岳春芳，孫珍珍，李藝珍

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】土壤鹽堿化是制約干旱區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，在我國東北、西北、華北的干旱、半干旱地區(qū)普遍存在[1-3]。滴灌作為一種新型節(jié)水灌溉技術(shù)在這類地區(qū)得到廣泛應(yīng)用；但隨著對此技術(shù)的深入研究，部分學(xué)者認為由于滴灌技術(shù)灌溉量少而蒸發(fā)量大，會造成土壤剖面鹽分累積，不利于綠洲灌溉農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1,4-7]。滴灌水量在生育期對這些鹽分的淋洗作用十分有限，所以需要將非生育期灌溉與生育期灌溉聯(lián)合以抑制土壤鹽分累積。2000年前后，膜下滴灌技術(shù)在新疆已經(jīng)應(yīng)用廣泛，但僅限于棉花的生育期，對于非生育期的排鹽效果研究較少。在南疆地區(qū)，棉花非生育期在每年春季3月中旬采用大水漫灌，排水溝排水的方式進行灌溉。這種方式灌水量大，嚴重浪費水資源，不滿足最嚴格水資源管理制度的要求；而且每塊棉田灌溉時間不同，即灌溉時的土壤溫度和大氣氣溫不同，導(dǎo)致后期棉田返鹽情況也不同。因此，進行滴灌棉田非生育期的合理灌溉方案研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】近年來，非生育期滴灌棉田的研究多集中于研究灌水量，排水方式等對于土壤鹽分的影響，對于棉田溫度對土壤鹽分的影響研究相對較少。例如，郭路利等[8]進行了灌水定額，灌水頻率對非生育期棉田返鹽效果的試驗，指出在相同的灌水量下，不同頻率春灌灌水比一次性灌水洗鹽效果明顯，會更好地抑制返鹽現(xiàn)象；在不同的灌水定額下，隨著灌水量的增加洗鹽率逐漸升高，而返鹽率逐漸降低。李志剛等[9]通過研究少免冬春灌對棉田非生育期土壤水鹽分布的影響表明，冬春灌具有淋洗鹽分的效果，隨著灌水量增加，鹽分越容易被淋溶至土壤深層，上層脫鹽率和脫鹽深度都在增加；同時，灌溉前后土壤含水量、鹽分含量和鹽分含量差異增加。楊曉征等[10]通過研究新疆地區(qū)不同排水模式對非生育期膜下滴灌棉田春灌洗鹽效果，得出常規(guī)排水措施及控制排水措施有利于春灌土壤淋洗去鹽?！颈狙芯壳腥朦c】目前研究均沒有考慮溫度對土壤返鹽的影響。研究分析滴灌棉田非生育期春灌溫度和灌水量對土壤鹽分的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究增加溫度對于土壤鹽分的影響，選取一個合適溫度，為新疆巴州制定滴灌棉田非生育期的灌溉洗鹽方案提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)庫爾勒灌溉試驗站節(jié)水農(nóng)業(yè)試驗基地進行，試驗區(qū)位于天山南麓塔里木盆地邊緣孔雀河沖積平原帶，新疆巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市西尼爾鎮(zhèn)(41°35′N，86°10′E)。該區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)強烈，晝夜溫差大，多年平均降水量53.3～62.7 mm，蒸發(fā)量2 273～2 788 mm，屬暖溫帶大陸性荒漠氣候。試驗區(qū)土壤基本以壤土(美國農(nóng)業(yè)部土壤質(zhì)地分類)為主，試驗田土壤質(zhì)地：0～35 cm為砂質(zhì)壤土，35～60 cm為粉壤土，60～80 cm為砂質(zhì)壤土，80～100 cm為砂土。試驗灌溉水為渠系淡水，地下水埋深為12 m左右。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗田為生育期多年膜下滴灌，非生育期大水漫灌方式進行灌溉；棉花種植方式為一管四行，常規(guī)管理。試驗分為2組，每組3個處理，每個處理均有一組重復(fù)試驗，每個試驗田面積為5×8 (m2)，取土深度均為120 cm，從表面0 cm開始取，每隔10 cm為一層。第一組試驗三個處理a1、a2、a3，灌水量分別為1 350、1 800和2 250 m3/hm2。表1

表1 春灌試驗方案
Table 1 Spring irrigation experiment scheme

處理Treatment小區(qū)面積Area(m2)灌水量Irrigationwater(m3/hm2)灌水時間及溫度Irrigationtimeandtemperature(℃)第一組Grouponea15×81350a25×81800a35×822503月13日,地溫5℃,氣溫12℃第二組Grouptwob15×81350b25×81800b35×822503月20日,地溫10℃,氣溫17℃

