鹽堿地地下水不同利用年限的土壤水鹽動態(tài)變化

張永宏 談自明 馮少紅 吳霞 王旭

摘要 為緩解目前寧夏灌區(qū)內(nèi)用水緊張局面，開展了區(qū)域地下水利用對土壤地下水埋深、水質(zhì)、土壤剖面鹽分的影響研究，了解銀北灌區(qū)地下水利用下的水鹽運移規(guī)律和水土環(huán)境效應(yīng)。結(jié)果表明，示范區(qū)由于利用地下水，采用節(jié)水灌溉，施用土壤調(diào)理劑、水溶肥等，減少了灌水、化肥等用量，地下水埋深、地下水礦化度、地下水pH、土壤鹽分明顯降低，極大緩解了由于地下水位高導(dǎo)致的土壤次生鹽漬化，改良了鹽堿地，提高了鹽堿地蔬菜種植效益。

關(guān)鍵詞 鹽堿地；地下水利用年限；地下水埋深；土壤鹽分；動態(tài)變化

中圖分類號 S275? 文獻標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）13-0053-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.013

Dynamic Changes of Soil Water and Salt in Saline Alkali Land with Different Utilization Years of Groundwater

ZHANG Yong-hong1，TAN Zi-ming2，F(xiàn)ENG Shao-hong3 et al

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment，Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Yinchuan，Ningxia 750002;2.Natural Resources Bureau of Pingluo County，Pingluo，Ningxia 753400;3.Ningxia Wuzhong Agricultural Products Quality and Safety Testing Center，Wuzhong，Ningxia 751100）

Abstract In order to alleviate the current water shortage situation in Ningxia irrigation areas，the effects of regional groundwater utilization on soil groundwater depth，water quality and soil profile salinity were studied，in order to timely understand the water and salt transport law and water and soil environmental effects under the utilization of groundwater in Yinbei irrigation area.The results showed that due to the use of groundwater，water-saving irrigation，soil conditioner and water-soluble fertilizer，the amount of irrigation and chemical fertilizer were reduced，the groundwater depth，groundwater mineralization degree，groundwater pH and soil salt were significantly reduced，the secondary salinization of soil caused by high groundwater level was greatly alleviated，the saline alkali land was improved，and the vegetable planting benefit in saline alkali land was improved.

Key words Saline alkali land;Utilization years of groundwater;Groundwater depth;Soil salinity;Dynamic change

基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目（2021YFD1900605-05）；國家農(nóng)業(yè)環(huán)境銀川觀測實驗站項目（NAES091AE18）。

作者簡介 張永宏（1965—），男，寧夏石嘴山人，研究員，從事鹽堿地改良與利用研究。

收稿日期 2022-08-03；修回日期 2022-08-30

寧夏鹽堿土主要分布在北部引黃灌區(qū)，鹽漬化面積占現(xiàn)有耕地面積的48.93%，其中輕、中、重各級鹽漬區(qū)的比例為2.1∶1.4∶1.0，是制約該區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要障礙［1］。由于干旱少雨，該區(qū)農(nóng)田灌溉用水主要依賴縱貫銀川平原的黃河水，但長期的大引大排導(dǎo)致下游銀北地區(qū)潛水水位埋深較淺，加上降水稀少，蒸發(fā)強烈，使地下水和下層土壤中的鹽分聚積地表形成土壤鹽漬化；另一方面，由于長期過量引黃灌溉，地表水滲漏對地下水常年大量補給，形成較好的淺層淡水和微咸水資源，但地下水開采程度低，地下水長期保持高水位，蒸發(fā)是其主要排泄途徑，從而加劇了土壤鹽漬化的形成，且表現(xiàn)為地下水埋深越淺，礦化度越大，土壤含鹽量越高，土壤鹽漬化越嚴重［1］。

