微咸水膜下滴灌对土壤盐分离子变化及玉米产量的影响

唐超超　张坤　周祥　文利军

【摘 要】在相同灌水量和施肥量条件下，以不同矿化度的水，采用膜下滴灌施肥方式灌溉玉米，探索土壤盐分离子的变化规律。研究结果表明，随矿化度增高，土壤盐分含量呈增加趋势，但微咸水滴灌也具有脱盐洗盐的作用。灌溉水矿化度为2g/l，可以作为阿拉尔灌区玉米微咸水的灌溉矿化度取值。

【关键词】膜下滴灌；微咸水；盐分离子

南疆作为气候干旱、水资源严重紧缺以及土壤次生盐渍化的地区之一，已成为制约南疆粮食作物与经济作物种植面积与产量持续提高的限制因素。相关研究证明微咸水膜下滴灌在改善水资源利用方面有着巨大的潜力，覆膜后由于边界条件改变，土壤蒸发率减少，盐分上行受到抑制，切断了其次生盐碱化的来源，土壤返盐率随之降低，同时它使用较少的水资源提高作物产量和质量，且利于有效施放肥料和农药，减少了环境污染[1]。但是，相关科学问题也日渐凸显。由于不当的微咸水灌溉会破坏当地土壤水盐平衡，造成土壤盐碱化[2]。因此，为防止因灌溉微咸水而引起的积盐问题，密集监测土壤盐分的动态与分析尤为重要[3]。本文从保证玉米产量及不发生土壤盐渍化的视角出发，拟分析微咸水膜下滴灌条件下玉米产量及根区的土壤盐分各离子的响应关系。提出玉米的微咸水节水控盐灌溉模式，为阿拉尔灌区粮食作物的微咸水灌溉技术提供理论基础。

1 试验区基本情况

试验地设在塔里木大学试验基地，试验基地隶属阿拉尔灌区。阿拉尔灌区位于塔里木河上游冲积平原，为典型的极端干旱气候。试验区土样平均初始含盐量为0.2%，根据新疆荒勘局提出的土壤盐化等级标准，属于轻度盐化盐碱土。土样含有多种盐分，但以硫酸钠和氯化钙为主， 属于氯化物硫酸盐盐土。土壤平均密度为1.40g/cm3，平均田间持水量为 21.2%；试验区的地下水位经测定为2m左右，地下水中主要含有Cl-离子，还含有少量的 SO离子[4]。

2 材料与设计

2.1 试验材料

供试玉米品种为新玉56号玉米单交种，商品性好，籽粒饱满，抗逆性强，稳产性好，果粒均匀，出籽粒高。滴灌系统选用新疆天业公司紊流迷宫式滴灌带，壁厚0.2mm，设计压力为1.0Pa，滴头设计流量为2.1L/h。微咸水使用阿拉尔灌区排碱渠的排水与淡水配比得到，排碱渠排水矿化度范围为6-12g/l。

2.2 试验设计

2015年4月29日播种，采用干播湿出法。覆膜宽窄行方式种植，行距（40+60）cm，平均行距50cm。采取株距20cm播种。全生育期灌溉定额260m3/亩，滴灌施肥95公斤/亩， 全生育期共滴水12次，每隔7天滴水一次。试验设计4个处理，3个重复，全生育期灌溉定额260m3/亩，复合肥施用量95 kg/亩，T1处理灌溉水矿化度1g/l，T2处理灌溉水矿化度2g/l，T3处理灌溉水矿化度3g/l，T4为淡水对照。

2.3 测定项目与方法

在玉米各生育期灌水前后采用土钻采取土壤剖面0-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm土壤，取样点为滴灌带下方（膜中和膜外侧）。每个测点取3个样本重复。将取出的土样，装铝盒，称湿土及盒重，再放入烘箱，105±2℃烘干8h，冷却，称烘干土样质量，继续烘干至恒重。各离子组分测定方法[5]：取土壤溶液土水比1：5。HCO-3采用双指示剂滴定法，SO 用 EDTA间接滴定法，Cl-用AgNO3滴定法，Ca2+、Mg2+用EDTA 络合滴定法，Na+与K+用阴阳离子平衡计算求得。

产量：每小区取样10株玉米考种测产。小区收获脱粒后的籽粒风干重折算为kg/亩。

试验数据分析采用Excel软件和Surfer软件绘图。

3 结果与分析

3.1 土壤盐分各离子空间分布

膜下滴灌条件下土壤水分的运动形状逐渐由单个椭球体向带状变化，“盐随水走，水去盐留”土壤中的盐分随水分一起运动，不同矿化度的微咸水灌溉对盐分离子的分布产生影响。图1～图3为收获后各处理土壤剖面HCO 、Ca 、Mg 、K 和Na 离子的空间分布等值线图，土壤HCO 分布情况呈现出膜内向膜外递减状态，HCO 峰值在湿润体内靠近滴灌带。微咸水灌溉较淡水灌溉土壤中HCO3-在湿润体内含量高，随矿化度增加，土壤HCO 呈现递增趋势，可能是由于微咸水中HCO 含量比淡水高的原因。

