弱透水地表覆蓋可顯著提高鹽漬土脫鹽效率
土壤鹽漬化是可溶性鹽分在土壤中積聚,導(dǎo)致土壤基本特性惡化和質(zhì)量下降的現(xiàn)象。全球范圍內(nèi)受鹽漬化危害的土地面積超過10億公頃,分布在100多個國家,。我國是世界第三大鹽堿地分布地區(qū)。據(jù)報道,,我國鹽漬土面積為9,913萬公頃,,約占世界鹽漬土總面積的10%,。目前,我國有各類可利用鹽漬土約3,600萬公頃,,其中耕地鹽漬化面積達到920.9萬公頃,。該類鹽堿土作為我國重要的后備土地資源,可通過鹽漬土改良將其重新納入耕地行列,,這對保障糧食安全和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義,。

目前,,改良鹽漬土常用的方法之一是土壤淋洗(見圖2a),用淡水或低鹽度咸水進行地表灌溉,,將表層土壤鹽分淋洗至深層,,然后通過地下暗管排出,以降低土壤鹽度,。然而,,這一土壤淋洗方法的脫鹽效果存在空間差異,通常暗管上方土壤脫鹽效果顯著高于兩暗管中間的地帶(見圖2a),。為了達到均勻的脫鹽效果,,在靠近暗管的土壤脫鹽完成后,土壤淋洗仍需要持續(xù)很長時間,,因此需要消耗大量的淡水資源,。

基于對地下排水系統(tǒng)滲流特性的研究,Zhang et al (2022) 近期提出了一種提高暗管排水系統(tǒng)淋洗效率的新方法,。這一方法在暗管上方設(shè)置弱透水地表覆蓋(LPSM)(見圖2b),。室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬的結(jié)果表明,設(shè)置地表覆蓋后,,其所需的淋洗時間和淋洗水量較傳統(tǒng)方法(未設(shè)置弱透水層)分別減少了60%和80%以上(見圖3),。數(shù)據(jù)分析顯示,這一方法不僅能夠顯著提高遠離暗管區(qū)域內(nèi)淋洗入滲速率,,而且還增加了靠近暗管區(qū)域內(nèi)孔隙水流速,,從而顯著提高淋洗效率。


據(jù)現(xiàn)有的現(xiàn)場試驗報道,,連續(xù)灌溉淋洗條件下,,淋洗脫鹽需水量為每畝360到600立方米,。據(jù)此推算,應(yīng)用弱透水地表覆蓋技術(shù)后淋洗脫鹽需水量理論上可降至每畝72—120立方米,,大大節(jié)省耗水量,。此外,此技術(shù)布置方便,,并可利用傳統(tǒng)土工膜替代弱透水地表覆蓋,,因此具有大規(guī)模機械化施工、布置的前景,,值得結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用效果進行進一步深入研究,。
論文全文
- Zhang, J., Werner, A.D. and Lu, C. (2022) “Improving salt leaching efficiency of subsurface drainage systems using low-permeability surface mulch,” Advances in water resources, 162, p. 104147. Doi: 10.1016/j.advwatres.2022.104147.