王 之，張夢(mèng)婷

（河海大學(xué)，江蘇南京 210098）

灌溉及土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤容重影響的研究

王 之，張夢(mèng)婷

（河海大學(xué)，江蘇南京 210098）

文章主要從灌溉方式、灌溉水質(zhì)、土壤有機(jī)質(zhì)含量等三個(gè)方面，研究其對(duì)土壤容重的影響，進(jìn)而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

灌溉 水質(zhì) 方式 土壤有機(jī)質(zhì) 土壤容重

水是影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的重要因素。水資源缺乏是當(dāng)前我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的突出問(wèn)題之一。水資源短缺同時(shí)也制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。2009年，全國(guó)總用水量為5 933億m3，農(nóng)業(yè)用水量為3 687億m3，占總用水量的62.1%。

目前，我國(guó)灌溉水利用系數(shù)平均為0.50，遠(yuǎn)低于世界的先進(jìn)水平0.7～0.8，這說(shuō)明，我國(guó)灌溉水利用系數(shù)具有很大的提升空間。如果灌溉水利用系數(shù)從0.50提高到0.55，僅此一項(xiàng)，則可使我國(guó)每年節(jié)約水量達(dá)150億～200 億m3［1］。在農(nóng)業(yè)可用水量逐漸減少而糧食產(chǎn)量需求增加的客觀現(xiàn)實(shí)之下，農(nóng)業(yè)節(jié)水備受世人關(guān)注，因此，節(jié)水灌溉原理與技術(shù)研究進(jìn)展較快［2］。

土壤是人類賴以生存的根本資源，土壤作為灌溉水長(zhǎng)期載體，而引發(fā)自身質(zhì)量或環(huán)境的變化，并沒(méi)有引起人們足夠的重視。土壤容重作為土壤最為重要的土壤物理性狀之一，對(duì)研究灌溉水質(zhì)及灌水方式對(duì)土壤容重的影響十分必要。土壤容重是指一定容積的土壤（包括土粒及粒間孔隙）烘干后，重量與同容積水重的比值，不僅可以綜合反映土壤的松緊度和通氣透水性，還能間接反映土壤的肥力狀況和生產(chǎn)力水平［3］。

土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中的所含碳的有機(jī)物質(zhì)。它包括各種動(dòng)植物的殘?bào)w、微生物體及會(huì)分解和合成的各種有機(jī)物質(zhì)，是土壤固相部分的重要組成。盡管土壤有機(jī)質(zhì)的含量只占土壤總量的很小一部分，但它對(duì)土壤的形成、土壤的肥力、環(huán)境的保護(hù)及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面，都有著極其重要的作用［4］。而土壤容重是土壤最為重要的土壤物理性狀之一。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤容重的關(guān)系展開了相關(guān)研究。

1 灌溉對(duì)土壤容重的影響

1.1 水質(zhì)影響

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究認(rèn)為，不同灌溉水的水質(zhì)對(duì)土壤物理性質(zhì)影響極大，如Beltran［5］分析了咸水灌溉可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，提出了避免鹽分積累的多種措施。肖振華學(xué)者提出，以灌溉水礦化度和鈉吸附比（SAR）為兩個(gè)主要指標(biāo)，研究不同灌溉水質(zhì)對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)和作物生長(zhǎng)的影響。肖振華、Tedeschi、吳忠東等人［6］的研究表明，咸水灌溉會(huì)對(duì)土壤物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，土壤積鹽程度與灌水化度相關(guān)，并且會(huì)使土壤飽和浸提液的SAR 升高。在短期咸水灌溉條件下，供水不足時(shí)，作物可以充分利用土壤水分，以贏為主；在非充分供水條件下，土壤水分以虧為主。長(zhǎng)期高礦化度咸水灌溉下，使得土壤中鹽分嚴(yán)重沉積，土壤水分以贏為主，土壤含水量保持在較高的水平。葉海燕通過(guò)中科院南皮生態(tài)試驗(yàn)站冬小麥微咸水灌溉試驗(yàn)，研究出不同灌溉定額，對(duì)土壤水分利用效率、鹽分運(yùn)移規(guī)律及作物產(chǎn)量的影響，并提出灌區(qū)適宜的灌溉制度。因此，可以認(rèn)為，作物耗水量隨著灌溉水礦化度的提高而降低，土壤容重也隨著土壤含鹽量的增高而降低，且當(dāng)土壤含鹽量較高時(shí)，水分消耗量主要受灌溉水質(zhì)的影響。

