第38卷 第1期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) Vol 38 No 1 2022年 1月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan 2022 125 磁化微咸水及石膏改良對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響 韋 開(kāi) 張繼紅 王全九 丁 倩 陳 勇 西安理工大學(xué)省部共建西北旱區(qū)生態(tài)水利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安 710048 摘 要 為了探究磁化水和石膏共同作用對(duì)水鹽運(yùn)移特征的影響 該研究通過(guò)室內(nèi)一維垂直入滲試驗(yàn) 分析未磁化和磁 化微咸水兩種類(lèi)型的灌溉水入滲下 5個(gè)石膏施量 0 0 1 0 2 0 4 0 6 kg m2 對(duì)土壤水分和鹽分運(yùn)移特征的影響 結(jié)果表明 磁化和未磁化微咸水入滲時(shí) 累積入滲量和濕潤(rùn)鋒深度均隨著石膏施量的增加而減小 不同石膏施量的磁化 微咸水最終累積入滲量與濕潤(rùn)鋒深度減小 土壤含水率比未磁化微咸水提高了11 14 相對(duì)于未磁化微咸水 磁化 微咸水降低了土壤水的入滲速率 減緩了濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速度 磁化微咸水入滲下 施加石膏降低了Philip入滲模型吸滲率 顯著提高了脫鹽率和脫鹽效率 磁化微咸水入滲下 石膏施量為0 4 kg m2時(shí) 與未磁化相比 磁化微咸水的土壤儲(chǔ)水量 增加了14 9 石膏施量為0 4 kg m2時(shí)淋洗效果最好 脫鹽率提高了59 可見(jiàn) 磁化微咸水入滲和石膏改良顯著影響 土壤的持水性和脫鹽效果 研究可為灌溉水高效利用和鹽堿地改良提供參考 關(guān)鍵詞 磁化 入滲 石膏 水鹽分布 脫鹽率 脫鹽效率 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2022 01 014 中圖分類(lèi)號(hào) S121 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002 6819 2022 01 0125 07 韋開(kāi) 張繼紅 王全九 等 磁化微咸水及石膏改良對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2022 38 1 125 131 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2022 01 014 http www tcsae org Wei Kai Zhang Jihong Wang Quanjiu et al Effects of magnetized saline water and gypsum amelioration on soil water salt movement J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2022 38 1 125 131 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 2022 01 014 http www tcsae org 0 引 言 在干旱半干旱地區(qū) 日益嚴(yán)重的水資源短缺和土壤 鹽漬化是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的兩大因素 1 因此 微咸 水利用成為至關(guān)重要可以滿足干旱農(nóng)業(yè)區(qū)域灌溉的水 源 國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)提高微咸水的利用問(wèn)題開(kāi)展了大 量的研究 微咸水直接用于田間灌溉 會(huì)導(dǎo)致土壤鹽分 含量增加 2 3 引起土壤質(zhì)量退化 存在次生鹽堿化的風(fēng) 險(xiǎn) 以致作物減產(chǎn) 4 6 土壤中鹽分含量過(guò)高會(huì)對(duì)土壤物 理化學(xué)以及微生物活動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響 7 尤其是鹽堿土中 大量Na 的累積 破壞土壤結(jié)構(gòu) 8 那么 如何科學(xué)合理 利用微咸水 保持土地資源的可持續(xù)利用成為研究者們 關(guān)注的熱點(diǎn) 磁化水處理技術(shù)具有高效 無(wú)污染的特點(diǎn) 因此 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域受到了廣泛的應(yīng)用 國(guó)內(nèi)外學(xué)者們發(fā) 