咸水灌溉浅谈

□ 张 伟

咸水灌溉浅谈

□ 张 伟

我国是一个缺水严重的国家。农业用水在总用水量中占有很大的比重。随着工业化的发展，工业用水日益挤占和牺牲农业用水。此外，扩大耕地所需的灌溉水大大超过我们可以得到的水资源。农业用水供需矛盾日趋尖锐。

着眼咸水资源，避害兴利，为农业增辟新水源，对于实现农业可持续发展具有十分重要的现实意义。加快农业咸水灌溉技术的研究步伐，加大开发利用浅层地下咸水的力度，符合节水农业发展的方向和实际，是解决农业干旱缺水既现实又有效的治本之路。

一、国内外微咸水的研究与利用状况

一般来讲，含盐量1～5 g/L的水称低盐度咸水、微咸水（矿化度1～3 g/L）和半咸水（矿化度3～5 g/L）)，含盐量5～10 g/L的叫中盐度咸水，10 g/L以上为高盐度咸水，含盐量50～500 g/L称之为卤水。

目前对于咸水的利用主要有两种：咸水直接利用和咸水淡化再利用。咸水的直接利用主要是植物灌溉。

（一）国外利用与研究现状

咸水利用在以色列、法国、意大利、美国、奥地利等国家已有很长时间，他们对于微咸水的利用技术已相当完善。印度、西班牙、西德、瑞典的一些海水灌溉实验站用矿化度6.0～33.0g/L的海水灌溉小麦、玉米、蔬菜、烟草等作物。突尼斯不仅用矿化度4.5～5.5g/L的地下水灌溉小麦、玉米等谷类作物获得成功，而且在撒哈拉沙漠排水和灌水技术条件方便的地区，用矿化度1.2～6.2g/L的地下水灌溉玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物，也有良好效果。

（二）国内利用现状

我国对非常规水的利用研究目前尚处于探索阶段，研究成果还未普遍推广应用，但在微咸水利用方面取得了一定经验，技术也日益成熟。而且随着技术的进步，海水淡化也具有良好的前景。

二、 微咸水在农业灌溉上的研究应用

到目前为止，关于微咸水灌溉的研究，主要是以土壤和作物生长状况和产量作为研究对象，得出了很多具有实用价值的研究成果。

（一）以土壤作为研究对象进行的研究

对于土壤的研究，大多数都是对土壤水分、盐分、离子变化及分布的研究。对土壤入渗的研究表明：微咸水入渗的湿润锋运移深度比淡水更快，湿润锋与入渗水量呈线性关系。随着入渗历时的增加，脱盐区深度、达标脱盐区深度、含盐量峰值位置、盐分浓度峰值位置也在增加，且两者成幂函数关系。盐分累积量随着矿化度的增加而增加，累积深度与降雨量、灌水含盐量、灌水方式、灌水制度、土壤性质等密切相关。考虑不同灌溉定额的条件下，砂壤土与中壤土相比较：小定额易积盐，大定额易脱盐。

在浅水位下实行高灌水频率易于将浅层土壤溶质快速淋移下去。土壤溶液浓度与地下水矿化度呈正相关，土壤积盐与地下水埋深呈负相关。小流量有利于减小灌溉点源污染，保护地下水水质，同时也易于盐分表聚。加上土壤淋洗深度变浅，使得表层盐分浓度相对较高。但也有研究表明小滴头流量的洗盐效果明显好于大滴头流量。

随着灌溉和降雨表层盐分被淋洗下移，底层盐分逐渐积累，滴灌引入的盐分随水分运移。短期微咸水灌溉还能破坏土壤水稳性团聚体，长期微咸水灌溉使土壤的理化性质有恶化趋势，土壤初始入渗率逐年降低，土壤表层聚盐、Cl-/Na+比例提高。

不同盐分离子在土壤中的分布特性主要与离子的浓度及电荷数有关，Ca2+、Mg2+与SO2-4三种离子主要分布在湿润体外围，Na+、Cl-和HCO-3三种离子则恰恰相反。Na+和Cl-易被灌溉水淋洗，主要分布在湿润体的边缘；Mg2+、Ca2+、HCO-3含量受土壤基质势影响较小，在土壤剖面分布相对均匀。用海水灌溉轻质砂壤土，Na+和Cl-主要分布在5～20cm土层, 而Ca2+和Mg2+主要在20～40 cm土层, K+则极易被淋洗而迁移到40cm以下土层。咸水灌溉的土壤中，可溶盐分大部分积累在非饱和土壤层，土壤中70～90%的SO2-4、Na+和 Cl-随灌溉水沉积在剖面上部2～4m的区域内（Magaritz,M and Nadler A.）。

在一定浓度范围内，土壤间歇入渗能力有影响，土壤钠离子质量分数对土壤的入渗能力有明显影响。上层土壤盐分主要与入渗水矿化度有关，受钠吸附比的影响不大。土壤间歇入渗量随溶液浓度的增加而增大，入渗水矿化度越大，钠吸附比就越大。

灌水量大小不仅影响湿润范围，而且直接决定上层土壤盐分含量。在相同的灌水量下，较大的地下水埋深更易于造成土壤溶质在土表的累积。入渗水量越大，脱盐深度与脱盐效率越大，脱盐区土壤平均含盐量越小。咸水带入土中的盐分渗滤到作物根层以下的盐量，随灌水定额的增加而增加。与粉壤土相比，水质对粉质粘土影响相对较小。

进行咸水灌溉应选择透水性强的轻质地土壤，不宜在潜水位粘土农田中进行咸水灌溉实验，不宜使用大于6g/L的咸水灌溉农田。利用微咸水灌溉，其一次性灌溉量不宜过低，否则会使一部分盐分滞留在表层土壤，影响作物的正常生长发育。