1.2.2 土壤樣品

試驗于2015年3月開始，3月13日17：00，土層深度25 cm處地溫為5℃，氣溫為12℃，灌前取土樣，測電導(dǎo)轉(zhuǎn)換成含鹽量為灌前土壤鹽分值。3月15日小區(qū)灌溉，3月19日灌后取土樣，測電導(dǎo)轉(zhuǎn)換成含鹽量為灌后土壤鹽分值。第二組試驗三個處理b1、b2、b3，灌水量與第一組灌水量相同，分別為1 350、1 800和2 250 m3/hm2。3月20日17：00，土層深度25 cm處地溫10℃，氣溫17℃，3月20日上午灌前取土樣，下午小區(qū)灌溉，3月24日灌后取土樣。為了分析土壤返鹽速率，在b2處理試驗地，3月22日第二次取土樣，3月25日第三次取土樣。

春灌前后各取一次土樣，進行水鹽同步檢測。具體做法：灌前在每個小區(qū)較平整地面的相鄰窄行、間行、寬行各取一個孔洞，用土鉆取土，取樣深度為 120 cm，從表層開始取樣，10 cm 為一層；窄行、間行、寬行各重復(fù)取樣一次，即每個小區(qū)取6個孔洞。為了減少土壤差異性，取土后用原土封填，做好標記；灌前取樣后對孔洞分層密實回填，灌后在距灌前取樣點40 cm左右取樣，盡量減少土壤空間變異對監(jiān)測結(jié)果的影響。土壤含鹽量用土壤電導(dǎo)率來表征，土壤鹽分測定：先用烘干法測量含水率，將土樣在實驗室用烘箱烘干，磨碎后過1 mm土篩，取土水比1∶5的土壤浸提液，采用電導(dǎo)率儀DDS-307測定電導(dǎo)率值(μs/cm)，然后通過鹽分標定曲線，轉(zhuǎn)換成含鹽量。通過比較春灌前和春灌后土壤的含鹽量，計算出脫鹽率。試驗中的地溫用地溫計，氣溫用室外溫度計量測。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗測得的數(shù)據(jù)用Excel 2010進行統(tǒng)計和數(shù)據(jù)處理，并用Excel 2010進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 非生育期灌溉水量對土壤鹽分的影響

研究表明，不同灌水量的土壤脫鹽率大致趨勢一致，均呈“S”型，這與土壤質(zhì)地有著密切關(guān)系，也與鹽隨水動的形態(tài)有著一定關(guān)系。由于棉花收割之后，便不再灌溉，加之當?shù)卣舭l(fā)強烈，導(dǎo)致春季土壤表面的鹽分劇增，灌溉之后，表面的鹽分隨著水分被帶入土壤深層，遇到不同土質(zhì)，鹽分逗留不同。土壤土層0～70 cm，a3處理的脫鹽率大于a2及a1，說明a3處理的脫鹽效果最好，即2 250 m3/hm2灌水量脫鹽率最好。土壤土層70～120 cm，a2處理的脫鹽率大于a3及a1，說明a2處理的脫鹽效果最好，即1 800 m3/hm2灌水量脫鹽率最好。土壤土層0～70 cm，灌水量越大，脫鹽率越好。圖1

圖1 第一個小組三個處理結(jié)果
Fig.1 Three processing results of group one

研究表明，土壤脫鹽率也隨土層深度的變化呈“s”型；2 250 m3/hm2灌水量脫鹽率較好，1 350 m3/hm2灌水量的脫鹽率幾乎在0～120 cm都小于零。灌水量1 350 m3/hm2作為鹽分淋洗量顯然灌水量太小，達不到鹽分淋洗效果；灌水量越大，洗鹽效果越好，2 250 m3/hm2灌水量為三者中較優(yōu)灌水量。圖2