付小勇等人通過(guò)對(duì)造紙廢水灌溉沙漠人工林土壤容重和孔隙度的研究表明，隨著灌溉時(shí)間的增加，土壤容重呈減小的趨勢(shì)，而土壤孔隙度表現(xiàn)為明顯增大的趨勢(shì)。土壤經(jīng)造紙廢水灌溉后，廢水中含有的大量有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤，可促進(jìn)土壤的酶活性，從而增強(qiáng)了土壤的透氣性和透水性。李家業(yè)等研究表明，長(zhǎng)期使用造紙污染水灌溉，會(huì)對(duì)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，土壤的容重降低，土壤的孔隙度增加。但，土壤的有機(jī)質(zhì)含量增加，有利于改善土壤的理化性質(zhì)。

因此，相同深度土壤的容重，隨著灌溉年限的增加逐漸降低；土壤孔隙度，隨著灌溉年限的增加而增加。此外，近年來(lái)對(duì)于灌溉水質(zhì)的研究，則主要集中在污水灌溉、咸水灌溉、再生水灌溉及工業(yè)廢水灌溉方面，而灌溉水質(zhì)中，含有的重金屬元素在土壤中的轉(zhuǎn)化、遷移機(jī)制及土壤重金屬起始含量與灌溉水質(zhì)的關(guān)系，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響關(guān)注較少。基于土壤不同的理化條件，制定不同灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有重要的指導(dǎo)作用。

1.2 方式影響

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于灌水方式對(duì)土壤容重的影響，進(jìn)行了大量的研究，取得了相當(dāng)多的成果。

王建東等人通過(guò)多年的田間試驗(yàn)，研究出在充分灌水和非充分灌水條件下，土壤容重的影響變化。在充分灌水條件下，灌水方式對(duì)各層土壤容重的影響不顯著，但長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，不同灌水模式下的各土層容重，必然會(huì)產(chǎn)生明顯差異，從而會(huì)造成土壤結(jié)構(gòu)和土壤松緊度的各異。地面灌水相比地表滴灌具有更大灌水定額，地面灌水5～10 cm土壤容重，大于地表滴灌5～10 cm土壤容重；非充分灌水條件下，無(wú)論是地面灌水，還是地表滴灌方式，3 年內(nèi)的容重平均最小值，均出現(xiàn)在5～10 cm 土層。非充分灌時(shí)，灌水方式對(duì)表層土壤0～10 cm的土壤容重影響相對(duì)較小。

李蕊在研究不同灌溉方式下，林地的土壤水分物理性質(zhì)時(shí)，分析得到，林地實(shí)行噴灌方式，較無(wú)水灌溉和大水漫灌，土壤容重有所下降，噴灌能在一定條件下，降低土壤容重，改善土壤孔隙狀況，提高土壤的持水能力，從而改善土壤水分的理化性質(zhì)。此外，大水漫灌不僅不能改善土壤水分的物理性質(zhì)，而且還會(huì)導(dǎo)致水的利用率下降。

費(fèi)良軍等人研究渾水波涌灌和連續(xù)灌條件下，田間土壤容重、泥沙顆粒組成、沉積厚度等沿畦長(zhǎng)的分布規(guī)律時(shí)提出，對(duì)于渾水波涌灌和連續(xù)灌，除了沉沙厚度大于2 cm的田，土壤容重大小接近外，其它位置的田，土壤容重大小和沉沙厚度基本呈正相關(guān)系。渾水波涌畦灌和連續(xù)畦灌后，平均容重大小相差不大，而清水連續(xù)畦灌和波涌畦灌后，整塊田間土壤平均容重基本相同。

針對(duì)上述灌水方式對(duì)土壤容重影響的研究表明，在充分灌水的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，地面灌對(duì)上層耕作土壤（0～30 cm）容重變化的影響，要大于非充分灌水條件作用下的，說(shuō)明地面灌水方式提高了表層土壤（0～10 cm）的緊實(shí)度。在非充分灌水條件下，無(wú)論是地面灌，還是地表滴灌，都對(duì)表層耕作土壤（0～10 cm）的土壤容重影響相對(duì)較小。在林地灌溉中，應(yīng)首選噴灌方式，噴灌可使土壤容重下降，使土壤的總孔隙度增加，進(jìn)而改善土壤的理化性質(zhì)。在渾水波涌灌和連續(xù)灌水條件下，田間畦首和畦尾沉沙厚度和容重大，畦中部沉沙厚度和容重小。

