王天宇，王金童，徐征和，龐桂斌，劉精凱

(1.濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，濟(jì)南 250022; 2. 山東水利工程總公司，濟(jì)南 250022)

在干旱、半干旱區(qū)域建立微咸水節(jié)水灌溉模式已有很長(zhǎng)的歷史，現(xiàn)代節(jié)水灌溉模式利用滴灌與微噴灌，替代大水漫灌，使得微咸水灌溉成為可能[1]。同時(shí)，在微咸水水質(zhì)、微咸水灌溉土質(zhì)以及田間管理等方面，國(guó)內(nèi)外也已做了大量工作。在國(guó)外，Ahmed C B, Magdich S, Rouina B B等人對(duì)微咸水灌溉橄欖進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，使用滴灌系統(tǒng)有助于防止產(chǎn)生土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)[2]；Pal B, Singh C, Singh H研究發(fā)現(xiàn)，在美國(guó)的西南部采用溝灌和微灌方式進(jìn)行微咸水灌溉，可以促進(jìn)其小麥的經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)[3]；Eggleton M, Zegada-Lizarazu W, Ephrath J等人在以色列利用咸水淡化后的微咸水以滴灌的方式灌溉農(nóng)田，實(shí)踐表明微咸水很適合輕和中等質(zhì)地土壤[4]。我國(guó)對(duì)于微咸水灌溉的研究也為解決淡水資源稀缺地區(qū)的灌溉問(wèn)題提供了方向。楊樹(shù)青在內(nèi)蒙河套地區(qū)的微咸水灌溉實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)秋澆灌溉后，土壤積鹽大幅減少[5]；張文關(guān)于咸水灌溉棉花的研究表明了微咸水處理灌溉棉花可提高其產(chǎn)量[6]；馬文軍所研究的微咸水灌溉對(duì)冬小麥和夏玉米的影響，也說(shuō)明了使用微咸水對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉是可行的[7]。

以上研究多是針對(duì)微咸水灌溉農(nóng)作物的研究，而對(duì)于果樹(shù)，尤其是對(duì)抗堿性較強(qiáng)的冬棗樹(shù)研究較少，本文便是基于果樹(shù)林間試驗(yàn)，探討微咸水灌溉條件下的水鹽動(dòng)態(tài)，以及對(duì)冬棗品質(zhì)、產(chǎn)量影響的問(wèn)題。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于沾化區(qū)下洼鎮(zhèn)張王莊村周邊的冬棗種植園，當(dāng)?shù)貙?duì)冬棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重視，冬棗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)作物產(chǎn)業(yè)的最大支柱。該區(qū)土壤表層質(zhì)地以壤土、沙壤土為主，雖然土壤肥力高，但含鹽量也較高，局部地區(qū)超過(guò)10 g/kg，當(dāng)?shù)赝寥利}漬化程度中度以上。試驗(yàn)區(qū)春季降水極少，每年的5月份和6月份本地區(qū)氣溫回升較快，白天氣溫高，蒸發(fā)量較大，5月份和6月份的月蒸發(fā)量一般皆能超過(guò)260 mm，而這兩個(gè)月份的月降雨量一般不足50 mm。因此，春季成為了沾化地區(qū)干旱的多發(fā)季節(jié)，雨季一般于6月下旬或7月上旬才開(kāi)始，8月中、下旬結(jié)束，汛期達(dá)兩個(gè)月，一般6-9月降水總量為480 mm左右。根據(jù)2000-2015年沾化地區(qū)多年降雨量與蒸發(fā)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步完善總結(jié)得出月平均降雨蒸發(fā)量(見(jiàn)圖1)。

圖1 月平均降雨-蒸發(fā)量

2 試驗(yàn)方案及測(cè)試方法

冬棗滴灌與微噴灌采用的是含鹽量不超過(guò)3.0 g/L的微咸水來(lái)進(jìn)行灌溉，在冬棗樹(shù)的主要生長(zhǎng)期(花期、花果發(fā)育期、萌芽-展葉、花序出現(xiàn)、始花-盛花、末花、硬核、成熟、落葉-休眠)4-10月，對(duì)冬棗樹(shù)進(jìn)行灌溉。按P=50%平水年，預(yù)先制定灌水方案(見(jiàn)表1)，由于滴灌比微噴灌溉節(jié)水，因此方案中微噴灌溉的灌水量比滴灌灌水量設(shè)置略高。方案設(shè)置中，主要考慮能夠維持冬棗正常生長(zhǎng)的需水量，較少考慮冬棗產(chǎn)量最大化的灌水量和能夠改良鹽漬土的用水量。