因此對于含鹽土壤，繼續(xù)采用大水沖洗控制土壤鹽分維持土壤耕層中鹽分動態(tài)平衡的粗放方式已遠不能適應(yīng)以節(jié)水為中心的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的要求［1-7］。通過開發(fā)利用淺層地下水，不僅能降低地下水位，利于土壤脫鹽，而且能提高灌溉用水保證率，是解決水資源不足的最現(xiàn)實、最經(jīng)濟有效的措施［1］。高地下水位也是土壤次生鹽漬化的主要原因之一［1，8-9］。姚榮江等［10］研究發(fā)現(xiàn)耕層土壤鹽分與地下水埋深呈負相關(guān);Qadir 等［11］認為地下水淺埋區(qū)鹽分難以排出時易形成咸水漬害。由此可見，利用淺埋區(qū)地下水灌溉，一方面可以避免外來水進一步抬高地下水位;另一方面，可以降低地下水位，減輕土壤返鹽和次生鹽漬化的風(fēng)險，為作物生長提供相對良好的土壤環(huán)境［1］。

2014年寧夏銀北引黃灌區(qū)利用地下水噴灌節(jié)水灌溉技術(shù)進行蔬菜種植，充分利用地下水資源，節(jié)約引黃水量，既緩解了目前灌區(qū)內(nèi)用水緊張局面，又降低地下水位，使灌區(qū)的鹽堿地得到逐步改善和治理。但隨著應(yīng)用年限的增長（至今已近 7年），是否存在節(jié)水灌溉型土壤鹽漬化問題引起很多學(xué)者關(guān)注［1］。雖然有部分專家學(xué)者針對地下水噴灌條件下土壤鹽分運移規(guī)律進行了相關(guān)研究，研究成果對于指導(dǎo)農(nóng)田水鹽調(diào)控和改良也起到了一定作用，但是這些成果尚不能回答長期地下水噴灌土壤積鹽的問題［1］。因此，筆者嘗試探索長期地下水噴灌農(nóng)田土壤的水鹽動態(tài)變化，為地下水噴灌技術(shù)進一步推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

為了了解銀北灌區(qū)不同年限地下水噴灌灌溉農(nóng)田對當(dāng)?shù)氐叵滤弧⑼寥利}分含量的影響，2014—2019年通過田間試驗對當(dāng)?shù)氐叵滤?、水質(zhì)和土壤鹽分剖面變化進行了觀測。觀測設(shè)利用地下水噴灌灌溉區(qū)（示范區(qū)）和引黃河水地面灌溉區(qū)（非示范區(qū)）2個區(qū)域［1］。示范區(qū)設(shè)在寧夏回族自治區(qū)平羅縣姚伏鎮(zhèn)蔬菜基地（106°29′E，38°46′N）；非示范區(qū)布設(shè)在示范區(qū)附近，田面坡度、土壤等情況與示范區(qū)一致。研究區(qū)域均處于寧夏銀川市以北，土壤質(zhì)地黏重，地下水位較高、春季土壤積鹽嚴重；每年4月份地下水埋深在1.2 ～ 1.5 m，0 ～ 40 cm土層土壤全鹽含量3.16 ～ 4.38 g/kg［1］。

1.2 試驗設(shè)計 示范區(qū)栽培的蔬菜種類為廣東菜心；每年3月20日播種，連續(xù)種收4次；每茬作物施基肥腐熟雞糞275 kg/hm2或腐熟羊糞200 kg/hm2，追施丹路生物有機肥2 700 kg/hm2，隨噴灌灌溉施水溶復(fù)混肥1.3 kg/hm2和大量元素水溶肥0.7 kg/hm2。非示范區(qū)栽培的蔬菜種類為油白菜；每年5月25日播種，連續(xù)種收2茬（次）；每茬（次）施基肥腐熟雞糞275 kg/hm2或腐熟羊糞200 kg/hm2或施永樂有機肥3 000 kg/hm2，追施磷酸二銨300 kg/hm2、硝酸磷肥225 kg/hm2。

示范區(qū)灌溉用水由布設(shè)在示范區(qū)內(nèi)的機井供給；機井井深50 m，每7 hm2農(nóng)田打井1眼，井水礦化度為1.2～1.5 g/L;灌溉方法為噴灌，單次灌水量為30 m3/hm2，每茬菜噴40次。非示范區(qū)灌溉引黃河水地面灌溉（壟灌或畦灌），單（茬）次灌水量為600 m3/hm2，每（茬）次灌水2次。

