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)：間歇組合灌溉中灌水定額共22.2cm，單次入滲水量根據(jù)所占比例計(jì)算而得，單次入滲水量結(jié)束，間歇一定的時(shí)間后，進(jìn)行下一輪灌溉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

（1）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，合理開(kāi)發(fā)利用了微咸水資源，淡水用量大大降低；

（2）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，由于間歇供水的作用，使土壤表面形成了致密層，土壤剖面水分分布更均勻，為作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境；

（3）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，由于土壤剖面水分分布更均勻，降低了根區(qū)土壤溶液鹽分含量，提高了土壤脫鹽率，使土壤向著有利于作物正常生長(zhǎng)的方向發(fā)展。

附圖說(shuō)明

圖1為一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法流程圖；

圖2為間歇時(shí)間為0min先淡后咸土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖3為間歇時(shí)間為0min先咸后淡土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖4為間歇時(shí)間為30min先淡后咸土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖5為間歇時(shí)間為30min先咸后淡土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖6為間歇時(shí)間為60min先淡后咸土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖7為間歇時(shí)間為60min先咸后淡土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖8為間歇時(shí)間為120min先淡后咸土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律；

圖9為間歇時(shí)間為120min先咸后淡土壤全鹽量隨土層深度的變化規(guī)律。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，所描述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，包括如下步驟：

步驟一、實(shí)地調(diào)研：試驗(yàn)地點(diǎn)位于濱州市濱城區(qū)，土壤屬于粉砂質(zhì)壤土，土壤含鹽量平均值為2.381g/kg，屬于中度鹽堿土壤。試驗(yàn)地呈不規(guī)則梯形，北面為444m，南面為507米，東面為110m,西面為260m,面積為82140m²。此試驗(yàn)區(qū)主要農(nóng)作物為冬小麥-夏玉米，采用大水漫灌的方式進(jìn)行洗鹽。該區(qū)域地下水埋深為3米左右。

步驟二、取土樣

從表層至80cm深度每隔20cm分層取擾動(dòng)土和原狀土，每層三個(gè)重復(fù)。

步驟三、取水樣

用干凈的礦泉水瓶在試驗(yàn)田的四周取地表水和地下水水樣。

步驟四、土樣分析

表1供試土壤顆粒組成及分類

表2供試土壤的基本物理化學(xué)性質(zhì)

原狀土取回后，立即測(cè)定土壤容重和田間持水率；擾動(dòng)土經(jīng)過(guò)風(fēng)干、碾壓、篩分、均勻混合后制備成室內(nèi)試驗(yàn)土樣，測(cè)定土壤初始含水率、土壤全鹽量、土壤ec值；利用mastersizer3000型激光粒度儀測(cè)定土壤顆粒組成，并按照國(guó)際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)土壤質(zhì)地進(jìn)行劃分，具體基本物理化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1，表2，根據(jù)我國(guó)華北平原土壤鹽堿化程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，供試土壤為中度鹽堿化土壤。

步驟五、水樣分析

表3灌溉水質(zhì)化學(xué)組成

試驗(yàn)用水包括淡水和3g/l的微咸水。其中淡水使用的是蒸餾水，礦化度為0g/l；微咸水是根據(jù)研究區(qū)潛層地下微咸水的鹽分組成，在室內(nèi)利用化學(xué)藥劑室內(nèi)配制而成。各種可溶性鹽濃度見(jiàn)表3。

步驟六、凈灌水定額設(shè)計(jì)

灌水定額根據(jù)下式計(jì)算得：

式中，h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，cm，取60cm；θmax為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層允許的最大含水率，為田間持水率（占干土重），取28.62%；θmin為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層初始含水率（占干土重），取2%；γ土、γ水分別為土壤干容重和水的密度，取1.39g/cm³和1g/cm³。

步驟七、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作與安裝

整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)包括試驗(yàn)土柱和供水裝置。試驗(yàn)土柱是由內(nèi)直徑為8cm，高為90cm的有機(jī)玻璃制成。在土柱側(cè)面10cm以下，每隔5cm開(kāi)一直徑為15mm的圓形取樣口，便于取土分析土壤水分和鹽分含量；利用馬氏瓶自動(dòng)供水，其截面積為50.24cm²，高為50cm，供水水頭控制在2cm左右。土柱與馬氏瓶外壁標(biāo)有刻度，用于觀測(cè)馬氏瓶水位和濕潤(rùn)鋒運(yùn)移深度。

