張 華 ，陳 鳳 ，代文君，沈 達(dá)

（1.江蘇省水利科學(xué)研究院，江蘇 南京　210017；2. 湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院，湖南 長沙　410012；3.河海大學(xué)，江蘇 南京　210098）

0　引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和土地需求量的快速增長，沿海灘涂作為潛在的最具開發(fā)價值的土地資源，將成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長點(diǎn)。2009年6月10日，國務(wù)院常務(wù)會議通過了《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，首次將江蘇沿海開發(fā)列入國家發(fā)展戰(zhàn)略。沿海開發(fā)戰(zhàn)略下，江蘇將圍墾13.33萬hm2（200萬畝）灘涂并治理成耕地，此舉可有效促進(jìn)江蘇耕地總量實現(xiàn)動態(tài)平衡。灘涂圍墾為耕地，關(guān)鍵措施在于治理其鹽堿性。新圍墾區(qū)土壤鹽分含量不適宜農(nóng)作物生長，土體發(fā)育弱，理化性狀差，有機(jī)質(zhì)含量低，地力薄；同時由于濱海區(qū)地下水位較低，鹽分隨水分蒸發(fā)容易回至土壤表層，造成土壤返鹽[1-2]。

為了進(jìn)一步開發(fā)沿海灘涂，使沿海灘涂土壤盡早適應(yīng)農(nóng)作物生長的需要，變?yōu)┩客寥罏檫m宜農(nóng)業(yè)種植的土地，開展海涂墾區(qū)鹽堿化改良技術(shù)研究，進(jìn)行土壤水、鹽運(yùn)移試驗，研究暗管排水條件下土壤水分、鹽分的運(yùn)移規(guī)律，可為沿海灘涂鹽漬土快速改良提供理論和實踐的依據(jù)。本文以江蘇省東臺市弶港鎮(zhèn)沿海灘涂作為研究區(qū)域，布置試驗場地，開展暗管排水條件下的灘涂土壤水分、鹽分運(yùn)移規(guī)律研究，探討該技術(shù)改良灘涂鹽堿土的適用性，為海涂墾區(qū)土壤改良技術(shù)提供借鑒和參考。

1　材料與方法

1.1　試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于江蘇省鹽城市東臺市弶港鎮(zhèn)江蘇省水利科學(xué)研究院沿海試驗基地，北緯32°33′～32°57′，東經(jīng)120°07′～120°53′，是長江三角洲平原的一部分。

試驗場地呈長方形布局，西側(cè)緊臨沿海高等級公路，東南側(cè)靠近梁垛河，北部緊貼新東河，南部為通往X203段的公路，東西長約400 m，南北寬約177 m左右，總面積約6.67 hm2（100畝）。試驗區(qū)地勢平坦，地面高程一般為3.3 m～4.77 m（黃海高程，下同）。區(qū)域土壤為受海潮頂托及鹽分凝聚作用回溯沉降的淺海泥沙，質(zhì)地為砂壤土。

1.2　試驗設(shè)計

1.2.1暗管參數(shù)設(shè)計

試驗暗管布置形式采用單壁波紋吸水管吸水、集水管匯流的兩級暗降管網(wǎng)布置。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-99）規(guī)定，試驗采取在同一埋深（0.9 m）條件下，3種不同間距（6 m、10 m、17 m）的組合試驗，共3種處理，每處理3個重復(fù)，同時設(shè)置空白對照。暗管管徑吸水管選用的內(nèi)徑為55 mm，集水管選用的內(nèi)徑為80 mm。管內(nèi)半徑r＜100 mm，暗管管道比降1/100，暗管末端埋深85 cm，出水口埋深95 cm。

1.2.2試驗小區(qū)設(shè)計

（1）暗管布置

試驗區(qū)在同一范圍內(nèi)沿農(nóng)溝方向選取田塊長300 m、寬50 m，作為暗管控制排水試驗。試區(qū)做成50 m×50 m標(biāo)準(zhǔn)格田，分4個試區(qū)，每個試區(qū)寬50 m，占一格田?？哭r(nóng)溝一側(cè)設(shè)1條地下集水管，與農(nóng)溝平行，距田埂1～2 m。與集水管垂直另設(shè)一小段排水管，排水管一端垂直進(jìn)入集水管，另一端從農(nóng)溝引出，并帶有一可控制出水量的閥門，用以控制試區(qū)地下水位。

