旱作盐碱农田洗盐措施效果评价

2017-07-15夏婷杨建国魏玉清

江苏农业科学 2017年9期

夏婷++杨建国++魏玉清

摘要：为研究旱作盐碱农田的有效洗盐方式，在旱作条件下设置排盐沟、深松耕等不同处理，开展农田快速淋盐试验。结果表明：（1）“灌水量2 700 m3/hm2+排盐沟+深松耕”处理对0～40 cm表层土壤全盐淋洗效果最佳，增加灌水量反而会减弱其排盐作用；（2）2 700 m3/hm2灌水量下，3个排盐处理能均等有效地降低土壤耕层0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等盐离子含量，明显消除20～100 cm Mg2+聚集；升高灌水量至5 100 m3/hm2，深松耕处理的排盐效果部分减弱，对照组80 cm Mg2+聚集现象消失。“灌水定额2 700 m3/hm2+排盐沟+深松耕”模式全盐和分盐的淋洗效果最佳，为盐碱地改良提供了技术参考。

关键词：盐碱土；洗盐；深松耕；排盐沟

中图分类号： S156.4文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）09-0228-04

随着世界范围内资源和生态环境地恶化，土壤盐渍化逐渐成为制约农业健康发展的症结[1]。我国34个省级行政区中有17个出现不同程度的土壤盐碱化问题，主要集中分布在北方和滨海地区，盐渍土总面积已达到3 455万hm2[2-3]。面对耕地面积日益萎缩的残酷现实，开发改良盐碱地能快速提高低产田单产，在缓解粮食危机的同时还能起到改良生态环境的良好效果[3]。经过科研工作者的长期努力，盐碱地改良技术取得了长远发展，研究发现0～10 cm表层土壤是盐分积累的主要土层[4]。施用脱硫石膏、有机肥能够显著促进盐碱土壤脱盐，提高土壤保肥能力，实现产量、品质提升的目的[5-7]。针对土壤盐分的聚集特征，将表层耕作土作为主要的研究和改良对象。本试验以西大滩盐碱原土为研究对象，采用灌水定额、排盐沟、深松耕等技术措施，研究不同水盐调控措施对土壤总盐和分盐的冲洗效果，确定旱作盐碱农田的快速淋盐模式，为干旱、半干旱地区盐碱地改良提供参考。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验于宁夏石嘴山市平罗县前进农场（106°24′209″E，38°50′289″N，海拔1 156 m）进行。0～100 cm的土壤机械组成依次为黏壤土、粉（沙）质黏土、粉（沙）质黏壤、粉（沙）壤土。按各土层的不同土壤质地采集土样，自然风干后过1 mm筛，测定总盐及分盐含量。旱田试验区为氯化物硫酸盐类型的重度盐化碱土。

1.2试验设计

试验采用单因素随机区组设计，分别设置对照（无排盐沟、不深松耕，CK）、处理1（深松耕，SS）、处理2（设置排盐沟，SED）、处理3（设置排盐沟+深松耕，SED+SS）。排盐沟垂直于农沟，深度1.0 m，宽度0.8 m，使用20 cm沙子+20 cm 土壤均勻回填。试验各处理的灌水管理一致，2013年5月23日灌头水1 500 m3/hm2，6月12日油葵播种，5月27日、6月15日、7月2日分别灌水1 200 m3/hm2，灌水后15 d采集各处理0～100 cm分层土样分析。整个试验区均施用羊粪 30 t/hm2，其他操作采用常规大田管理。

1.3测定项目和方法

电导法测定土壤全盐；pH计测定土壤pH值；火焰光度计法测定K+、Na+含量；标准H2SO4滴定法测定CO32-、HCO3-含量；EDTA络合滴定法测定Ca2+、Mg2+、SO42-含量；标准硝酸银滴定法测定Cl-含量；火焰光度法测定交换性钠NH4OAc-NH4OH含量。