現(xiàn) 水流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng) 水性質(zhì)包括黏度 密度 沸點(diǎn) 冰 點(diǎn) pH 電導(dǎo)率 表面張力和介電常數(shù)會(huì)發(fā)生變化 9 11 還有大量的研究集中于磁化水灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)及土壤環(huán) 境的影響 Maheshwari等 12 研究表明 磁化灌溉水能夠 顯著提高芹菜和豌豆產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力 Patil 13 研究磁化 水灌溉對(duì)香蕉產(chǎn)量的影響 結(jié)果表明磁化水促進(jìn)種子萌 收稿日期 2021 07 09 修訂日期 2021 10 10 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 41830754 52179042 作者簡(jiǎn)介 韋開(kāi) 博士生 研究方向?yàn)槲⑾趟咝Ю门c鹽堿地改良 Email 18291869766 通信作者 王全九 博士 教授 研究方向?yàn)樗临Y源與生態(tài)環(huán)境 Email wquanjiu 發(fā) 開(kāi)花 作物生長(zhǎng) 果實(shí)生長(zhǎng)和產(chǎn)量 避免了植物附 近鹽分的累積 劉秀梅等 14 研究表明 磁化處理的植株 光合機(jī)構(gòu)受鹽害程度較小 有利于維持葉片光合器官功 能的完整性 有益于光合作用的進(jìn)行 為作物生長(zhǎng)和發(fā) 育提供物質(zhì)基礎(chǔ) Mostafazadeh Frad 等 15 研究發(fā)現(xiàn)磁化 水灌溉顯著減少了土壤中的陽(yáng)離子和陰離子 Surendran 等 16 研究同樣發(fā)現(xiàn)磁化水的水性質(zhì)如電導(dǎo)率 溶解性總 固體和pH改變 磁化水灌溉提高了茄子的產(chǎn)量 王全九 等 17 研究磁化強(qiáng)度對(duì)水分入滲和水鹽運(yùn)移特征的影響 在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0 3T時(shí)土壤的脫鹽效果最好 石膏主要成 分是CaSO4 作為一種低成本 可行性高的化學(xué)措施 被廣泛用于鹽堿地土壤改良方面 18 石膏中含有的鈣離 子能夠?qū)Ⅺ}堿土土壤膠體上吸附的鈉離子置換出來(lái) 進(jìn) 而改善土壤結(jié)構(gòu) 張繼紅等 19 研究表明施用石膏對(duì)增加 土壤的保水性有顯著影響 王金滿等 20 研究結(jié)果顯示石 膏可以用來(lái)改良?jí)A化土壤 但過(guò)量施加石膏不僅會(huì)增加 土壤鹽分還會(huì)抑制作物生長(zhǎng) 還有一些研究表明施用石 膏可以降低土壤pH和堿化度 21 然而 關(guān)于磁化水處理 技術(shù)與石膏結(jié)合作用的研究較少 磁化微咸水與石膏對(duì) 土壤水鹽運(yùn)移特征的影響尚不明晰 因此 本文通過(guò)一 維積水入滲試驗(yàn) 研究未磁化和磁化微咸水入滲條件下 石膏對(duì)土壤入滲和水鹽運(yùn)移的影響 揭示磁化微咸水入 滲下 施加石膏對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)和脫鹽效果的影響 為 磁化水處理技術(shù)和石膏用于微咸水利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域 提供理論依據(jù) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2022年 126 1 材料和方法 1 1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料包括磁化水的制備系統(tǒng) 土柱和馬式瓶 磁化水的制備系統(tǒng)見(jiàn)圖1 試驗(yàn)水源為地下水 礦化度為 2 3 g L 磁化器采用管道式磁化器 磁化強(qiáng)度為0 3 T 磁化器安裝在管道直徑為63 mm的管道上 供水管道水 流速為0 14 m s 圖1 磁化水制備系統(tǒng)及磁場(chǎng)分布 Fig 1 Schematic of magnetized system and magnetic fields 試驗(yàn)土柱為內(nèi)徑8 cm 高50 cm的有機(jī)玻璃圓柱 外側(cè)貼有刻度紙 作為試驗(yàn)前裝土和讀取濕潤(rùn)鋒讀數(shù)的 參照依據(jù) 底端固定法蘭式透氣地板 供水裝置為馬氏 瓶 可以為入滲試驗(yàn)提供一個(gè)恒定不變的水頭 馬氏瓶 側(cè)壁也貼有刻度紙 便于測(cè)記試驗(yàn)過(guò)程馬氏瓶中水量隨 時(shí)間的變化情況 