滴灌條件下林草間作系統土壤的鹽分分布

李丹++潘旭東++蒙元永++劉增照++王鵬++吳斯佳

摘要：以新疆石河子墾區147農場為例，研究滴灌條件下林草間作系統灌水周期與土壤鹽分分布影響變化及土層鹽分積累趨勢。結果表明，林草間作土壤鹽分含量較單作苜蓿有顯著減少，鹽分表聚削弱；滴灌土壤表層淺潤快干，使林草間作系統土壤0～30 cm淺層的鹽分含量變化明顯大于深層土壤；隨滴灌淋洗，鹽分逐漸下移，土層90～140 cm出現較明顯的鹽分聚集，并向林草間、林根區橫向運移；林草間作對耕作層土壤起到較好的改鹽效果，但總鹽在120～300 cm土層處于長期高鹽漬化積累，這將成為農田土壤健康安全的潛在威脅。

關鍵詞：滴灌；林草間作；土壤；鹽分含量；鹽分聚集；淋洗；運轉；改鹽效果；鹽漬化積累

中圖分類號： S181文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）08-0279-03

土壤鹽漬化是一個世界性的生態問題[1]，也是困擾農業發展的主要障礙因素。新疆地處干旱半干旱區，日益突出的土壤鹽漬化問題受到社會廣泛關注，而水利工程、客土改良、水旱輪作、化學改良劑等傳統措施[2-6]能夠不同程度減輕土壤鹽害、增加糧食產量、改善生態環境[7]。大面積滴灌技術在新疆農田多年應用雖起到節水增效的作用，但也逐步荒廢了傳統的排堿渠，導致土體系統鹽分無法排出，加之灌溉水自身含鹽量逐年升高，這種“有灌入鹽，無排出鹽”的水資源利用方式使得新疆農田土壤逐步鹽化甚至棄耕。

林草間作是一種集約高效、生物改鹽的種植方式。在林草間作系統中，草耐鹽堿性高于作物，且可作為牧草以推動當地畜牧業的發展，而林根系相對較深，可利用潛水、降低地下水位，從而抑制土壤鹽漬化的進程，再加上國家退耕還林還草的惠農政策[8]，林草間作可帶來良好的經濟效益，促進和提高農戶林草間作的積極性。在綠橋設計中，林草間作不僅起到生物降鹽的作用，而且推動了綠洲沖積扇緣與山地之間林業與畜牧業的“生態置換”[9]，而把綠洲扇緣帶建成以人工飼草基地為基礎的高精畜牧業新產業帶，不但可以調整種植業結構，而且為發展農林復合產業提供新的模式和思路。本試驗通過對比滴灌條件下林草（苜蓿）間作與單作苜蓿各土層的鹽分含量，分析林草間作系統對土壤鹽分含量分布的影響，為林草間作系統鹽分運動規律提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區概況

試驗區位于新疆生產建設兵團第八師147農場（44°23′ N、86°23′ E），地處瑪納斯河流域沖積扇緣與沖積平原交匯帶，無霜期148～187 d，年平均氣溫6.6 ℃左右，年蒸發量 1 500～2 200 mm、降水量150～200 mm；最高氣溫出現在7月，最低氣溫出現在1月；試驗期地下水位埋深3～8 m，土壤鹽漬化較為嚴重；原始土壤類型為荒漠及鹽化灰鈣土，80～120 cm普遍含有黏土夾層，經多年耕作已改良熟化為灌耕灰鈣土；農田灌溉主要靠天山融水匯集的河流徑流水和地下水。

1.2林草間作設計與管理

試驗樣地種植面積達6.67 hm2，2007年開始進行土壤鹽漬化的生物改良措施，采用林草（苜蓿）間作模式種植，林、草分別以2、8 m的間距種植，溝植俄羅斯速生楊（林木）的灌溉采用滴灌方式，1管1行，滴頭在林根區；苜蓿采用1管4行，滴頭在行間，林草均采用常規栽培管理（圖1）。試驗以單作苜蓿為對照，5月初開始進行滴水，10月停水，每10 d左右灌1次水，平均滴水量在9 000 m3/hm2左右，以井水灌溉，礦化度為0.82 g/L，含鹽類型以NaCl為主。