表1 試驗(yàn)區(qū)冬棗灌水方案 m3/hm2

微咸水灌溉過(guò)程中，分別采集在2014和2015年冬棗生長(zhǎng)期(4-10月)滴灌、微噴灌條件下的田間土樣。采集的田間土樣主要的測(cè)試指標(biāo)有土壤含水率、可溶性鹽離子(鉀、鈣、鈉、鎂、硫酸根、氯離子等)。

微咸水滴灌條件下田間土樣采集方案(見(jiàn)圖2)：距離滴灌出水口20 cm和40 cm處分別作為1號(hào)和2號(hào)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)需重復(fù)3次。微咸水微噴灌條件下田間土樣采集方案(見(jiàn)圖3)：在微噴灌噴射范圍內(nèi)，將微噴灌噴射半徑均分4份，距微噴灌噴水口1/4處、1/2處、和3/4處的噴射半徑上分別作為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)需重復(fù)3次。選擇具有代表性的田間地塊，平整地面后，從地面向下取土樣，每間隔20 cm取一個(gè)樣，土層分為：0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm，土層深度取到1 m。土樣采集和預(yù)處理后，對(duì)微咸水灌溉條件下采集的土樣進(jìn)行檢測(cè)。土壤含水率采用烘干法進(jìn)行檢測(cè)?？扇苄喳}陽(yáng)離子(如鉀、鈣、鈉、鎂)主要采用空氣-乙炔火焰原子吸收法測(cè)定，可溶性鹽陰離子(如硫酸根、氯離子)主要采用離子色譜法測(cè)定。

圖2 滴灌土樣采集點(diǎn)

圖3 微噴灌土樣采集點(diǎn)

冬棗效益的評(píng)判指標(biāo)主要有產(chǎn)量、單果重、果核重、可食率、含水量、糖度等。單果重和果核重主要用于研究冬棗的可食率，冬棗單果重較大，果核較小的，可食率高。含水量、糖度是冬棗品質(zhì)研究中的主要指標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤水分分布特征

取0～20、20～40、40～60 cm 3個(gè)土壤深度監(jiān)測(cè)值的平均值作為表層土壤的含水率，微咸水灌溉條件下田間土壤含水率數(shù)據(jù)顯示： 4月份表層土壤含水率滴灌維持在17.8%，微噴灌維持在18.4%；6月份由于蒸發(fā)量的增大，田間土壤表層含水率滴灌下降至12.9%，微噴灌含水率下降至13.7%；8月份通過(guò)降雨及灌溉，土壤含水率滴灌上升至20.5%，微噴灌上升至20.3%，田間土壤水分充足；10月份土壤含水率較8月份略有下降，滴灌保持在20.4%，微噴灌保持在19.1%，田間土壤水分能夠保證冬棗正常生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)一個(gè)冬棗生長(zhǎng)周期，采用微咸水灌溉，表層土壤(0～60 cm)的含水率滴灌平均上升2.6%，微噴灌含水率平均上升0.7%。滴灌與微噴灌全土壤深度0～100 cm含水率對(duì)比見(jiàn)圖4。

對(duì)比兩種灌溉模式可以發(fā)現(xiàn)，微咸水滴灌模式在較少灌溉定額下，能更好地保持表層土壤的含水率，有助于冬棗的生長(zhǎng)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)冬棗生長(zhǎng)周期，土壤含水率滴灌高于微噴灌，這對(duì)冬棗休眠期的土壤保墑可以起到更好的作用。

圖4 滴灌、微噴灌田間土壤含水率實(shí)測(cè)值

3.2 土壤全鹽分布特征

分別取滴灌1號(hào)和2號(hào)采樣點(diǎn)、微噴灌1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)采樣點(diǎn)測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值，作為其各自影響范圍內(nèi)的土壤全鹽含量值。