1 2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)土樣取自巴音郭楞蒙古自治州水利科研所試驗(yàn) 地0 30 cm的土壤 根據(jù)美國(guó)土壤質(zhì)地三角圖計(jì)算可知 試驗(yàn)土樣為砂土 黏粒0 82 粉粒9 70 砂粒89 48 0 30 cm土壤平均容重是1 63 g cm3 土樣的初始體積含 水率0 08 cm3 cm3 初始電導(dǎo)率為685 S cm 試驗(yàn)設(shè)置2 種灌水水質(zhì) 未磁化微咸水和磁化微咸水 根據(jù)已有 的關(guān)于石膏改良鹽堿土的研究結(jié)果 本試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)石 膏 CaSO4 2H2O 施量梯度分別為0 0 1 0 2 0 4 0 6 kg m2 即0 1 000 2 000 4 000 6 000 kg hm2 共 10個(gè)處理 每個(gè)處理進(jìn)行4次重復(fù)試驗(yàn) 試驗(yàn)開(kāi)始前用 全自動(dòng)表面張力儀測(cè)得未磁化微咸水和磁化微咸水的表 面張力分別為72和66 mN m 試驗(yàn)開(kāi)始前土樣過(guò)2 mm 篩 將篩好的土樣與石膏分別按照試驗(yàn)設(shè)置的梯度混勻 然后將土樣按照土壤容重1 63 g cm3 分8層均勻裝入土 柱 每層5 cm 裝土深度共計(jì)40 cm 夯實(shí)每層土柱 層 與層之間進(jìn)行打毛 裝土完畢后 在土體頂部放置一張 濾紙 防止入滲時(shí)對(duì)土體的沖濺 于馬氏瓶中裝入水樣 進(jìn)行試驗(yàn) 積水深度控制在2 cm左右 試驗(yàn)過(guò)程中 從 馬氏瓶開(kāi)始供水用秒表記錄時(shí)間 同時(shí)記錄馬式瓶水位 變化和濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離 入滲至距離裝土表面35 cm 位置處 立即停止供水 結(jié)束秒表計(jì)時(shí)并迅速排干土壤 表層的積水 從表層至35 cm處每隔5 cm采集土樣 用 來(lái)測(cè)定各組處理土壤剖面的含水率和電導(dǎo)率 1 3 計(jì)算方法 1 3 1 Philip入滲模型 Philip 22 基于垂直入滲試驗(yàn) 通過(guò)求解土壤水分運(yùn)動(dòng) 基本方程的冪級(jí)數(shù)解獲得短歷時(shí)的入滲公式 其表達(dá)式 如下 I St0 5 1 式中I為累積入滲量 cm S為吸滲率 cm min0 5 t為 入滲時(shí)間 min 1 3 2 土壤儲(chǔ)水量和含鹽量 土壤儲(chǔ)水量計(jì)算公式如下 23 SWS m s H 10 2 m MW MD MD 100 3 土壤體積含水率計(jì)算公式如下 VWC m s 4 式中SWS為土壤儲(chǔ)水量 mm VWC為土壤體積含水率 cm3 cm3 m為土壤質(zhì)量含水率 s為土壤容重 g cm3 H為土層厚度 cm MW為濕土質(zhì)量 g MD為干土質(zhì) 量 g 土壤含鹽量計(jì)算公式如下 24 SC 3 946EC1 5 5 式中SC為土壤含鹽量 g kg EC1 5為電導(dǎo)率 S cm 1 3 3 脫鹽率和脫鹽效率 定義土壤的初始含鹽量為Si 入滲結(jié)束后的含鹽量定 義為Sf 脫鹽率定義為DS 脫鹽效率定義為DF 那么可 得到以下公式 DS Sf Si Si 100 6 DF Sf Si Si I 100 7 當(dāng)DS DF為負(fù)值時(shí) 表示土壤脫鹽 正值時(shí)表示土 壤積鹽 1 3 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS Statistics version 22進(jìn)行方差分析 處理 間的差異顯著性用0 05 水平上的最小顯著性檢驗(yàn) Least Significant difference LSD 圖形使用Microsoft Visio 2020 Excel2020和Prism 8進(jìn)行繪制 2 結(jié)果與分析 2 1 磁化處理和石膏對(duì)土壤入滲特性的影響 圖2a和2b分別顯示了不同石膏施量的未磁化和磁化 微咸水累積入滲量隨時(shí)間的變化過(guò)程 從圖2a 和圖2b 可以看出 不同石膏施量的未磁化和磁化處理的累積入 第1期 韋 開(kāi)等 磁化微咸水及石膏改良對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響 127 滲量均隨時(shí)間的增加而增加 隨著入滲歷時(shí)的增加 各處 理的累積入滲量逐漸出現(xiàn)差異 相同入滲歷時(shí)條件下 未 磁化和磁化微咸水的累積入滲量均隨著石膏施量的增加 而減小 入滲結(jié)束時(shí) 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4 