降低保護(hù)地土壤鹽分研究

蔣國(guó)軍，王建科，邵偉強(qiáng)，任永源,2

(1.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)科學(xué)研究院有限公司，杭州 310021；2.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司，杭州 310021)

0 引 言

土壤鹽漬化是指土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中的過(guò)程，我國(guó)大約有3 600萬(wàn)hm2，占全國(guó)可利用土地面積的4.88%[1]。設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展是土壤鹽漬化加速的原因之一，它使地下水位上升，破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，這樣不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，對(duì)社會(huì)發(fā)展造成諸多負(fù)面影響。

浙江省杭州市蕭山圍墾地區(qū)由于設(shè)施農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，導(dǎo)致鹽漬土面積迅速擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境急劇惡化。土壤鹽漬化越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了很大影響，嚴(yán)重制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。為此，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的對(duì)灌溉制度與灌溉措施的比較研究較多[2-4]。目前主要灌溉方式有漫灌、溝灌、滴灌和噴灌。漫灌和溝灌耗水量大,而噴灌和滴灌屬于高效節(jié)水型灌溉方式。從節(jié)水角度來(lái)看,滴灌具有明顯優(yōu)勢(shì)，滴灌具有對(duì)灌水時(shí)間、灌水量及土壤濕潤(rùn)范圍高度控制的特點(diǎn), 可以根據(jù)土壤物理性質(zhì)、作物根系分布和作物耗水量來(lái)調(diào)節(jié)土壤水分和養(yǎng)分[5]。

本試驗(yàn)為解決設(shè)施大棚土壤鹽漬化的問(wèn)題，探討不同灌溉方式及水源對(duì)設(shè)施大棚土壤鹽分的影響。以便找出一種適合本地區(qū)的高效、節(jié)本的改良設(shè)施大棚土壤鹽漬化的技術(shù)，為設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在浙江蕭山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園基地的大棚中進(jìn)行,土壤為重鹽漬土，質(zhì)地為沙壤土。滴灌水源分別為自來(lái)水(EC值0.23 mS/cm)、集雨池水(EC值0.36 mS/cm)和河水(EC值3.38 mS/cm)。滴灌管、水泵、HI98304-EC計(jì)等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3種灌溉處理方式：淋雨、漫灌、滴灌。水源為自來(lái)水、集雨池水2種。(由于當(dāng)?shù)睾铀瓻C值為3.38 mS/cm，明顯高于洗鹽前土壤EC值，故放棄試驗(yàn)。)

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前分別對(duì)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)大棚采集土樣，分0～10、10～20、20～30及30～40 cm 4個(gè)土層垂直剖面取土樣，每個(gè)大棚各個(gè)土層隨機(jī)取樣3個(gè)，然后混合分別測(cè)洗鹽前土壤EC值，土壤EC測(cè)定采用1∶2浸提法[6]。1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)大棚分別進(jìn)行滴灌、漫灌和淋雨降鹽試驗(yàn)。1號(hào)和4號(hào)大棚分別進(jìn)行自來(lái)水和集雨池水滴灌洗鹽，在滴水過(guò)程中每隔6 h分別測(cè)滲出水的EC值，120 h后測(cè)定0～40 cm不同垂直剖面土壤EC值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。運(yùn)用DPS7.05進(jìn)行差異顯著性分析，本試驗(yàn)土壤鹽分值用電導(dǎo)率值來(lái)表示。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)前分別對(duì)4個(gè)大棚進(jìn)行土壤垂直剖面不同鹽分測(cè)定，表1所示，隨著土層深度的增加，土壤EC值越來(lái)越小，在0～10、10～20、20～30及30～40 cm土層4個(gè)大棚的土壤鹽分均無(wú)顯著性差異，故可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

表1 4個(gè)大棚試驗(yàn)前不同土壤垂直剖面鹽分分析Tab.1 Salinity analysis in different soil layer of the four greenhouses before experiments

2.1 不同洗鹽方法比較

從圖1可以看出，揭膜淋雨能降低土壤鹽分，但效果沒(méi)有漫灌和滴灌洗鹽好。滴灌洗鹽和漫灌洗鹽在0～10 cm土層的洗鹽效果都較好，但滴灌洗鹽在0～10 cm土層的EC值在0.7 mS/cm左右，而漫灌洗鹽在10 cm土層的EC值在0.9 mS/cm以上，兩者含鹽量相差0.5倍左右。說(shuō)明滴灌洗鹽要比漫灌洗鹽好，但兩者均較洗鹽前的土壤含鹽量有大幅度下降。在10～20 cm土層，滴灌仍較漫灌洗鹽效果好，但差異不如0～10 cm土層的顯著。說(shuō)明灌水洗鹽可降低30 cm土層的鹽分。在40 cm土層，兩種洗鹽方法的洗鹽效果差異不大，較洗鹽前土壤鹽分略微降低，灌水洗鹽對(duì)40 cm以下土層鹽分變化基本沒(méi)有影響。

圖1 滴灌、漫灌和淋雨后垂直剖面各土層土壤EC值比較Fig.1 EC value of different soil layer under drip, flood, rain irrigation treatments

2.2 不同水源滴灌土壤滲出水EC值變化

在滴灌洗鹽后24 h左右，滴水的畦背土壤開(kāi)始滲水，每隔6 h測(cè)定滲出水的EC測(cè)定，發(fā)現(xiàn)隨著滴灌時(shí)間的延長(zhǎng)，其EC值逐漸下降，如圖2所示。24～48 h之間，不同水源隨滴灌時(shí)間的增加其滲出水的EC值逐漸減小，當(dāng)?shù)嗡畷r(shí)間超過(guò)48 h后其EC值變化趨于平穩(wěn)，說(shuō)明滴管洗鹽在48 h即可達(dá)到最為理想的效果。

