咸水灌溉淺談

□ 張 偉

咸水灌溉淺談

□ 張 偉

我國是一個缺水嚴重的國家。農業用水在總用水量中占有很大的比重。隨著工業化的發展，工業用水日益擠占和犧牲農業用水。此外，擴大耕地所需的灌溉水大大超過我們可以得到的水資源。農業用水供需矛盾日趨尖銳。

著眼咸水資源，避害興利，為農業增辟新水源，對于實現農業可持續發展具有十分重要的現實意義。加快農業咸水灌溉技術的研究步伐，加大開發利用淺層地下咸水的力度，符合節水農業發展的方向和實際，是解決農業干旱缺水既現實又有效的治本之路。

一、國內外微咸水的研究與利用狀況

一般來講，含鹽量1～5 g/L的水稱低鹽度咸水、微咸水（礦化度1～3 g/L）和半咸水（礦化度3～5 g/L）)，含鹽量5～10 g/L的叫中鹽度咸水，10 g/L以上為高鹽度咸水，含鹽量50～500 g/L稱之為鹵水。

目前對于咸水的利用主要有兩種：咸水直接利用和咸水淡化再利用。咸水的直接利用主要是植物灌溉。

（一）國外利用與研究現狀

咸水利用在以色列、法國、意大利、美國、奧地利等國家已有很長時間，他們對于微咸水的利用技術已相當完善。印度、西班牙、西德、瑞典的一些海水灌溉實驗站用礦化度6.0～33.0g/L的海水灌溉小麥、玉米、蔬菜、煙草等作物。突尼斯不僅用礦化度4.5～5.5g/L的地下水灌溉小麥、玉米等谷類作物獲得成功，而且在撒哈拉沙漠排水和灌水技術條件方便的地區，用礦化度1.2～6.2g/L的地下水灌溉玉米、小麥、棉花、蔬菜等作物，也有良好效果。

（二）國內利用現狀

我國對非常規水的利用研究目前尚處于探索階段，研究成果還未普遍推廣應用，但在微咸水利用方面取得了一定經驗，技術也日益成熟。而且隨著技術的進步，海水淡化也具有良好的前景。

二、 微咸水在農業灌溉上的研究應用

到目前為止，關于微咸水灌溉的研究，主要是以土壤和作物生長狀況和產量作為研究對象，得出了很多具有實用價值的研究成果。

（一）以土壤作為研究對象進行的研究

對于土壤的研究，大多數都是對土壤水分、鹽分、離子變化及分布的研究。對土壤入滲的研究表明：微咸水入滲的濕潤鋒運移深度比淡水更快，濕潤鋒與入滲水量呈線性關系。隨著入滲歷時的增加，脫鹽區深度、達標脫鹽區深度、含鹽量峰值位置、鹽分濃度峰值位置也在增加，且兩者成冪函數關系。鹽分累積量隨著礦化度的增加而增加，累積深度與降雨量、灌水含鹽量、灌水方式、灌水制度、土壤性質等密切相關。考慮不同灌溉定額的條件下，砂壤土與中壤土相比較：小定額易積鹽，大定額易脫鹽。

在淺水位下實行高灌水頻率易于將淺層土壤溶質快速淋移下去。土壤溶液濃度與地下水礦化度呈正相關，土壤積鹽與地下水埋深呈負相關。小流量有利于減小灌溉點源污染，保護地下水水質，同時也易于鹽分表聚。加上土壤淋洗深度變淺，使得表層鹽分濃度相對較高。但也有研究表明小滴頭流量的洗鹽效果明顯好于大滴頭流量。

隨著灌溉和降雨表層鹽分被淋洗下移，底層鹽分逐漸積累，滴灌引入的鹽分隨水分運移。短期微咸水灌溉還能破壞土壤水穩性團聚體，長期微咸水灌溉使土壤的理化性質有惡化趨勢，土壤初始入滲率逐年降低，土壤表層聚鹽、Cl-/Na+比例提高。