咸水滴灌条件下，盐结皮厚度逐渐增加，滴头的上坡向盐结皮的厚度和电导率大于下坡向。 地下滴灌处理土壤盐分表聚程度较地表滴灌要轻，膜下滴灌有利于表层脱盐，但效果会随着年限的增加而降低，加剧大田盐分空间上的变异，使膜间聚盐层连在一起形成地表膜间聚盐带。

（二）以作物作为对象进行的研究

小麦、玉米：微咸水(矿化度为3g/L左右)连续灌溉5年，根层土壤溶液浓度仍在小麦的耐盐能力范围之内，此时微咸水灌溉能使作物增产。矿化度为5g/L的咸水灌溉小麦时，随着灌溉时间推移，对照淡水灌溉，相比根系数量由相差不大变为偏小，根系密度由偏小变为偏大，根系长密度由略大于对照变为明显小于对照。春小麦耗水量和水分利用效率均随着灌水矿化度的增加而降低。随盐浓度的增加，小麦株高、根长、叶片数均减小，春小麦根系受危害比地上部大。微咸水灌溉使得两熟制小麦、玉米根系密度年内时间分布成马鞍形变化，两年微咸水累积灌溉对作物年产量没有造成明显的不利影响。低压(＜1 0 m水头)供水条件下沙地滴灌种植甜玉米，小流量有利于提高单位土体根系分布密度。

油葵、瓜果：滴灌条件下，矿化度低于6.3ds/m时，油葵出苗率变化不大，矿化度高于6.3ds/m时，每升高1ds/m，出苗率就降低2.0%。基质势在-20MPa时，甚至可以使用矿化度高达10.9 ds/m水灌溉油葵。60%和80%海水(高浓度)灌溉两次后，收获期时，5～20cm处仍残留较多盐分，在一定程度上抑制油葵生长，降低产量，此浓度不宜用来直接灌溉。40%海水处理虽不至于严重影响本茬油葵生长，但如果多年连续灌溉，则有土壤次生盐渍化的危险。油葵苗期的耐盐阈值在3g/kg以下。 为保证油葵正常出苗, 在油葵12叶期前, 绝对不能用高浓度的海水直接灌溉, 否则会严重影响油葵的产量。在NaCl的胁迫下，甜瓜幼苗的高度、株叶面积、地上部鲜重和干物质积累均受到抑制 ，且这种抑制作用具有浓度和时间依赖性。

棉花：在采用微咸水灌溉条件下，中频率灌溉棉苗所受的水分与盐分综合胁迫最小，低灌溉频率有利于根系的发展。在Nacl的胁迫下，棉花出叶速度减慢，叶片发软、色暗、功能期变短，侧根发生少，生长势下降。在低盐环境下，棉花根系优先向下生长。在高盐环境下，棉花根系向下生长缓慢，主要表现为横向扩展，前期主要分布于30 cm以上土壤中。当下层土壤电导率低于7.5 dS/m时，对棉花根系的生长没有任何影响。高于7.5 dS/m时可抑制棉花根系的伸入，表明土壤盐分含量越高，根系伸入的时间越迟。在最高21.8 dS/m的土壤电导率情况下，棉花根系能够健康生长。在播种前，一定要采取相应措施,有效降低该区域的盐分。或者播种时避开膜间聚盐带，否则容易影响棉花出苗，推迟棉花生育期。

胡杨、红柳、梭梭：在初始盐胁迫下， 胡杨叶片ABA和CaM水平提高，叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率相应迅速下降。ABA和CaM很可能是共同作用，诱导胞质Ca2+水平升高，激活外向的K+通道和Cl-通道，诱导气孔关闭，从而降低经由蒸腾流进行的根冠盐离子运输。随着根际NaCl浓度的上升，短穗柽柳扦插苗体内盐分通过盐腺分泌的绝对量始终是增加的。根系拒盐是柽柳最重要的抗盐机制，而盐腺分泌的Na+量相对于柽柳植株地上部积累的Na+量而言可以达到50%，泌盐作用对柽柳地上部抗盐能力提供重要贡献。民勤梭梭的耐盐能力最强，塔木苏格次之，阿右旗梭梭最差。盐胁迫明显抑制杨树幼苗生长，其高生长速率随胁迫时间延长和浓度增加而减小。而在饲料酸模和苇状羊茅上，盐胁迫对地上生长的抑制大于对根的影响。

三、小结与展望

咸水灌溉对土壤的结构和入渗能力有影响，小定额、小流量灌水易于积盐，大定额、高频率灌水易于洗盐，盐分离子在土壤中的分布与离子电荷有关，大于6g/L的咸水不宜用于大田灌溉。各种植物及植物的各组织对于盐分的适应能力不同，咸水灌溉时要综合考虑。

到目前为止，对于咸水或者微咸水灌溉利用所做的研究已相当多，许多研究成果对于实际的生产有很重要的指导意义。但是目前的研究还有很多需要完善的地方：

一是理论方面的研究，区域性和针对性太强，在广泛适用性方面还有待于进一步研究。

二是土壤的研究多数只考虑一、两个因素，如水和盐、水和温度等，多因素综合分析的研究很少。作物研究多侧重于增产，而对于植被保护与生态恢复重建的研究较少。

三是针对作物宏观上的研究多，微观生理结构变化上的研究较少。

今后应该侧重于更微观、更基础、更通用的研究，确立作物增产与生态保护并举的研究方向。

新疆维吾尔自治区草原畜牧工程勘察规划设计院830049）