和 0 6 kg m2時(shí) 磁化微咸水的累積入滲量較未磁化微咸水分 別減小了14 9 10 9 9 5 8 0 和8 9 圖3a和 3b分別顯示了不同石膏施量的未磁化和磁化微咸水濕潤(rùn) 鋒深度隨時(shí)間的變化過(guò)程 不同石膏施量條件下 未磁化 和磁化處理的濕潤(rùn)鋒深度隨時(shí)間的變化規(guī)律和累積入滲 量相同 入滲結(jié)束時(shí) 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4 和 0 6 kg m2時(shí) 磁化微咸水的入滲時(shí)間較未磁化微咸水分別 增加了16 7 10 0 6 5 9 4 和7 4 王全九等 25 分析得出 土壤中運(yùn)輸通道和能量差決定了水分在土壤中 運(yùn)動(dòng)的速度與數(shù)量 分析土壤水分運(yùn)動(dòng)的一維垂直非飽和 Darcy定理 土壤水分通量主要取決于吸力梯度和非飽和 導(dǎo)水率 磁化后的微咸水表面張力變小 那么 水吸力和 導(dǎo)水率變小 土壤水分通量減小 導(dǎo)致土壤入滲能力下降 圖2 未磁化和磁化微咸水入滲條件下石膏施量對(duì) 累積入滲量的影響 Fig 2 Effect of gypsum application amount on cumulative infiltration under non magnetized and magnetized saline water 未磁化微咸水入滲條件下 累積入滲量隨石膏施量 的增加而減小 與未施石膏相比 施量為0 1 0 2 0 4 和0 6 kg m2的累積入滲量減小了9 8 13 3 17 1 和 21 5 這一結(jié)果與梁嘉平等 26 的研究結(jié)果類(lèi)似 磁化微 咸水入滲條件下也呈現(xiàn)相同的規(guī)律 與未施石膏相比 施量為0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2的累積入滲量減小了 5 6 7 8 10 4 和16 0 從圖3a和3b可以看出 相同入滲歷時(shí)條件下 未磁化和磁化處理的濕潤(rùn)鋒深度 隨石膏施量的增加而減小 這是因?yàn)槭嗟氖褂?大幅 度增加了土壤中交換性鈣離子的含量 置換出了土壤顆 粒上的鈉離子 堵塞土壤孔隙 進(jìn)而減小了水分入滲 圖3 未磁化和磁化微咸水入滲條件下石膏施量對(duì) 濕潤(rùn)鋒深度的影響 Fig 3 Effect of gypsum application amount on wetting front depth under non magnetized and magnetized saline water 2 2 磁化處理和石膏對(duì)土壤入滲模型參數(shù)的影響 為了進(jìn)一步分析磁處理和石膏施量對(duì)水分運(yùn)動(dòng)的影 響 利用Philip一維垂直入滲模型擬合入滲數(shù)據(jù) 結(jié)果如 表1所示 Philip入滲公式擬合不同石膏施量條件下未磁 化和磁化處理效果均較好 決定系數(shù)均能達(dá)到0 99 進(jìn) 一步分析未磁化和磁化處理?xiàng)l件下 石膏施量與吸滲率 之間的關(guān)系 發(fā)現(xiàn)土壤吸滲率隨著石膏施量的增加而減 小 分析相同石膏施量處理 得出磁化微咸水的土壤吸 滲率小于未磁化 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2 時(shí) 磁化微咸水的吸滲率較未磁化分別減小了24 4 22 7 19 1 19 1 和19 2 隨著石膏施量的增加 石膏減慢了土壤水分的入滲 磁化處理也降低了土壤水 分的入滲能力 這與磁化處理和石膏施量對(duì)水分入滲過(guò) 程的影響結(jié)果一致 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2022年 128 表1 Philip模型入滲參數(shù)擬合結(jié)果 Table 1 Parameters of Philip infiltration model in experiment 未磁化微咸水 Non magnetized saline water 磁化微咸水 Magnetized saline water 石膏施量 Gypsum application amount kg m 2 吸滲率 S Sorptivity 決定系數(shù)Determination coefficient R2 吸滲率 S Sorptivity 決定系數(shù)Determination coefficient R2 0 2 784 0 989 2 106 0 985 0 1 2 370 0 985 1 831 0 989 0 2 2 030 0 991 1 643 0 988 0 4 1 867 0 992 1 510 0 993 0 6 1 671 0 991 1 351 0 990 2 3 