膜下滴灌棉田不同春灌淋洗定额压盐效果分析

2013-02-27马晓兰岳春芳阿不拉江卡的尔

水利与建筑工程学报 2013年3期

马晓兰,岳春芳,阿不拉江·卡的尔

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐80052;2.新疆包头湖农场,新疆巴州841000)

新疆地区总灌溉面积379.37万hm2[1-2],节水型灌溉面积178.53万hm2,占总灌溉面积的46.5%。目前新疆膜下滴灌节水技术发展很快,其面积从1999年的1 000 hm2发展到2009年的120×104hm2。膜下滴灌节水技术在推动棉花生产,实现棉花生产精准化管理方面发挥了重要作用,具有广阔的发展前景。新疆属典型大陆型干旱气候,是中国最重要的优质高产棉区,棉花生产具有得天独厚的优越条件。但是,由于新疆[3]盐碱地遍布于除山地和沙漠区以外的所有其它地区,成为我国盐碱地面积最多、分布范围最广的地区,严重影响了农业的可持续发展。因此,排盐治碱技术是实现土壤可持续利用的关键。盐碱地的改良措施主要有[4]农田排水、节水灌溉、灌溉淋洗、物理措施、化学措施、生物改良措施。李巧、周金龙等[5]研究了微咸水膜下滴灌棉田春灌的压盐效果,研究得出春灌压盐效果明显。本文主要研究分析春灌的压盐效果,为棉花非生育期合理灌溉提供科学依据,研究结果具有一定的现实意义。

1 试验区基本情况及试验方法

试验位于新疆巴音郭楞蒙古自治州西尼尔镇的重点灌溉试验站,试验站地处亚欧大陆中心[6],新疆腹地,塔里木盆地北缘,地形比较平缓,高程为988 m～ 991 m,介于东经 86°09′～ 86°10′,北纬 41°35′～41°36′之间,地形总的趋势是北高南低。由于试验站地处中纬度地区,因远离海洋,且高山阻隔,属典型的大陆性气候,多年平均年降雨量43 mm,蒸发量2 910 mm,干旱指数为 68,年均气温 10.7℃、积温4 184℃、无霜期为144 d～210 d。其气候特点是干燥少雨、四季分明、冬夏漫长、春秋短暂。有春季升温快、秋季降温迅速和温差大、蒸发量大、日照长、光照充足、风沙较多等特征。试验区土壤质地为砂质壤土和砂壤土,土壤肥力较低,1 m以内土壤平均密度为1.63 g/cm3。地下水埋深在1.6 m左右,变化不大。

在实验小区内设计三个3 m×3 m的不同灌溉定额的春灌处理区,分别为c1,c2,c3。为了避免各处理区之间的影响,将每个处理区用原状土围成大小相等的三个正方形。三个处理的灌溉定额分别为1 500 m3/hm2,2 700 m3/hm2,900 m3/hm2。灌水时间为3月15日。对三个处理区春灌前后各监测一次,春灌前从每一个处理区中随机选取3个剖面,在每个剖面的宽行间、窄行间、膜间的正中间用土钻取样,取样深度1.2 m,并对各取样点标记。从表层开始分层取土,取样深度间隔为10 cm。每个深度间隔一个土样,每个处理小计36个土样。春灌前取样后,对取样孔分层密实回填。春灌后在原取样点附近处取样,以尽量减少土壤空间变异对监测结果的影响。

2 春灌压盐效果分析

2.1 理论分析

本文主要对春灌前、春灌后土壤脱盐率P进行分析比较脱盐效果,土壤脱盐率采用下式计算[7-8]:

式中:P为土壤脱盐率;C0为春灌前土壤盐分(ms/cm);Ce春灌后土壤盐分(ms/cm)。

当P ＞0时,土壤脱盐;当P ＜0时,土壤积盐;当P=0时,土壤积盐量与脱盐量相等,盐分平衡。本文主要对脱盐效果进行分析,不同行距对盐分的淋洗作用及淋洗定额的选取。

2.2 棉田不同行距盐分淋洗的影响分析

由于各处理区在70 cm以下土壤脱盐率几乎都小于零,处于积盐状态,对其数据分析意义不大。各处理区不同行距的灌前、灌后土壤电导率实测结果见表1,表中电导率采用电导率仪DDS-307测定1∶5土水比溶液。

由于表1只是从数据上反映灌前、灌后土壤不同深度盐分变化及脱盐效果,不能直观的表示不同行距对盐分淋洗的影响。因此需做出3个处理区不同行距脱盐效果的直方图,见图1。

图1 不同行距脱盐率效果分析图

图1中横坐标表示不同的处理区,纵坐标表示脱盐率大于零的百分比,由图1可知,处理区3的脱盐率大于零所占的百分比最大。c1和c3处理区膜间、宽行、窄行的数值相同,c2处理区的各数值虽然有所不同,但相差不大。由此可知,不同行距对盐分的淋洗作用没有影响。

2.3 春灌淋洗定额选取的分析

由表1可知,不同行距对盐分淋洗作用无明显差异,所以表1中灌前灌后的电导率为各处理膜间、窄行、宽行的平均值。春灌前、后不同处理不同土层电导率监测结果见表2。

由表2可知不同春灌淋洗定额对土壤盐分的淋洗作用不同,表中3个监测区的土壤表层0～10 cm范围的脱盐率均大于零,说明不同灌溉定额对表层都有淋洗作用,洗盐效果明显。而对于表层以下10 cm～100 cm范围内,c3的脱盐率P几乎都大于零,处于脱盐状态,压盐效果比较好。而c1和c2脱盐率P几乎都小于零,处于积盐状态,其主要原因是因为这两个处理区灌溉定额比较大,研究区域春季风速较大,气温较高,蒸发强烈,强烈的蒸发使得春灌的水量不能进入地下,造成大量的地表蒸发。使大量盐分积聚于耕作层中,洗盐作用相对较差。