不同鹽分離子在土壤中的分布特性主要與離子的濃度及電荷數有關，Ca2+、Mg2+與SO2-4三種離子主要分布在濕潤體外圍，Na+、Cl-和HCO-3三種離子則恰恰相反。Na+和Cl-易被灌溉水淋洗，主要分布在濕潤體的邊緣；Mg2+、Ca2+、HCO-3含量受土壤基質勢影響較小，在土壤剖面分布相對均勻。用海水灌溉輕質砂壤土，Na+和Cl-主要分布在5～20cm土層, 而Ca2+和Mg2+主要在20～40 cm土層, K+則極易被淋洗而遷移到40cm以下土層。咸水灌溉的土壤中，可溶鹽分大部分積累在非飽和土壤層，土壤中70～90%的SO2-4、Na+和 Cl-隨灌溉水沉積在剖面上部2～4m的區域內（Magaritz,M and Nadler A.）。

在一定濃度范圍內，土壤間歇入滲能力有影響，土壤鈉離子質量分數對土壤的入滲能力有明顯影響。上層土壤鹽分主要與入滲水礦化度有關，受鈉吸附比的影響不大。土壤間歇入滲量隨溶液濃度的增加而增大，入滲水礦化度越大，鈉吸附比就越大。

灌水量大小不僅影響濕潤范圍，而且直接決定上層土壤鹽分含量。在相同的灌水量下，較大的地下水埋深更易于造成土壤溶質在土表的累積。入滲水量越大，脫鹽深度與脫鹽效率越大，脫鹽區土壤平均含鹽量越小。咸水帶入土中的鹽分滲濾到作物根層以下的鹽量，隨灌水定額的增加而增加。與粉壤土相比，水質對粉質粘土影響相對較小。

進行咸水灌溉應選擇透水性強的輕質地土壤，不宜在潛水位粘土農田中進行咸水灌溉實驗，不宜使用大于6g/L的咸水灌溉農田。利用微咸水灌溉，其一次性灌溉量不宜過低，否則會使一部分鹽分滯留在表層土壤，影響作物的正常生長發育。

咸水滴灌條件下，鹽結皮厚度逐漸增加，滴頭的上坡向鹽結皮的厚度和電導率大于下坡向。 地下滴灌處理土壤鹽分表聚程度較地表滴灌要輕，膜下滴灌有利于表層脫鹽，但效果會隨著年限的增加而降低，加劇大田鹽分空間上的變異，使膜間聚鹽層連在一起形成地表膜間聚鹽帶。

（二）以作物作為對象進行的研究

小麥、玉米：微咸水(礦化度為3g/L左右)連續灌溉5年，根層土壤溶液濃度仍在小麥的耐鹽能力范圍之內，此時微咸水灌溉能使作物增產。礦化度為5g/L的咸水灌溉小麥時，隨著灌溉時間推移，對照淡水灌溉，相比根系數量由相差不大變為偏小，根系密度由偏小變為偏大，根系長密度由略大于對照變為明顯小于對照。春小麥耗水量和水分利用效率均隨著灌水礦化度的增加而降低。隨鹽濃度的增加，小麥株高、根長、葉片數均減小，春小麥根系受危害比地上部大。微咸水灌溉使得兩熟制小麥、玉米根系密度年內時間分布成馬鞍形變化，兩年微咸水累積灌溉對作物年產量沒有造成明顯的不利影響。低壓(＜1 0 m水頭)供水條件下沙地滴灌種植甜玉米，小流量有利于提高單位土體根系分布密度。