磁化處理和石膏對(duì)土壤水分和鹽分分布特征的影響 不同石膏施量條件下 未磁化和磁化微咸水處理土 壤體積含水率隨土層深度的變化情況如圖4所示 圖4 未磁化和磁化微咸水入滲條件下石膏施量對(duì) 土壤含水率的影響 Fig 4 Effects of gypsum application on soil water content under the infiltration condition of non magnetized and magnetized saline water 未磁化和磁化處理的土壤含水率均隨著土層深度的 增加而減小 磁化處理的土壤體積含水率大于未磁化 土壤含水率隨著石膏施量的增加而增大 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2時(shí) 磁化處理的0 30 cm土壤 平均含水量較未磁化分別提高了12 11 14 14 和11 水流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng) 水的電磁學(xué) 熱力學(xué) 光學(xué)和 力學(xué)性質(zhì)例如黏度 密度 電導(dǎo)率 表面張力和介電常 數(shù)發(fā)生改變 27 Mostafazadeh Fard 等 28 研究磁化水和灌 水鹽分對(duì)滴灌系統(tǒng)下土壤含水率的影響 試驗(yàn)分為磁化 和未磁化處理 灌水的水源為井水 200和400 mg L含鹽 量三種 試驗(yàn)結(jié)果表明磁化處理較未磁化處理土壤含水率 顯著提高了7 5 與本研究的結(jié)論一致 單魚(yú)洋等 29 30 研 究也表明磁化處理能夠提高土壤的含水量 這是由于經(jīng) 過(guò)磁化處理 水的締合態(tài)水分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)分散成自由單 體和二聚體 更多的水分進(jìn)入土壤的微小孔隙 從而提 高土壤的含水率 為了探明磁化處理和石膏施量對(duì)土壤鹽分的影響 對(duì)不同石膏施量下未磁化和磁化處理土壤剖面含鹽量進(jìn) 行了分析 圖5 圖5 未磁化和磁化微咸水入滲條件下石膏施量對(duì) 土壤含鹽量的影響 Fig 5 Effects of gypsum application on soil salinity of non magnetized and magnetized saline water 從圖5可以看出 土壤鹽分遵循 鹽隨水走 的運(yùn) 移規(guī)律 表層鹽分最小 鹽分在濕潤(rùn)鋒附近累積 定義 土壤含鹽量小于土壤初始含鹽量的區(qū)域?yàn)槊擕}區(qū)或脫鹽 區(qū)深度 脫鹽區(qū)深度隨著石膏施量的增加呈現(xiàn)先增加后 減小的趨勢(shì) 石膏施量在0 4 kg m2時(shí) 脫鹽區(qū)的深度最 大 在濕潤(rùn)鋒附近處 土壤含鹽量隨著石膏施量的增加 呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì) 與上層土壤的規(guī)律相反 這是 第1期 韋 開(kāi)等 磁化微咸水及石膏改良對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響 129 因?yàn)闈駶?rùn)鋒附近的土壤含水率隨著石膏施量的增加含水 率減少 相同石膏施量條件下 磁化處理的脫鹽區(qū)深度大 于未磁化 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2時(shí) 磁化處理土層20 cm處的含鹽量較未磁化分別減小了 48 8 28 7 37 5 29 1 和60 0 主要是由于微咸 水磁化后水的物理化學(xué)性質(zhì)改變 水分子更容易進(jìn)入土壤 的微小孔隙 土壤中的鹽分運(yùn)移遵循 鹽隨水走 的遷移 規(guī)律 那么 更多的水分進(jìn)入土壤孔隙淋洗更多的鹽分 2 4 磁化處理和石膏對(duì)鹽分淋洗和土壤儲(chǔ)水量的影響 為了進(jìn)一步明確磁化處理和石膏對(duì)土壤鹽分的作用 效果 對(duì)入滲結(jié)束后未磁化和磁化處理下不同石膏施量 的30 cm土層深度內(nèi)土壤的脫鹽率和脫鹽效率進(jìn)行了分 析 表2 從表2可以看出 磁化處理的土壤脫鹽率和 脫鹽效率顯著高于未磁化 未磁化和磁化處理下脫鹽率 和脫鹽效率均隨著石膏施量的增加呈現(xiàn)先提高后降低的 趨勢(shì) 石膏施量為0 0 1 0 2和0 4 kg m2時(shí) 磁化處理 的脫鹽率較未磁化分別提高了59 39 42 和59 當(dāng)石膏施量為0 6 kg m2時(shí) 未磁化微咸水出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象 這是由于石膏施量過(guò)大導(dǎo)致水分運(yùn)動(dòng)過(guò)慢 水分主要分 布在上層土壤 導(dǎo)致土壤溶液中鹽分離子的濃度增大 