步驟八、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

采用微咸水直接灌溉和咸淡水間歇組合灌溉兩種灌溉模式，以全部淡水灌溉為對(duì)照組；直接灌溉為淡水和礦化度為3g/l的微咸水；咸淡水間歇組合灌溉模式包括：組合次序?yàn)橄认蹋?g/l）后淡、先淡后咸（3g/l）；間歇時(shí)間為0min,30min；組合比例為：2:1，1:1，1:2。

步驟九、室內(nèi)土柱試驗(yàn)

試驗(yàn)開(kāi)始前，將初始含水率為2%的試驗(yàn)土樣按土壤容重1.39g/cm³分16層均勻裝入土柱，每層5cm，裝土高度為80cm。填裝完畢后，在土表放置一張與土柱內(nèi)截面積相同的帶孔濾紙以防止灌水時(shí)對(duì)表土的沖刷。試驗(yàn)開(kāi)始后，利用馬氏瓶自動(dòng)供水以提供恒定水頭。當(dāng)灌水定額入滲結(jié)束后，立即從土表至濕潤(rùn)鋒處每隔5cm提取土樣，用烘干法測(cè)定土壤含水率，利用dds-11a型電導(dǎo)率儀測(cè)定水土比為5:1的土壤溶液電導(dǎo)率，并利用土壤含鹽量與土壤浸提液電導(dǎo)率之間的關(guān)系，將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為含鹽量，具體的轉(zhuǎn)化公式為：

式中：y為土壤含鹽量,g/kg；ec5:1為25℃下水土比為5:1的土壤浸提液電導(dǎo)率，ms/cm。

實(shí)施例2一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法

本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是步驟八中試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，其它步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。

步驟八、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

采用微咸水直接灌溉和咸淡水間歇組合灌溉兩種灌溉模式，以全部淡水灌溉為對(duì)照組；直接灌溉為淡水和礦化度為3g/l的微咸水；咸淡水間歇組合灌溉模式包括：組合次序?yàn)橄认蹋?g/l）后淡、先淡后咸（3g/l）；間歇時(shí)間為0min,60min；組合比例為：2:1，1：1，1:2。

實(shí)施例3一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法

本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是步驟八中試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，其它步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。

步驟八、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

采用微咸水直接灌溉和咸淡水間歇組合灌溉兩種灌溉模式，以全部淡水灌溉為對(duì)照組；直接灌溉為淡水和礦化度為3g/l的微咸水；咸淡水間歇組合灌溉模式包括：組合次序?yàn)橄认蹋?g/l）后淡、先淡后咸（3g/l）；間歇時(shí)間為0min,120min；組合比例為：2:1，1：1，1:2。

結(jié)果檢測(cè)：

（1）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，淡水用量降低。

（2）表4間歇組合灌溉土壤含水率變異系數(shù)

使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，咸淡水間歇組合灌溉土壤剖面含水率變異系數(shù)均小于全淡水直接灌溉，說(shuō)明咸淡水間歇組合灌溉模式土壤剖面含水率分布更均勻，更有利于提高農(nóng)田水資源的利用效率，能為作物提供更適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。具體指標(biāo)見(jiàn)表4。

（3）使用本發(fā)明的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，對(duì)各土層土壤含鹽量分析，可知，在一定的土層深度范圍內(nèi)，咸淡水間歇組合灌溉土壤含鹽量均小于微咸水直接灌溉，且與全淡水灌溉差異較小。說(shuō)明，咸淡水間歇組合灌溉能夠在不對(duì)作物根系密集區(qū)產(chǎn)生鹽害的前提下，充分利用微咸水緩解灌區(qū)農(nóng)田干旱問(wèn)題,具體指標(biāo)見(jiàn)圖2到圖9。

綜上所述，運(yùn)用本發(fā)明提供的一種鹽堿地微咸水與淡水間歇組合灌溉方法，節(jié)約了淡水用量、提高了灌水均勻性，對(duì)鹽堿土壤的改良具有很好的效果。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上對(duì)發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅作為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。