通過(guò)研究可以看出，國(guó)內(nèi)針對(duì)灌水方式，對(duì)土壤肥容重的影響研究較多，進(jìn)而研究對(duì)種植作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。但是，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)只研究了單一影響因素對(duì)土壤理化性狀的影響。因此，在今后的研究中，可以加強(qiáng)多因素灌水方式對(duì)土壤容重的影響，進(jìn)而提出符合田間實(shí)際情況的灌溉制度。

2 有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤容重的影響

農(nóng)作物的生長(zhǎng)是從土壤中獲得生長(zhǎng)發(fā)育所需的有機(jī)物及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)雖只占土壤總質(zhì)量的極小比重，但卻嚴(yán)重影響著土壤的理化性質(zhì)［4］。土壤有機(jī)質(zhì)含量作為土壤固相的重要組成部分，而土壤容重則是土壤最為重要的土壤物理性狀之一。Logsdon認(rèn)為，容重可以反映土壤的緊實(shí)度和孔隙情況，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。因此，研究土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤容重的關(guān)系，對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

馬麟英等人以廣西東蘭縣退耕還林地和荒山林地的土壤剖面為研究對(duì)象，用重鉻酸鉀法-外加熱法，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)的含量；采用環(huán)刀法，測(cè)定土壤容重。研究表明，隨著林地土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，其土壤容重值下降，土壤疏松多孔，即土壤總孔隙度增加。但土壤容重的下降量，卻與有機(jī)質(zhì)含量的增加量不相關(guān)。耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量較之其它土層土壤的有機(jī)質(zhì)含量，土壤容重變化更為密切。

Arvidsson，J等人研究了春季播種后，耕地中有機(jī)質(zhì)與土壤容重之間的關(guān)系。Ruehlmann，J等人運(yùn)用非線性回歸模型，分析了有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤容重的影響。劉明等人通過(guò)對(duì)桂林市10個(gè)典型剖面所代表的農(nóng)田耕作層土壤樣品的容重和有機(jī)質(zhì)測(cè)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出桂林市典型農(nóng)田耕作土壤的容重和土壤有機(jī)質(zhì)含量的時(shí)空變異性規(guī)律。

土壤中有機(jī)質(zhì)含量越多，土壤孔隙度越小，土壤容重越小。因此，土壤進(jìn)行有機(jī)質(zhì)處理，能提高土壤孔隙度，降低土壤容重，顯著改善土壤的物理性質(zhì)。推測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)含量變化，將影響整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，并將最終影響到食物安全。

3 結(jié)語(yǔ)

文章著重從灌溉水質(zhì)、灌水方式和土壤有機(jī)質(zhì)含量等，分析了土壤容重關(guān)系和時(shí)空變異性規(guī)律，并論述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤容重的研究進(jìn)展及可行之處。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，當(dāng)今水資源短缺，成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，要善于借鑒并吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，應(yīng)用科學(xué)理論，制定出適宜的灌溉制度。要重視土壤容重和相應(yīng)理化性質(zhì)的變化，調(diào)控土壤的有機(jī)質(zhì)含量，從而確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收。

［1］ 彭世彰，高曉麗.提高灌溉水利用系數(shù)的探討.中國(guó)水利，2012，01）：33～35

［2］ 周春生，史海濱.節(jié)水灌溉技術(shù)研究綜述.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，12：314～320

［3］ 劉繼紅，蘭傳賓，陳杰.區(qū)域土壤容重轉(zhuǎn)換函數(shù)構(gòu)建與預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)——以河南省封丘縣為例.土壤通報(bào)，2013，01）：77～82

［4］ 喬照華.土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤物理性能參數(shù)的相關(guān)性分析.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008，（2）：3～4

［5］ Beltran J M.Irrigation with saline water：benefits and environmentalimpact. Agricultural Water Management，1999，（40）：183～194

［6］ 肖振華，萬(wàn)洪富，鄭蓮芬.灌溉水質(zhì)對(duì)土壤化學(xué)特征和作物生長(zhǎng)的影響.土壤學(xué)報(bào)，1997，34（3）：272～284