2结果与分析

2.1不同灌水量下各处理的全盐含量

由图1对比不同灌水量（2 700、3 900、5 100 m3/hm2）下土壤中的全盐含量可以看出，随着灌水量的增加，各处理的全盐含量整体均呈逐渐下降趋势，充分说明灌溉水量在盐碱土盐分淋洗过程中的强大作用。旱区盐碱地农业研究总盐淋洗的最佳定额，节水的前提下实现良好的土壤降盐作用。同时，随着土壤深度的增加，不同灌水量的土壤盐分含量均呈下降趋势，表层土壤总盐含量较高，说明旱区土壤盐碱化现象较为严重。灌水量2 700 m3/hm2条件下，与对照CK相比，深松耕处理使0～20 cm的总盐含量降低；排盐沟处理能明显降低20～80 cm的总盐含量；排盐沟+深松耕处理的降盐效果最好，0～100 cm的总盐含量一直保持在3.62～4.92 g/kg的较低水平，0～40 cm表层土壤全盐含量较对照平均下降 52.8%，淋洗效果最佳。灌水量3 900 m3/hm2条件下，对照、深松耕处理的总盐含量水平均低于同层次土壤在 2 700 m3/hm2 灌水量条件下的总盐含量，增加灌水淋洗总盐效果明显增强；深松耕、排盐沟处理的盐分变化趋势与灌水量2 700 m3/hm2条件下基本一致，排盐沟+深松耕处理的土壤总盐含量较低且不同土层差异较小。灌水量 5 100 m3/hm2 条件下，对照、深松耕、排盐沟处理的0～40 cm总盐含量明显低于2 700、3 900 m3/hm2 灌水量的总盐含量，但各处理的降盐效果在40～60 cm 土层受到较大影响，出现盐分反弹，说明旱区洗盐作用并不能完全依靠增加灌溉水量，灌溉水量过高反而会影响其他措施的洗盐效果，存在一定的经济效率高的灌水洗盐定额。

2.2灌水2 700 m3/hm2时各处理的分盐变化

2 700 m3/hm2灌水量下，从图2-A中可以看出，排盐沟处理的地表0～20 cm，深松耕、排盐沟+深松耕处理的地表 0～40 cm 的CO32-含量升高85.7%，可能CO32-在洗盐过程中更易在土壤上层聚集。从图2-B中可以看出，各排盐处理0～100 cm的HCO3-含量均高于对照，深松耕、排盐沟处理下的HCO32-含量较为接近，排盐沟+深松耕处理的0～20 cm、20～40 cm的HCO3-含量比对照分别高出1209%、109.8%。从图2-C中可以看出，SO42-主要集中在0～40 cm 土层，深松耕、排盐沟处理能较为明显地降低该层次SO42-含量，排盐沟+深松耕处理的0～20 cm、20～40 cm SO42-含量仅为对照的30.6%、37.3%。从图2-D中可以看出，深松耕处理的0～20 cm Cl-含量只有对照的57.6%，排盐沟处理对于降低20～60 cm的Cl-含量效果较好，排盐沟+深松耕处理能明显降低0～60 cm 土层的Cl-含量。

从图2-E中可以看出，深松耕处理0～20 cm，K+含量比对照低 37.5%，排盐沟处理的0～100 cm K+含量只有 0.03 mol/kg，排盐沟+深松耕处理在0～60 cm的K+含量与排盐沟处理持平。从图2-F中可以看出，3个处理在20～40 cm 时，Na+含量接近且显著低于对照，排盐沟、排盐沟+深松耕处理对降低0～100 cm 的Na+含量效果显著。图 2-G 显示，深松耕处理的0～20 cm土层Ca2+含量异常偏高，其他处理0～100 cm Ca2+含量均处于较低水平，说明排盐措施对土壤中Ca2+含量影响较小。从图2-H中可以看出，盐碱土中Mg2+含量从0～80 cm逐渐升高，随后又迅速下降，3个排盐处理均能显著降低20～100 cm的Mg2+含量。