油葵、瓜果：滴灌條件下，礦化度低于6.3ds/m時，油葵出苗率變化不大，礦化度高于6.3ds/m時，每升高1ds/m，出苗率就降低2.0%。基質勢在-20MPa時，甚至可以使用礦化度高達10.9 ds/m水灌溉油葵。60%和80%海水(高濃度)灌溉兩次后，收獲期時，5～20cm處仍殘留較多鹽分，在一定程度上抑制油葵生長，降低產量，此濃度不宜用來直接灌溉。40%海水處理雖不至于嚴重影響本茬油葵生長，但如果多年連續灌溉，則有土壤次生鹽漬化的危險。油葵苗期的耐鹽閾值在3g/kg以下。 為保證油葵正常出苗, 在油葵12葉期前, 絕對不能用高濃度的海水直接灌溉, 否則會嚴重影響油葵的產量。在NaCl的脅迫下，甜瓜幼苗的高度、株葉面積、地上部鮮重和干物質積累均受到抑制 ，且這種抑制作用具有濃度和時間依賴性。

棉花：在采用微咸水灌溉條件下，中頻率灌溉棉苗所受的水分與鹽分綜合脅迫最小，低灌溉頻率有利于根系的發展。在Nacl的脅迫下，棉花出葉速度減慢，葉片發軟、色暗、功能期變短，側根發生少，生長勢下降。在低鹽環境下，棉花根系優先向下生長。在高鹽環境下，棉花根系向下生長緩慢，主要表現為橫向擴展，前期主要分布于30 cm以上土壤中。當下層土壤電導率低于7.5 dS/m時，對棉花根系的生長沒有任何影響。高于7.5 dS/m時可抑制棉花根系的伸入，表明土壤鹽分含量越高，根系伸入的時間越遲。在最高21.8 dS/m的土壤電導率情況下，棉花根系能夠健康生長。在播種前，一定要采取相應措施,有效降低該區域的鹽分。或者播種時避開膜間聚鹽帶，否則容易影響棉花出苗，推遲棉花生育期。

胡楊、紅柳、梭梭：在初始鹽脅迫下， 胡楊葉片ABA和CaM水平提高，葉片氣孔導度、蒸騰速率和凈光合速率相應迅速下降。ABA和CaM很可能是共同作用，誘導胞質Ca2+水平升高，激活外向的K+通道和Cl-通道，誘導氣孔關閉，從而降低經由蒸騰流進行的根冠鹽離子運輸。隨著根際NaCl濃度的上升，短穗檉柳扦插苗體內鹽分通過鹽腺分泌的絕對量始終是增加的。根系拒鹽是檉柳最重要的抗鹽機制，而鹽腺分泌的Na+量相對于檉柳植株地上部積累的Na+量而言可以達到50%，泌鹽作用對檉柳地上部抗鹽能力提供重要貢獻。民勤梭梭的耐鹽能力最強，塔木蘇格次之，阿右旗梭梭最差。鹽脅迫明顯抑制楊樹幼苗生長，其高生長速率隨脅迫時間延長和濃度增加而減小。而在飼料酸模和葦狀羊茅上，鹽脅迫對地上生長的抑制大于對根的影響。

三、小結與展望

咸水灌溉對土壤的結構和入滲能力有影響，小定額、小流量灌水易于積鹽，大定額、高頻率灌水易于洗鹽，鹽分離子在土壤中的分布與離子電荷有關，大于6g/L的咸水不宜用于大田灌溉。各種植物及植物的各組織對于鹽分的適應能力不同，咸水灌溉時要綜合考慮。

到目前為止，對于咸水或者微咸水灌溉利用所做的研究已相當多，許多研究成果對于實際的生產有很重要的指導意義。但是目前的研究還有很多需要完善的地方：

一是理論方面的研究，區域性和針對性太強，在廣泛適用性方面還有待于進一步研究。

二是土壤的研究多數只考慮一、兩個因素，如水和鹽、水和溫度等，多因素綜合分析的研究很少。作物研究多側重于增產，而對于植被保護與生態恢復重建的研究較少。

三是針對作物宏觀上的研究多，微觀生理結構變化上的研究較少。

今后應該側重于更微觀、更基礎、更通用的研究，確立作物增產與生態保護并舉的研究方向。

新疆維吾爾自治區草原畜牧工程勘察規劃設計院830049）