造成鹽分累積 當(dāng)石膏施量為0 4 kg m2時(shí) 磁化處理的 脫鹽率和脫鹽效率最大 磁化處理在石膏施量為 0 2 kg m2時(shí)的脫鹽率和脫鹽效率也顯著高于未磁化下石 膏施量為0 4 kg m2的處理 P 0 05 由此可以看出 磁化條件下單位水體的淋洗鹽分能力提高 為了探明磁化處理和石膏對(duì)土壤水分的影響 對(duì)入 滲結(jié)束后未磁化和磁化處理下不同石膏施量的30 cm土 層深度內(nèi)土壤儲(chǔ)水量進(jìn)行了分析 表3 施加石膏能夠 增加土壤的儲(chǔ)水量 分析表3可知 磁化處理也可以增 加土壤的儲(chǔ)水量 石膏施量為0 4 kg m2時(shí) 與未磁化微 咸水相比 磁化微咸水土壤儲(chǔ)水量提高了14 9 這與 Khoshravesh等 31 研究結(jié)果一致 表2 不同石膏施量下未磁化和磁化微咸水入滲的土壤脫鹽率 和脫鹽效率 Table 2 Soil salinity desalination rate and desalination efficiency at different gypsum application amount under non magnetized and magnetized saline water 試驗(yàn)處理 Experimental treatments 石膏施量 Gypsum application amount kg m 2 初始 含鹽量 Initial salt content g kg 1 鹽分變化量Salinity variation S g kg 1 脫鹽率 Desalination rate 脫鹽效率 Desalination efficiency cm 1 0 2 91 0 42 24 4g 0 46g 0 1 2 91 1 14 39 2e 1 38e 0 2 2 91 1 32 45 3d 1 65d 0 4 2 91 1 39 47 8d 1 82d 未磁化微咸水 Non magnetized saline water 0 6 2 91 0 27 9 4h 0 38h 0 2 91 1 42 38 8d 1 81d 0 1 2 91 1 59 54 6c 2 15c 0 2 2 91 1 87 64 2b 2 59b 0 4 2 91 2 21 76 1a 3 16a 磁化微咸水 Magnetized saline water 0 6 2 91 0 94 32 2f 1 42f 注 表示脫鹽 表示積鹽 通過(guò)LSD顯著性檢驗(yàn) 不同小寫(xiě)字母表示 各處理在0 05水平上的顯著性 S表示入滲結(jié)束時(shí)土壤含鹽量與土壤初始 含鹽量的差值 Note represent soil salinity desalination represent soil salinity accumulation Different letters indicate significance difference between treatments at 0 05 level according to the LSD test S is the difference between the soil salt content at the end of infiltration and the initial soil salt content 表3 不同石膏施量下未磁化和磁化微咸水入滲的土壤儲(chǔ)水量 Table 3 Soil water storage at different gypsum application amount under non magnetized and magnetized saline water 試驗(yàn)處理 Experimental treatments 石膏施量 Gypsum application amount kg m 2 初始儲(chǔ)水量 Initial soil water storage mm SWS mm 0 0 75 71 8d 0 1 0 75 75 5cd 0 2 0 75 78 1c 0 4 0 75 82 4b 未磁化微咸水 Non magnetized saline water 0 6 0 75 82 9b 0 0 75 81 3b 0 1 0 75 84 9b 0 2 0 75 91 8a 0 4 0 75 94 7a 磁化微咸水 Magnetized saline water 0 6 0 75 93 9a 注 SWS表示入滲結(jié)束時(shí)的土壤儲(chǔ)水量與初始土壤儲(chǔ)水量的差值 Note SWS is the difference between the soil water storage at the end of infiltration and the initial soil water storage 3 結(jié) 論 1 磁化處理對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)有顯著影響 磁化微咸 