2.3灌水5100 m3/hm2时各处理的分盐变化

当灌水量达到5 100 m3/hm2时，从图3-A可知，排盐沟+深松耕处理能显著降低0～40 cm CO32-含量，低灌水量条件下排盐措施带来的表聚CO32-现象消失。从图3-B中可以看出，排盐沟处理的0～100 cm HCO3-含量一直处于高位，排盐沟+深松耕处理0～20 cm HCO3-[HJ1.4mm]含量最高为 2.43 mol/kg，而且均高于2 700 m3/hm2灌水量下情况。图3-C 中，排盐沟、排盐沟+深松耕处理能有效降低[JP+1]0～60 cm 的SO42-含量，高灌水量降低了0～20 cm排盐沟处理的SO42-含量。图3-D显示，在高灌水量条件下，排盐沟处理对降低20～60 cm的Cl-含量作用明显，效果反而优于排盐沟+深松耕处理，不同于 2 700 m3/hm2 灌水量下情况。

在高灌水情况下（图3-E），排盐处理只在0～20 cm表现出较好的洗钾效果，排盐作用受到抑制，深松耕处理反而使0～40 cm的K+含量升高。图3-F中，3个排盐处理可以降低0～40 cm的Na+含量，排盐沟+深松耕处理的效果最佳，与图2-E比较发现排盐处理的60～100 cm洗钠能力被削弱。图3-G中，排盐沟处理的0～20 cm Ca2+含量低于对照，深松耕处理的Ca2+含量反而高于对照，排盐沟+深松耕处理0～40 cm Ca2+含量最低，对比图2-G，高灌水量促进了排盐沟+深松耕处理对Ca2+的淋洗。由图3-H可知，深松耕处理0～20 cm Mg2+含量明显高于其他处理，对比图2-H，高灌水量对盐碱土80 cm深层Mg2+含量峰值淋洗效果明显。

3结论与讨论

气候变化带来的极端天气使得干旱地区耕地盐渍土壤改良面临更大挑战[8]。作为西北农业精华区，宁夏由于其盐碱土质地坚硬、渗透性差，改良难度较大。解决灌区盐渍化问题要集成各种土壤改良措施优化组合达到良好的效果[8]。轻度碱化盐荒地中采用“脱硫废弃物施用+平整土地+深松耕+水盐调控+平衡施肥+耐盐作物种植”模式，土壤总盐及有害盐分离子含量明显降低[9]。王少丽等发现排盐沟周边会形成盐分集中区域，且较大的灌溉用水量能达到理想的排盐效果。膜下滴灌的排盐沟冲洗定额为1 515 m3/hm2，达到4 521～6 351 kg/hm2总排盐量后，盐分上移地表、脱盐效果显著[10]。本试验中灌水量2 700 m3/hm2条件下，排盐沟处理能明显降低20～80 cm的总盐含量；排盐沟+深松耕处理0～40 cm表层土壤全盐含量较对照平均下降52.8%，淋洗效果最佳；灌水量5 100 m3/hm2条件下，2个处理0～40 cm的[JP3]排盐作用受到抑制。综合分析认为，“灌水定额2 700 m3/hm2+排盐沟+深松耕”模式对土壤全盐淋洗效果最好；由于灌溉方式不同造成了冲洗定额显著高于膜下滴灌，过高的灌水量会削弱排盐处理的淋洗效果。

盐碱土壤定点改良后，盐碱被溶解后快速淋洗至土壤下层，淋洗能有效降低土壤电导率和Na+含量，4种盐基离子（Na+、Ca2+、CO32-、SO42-）淋洗量增加[11-12]。本试验中，2 700 m3/hm2 灌水量的3个排盐处理能均等有效地降低土壤耕层0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等盐离子含量，明显消除20～100 cm土壤下层Mg2+聚集现象，0～40 cm CO32-、0～100 cm的HCO3-含量升高，这与各分盐离子淋洗的运移方式有关。当灌水量达到5 100 m3/hm2时，深松耕处理的排盐效果部分减弱，对照组80 cm Mg2+聚集现象消失，排盐沟+深松耕处理0～40 cm Ca2+淋洗最佳。综合全盐和分盐的淋洗效果，旱区盐碱地改良的最适灌溉量为 2 700 m3/hm2，排盐效果依次为排盐沟+深松耕处理>排盐沟处理>深松耕处理，依据实际需求选择适宜的排盐方式。本试验的灌水定额有待进一步细化。

参考文献：

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