圖2 不同水源滴灌時(shí)間與EC值動(dòng)態(tài)變化及趨勢(shì)線Fig.2 Changes and trends of EC value under different water resources irrigation

2.3 不同水源滴灌洗鹽前后土壤垂直剖面鹽分分布情況

不同水源滴灌洗鹽48 h后，進(jìn)行土層垂直剖面鹽分測(cè)定，結(jié)果如圖3所示，不同水源不同土層洗鹽后都比洗鹽前EC值降低。自來(lái)水和集雨池水洗鹽后，在10～40 cm土層的4個(gè)測(cè)試點(diǎn)中鹽分趨勢(shì)發(fā)生了變化，洗鹽前從表層到深層土鹽分逐漸降低，洗鹽后鹽分變化趨勢(shì)正好相反。不同水源洗鹽后，同一土層EC值差異不大，在30 cm以下洗鹽前后EC值變化不大。

圖3 滴灌前、后不同水源垂直剖面各土層土壤EC值比較Fig.3 Compare of different soil layers EC value before and after drip irrigation

3 結(jié) 論

從不同灌溉方式對(duì)洗鹽效果來(lái)看，滴灌洗鹽降低土壤鹽分效果高于漫灌洗鹽和揭膜淋雨洗鹽。淋雨洗鹽時(shí)間長(zhǎng)，受天氣影響大，且效果不明顯，故從發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的角度來(lái)看不宜選擇；漫灌洗鹽能達(dá)到一定的降鹽效果，但需水量大，需要一定規(guī)模的渠道來(lái)運(yùn)載水源，同時(shí)造成地下水位的上升，降鹽后易造成土壤鹽分再次積累；滴灌洗鹽持續(xù)滴水，形成脈沖式逐漸推進(jìn)，在多滴頭情況下，濕潤(rùn)峰相互重疊，使鹽分的側(cè)向移動(dòng)逐漸過(guò)渡到向下移動(dòng)，形成一個(gè)平面整體向下洗鹽，使0～20 cm的土層形成“淡化脫鹽層”，這與鄭東峰等[7]研究結(jié)果一致。而苗期植物生長(zhǎng)所需水分基本在0～20 cm土層，所以能有效的降低植物生長(zhǎng)區(qū)的鹽分，利用短周期的滴水洗鹽，能夠有效的控制返鹽。本研究認(rèn)為，滴灌洗鹽是降低設(shè)施內(nèi)土壤鹽漬化的最有效途徑。

通過(guò)測(cè)定滴灌后不同時(shí)間土壤滲出水的EC值，研究了滴灌洗鹽的最佳時(shí)間，當(dāng)?shù)嗡畷r(shí)間超過(guò)48 h后的EC值變化趨于平穩(wěn)，雖然48 h后土壤滲出水的EC值有微小降低，但下降不明顯，故認(rèn)為最適滴管洗鹽時(shí)間為48 h，可以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的洗鹽效果。

從滴灌水源來(lái)看，自來(lái)水和集雨池水都達(dá)到了較好的洗鹽效果，蕭山圍墾地區(qū)河水EC值明顯高于土壤洗鹽前EC值，故本地區(qū)不可用河水洗鹽。一般洗鹽用水量較大，從經(jīng)濟(jì)角度看集雨池水比自來(lái)水便宜，本研究認(rèn)為可選用集雨池水進(jìn)行洗鹽。

[1] 王佳麗，黃賢金，鐘太洋,等.鹽堿地可持續(xù)利用研究綜述[J].地理學(xué)報(bào), 2011,66(5):673-684.

[2] 張振華，蔡煥杰，楊潤(rùn)亞,等.沙漠綠洲灌區(qū)膜下滴灌作物需水量及作物系數(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004,20(5):97-100.

[3] Shrivastava P K, Parikh M M, Sawani N G, etal.Effect of drip irrigation and mulching on tomato yield[J].Agricultural Water Management, 1994,25(2):179-184.

[4] AndreuL, OpmansJ, SchwanklL.Spatial and temporal distribution of soil water balance for a drip-irrigated almond tree[J].Agricultural Water Management, 1997,35(3):123-146.

[5] 康躍虎，王鳳新，劉士平,等.滴灌調(diào)控土壤水分對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004,20(2):66-72.

[6] 李謙盛，郭世榮，李式軍,等.基質(zhì)EC值與作物生長(zhǎng)的關(guān)系及其測(cè)定方法比較[J].中國(guó)蔬菜, 2004,1(1):70-71.

[7] 鄭東峰，李 彥，張玉蘭,等.滴灌洗鹽改良濱海鹽漬土效果的研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2000,6(增刊):80-72.

[8] 李建國(guó)，濮勵(lì)杰，朱 明,等.土壤鹽漬化研究現(xiàn)狀及未來(lái)研究熱點(diǎn)[J].地理學(xué)報(bào), 2012,67(9):1 233-1 245.

[9] Nadine B, AlainP.A semiempirical model of bare soil evaporation for crop simulation models [J].Water Re-sour. Res, 1991,10(27):719-727.

[10] Bachmann J, HrtonR, derPloeg RR.Isothermal and nonisot hermal evaporation from four sandy soils of different water repellency[J].Soil. Sci. Soc. Am. J, 2001,35(65):1 599-1 607.

[11] 高 峻，黃元仿，李保國(guó).農(nóng)田土壤顆粒組成及其剖面分層的空間變異分析[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2003,9(2):151-157.