水能夠顯著降低水分入滲速率 在土壤中施加石膏顯著 減小了水分的入滲 累積入滲量隨著石膏施量的增加而 減小 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2時(shí) 磁 化處理的0 30 cm土壤平均含水率較未磁化分別提高了 12 11 14 14 和11 2 磁化微咸水處理對(duì)Philip入滲模型參數(shù)影響顯著 石膏施量為0 0 1 0 2 0 4和0 6 kg m2時(shí) 磁化微咸 水的吸滲率較未磁化分別減小了24 4 22 7 19 1 19 1 和19 2 同時(shí) 吸滲率隨著石膏施量的增加而減小 3 磁化處理能夠增強(qiáng)土壤持水能力 提高土壤脫鹽 率和脫鹽效率 脫鹽率和脫鹽效率隨著石膏施量的增加 先增大后降低 在施量為0 4 kg m2時(shí) 儲(chǔ)量量增加效果 最明顯 脫鹽效果最佳 本研究?jī)H考慮了磁化微咸水對(duì)土壤水鹽運(yùn)移特征的 影響 今后需要更多地從機(jī)理方面定量分析磁化技術(shù)對(duì) 微咸水和土壤質(zhì)量的影響 挖掘磁化水處理技術(shù)在農(nóng)業(yè) 灌溉方面的潛力 參 考 文 獻(xiàn) 1 Zhang Y Li X Imnek J et al Evaluating soil salt dynamics in a field drip irrigated with brackish water and leached with freshwater during different crop growth stages J Agricultural Water Management 2021 106601 2 Chen W Jin M Ferr T P A et al Spatial distribution of soil moisture soil salinity and root density beneath a cotton field under mulched drip irrigation with brackish and fresh water J Field Crops Research 2018 215 207 221 3 孫燕 王怡琛 王全九 增氧微咸水對(duì)小白菜光響應(yīng)特征 及產(chǎn)量的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2020 36 9 116 123 Sun Yan Wang Yichen Wang Quanjiu Effects of oxygenated brackish water on light response characteristics and yield of pakchoi Brassica chinensis L J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2020 36 9 116 123 in Chinese with English abstract 4 Cucci G Lacolla G Boari F et al Effect of water salinity 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2022年 130 and irrigation regime on maize Zea mays L cultivated on clay loam soil and irrigated by furrow in southern Italy J Agricultural Water Management 2019 222 118 124 5 王詩(shī)景 黃冠華 楊建國(guó) 等 微咸水灌溉對(duì)土壤水鹽動(dòng) 態(tài)與春小麥產(chǎn)量的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2010 26 5 27 33 Wang Shijing Huang Guanhua Yang Jianguo et al Effect of irrigation with saline water on water salt dynamic and spring wheat yield J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2010 26 5 27 33 in Chinese with English abstract 6 鄭九華 馮永軍 于開(kāi)芹 等 秸稈覆蓋條件下微咸水灌 溉棉花試驗(yàn)研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2002 18 4 26 31 Zheng Jiuhua Feng Yongjun Yu Kaiqin et al Irrigation with brackish water under straw mulching