尽管国际上对斥水土壤的关注已有百余年的历史,但由于田间土壤结构的复杂性,微生物、有机质、气候、温度、土壤含水率等都对土壤斥水有不同程度的贡献,且SWR随空间和时间的变化呈现出不同程度的变异,迄今为止对SWR的研究除发展了各种不同的方法和探索了SWR的来源外,在SWR发生机理及相关理论方面并没有大的突破。
根据以上分析,虽然国内外已经开展了大量斥水土壤方面的研究,获得了丰富的研究成果,但仍存在以下问题:
(1)斥水土壤水分运动参数依斥水程度的变化规律如何,应采用什么模型进行定量表达,经典模型是否仍旧适用,目前并没有定论。土壤水力参数在水分和溶质运移特征模拟中必不可少。相对于亲水土壤,斥水盐渍土的水力参数更复杂,它既受盐分运动的影响,还受斥水特征的影响,因此其参数同时受斥水和含盐水平影响。这种复杂情况下斥水性盐渍土水力参数模型的准确度是斥水土壤水盐运移研究和模拟的关键。但目前国内外关于采用经验或理论方法改进和推求斥水盐碱土的水力性质新模型方面尚无系统的研究成果。由于斥水土壤的入渗和蒸发过程都与亲水土壤不同,因此有必要从参数角度进行对比,以便将斥水因素引入土壤水分运动参数,从而进一步实现对斥水土壤水分运动的模拟。以往在考虑SWR影响推求斥水土壤的水力参数新模型方面做了一些研究,但成果的适用性有限,且未与不考虑SWR情况下的结果做对比。另外,将亲水土壤水分运动的相关理论通过标定理论扩展应用于斥水土壤的不多,目前缺乏适宜的描述斥水土壤水力性质的新模型,而这是斥水土壤水分运动研究的一大障碍。而提出考虑斥水程度强弱因素的水力性质新模型是重点研究内容之一。
(2)土壤不同质地剖面的土层排列在很大程度上影响土壤的水分运动,夹层的存在将减缓水分的运移似乎已成定论,但到目前为止,对于不同质地的土壤和夹层对水分运动的阻碍作用及产生这种阻碍作用的原因还存在着分歧。国内关于斥水土壤的研究起步晚、研究成果偏少,关于夹层斥水土壤水分运动规律还不是很清楚。由于土壤层状结构和SWR的普遍存在,有必要对不同的斥水程度层状土壤的入渗蒸发规律进行研究。这对于改善土壤水分状况、防止土地退化具有理论指导意义和实际应用价值。
(3)不同的灌溉条件,如蒸馏水灌溉、微咸水灌溉及污水灌溉对于不同类型斥水土壤中水盐及离子分布规律的影响,目前研究较少,需要进行相关研究,对比其差异性,解释其机理。
(4)斥水土壤膜下滴灌土壤水分和溶质分布规律研究较少。目前我国发现的斥水土壤大多分布在北方,如新疆次生盐渍土区、内蒙古草原。其中新疆次生盐渍土区近些年在大力推广膜下滴灌,因此对斥水土壤在膜下滴灌条件下的水分和溶质运移规律应着重进行研究。
(5)土壤蒸发的水盐运移及分布规律方面的研究,多针对均质土进行,层状土中水热运移要比均质土复杂得多。此外,不同的覆膜状态对土壤的水热状况影响不同,覆膜种植大面积存在以及覆膜种植过程中因破苗孔、灌水时人为增加孔等现实因素,目前对于覆膜开孔条件下层状土壤的水热研究相对滞后。研究过程中考虑覆膜开孔率及SWR特征对层状土壤水热的影响,才更符合生产实际需要。目前,有关SWR对水盐运动的影响机理还较少有报道,在控制大气蒸发能力不变条件下,不同斥水程度的土壤在覆膜开孔蒸发过程中水分和盐分的运动规律以及斥水程度与覆膜开孔率两因素综合作用下水盐运动规律尚不清楚。
(6)国内外研究者采用不同的方法对土壤水力性质的空间变异性进行了大量研究,取得了相当多的有意义的结论,但关于斥水土壤空间变异性的研究仅处于起始阶段,在有限的研究中大多采用经典统计学方法和地统计学法。采用地统计学法研究土壤斥水和水力性质的空间变异性虽然能够揭示其空间结构,但对于两者的相互作用和影响度无法定量分析,有必要结合不同方法如多重分形和小波分析等全面研究其联合空间变异特征。此外,对于土壤物理和化学因素影响斥水的机理仍不清楚,目前没有系统的研究能够揭示土壤物理化学性质和斥水指标之间的相互联系。
(7)斥水土壤进行灌溉时,采用什么方法能够改善盐碱土不同程度的SWR,从而增加土壤入渗性能方面,目前相关研究很少。
本书在全面分析国内外研究现状基础上,基于SWR的影响因素、斥水土壤水力性质的差异分析,对均质和层状斥水土壤等不同土壤结构,酒精、湿润剂和咸水等不同灌溉溶液以及滴灌灌溉方式下斥水土壤水盐运移过程进行了深入和系统分析,探讨了农田斥水土壤水盐特征的空间变异性,为了解斥水土壤的相关知识提供了参考。