4月份土壤全鹽觀測(cè)數(shù)據(jù)整理結(jié)果[圖5(a)]：微咸水滴溉前，采集冬棗研究區(qū)土樣進(jìn)行鹽分檢測(cè)的結(jié)果作為背景值。滴灌與微噴灌土壤在0～20 cm深度處的鹽分含量最高均達(dá)4.2 g/kg以上；隨著土層深度加深至60 cm處，土壤鹽分逐漸降低，土壤40～60 cm處土壤含鹽量最低，在2 g/kg左右；80～100 cm鹽分含量維持在3.5 g/kg。滴灌與微噴灌所選研究區(qū)域土壤全鹽含量背景值差距不大。

圖5 土壤全鹽觀測(cè)數(shù)據(jù)

6月份土壤全鹽觀測(cè)數(shù)據(jù)整理結(jié)果[圖5(b)]：經(jīng)過(guò)兩次微咸水灌溉，滴灌與微噴灌6月份較4月份土壤鹽分含量整體均有向下運(yùn)移的趨勢(shì)，含量略有下降。土層深度0～20 cm處，滴灌土壤含鹽量下降至4.0 g/kg，微噴灌土壤含鹽量下降至3.6 g/kg。在土層深度20～100 cm下的全鹽含量下降程度比較，滴灌均高于微噴灌，在土層深度范圍20～40、40～60、60～80和80～100 cm下的全鹽含量，滴灌分別為3.1，2.1，2.8，3.0 g/kg，均分別低于微噴灌模式下的3.3，2.2，3.1，3.2 g/kg。

8月份土壤全鹽觀測(cè)數(shù)據(jù)整理結(jié)果[圖5(c)]：土壤鹽分隨水分的淋洗進(jìn)一步運(yùn)移，8月份較4月份、6月份土壤鹽分含量整體有進(jìn)一步向下運(yùn)移的趨勢(shì)，含量下降。通過(guò)對(duì)比6-8月土壤全鹽含量，我們發(fā)現(xiàn)滴灌在各個(gè)深度的全鹽含量下降程度均高于微噴灌，土層深度在0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm范圍下，滴灌的全鹽含量分別為1.9，2.1，2.1，2.4，2.6 g/kg，這均低于微噴灌模式下的2.0，2.2，2.3，2.5，2.6g/kg。

10月份土壤全鹽觀測(cè)數(shù)據(jù)整理結(jié)果[圖5(d)]：10月份較8月份土壤鹽分含量整體有向上運(yùn)移的趨勢(shì)，表層土壤鹽分含量繼續(xù)回升。10月份表層土壤鹽分含量仍低于4月份、6月份。通過(guò)對(duì)比8-10月土壤全鹽含量，我們發(fā)現(xiàn)滴灌在各個(gè)深度的全鹽含量上升程度均低于微噴灌。土層深度在0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm范圍下，使用滴灌模式下全鹽含量分別為2.6、2.6、2.4、3.36、3.1 g/kg，同樣均低于微噴灌模式下的2.9、2.6、2.8、3.6、3.2 g/kg。

總結(jié)來(lái)看，在冬棗的各個(gè)生長(zhǎng)期，滴灌在較少灌水定額的情況下，對(duì)土壤鹽分的控制有更好的效果，更有利于減輕土壤鹽漬化。

4 根區(qū)土壤鹽分的盈虧狀況

經(jīng)過(guò)微咸水滴灌，在土壤深度范圍為0～20 cm下，10月份較4月份全鹽含量由平均4.23 g/kg下降至平均2.595 g/kg，下降了1.635 g/kg，平均虧損約在38.6%；在土壤深度為20～40 cm下，全鹽含量由平均3.78 g/kg下降至平均2.59 g/kg，下降了1.19 g/kg，平均虧損約在31.5%；表層土壤在0～60 cm處，鹽漬化程度有所降低,含鹽量平均下降0.815 g/kg；而在60～100 cm土壤全鹽含量則平均上升0.132 5 g/kg，維持在3. 24 g/kg左右，略有積累。

經(jīng)過(guò)微咸水微噴灌，在土壤深度0～20 cm處，10月份較4月份全鹽含量由平均4.22 g/kg下降至平均2.877 g/kg，下降了1.343 g/kg，平均虧損約在31.8%；在土壤深度20～40 cm處，全鹽含量由平均3.88 g/kg下降至平均2.58 g/kg，下降了1.3 g/kg，平均虧損約在33.5%，表層土壤0～60 cm鹽漬化程度有所降低，含鹽量平均下降0.648 g/kg；60～100 cm土壤全鹽含量則平均上升0.403 g/kg，維持在3.38 g/kg左右，略有積累。4月至10月土壤盈虧情況見(jiàn)表2。

