竖井排盐对南疆枣田土壤盐分运移的影响

2018-11-28张开祥马宏秀孟春梅王开勇

节水灌溉 2018年11期

张开祥，马宏秀，孟春梅，王开勇

(新疆石河子大学农学院，新疆石河子 832003)

中国是盐碱化土壤较为严重的国家之一，在我国干旱半干旱地区，盐碱土达3 500 万hm2[1]，土壤盐碱化已经成为制约该地区农业可持续发展的主要因素。作为农业大省之一的新疆盐碱土面积占其耕地的30.12%[2]，是我国盐碱化土壤分布面积最广、土壤盐害最为严重的地区。盐碱地的形成是由地形、气候和人为灌溉等共同作用的结果，其导致土壤中的盐分表聚并积累[3,4]。因此，分析新疆土壤盐分的迁移规律，对于有效治理土壤盐渍化具有极其重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究于2015年在新疆生产建设兵团224团进行，224团位于塔克拉玛干大沙漠南缘、和田地区皮山县与墨玉县交界处。属极度干旱的暖温带大陆性气候，降水稀少，蒸发强烈，空气干燥，光热资源充足，根据和田市气象局资料，该区域太阳总辐射量为5 780.87～6 341.79 MJ/m2，年平均气温11.6 ℃，年均降水量35 mm，年均蒸发量2 480 mm，全年日照时间2 470～2 795 h，年≥10 ℃活动积温4 046～4 344 ℃，年无霜期170～200 d，昼夜温差较大；224团是以红枣为主导产业的团场，截至2015年10月共种植红枣1.22 万hm2。

1.2 样品采集

为研究井排措施对盐渍化枣田土壤盐分的影响，于2015年在224团三连的枣田中采用对角线取样法，在距离竖井0、10、30、60、100、150 m处，分别取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层深度的土壤。土样装入自封袋带回实验室经自然风干后去除植物残体和石块，将风干土样过1 mm筛孔，装袋备用。

1.3 测定方法

采用5∶1的水土比浸提土壤水溶盐，震荡5 min，过滤，待测。

土壤水溶性盐离子含量的测定方法：钙和镁的测定----EDTA滴定法；钾和钠的测定----火焰光度法；碳酸根和碳酸氢根的测定----双指示剂-中和滴定法；硫酸根的测定----EDTA间接络合滴定法；氯离子的测定----离子计测定；电导率值的测定----DDS-307电导率仪测定；pH值的测定----PHS-3C型实验室pH计测定。

钠吸附比的计算公式：

(1)

式中：SAR钠吸附比，mmol/L；PNa+、PCa2+、PMg2+为离子浓度，mmol/L。

1.4 统计分析

运用 Excel 2010 软件统计数据；采用IBM SPSS Statistics 19在单因素方差分析的基础上，对离竖井不同距离和不同土层间土壤电导率值、pH进行多重比较，以距离和深度两个因素分别对以上指标的影响进行单变量多因素方差分析；采用Origin 8.5和SigmaPlot 12.5制图。

2 结果与分析

2.1 井排措施对土壤pH的影响

土壤pH值是土壤重要的基本性质之一，适中的土壤pH值是作物正常生长的基础。表1为井排措施对枣田不同土层深度及不同距离土壤pH值的影响。由表1可知，竖井排盐措施下，研究区的土壤pH值介于7.17～8.76之间。同一土层深度下，随着距离的增加，土壤pH值整体呈现先降低后增加的趋势，在0 m处pH值最大，在60 m处最小；同一距离，随着土层深度的增加，土壤pH值先降低后增大，在40～60 cm土层土壤pH值最低。由此可得，竖井排盐显著影响0～60 m范围内土壤pH值。

表1 井排措施下枣田土壤pH值变化值

注：用小写字母表示横行同一土层深度不同距离，pH值0.05水平显著性比较，用大写字母表示竖列同一距离不同土层深度，pH值0.05水平显著性比较。*表示P<0.05显著性水平，**表示P<0.01显著性水平，下同。

2.2 井排措施对土壤电导率的影响

土壤电导率值可以反映土壤质量和物理信息，它的大小直接影响着作物的正常生长。表2为井排措施对枣田不同土层深度及不同距离土壤电导率值的影响。由表2可知，在井排措施下，研究区土壤电导率值介于470～7 055 μS/cm范围内。同一土层深度，随着距离的增加，土壤电导率值呈现先降低后增加的趋势，在距离0 m处土壤电导率值最大，然后开始降低，在60 m处达到最低，之后随着距离的增加，电导率值显著增加，由此表明，竖井排盐可以显著降低60 m范围内土壤电导率。在同一距离下，随着土层深度的增加，土壤电导率值呈现“先降后增再降”的趋势，在0～20和40～60 cm土层土壤电导率值较大，说明该土层出现盐分的聚集现象。

表2 井排措施下枣田土壤电导率值变化表 μS/cm

2.3 井排措施对土壤阳离子的影响

图1为井排措施下土壤阳离子迁移变化图。由图1可知，竖井排盐显著影响枣田土壤阳离子含量。同一土层深度，在0 m处4种阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)的含量均最高，随着距离的增加离子含量逐渐减少，在60 m处达到最低，之后开始升高，表明竖井排盐的最佳距离是60 m。同一距离，随着土层深度的增加，土壤阳离子含量呈现降低的趋势，在0～20 cm土层出现盐分的聚集现象。

图1 井排措施下土壤阳离子迁移变化图(单位：mg/kg)

本文研究得出研究区K+含量变化介于34.8～627.0 mg/kg之间，Na+含量介于442.0～5 409.0 mg/kg之间，Ca2+含量介于67.0～1 620.0 mg/kg之间，Mg2+含量介于6.1～1 012.6 mg/kg之间。随距离的增加，K+和Ca2+含量均表现为“先减少后增加”：0 m处离子含量较高，之后随距离的增加离子含量显著降低，在60 m处达到最低，之后开始升高。而Na+和Mg2+随着距离的增加呈现先增后减再增的趋势，在0～10 m处离子含量最高，之后随距离的增加离子含量显著降低，60 m处达到最低，之后开始升高。说明竖井排水降低60 m范围内4种阳离子含量效果显著。相同距离下，土壤K+、Na+和Ca2+含量随土层深度的增加先降低后增加，在0～20和80～100 cm土层发生了盐基离子聚集现象，而土壤Mg2+含量随土层深度的增加逐渐降低，在土壤表层以下未发生明显的Mg2+聚集现象。

2.4 井排措施对土壤阴离子的影响

图2 井排措施下土壤阴离子迁移变化图(单位：mg/kg)

2.5 井排措施对土壤盐基离子当量比的影响

图3 井排措施下土壤盐基离子当量比变化图

2.6 井排措施对土壤钠吸附比(SAR)的影响

图4为井排措施对不同距离土壤钠吸附比值的变化趋势图。由图4可知，在0～20和80～100 cm土层中，随着距离的增加，土壤SAR值表现出先升高后降低再升高的趋势，在0 m处土壤SAR值较小，然后随着距离的增加，土壤SAR值升高，在10～30 m之间达到最大，之后开始降低，在60 m处达到最小，60 m之后开始迅速升高；在其余土层，随着距离的增加，土壤SAR值表现为先降低后升高再降低再升高的趋势，在距离竖井60 m处达到最低。由此说明，土壤Na+的迁移速率大于Ca2+和Mg2+导致距离竖井60 m处土壤Na+含量降低，从而减轻对作物的盐害；在同一距离下，随着土层深度的增加，土壤SAR值变化规律不明显。