暗管平均埋深統(tǒng)一控制在90 cm左右，按照1/1000的坡降確定，暗管末端埋深85 cm，出水口埋深95 cm。試區(qū)A布置3條暗管，暗管間距為17 m，試區(qū)B布置5條暗管，暗管間距為10 m，試區(qū)C布置8條暗管，暗管間距為6 m，試區(qū)D為無暗管對照區(qū)[3]。A、B、C、D試驗區(qū)兩根暗管中間沿著暗管方向布置3個地下水位觀測井，并按照觀測井于排水口的距離，將相應(yīng)的觀測井序號依次列為T1～T12。地下水位觀測井井深均為350 cm。試驗小區(qū)暗管布置方案如表1所示，試驗小區(qū)平面布置示意圖見圖1所示。

（2）控制排水設(shè)施布置

為了能夠?qū)Ρ炔煌呐潘隹诼裆顚ν寥利}分的影響，每根排水暗管的出口處均設(shè)置有相應(yīng)的排水控制設(shè)施，在試驗過程中，利用控制排水設(shè)施中的暗管控制出口開關(guān)控制試驗區(qū)出口埋深，開關(guān)出口埋深分別設(shè)置有20 cm、40 cm、60 cm 80 cm。

（3）作物布置

為了對比不同暗管間距作用下土壤鹽分變化對作物產(chǎn)量的影響，在整個試驗區(qū)內(nèi)種植作物，對作物進(jìn)行測產(chǎn)分析。主栽作物為田菁[4-7]。

1.3　測定項目及方法

（1）土壤中含鹽量測定：采用DDB-2型電導(dǎo)率儀測定土壤各層電導(dǎo)率，根據(jù)電導(dǎo)值換算成土壤可溶性鹽分含量。

表1　試驗小區(qū)的暗管布置情況

圖1　試驗小區(qū)平面布置圖

（2）土壤含水率及土水勢：含水率用Procheck測定，土水勢用WP4C測定。

（3）其他基本離子測定：①Na+、K+：火焰光度法，使用FP640火焰光度計；②Ca2+、Mg2+：EDTA絡(luò)合滴定法；③Cl-：硝酸銀滴定法；④HCO3-、CO32-：雙指示劑滴定法。⑤SO42-：EDTA間接絡(luò)合滴定法 。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同暗管間距排水土壤鹽分變化分析

為研究不同暗管間距暗管排水條件土壤鹽分變化，取相同橫向位置（測點(diǎn)到排水口25 m距離處，即測點(diǎn)T2、T5、T8、T11）進(jìn)行分析，試驗期間的6 m、10 m、17 m間距區(qū)以及無暗管對照區(qū)土壤剖面觀測層0～20 cm、60～80 cm的含鹽量動態(tài)變化過程分別如圖2（a）、2（b）所示。

圖2　各處理區(qū)分層土壤含鹽量變化

從圖2中可以看出，無暗管對照區(qū)各層土壤含鹽量均比其他3種不同間距暗管排水處理高出0.2 g/kg左右。無暗管對照區(qū)和其他3種不同間距暗管排水4種處理，從5月～7月下旬，0～20 cm土層中土壤含鹽量均呈明顯下降趨勢，相對來說20～80 cm處土壤含鹽量變化則表現(xiàn)得比較平緩，且3種不同間距暗管排水土壤含鹽量相差較小。

由于8月降雨相對較多，0～20 cm土壤含鹽量都有較大的脫減現(xiàn)象，相反20～80 cm土壤含鹽量則有較大程度的增加，主要是由于通過降雨使鹽分進(jìn)入深層土壤或地下水中而形成的表層土壤鹽分驟降現(xiàn)象；到了9月、10月份，隨著降雨次數(shù)的減少，加上作物騰發(fā)的影響，造成深層的土壤以及地下水中的鹽分，又隨著水分的上移，逐漸地積累在表層土壤上，引起4種處理0～20 cm中土壤含鹽量有所增加，形成表層積聚現(xiàn)象。

2.2　暗管排水條件下對作物產(chǎn)量的影響分析

為了驗證土壤在暗管排水條件下排鹽效果對作物產(chǎn)量的影響，取試驗區(qū)表層（0～20 cm）土樣帶回實驗室對土壤鹽分進(jìn)行分析。表層（0～20cm）鹽分變化如表2和圖3所示。