表2 微噴灌土壤全鹽含量盈虧狀況 g/kg

通過(guò)整個(gè)冬棗生長(zhǎng)周期來(lái)看，兩種微咸水灌溉方式都可以有效地減輕表層土壤的鹽漬化程度，滴灌效果更加明顯。同時(shí)，相較微噴灌，滴灌對(duì)于深層土壤的含鹽量也可起到較好的控制作用，因此滴灌對(duì)減輕根區(qū)土壤鹽漬化有著更好的效果。

5 產(chǎn)量和品質(zhì)

本次冬棗微咸水滴灌與微咸水微噴灌模式下的效應(yīng)研究，選用同一片棗林，樹(shù)齡相近的棗樹(shù)(5～6 a)，冬棗樹(shù)的品種(沾化二代)相同，冬棗樹(shù)施肥、打藥，棗樹(shù)整形修剪，棗樹(shù)花果管理等條件相同或相近。

在含鹽量不超過(guò)3.0 g/L的微咸水滴灌和微咸水微噴灌條件下灌溉冬棗，平均每棵棗樹(shù)生產(chǎn)冬棗均達(dá)30 kg左右。因此使用微咸水滴灌或者微咸水微噴灌都能夠保障冬棗生長(zhǎng)期土壤田間水分的充足，維持土壤較好的墑情，保障了冬棗產(chǎn)量。兩種灌溉模式下的冬棗糖度含量均在27%以上，單果重19 g以上，可食率達(dá)97%，冬棗含水量達(dá)72%，保障了冬棗質(zhì)量。微咸水滴灌與微噴灌條件下生產(chǎn)的冬棗品質(zhì)比較情況見(jiàn)表3，可以看出，滴灌模式灌水定額低于微噴灌，但是其冬棗品質(zhì)與微噴灌相比并無(wú)太大差距。

表3 2015年研究區(qū)冬棗與沾化市售冬棗品質(zhì)比較

6 結(jié)果與討論

(1)對(duì)比兩種灌溉模式，微咸水滴灌模式在更少灌溉定額的條件下，能更好地保持表層土壤的含水率，減輕土壤鹽漬化程度，利于冬棗的生長(zhǎng)，可以保障冬棗效益，同時(shí)也能對(duì)冬棗休眠期的土壤保墑起到更好的作用。因此，微咸水滴灌模式更加適合冬棗種植。

(2)土壤40～80 cm層的全鹽含量經(jīng)過(guò)一個(gè)微咸水灌溉期，滴灌與微噴灌模式下的土壤鹽分均有所上 升，經(jīng)過(guò)多年積累，是否會(huì)對(duì)深層土壤鹽含量產(chǎn)生影響，還需進(jìn)一步監(jiān)測(cè)觀察。

[1] 陳書(shū)飛，何新林，汪宗飛，等.微咸水滴灌研究進(jìn)展 [J]. 節(jié)水灌溉，2010,(2)：6-9.

[2] Ahmed C B, Magdich S, Rouina B B, et al. Saline water irrigation effects on soil salinity distribution and some physiological responses of field grown Chemlali olive [J]. Journal of Environmental Management, 2012,113(1):538-544.

[3] Pal B, Singh C, Singh H. Barley yield under saline water cultivation[J]. Plant and Soil, 1984,81(2):221-228.

[4] Eggleton M, Zegada-Lizarazu W, Ephrath J, et al. The effect of brackish water irrigation on the above-and below-ground development of pollarded Acacia saligna shrubs in an arid environment[J]. Blood, 1995,48(4):553-62.

[5] 楊樹(shù)青，丁雪華，賈錦風(fēng)，等. 鹽漬化土壤環(huán)境下微咸水利用模式探討[J]. 水利學(xué)報(bào), 2011,42(4):490-498.

[6] 張 文，周廣威，閔 偉，等. 長(zhǎng)期咸水滴灌對(duì)棉花產(chǎn)量、土壤理化性質(zhì)和N2O排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014,(8):1 583-1 590.

[7] 馬文軍，程琴娟，李良濤，等. 微咸水灌溉下土壤水鹽動(dòng)態(tài)及對(duì)作物產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(1):73-79.