各处理土壤Cl-分布情况与土壤HCO3-分布情况相类似，随矿化度增加，土壤HCO3-呈现递增趋势。淡水灌溉时，土壤Cl-分布由膜内向膜外侧递减，但变化区间不大，而微咸水灌溉时，土壤Cl-分布变化波动较大，可能是微咸水中阴阳离子含量较高所致。各处理土壤SO42-分布呈现土层在深度40cm以上集中，40cm以下较少。各处理SO42-分布为膜内侧大于膜外侧，可能由于SO42-水化半径较大，同时与土壤胶体吸附力较强[6]，不易随水分运动。土壤阳离子Ca2+、Mg2+分布。各处理的Ca2+、Mg2+主要分布在湿润体内，微咸水处理较淡水处理湿润体内Ca2+、Mg2+含量略有增加，但变幅不大，Ca2+、Mg2+离子与土壤胶体的吸附能力较强，不容易随水分移动。土壤阳离子K+和 Na+主要分布在湿润峰边缘，这是由于土壤中K+和Na+與土壤胶体吸附能力较弱，都容易随水移动。微咸水灌溉后土壤湿润体内的K+和Na+含量高，与此同时，Ca2+、Mg2+在土壤中含量较低，在灌水淋洗过程中，土壤中K+和Na+容易被交换能力强的土壤Ca2+、Mg2+所交换，因此Ca2+、Mg2+在土壤表层含量较高，底层含量较低。玉米根系垂直分布主要集中在0～30cm深度土层内，因此，分析了0～40cm土层土壤含盐量的变化趋势。各处理随着生育期变化膜内上层和膜外上层土壤含盐量变化趋势基本一致，总体趋势是随着灌溉水矿化度的增高，土壤含盐量增加。这主要是由于微咸水自身含有盐分，在灌溉过程中盐分随水分进入土壤。膜内土壤含盐量变化幅度较大，膜外侧土壤含盐量在土层中变化幅度较小，呈现递增趋势。且膜外侧较膜内侧土壤含盐量平均增加10.18%，可能由于灌溉水的淋洗作用使土壤盐分随灌溉水移动到湿润体边缘聚集，加之蒸发作用使没有覆膜的膜外上层土壤含盐量大，膜外下层土壤中盐分随水分向上运动，造成膜外下层土壤含盐量在生育期呈降低趋势。而受灌溉淋洗作用的影响，膜内下层土壤含盐量略有增加，在玉米根层不至造成盐胁迫。

3.2 不同矿化度水灌溉对玉米产量及其构成因子的影响

在玉米成熟后，取各处理产量及其构成因子平均值，如表1所示，当灌溉水矿化度为1g/l与淡水对照相一致，产量没有明显变化。随着灌溉水矿化度的增加，玉米产量呈现降低的趋势，试验结果表明，灌溉水矿化度为1g/l时，与对照相比减产了2.8%；灌溉水矿化度为2g/l时，与对照相比减产了4.7%；灌溉水矿化度为3g/l时，与对照相比减产了13.7%，影响了玉米的产量。

4 结论

通过试验数据分析得出，微咸水膜下滴灌条件下，采用不同矿化度水灌溉对土壤中各盐分离子的分布影响显著。阴离子中Cl-、HCO3-、阳离子K+和Na+容易随水分移动，阴离子SO42-、阳离子Ca2+、Mg2+不易随水分运动，与土壤胶体吸附力较强。随灌溉水矿化度增高，土壤含盐量呈增加趋势。但微咸水灌溉与淡水灌溉一样也具有对土壤盐分的淋洗作用，考虑到玉米的轻耐盐性，以及长期微咸水灌溉对土壤积盐的作用，应适当采用冬春灌洗盐压盐。以保证玉米的产量及不发生土壤盐渍化的视角出发，灌溉水矿化度为2g/l，可以作为阿拉尔灌区玉米微咸水的灌溉矿化度取值。

【参考文献】

[1]王久生，王龙，姚宝林，等.微咸水膜下滴灌条件下水盐对棉花生长的影响研究[J].节水灌溉，2012（12）：9-15.

[2]王全九，单鱼洋.微咸水灌溉与土壤水盐调控研究进展[J].农业机械学报，2015（12）：117-126.

[3]吴军虎，陶汪海，赵伟，等.微咸水膜下滴灌不同灌水量对水盐运移和棉花生长的影响[J].水土保持学报，2015（3）：272-276.

[4]马洁，朱珠，姚宝林，等.阿拉尔灌区微咸水滴灌对土壤水盐分布影响的试验研究[J].节水灌溉，2010（5）：40-42.

[5]李金刚，屈忠义，黄永平，等.微咸水膜下滴灌不同灌水下限对盐碱地土壤水盐运移及玉米产量的影响[J].水土保持学报，2017（1）：217-223.

[责任编辑：田吉捷]