圖2 第二個小組三個處理結(jié)果
Fig.2 Three processing results of group two

2.2 非生育期春灌時的溫度對土壤鹽分的影響

研究表明，在相同灌水量下，灌溉時的地溫與氣溫不同，脫鹽效果不同。圖1中三個處理的土壤脫鹽率大部分都是正數(shù)，說明有脫鹽效果；而圖2中三個處理的土壤脫鹽率大部分為負數(shù)，表明在第二組方案的低溫及氣溫下，不論在什么灌水量情況下脫鹽效果都不夠好。最為明顯的是1 350 m3/hm2灌水量下的脫鹽率，在圖1地溫為5℃、氣溫為12℃下，土壤土層0～120 cm范圍內(nèi)，整體呈脫鹽狀態(tài)，而在圖2土層深度25 cm處地溫為10℃、氣溫為17℃下，土壤土層0～120 cm，整體呈積鹽狀態(tài)。等量的灌水量，不同溫度下，一個可以達到脫鹽狀態(tài)，而另外一個完全不能達到脫鹽效果。則說明相同灌水量，以及其他因素相似情況下，灌溉時溫度不同，脫鹽效果不同，而且相同灌水量下，溫度對土壤脫鹽效果的影響較大。圖1，圖2

2.3 灌溉后土壤返鹽速度

研究表明，b2方案處理試驗地，在土壤土層25 cm處地溫5℃，氣溫12℃，灌水量為1 800 m3/hm2的灌溉條件下，比較19和25日的脫鹽率可以發(fā)現(xiàn)，僅相差6 d，25日的脫鹽率幾乎全部小于零，說明土壤返鹽速率很快。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因，可能是蒸發(fā)強烈，蒸發(fā)的速率遠大于淋洗的速率；灌水過程中，水分把土壤中不易溶解的鹽溶解，蒸發(fā)時，鹽分隨著水分向上運動，導(dǎo)致返鹽速率很快，對棉花播種不利。考慮到返鹽的因素，非生育期春灌時間不易過早。圖3

圖3 土壤返鹽速度
Fig.3 The rate of salt back to soil

3 討 論

近幾十年來，在氣候和人為作用的影響下，新疆土壤鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴重[11-12]。庫爾勒地區(qū)屬于典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均降水量58.6 mm，年最大蒸發(fā)為2 788.2 mm；當?shù)卦诿藁ㄉ诙嗖捎媚は碌喂嗉夹g(shù)進行灌溉，而在非生育期采用大水漫灌，排水溝排水的方式進行灌溉；而且，灌溉時間較為隨意，導(dǎo)致不同時間灌溉的土地返鹽情況不同。這種鹽分淋洗方式浪費大量水資源，沒有起到淋洗土壤鹽分最佳的效果。因此，研究所涉及到的關(guān)于非生育期春灌溫度和灌水量對土壤鹽分的影響分析能為該地區(qū)提供一個較為合理的非生育期春灌方案。由于試驗區(qū)蒸發(fā)強烈，導(dǎo)致土壤返鹽速率很快，所以非生育期春灌時間不宜過早。然而，非生育期灌溉時間過晚，會導(dǎo)致土壤脫鹽效果不好。因此，要慎重選擇春灌時間。

在試驗過程中，由于地溫計的長度有限，導(dǎo)致測量土溫深度不夠深，僅考慮了2種溫度，關(guān)于精準的非生育期灌溉時間和灌溉溫度的制定還有待進一步研究；另外，有研究表明地下水位的變化影響表層土壤的積鹽過程[13]，相同灌水量下，地下水位對土壤鹽分的影響也很重要。除了研究中已有的研究因素，還應(yīng)研究灌區(qū)地下水埋深、地下水礦化度與表層土壤特性之間的關(guān)系等對土壤鹽分的影響。

4 結(jié) 論

非生育期春灌在不同灌水量及不同灌溉溫度情況下，對土壤鹽分的淋洗作用不同，不同灌水量和溫度對土壤鹽分有很大的影響。

膜下滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)在新疆得到了大面積的推廣應(yīng)用，但由于在其生育期灌溉水量有限，對已存在鹽堿化情況的土壤的淋洗作用不夠，可能導(dǎo)致土壤鹽分的再次累積，引發(fā)新的次生鹽堿化風(fēng)險?；谠诎椭輲鞝柪彰尢镩_展的非生育期鹽分淋洗試驗，討論了非生育期不同灌溉水量和溫度對土壤鹽分的影響，土壤土層0～70 cm，灌水量越大，脫鹽率越高，洗鹽效果越好的結(jié)論；同時，在相同灌水量下，地溫為5℃、氣溫為12℃下灌水的脫鹽效果明顯優(yōu)于地溫為10℃、氣溫為17℃下灌水的脫鹽效果。溫度對土壤脫鹽效果影響極大，在不同地溫氣溫下灌溉產(chǎn)生的洗鹽效果差異較大。

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