不同灌水定额、频率对非生育期棉田返盐效果试验

郭路利 张海宁 钱一凡 张军 肖让

摘 要：通过探寻南疆节水灌溉棉花种植的最佳非生育期灌水量和频率，针对南疆灌区不同重度盐渍化棉田分布差异大，定量化研究较少的现状，结合农一师范围内技术推广难度大、水资源浪费严重等问题。本试验通过对不同盐渍化土壤调研取样，建立实验室测试分析装置，开展不同定额、频率试验，研究不同定额、频率下水盐返盐效果。并采用室内土柱试验研究不同灌水定额、频率处理非生育期棉田返盐效果的研究，由不同土层的含盐量和含水量可知，在0-60cm之内土层变化较大，说明土壤60cm深度的含水量和含盐量在不同灌水定额和频率的返盐情况。以期制定科学合理的冬春灌洗盐不同灌水定额和频率，为南疆灌区盐渍化治理改良提供技术支撑。

关键词：不同灌水定额、频率；盐渍化土壤；返盐

塔里木盆地位于新疆南部，该地区干旱少雨，气候干燥，蒸发量大，土壤盐渍化严重。土地盐渍化已成为一个世界性的环境灾害生态问题[1]。近40年来，在农业生产发展过程中，农业生产灌溉通过大水漫灌提供作物生长条件，使大部分水资源浪费达不到节水灌溉目的和洗盐效果，而且农田排水还使河流水质盐化加重。因此，对于南疆不同盐渍化程度棉田的调研，分别开展轻度、中度和重度盐渍化棉田冬春灌压盐补墒技术研究，将使得冬春灌技术更具有针对性和可操作性，利于该项技术的大面积推广。开展适度冬春灌技术研究，改变农户对常规冬春灌模式的习惯认识，走科学节水之路。本实验是通过室内土柱冬春灌来研究土壤返盐的效果、盐分运移规律和土壤水盐的空间结构分析[2-4]；在冬灌和春灌情况下，探究它们的返盐效果以及盐分离子运移的状况[5-6]；还有通过不同频率的灌水研究土壤盐分情况。这一实验方式课探究和解决了节水、盐渍化治理和环境保护的统一，它是干旱农业地区发展的方向。

1 材料与方法

1.1 实验基地的基本情况 实验基地在塔里木大学水利与建筑工程学院实验基地温室，实验站位于东经80度51分，北纬40度37分，海拔高度1028米。年均降水量为40.1～82.5毫米，年均蒸发量1876.6～2558.9毫米。年均日照2556.3～2991.8小时，光热资源充足。土壤是通过在周围地区通过取土样，化验土样；确定重盐度，中盐度土样；然后在原地用图层方法取土，最后把取来的各土层的土按次序装进土柱内。

1.2 实验设计 该实验采取室内土柱试验，2014年、2015年试验共设12个处理试验过程中，取样土层深度分别为0～20、20～40和40～60cm，在室内测定土壤总盐。本实验采用直径315mm、高80cm的pvc管自制土柱，土柱分重、中、轻三组，每组作三个平行对照，土柱下面用塑料纸封底，并钻小孔接小管观察土柱出水量。室内试验一是采取自制试验装置，通过调查掌握南疆灌区各种棉田土壤盐渍化类型，按照新疆荒漠局盐渍化程度分级标准（罗家熊雄，《新疆垦区盐碱地改良》），分别选择轻度（含盐量5～10g/kg）、中度（含盐量10～20g/kg）、重度（含盐量≥20g/kg）的3个代表性土性实验装置，2014年11月1日冬灌，2015年2月25日做不同频率春灌，来探究返盐情况，灌水间歇以一天为标准，分三次灌完，每次灌水完两天后取土。实验方案设计见表1。

1.3 试验观测项目及测定方法

1.3.1 土壤含水量的测定。用烘干法测定土壤含水量。分别在冬春灌灌水前后采用土钻取土，取土深度为0～20，20～40，40～60cm。将取土立即装入已知重量的铝盒中带回室内称重，在105±2℃恒温箱中烘至12h，取出，冷却至室温，立即称重，计算其质量含水量。