J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2002 18 4 26 31 in Chinese with English abstract 7 Wang Z Wang X Jiang L et al Reclamation of saline soil by planting annual euhalophyte Suaeda salsa with drip irrigation A three year field experiment in arid northwestern China J Ecological Engineering 2020 159 106090 8 郭全恩 南麗麗 李保國(guó) 等 灌溉水鹽分組成對(duì)土壤水 鹽遷移參數(shù)的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2017 33 23 123 128 Guo Quanen Nan Lili Li Baoguo et al Effect of salt ion composition of irrigation water on parameters of soil water and salt movement J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2017 33 23 123 128 in Chinese with English abstract 9 Amiri M C Dadkhah A A On reduction in the surface tension of water due to magnetic treatment J Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects 2006 278 252 255 10 Chang K T Weng C I The effect of an external electric field on the structure of liquid water using molecular dynamics simulation J Journal of Applied Physics 2006 100 43917 43922 11 Ghauri S A Ansari M S Increase of water viscosity under the influence of magnetic field J Journal of Applied Physics 2006 100 66101 66102 12 Maheshwari B L Grewal H S Magnetic treatment of irrigation water Its effects on vegetable crop yield and water productivity J Agricultural Water Management 2009 96 1229 1236 13 Patil A G Device for magnetic treatment of irrigation water and its effects on quality and yield of banana plants J International Journal of Biological Sciences and Applications 2014 4 152 156 14 劉秀梅 王華田 王彥平 等 磁化微咸水灌溉促進(jìn)歐美 楊I(lǐng) 107生長(zhǎng)及其光合特性分析 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2016 32 增刊1 1 7 Liu Xiumei Wang Huatian Wang Yanping et al Analysis of magnetic salinity water irrigation promoting growth and photosynthetic characterisitcs of Populus euramericanna Neva J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2016 32 Supp 1 1 7 in Chinese with English abstract 15 Mostafazadeh Frad B Khoshravesh M Mousavi S F Effects of magnetized water on soil chemical components underneath trickle irrigation J Journal of Irrigation infiltration gypsum soil water and salt distribution salinity desalination rate salinity desalination efficiency