三江平原地下水水文地球化学特征、控制机制及灌溉适宜性评价

《Scientific Reports》：Hydrogeochemical characteristics, controlling processes, and irrigation suitability assessment of groundwater in the Sanjiang Plain, China

　　

摘要

地下水对全球灌溉供水至关重要，其质量直接影响农业的可持续发展。然而，在半湿润地区，关于灌溉水质及其主要控制因素的研究仍然有限。因此，以三江平原为例，本研究采用水化学分析、灌溉水质评估和多元统计方法，系统探讨了该地区地下水的水文地球化学特征、灌溉适宜性及其主要控制机制。结果表明，该地区地下水的主要水化学类型为HCO₃-Ca型，大多数离子的空间变异性中等至显著。其水化学成分主要受岩石风化作用的影响，其中碳酸盐矿物、硅酸盐矿物和蒸发岩的溶解作用起主导作用，石膏的溶解贡献有限。研究区域的地下水总体上适合农业灌溉。不过，东北部的建三江地区电导率（EC）、钠含量（Na%）和溶解性盐分（RSC）值较高，而东南部地区的电导率和溶解性盐分值也较高，这可能引发土壤盐碱化风险。这种空间变异主要由自然地质条件控制：碳酸盐矿物的风化作用决定了溶解性盐分（RSC）的空间分布；岩盐和硅酸盐矿物的溶解影响土壤酸碱度（SAR）和钠含量的变化，并通过抑制阳离子交换过程间接影响溶解性盐分的分布。溶解性盐分（RSC）与其他水化学参数之间的相关性较低，表明其空间分布受多种因素共同调控。这些发现可为类似地区的地下水资源合理利用、灌溉管理以及盐碱化危害的预防与控制提供科学依据。