土壤含水率（ω）=×100% （1）

式中：m0为烘干空铝盒质量，g；m1为烘干前铝盒及土样质量，g；m2为烘干后铝盒及土样质量，g。

1.3.2 土壤含盐量的测定。本实验采用1：5比例的土水浸提液来测电导率，是通过从1mm筛孔筛出的土样，称取30g土样置于三角瓶中，加蒸馏水150ml，来配置水土浸提液。在震荡机上震荡15min，震荡停止后立即过滤，直到土水浸提液滤清为止。用DDS-307电导仪来测量溶液的电导率EC。因此，脱盐率的计算：在对冬春灌不同灌水定额的盐分数据进行分析时，本文采用返盐情况分析返盐效果，土壤返盐率采用下式计算：p=×100% （2）

式中：p表示洗盐后的返盐率，w1为第一次灌水后土壤盐分，m3/cm；w2为第二次灌水前土壤盐分，m3/cm。

當p>0时，表示土壤返盐；当p<0时，表示土壤减盐；当p=0时，土壤积盐量与返盐量相等，表示盐分平衡。

2 结果与分析

2.1 冬灌免春灌对非生育期棉田中度土壤水分影响和返盐效

果 从图1中可以看出，冬灌的灌水提高了中度土壤的含水率，但随着时间的增长含水率将会大幅度降低；而图2中可以看出，在不同的冬灌灌水定额下，棉田在0-20cm土层内的电导率增加较快，说明土壤的返盐效果，致使返盐率增加，脱盐率下降。

试验表明，冬灌免春灌对不同重度的土壤洗盐效果都有差异，对重度土壤的洗盐效果高于对轻度土壤的洗盐效果，是由于盐分影响了土壤的粘聚性能，使土壤的空隙较大，因此，将对盐分的吸附作用变小，电导率降低，使洗盐效果变得明显，将会抑制了返盐的现象。

2.2 冬灌免春灌对非生育期棉田重度土壤水分影响和返盐效

果 从图3中可以看出，冬灌的灌水提高了重度土壤的含水率；而图4中可以看出，在不同的冬灌灌水频率下，棉田在0-20cm土层内的电导率增加较快，说明灌水具有返盐效果，抑制了土壤的洗盐效果，使脱盐率降低。

试验表明，冬灌免春灌对非生育期棉田重度土壤水分随一定灌水定额的灌水增加而增加，而当冬灌免春灌的冬灌到播种这段时间内，由于蒸发时间长，蒸发量大，从而造成表层的含水率量降低，电导率升高，致使土壤的表层含盐量升高，出现了返盐现象。因此，在灌水定额相同的条件下，离播种较近时，灌水效果较明显时，可降低返盐效果，有利于棉花的出苗；在不同的灌水定额下，棉花土壤的洗盐效果差异很明显，不同处理的随着灌水量的增加洗盐率逐渐升高，而返盐率逐渐降低，而且随着土壤深度的增加，土壤的盐分下降值的变化渐小。

2.3 不同频率春灌免冬灌对非生育期棉田中度土壤水分影响和返盐效果 从图5、图6中可以看出，在不同的春灌灌水频率下，随着离灌水后时间的推移棉田在20-60cm土层内的电导率下存在一定规律（是根据每次灌水的定额决定的）而逐渐降低，出现返盐现象，会增加土壤的返盐效果。

试验表明，在不同频率的春灌灌水下，棉花土壤的洗盐效果的差异性明显，不同处理随着灌水量的增加洗盐率逐渐升高；而且随着土壤深度的增加，土壤盐分下降值的变化渐小；对非生育期棉田重度土壤水分随一定灌水定额的灌水增加而增加，而对不同重度的土壤洗盐效果存在差别，每次不同的灌水定额都会影响洗盐率和返盐率，每次灌水量少的它的返盐效果越强；而灌水量越大会影响了土壤的对盐分的吸附作用变小，使洗盐效果变得明显，大大降低返盐效果。