在示范區(qū)選定2015、2017、2019年開始應(yīng)用噴灌的菜地6塊，每一年份各選2塊。示范區(qū)布置觀測井6個（每一年份2個）、非示范區(qū)布置觀測井2個；觀測井井深4 m，觀測井之間間隔100 m。每月10日、20日、30日對觀測井內(nèi)的地下水埋深進行觀測，每一點位重復(fù)觀測3次；并同時采集水樣測定其礦化度、pH。每年4月20日、9月20日對示范區(qū)和非示范區(qū)按0 ～ 20、20 ～ 40、40 ～ 60、60 ～ 80、80 ～ 100 cm深度布設(shè)5個采樣點采集土樣，土樣用于測定土壤鹽分含量、pH。

1.3 樣品測定

土壤含鹽量用電導(dǎo)法測定。將風(fēng)干土樣研磨后過 1 mm 篩，按1∶5土水比制備浸提液，用 DDS-307A型電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率，再將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為土壤含鹽量。水樣礦化度、pH分別采用DDS-307A電導(dǎo)率儀和雷磁pHS-3C型pH計測定［1］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用 Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理，并進行繪圖分析土壤鹽分含量和地下水礦化度、pH年際間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 地下水埋深變化 從不同地下水利用年限地下水埋深變化（圖1）來看，地下水埋深變化趨勢一致，4月份最高，未利用地下水的區(qū)域地下水埋深最淺。隨著地下水年限增加，地下水埋深均逐漸變深，說明隨著節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用及地下水的持續(xù)利用，地下水位降低比較明顯。

2.2 地下水礦化度變化

從不同地下水利用年限地下水礦化度變化（圖2）來看，地下水礦化度變化趨勢基本一致，2、3月份較高。隨著地下水年限增加，地下水礦化度均逐漸降低，說明隨著節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用及地下水的持續(xù)利用，地下水礦化度也是逐漸降低的。

2.3 地下水pH變化

從不同地下水利用年限地下水pH變化（圖3）來看，非灌溉期（1—4、9—12月份）未利用地下水的區(qū)域地下水pH較高，灌溉期（5—8月份）利用與未利用地下水的pH差異不甚明顯；隨著年限增加，地下水pH在非灌溉期降低比較明顯。

2.4 土壤鹽分變化

從示范區(qū)與非示范區(qū)土壤鹽分變化（表1）來看，在4月份示范區(qū)各層土壤鹽分總體比非示范區(qū)土壤鹽分低。 從示范區(qū)地下水利用年限來看，隨著年限的增加，土壤鹽分略有上升。說明一方面，示范區(qū)由于持續(xù)利用地下水，使得地下水位明顯下降，土壤鹽分總體在下降；另一方面，由于示范區(qū)采用節(jié)水灌溉，灌水量小，土壤鹽分未得到充分淋洗，9月份的土壤鹽分略高于4月份，相反非示范區(qū)由于大水漫灌，土壤鹽分得到充分淋洗，9月份的土壤鹽分明顯低于4月份。

3 結(jié)論

通過對鹽堿地試驗區(qū)的地下水埋深、地下水礦化度、土壤鹽分等調(diào)查研究，總的來看，示范區(qū)由于采用節(jié)水灌溉，施用土壤調(diào)理劑、水溶肥等，減少了灌水、化肥等用量，地下水埋深、地下水礦化度、地下水pH、土壤鹽分明顯降低，極大緩解

了由于地下水位高導(dǎo)致的土壤次生鹽漬化，改良了鹽堿地，提高了鹽堿地蔬菜種植效益。同時也出現(xiàn)了一些新的問題，由于示范區(qū)蔬菜頻繁種植，耕作層較淺，深層土壤嚴重板結(jié)，土壤水分滲透性差，土壤鹽分得不到充分淋洗，隨著地下水利用年限的增加，土壤鹽分略有上升。因此建議鹽堿地連續(xù)節(jié)水灌溉4年后，須對土壤進行深耕，破除土壤板結(jié)并適時進行冬灌以使土壤鹽分得到充分淋洗。

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