表2　試驗區(qū)表層土0～20cm月平均鹽分單位：g/kg

圖3　試驗區(qū)表層土鹽分變化

田菁的產(chǎn)量通過測產(chǎn)得出，如表3所示。

表3　田菁分區(qū)產(chǎn)量分析

由表3可知，田菁產(chǎn)量從大到小依次排為：6 m＞10 m＞17 m＞對照。間距17 m、10 m、6 m區(qū)比對照區(qū)產(chǎn)量各增長了10.0%、15.3%、18.1%；間距10 m、6 m區(qū)比間距17 m區(qū)產(chǎn)量各增長了4.8%、7.4%；間距6 m區(qū)比間距10 m區(qū)產(chǎn)量增長了4.8%、2.4%。暗管排水區(qū)產(chǎn)量比對照區(qū)均增長了10%以上，間距17 m、10 m、6 m區(qū)間產(chǎn)量增減較不明顯。

由此得知，暗管排水有效降低了土壤表層鹽分，增加了作物產(chǎn)量。暗管排水通過地下暗管以及控制農(nóng)田排水，在降雨情況下能更好的保留農(nóng)田氮在土壤中，減少因地表徑流和地下滲漏造成流失，為植物生長提供充足的養(yǎng)分，從而達(dá)到增產(chǎn)的效果。

2.3　暗管控制排水條件下土壤鹽分運(yùn)移規(guī)律分析

為了更好的分析試驗期間0～80 cm土壤鹽分總體變化，對各試驗小區(qū)3個測點(diǎn)鹽分平均值進(jìn)行分析。試驗區(qū)4種處理0～80 cm土壤鹽分的動態(tài)變化過程如圖4所示[8]。

圖4　試驗區(qū)4種處理0～80 cm土壤鹽分變化

從圖4中可以看出，4種處理的土壤全鹽量動態(tài)變化趨勢基本一致，從作物田菁種植開始到種植末期，土壤全鹽量均減少了0.5～1 g/kg，土壤總?cè)}量從大到小依次排為：無暗管對照區(qū)＞17 m＞10 m＞6 m，從而說明了暗管排水有效地加大了土壤的排鹽。

4種處理土壤全鹽量方面，無暗管對照區(qū)土壤全鹽量是從中度鹽化水平過渡到輕度鹽化水平，而其他3種暗管控制排水情況下，土壤全鹽量一直都處于輕度鹽化水平，從作物種植開始到結(jié)束，土壤全鹽量均呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，最終趨于穩(wěn)定鹽化水平。

3　結(jié)論

（1）與無暗管對照區(qū)相比，有暗管試驗區(qū)均能有效地減緩?fù)寥利}分的累積，降低鹽堿化程度。不同暗管間距排鹽效果不同，暗管間距越小，排鹽效果越明顯。暗管的間距、測點(diǎn)至暗管的水平距離兩個變量與土壤含鹽量變化的速率呈負(fù)相關(guān)，暗管之間水平距離越小、測點(diǎn)與暗管的水平距離越小，則該測點(diǎn)的含鹽量變化越快；不同的埋深對土壤含鹽量的影響主要體現(xiàn)在深層的土壤含鹽量變化較晚于淺層的土壤，同時存在深層土壤的含鹽量受到淺層土壤鹽分隨降雨淋洗作用而上升，及深層土壤中鹽分隨下層土壤水分補(bǔ)充上層導(dǎo)致土壤含鹽量增加的現(xiàn)象。

（2）通過控制排水裝置對試區(qū)出口埋深進(jìn)行調(diào)控，對同一排水區(qū)，暗管出口深度的加大可以降低地下水位，從而有效地減緩?fù)寥利}分的累積。

（3）通過分析試驗區(qū)作物條件下對土壤鹽分的影響，對試驗區(qū)作物田菁進(jìn)行了測產(chǎn)。結(jié)論表明暗管排水能有效地控制地下水埋深，降低土壤表層鹽分，增加作物產(chǎn)量。

（4）暗管排水能有效地控制地下水位，調(diào)節(jié)土壤的蒸散發(fā)和入滲，改變水鹽運(yùn)移，從而影響土壤鹽分的變化，有效地改良海涂墾區(qū)鹽堿地。

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