2.4 不同频率春灌免冬灌对非生育期棉田重度土壤水分影响和返盐效果 从图7中可以看出，不同频率春灌的灌水也提高了重度土壤的含水率，但也会随着时间的变长，也会降低土壤的含水率，出现返盐现象；而图8中可以看出，在不同的春灌灌水频率下，棉田在0-40cm土层内的电导率下在一定幅度的变化（是根据每次灌水的定额决定的）而逐渐降低，说明灌水具有淋盐效果，抑制了土壤的返盐效果；但在随着离灌水后时间的增长，也将会出现返盐现象的。

试验表明，不同频率春灌灌水对非生育期棉田重度土壤水分随一定灌水定额的灌水增加而增加，而对不同重度的土壤洗盐效果存在差别，对重度非生育期棉田土壤的洗盐效果要好于中度非生育期棉田土壤的洗盐效果，不同频率春灌灌水对不同重度的土壤洗盐效果存在差异，每次不同的灌水定额都会影响洗盐率和返盐率，每次灌水量少的返盐效果越强；而灌水量越大会影响了土壤的粘聚性能，从而使土壤的空隙较大，对盐分的吸附作用变小，使洗盐效果变得明显这可能也是由于盐分影响了土壤的粘聚性能，大大降低返盐效果；反之，将会增加返盐效果。通过试验可知，在相同的灌水量下，不同频率春灌灌水比一次性灌水洗盐效果明显，会更好的抑制返盐现象，因此建议采用不同频率灌水。

3 结语

在本实验中，对各个定额灌水下的水盐分布和运移情况进行探究和分析可得出，在不同土层的含水率、脱盐率和返盐效果的变化状况可知在土层0-40cm之内变化较大，说明在40cm深度内的含水量、脱盐率、返盐效果受灌溉、外界环境的影响较大。从研究中可分析出冬春灌都具有淋洗盐分的效果，盐分都会随着水易被淋溶至土壤深层，当上层返盐率越小以及返盐过程都不显著时，说明返盐效果差，洗盐效果好。但从试验和研究可得出冬灌的效果好于春灌的。但同时，随着灌水量增加，灌溉前后土壤含水量、盐分含量和鹽分含量差异增加，淋洗盐分效果越好，返盐效果就越差，土壤就越优良。

在不同频率春灌水下，不同频率春灌灌水对不同重度的土壤洗盐效果存在差异，对重度非生育期棉田土壤的洗盐效果比中度非生育期棉田土壤的洗盐效果好；不同频率春灌灌水比一次性灌水淋盐效果明显，因此建议采用不同频率灌水。但在相同灌水定额下，冬灌比春灌土壤盐分的淋洗效果好，如果要对棉田土壤进行压盐，可以采用冬灌的方式来对盐分进行调控。

通过试验可知，T6、T3、T7返盐率分别达到1.62%、6.49%、5.49%，其返盐率差，反之其洗盐效果较好。但从棉花次年的正常生长发育和节水的角度看，建议应采取冬灌+春灌的灌溉模式进行，在考虑水资源的情况下，冬春灌水定额应控制在200hm。

参考文献：

[1]Karimov A，Qadir M，Noble A，et al.Development of mag-nesi-um-dominant soils underirrigated agriculture insouthern Kazakh-stan.Pedosphere，2009，19 （ 3 ） ： 331-343.

[2]张明炷，黎庆淮，石秀兰.土壤学与农作学[M].中国水利水电出版社，2007.

[3]史海滨，杨树青，李瑞平.作物水盐联合胁迫效应与水分高效利用研究[M].中国水利水电出版社，2009.

[4]吕军.土壤改良学[M].浙江大学出版社，2011.5.

[5]孔军，邓湘娣，奉文贵，蔡丽华.土壤弄化学分析技术标准[J].新疆生产建设兵团农业局，1999.

[6]董新光，周金龙，陈跃滨.干旱内陆区水盐监测与模型研究以其应用[J].科学出版社，2009.

基金项目：南疆灌区不同重度盐渍化土壤洗盐定额试验研究（201410757007）。

作者简介：郭路利（1992-），男，本科生。

通讯作者：肖让（1979-），男，副教授，研究方向为节水灌溉理论与技术、水利工程等。