1.3數據采集與測定內容

試驗測定于2014—2015年進行，以林根區（滴頭0 cm處）、林草間（距左右滴頭各50 cm處）、草根區（滴頭0 cm處）為系統數據采集和土壤采樣區，分別在土層深度15、30、60、90、110、140、180、230、280 cm處埋設GS3土壤傳感器探頭，于灌水前1 d、灌水后3、5、7 d用CR1000數據采集器分別采集土壤水分含量、土壤溶液電導率數據，重復3次。將不同土壤深度的土樣帶回實驗室，自然風干，粉碎，過1 mm篩，用質量法測定土壤總鹽含量；利用環刀取樣、烘干法測定土壤容重。

2結果與分析

2.1單作苜蓿與林草間作系統鹽分變化的比較

由圖2可見，單作苜蓿各不同土層的鹽分含量顯著高于林草間作；單作苜蓿10～20 cm土層的鹽分含量相對最高，平均EC值為1.554 mS/cm，土層40～80 cm的鹽分含量相對較低；40～60 cm土層的鹽分含量比0～20 cm土層減少 38.76%，鹽

分表聚特征較明顯；林草間作表層土平均EC值較低，為0142 mS/cm，而深層土（20～40 cm處）相對最高，達 0.471 mS/cm，表層土鹽分含量明顯低于深層土壤。與單作相比，林草間作對土壤鹽分分布的影響較單作明顯，林草間作一定程度上可改善土壤的鹽漬化程度。

2.2灌水前后林草間作系統土壤的鹽分變化

由圖3可知，林草間作系統中，土壤耕作層0～30 cm的鹽分橫向聚積程度為林根區>林草間>草根區；灌水前1 d，林草間90～140 cm土層的鹽分相對較重，并以此區域為中心（電導率值為0.6～0.8 mS/cm）向周邊呈鹽分逐漸降低的環形擴散（電導率值為0.2～0.4 mS/cm），林根區200 cm土層以下也出現高鹽區；通過灌水，草根區0～90 cm土層土壤的水溶液電導率有所下降，鹽分向林草間及林根區橫向運移，土壤深層重鹽帶由林草間向林根區緩慢轉移，但重鹽區域始終出現在80～140 cm不易透水層。

由表1可見，間作系統鹽分的表聚現象不明顯，下層 90～110 cm的鹽分相對較重，是由于該區出現黏土夾層，透水性差，灌溉淋洗造成的鹽分易堆積，使林根系難以下扎到90 cm以下；林根系淺層橫向大量分布在40～60 cm，極易與淺根系的草（苜蓿）爭搶土壤水分，造成鹽分在林根系下積累；土壤深層臨近地下水位埋深，水分及鹽分含量較高，也給鹽分在土壤深層的積累提供了一定條件。

由表2可知，林草間作系統中林根區、林草間、草根區不同土層土壤鹽分的變異系數高低分別為0～15 cm（0.019）>15～30 cm（0.010）>60～90 cm（0.009）>30～60 cm（0.008）、0～15 cm（0.018）>15～30 cm（0.016）>30～60 cm（0.010）>30～60 cm（0.001）、15～30 cm（0.042）>0～15 cm（0.034）>60～90 cm（0.015）>30～60 cm（0.009），土壤耕作層0～30 cm的鹽分變異均明顯大于土壤下層；灌水前

1 d，林根區、草根區的變異系數平均值分別為0.015、0.039，鹽分含量變異明顯高于灌水后。

2.3林草間作系統不同土層的鹽分變化

由圖4可見，與林草間作原始值（林草間作初期）相比，林草間作系統中林根區、林草間、草根區0～120 cm土層的總鹽含量有不同程度的降低，且隨土層深度的增加趨于平緩；120～300 cm土層土壤的總鹽含量急劇增加，遠遠高于原始值，出現土壤鹽分“底聚”即“脫鹽”現象，林草間作系統積鹽層下移，而并非鹽漬化定義中的鹽分“表聚”現象，這可能與高鹽分條件下人為進行農田灌溉管理，使土壤鹽分重新分配有關；各層土壤平均全鹽量多為2～15 g/kg，基本處于鹽漬化程度較嚴重的狀況。由圖5可見，0～40 cm土層的總鹽含量變異程度大小為林草間>林根區>草根區；草根區40～80 cm 土層的總鹽含量變幅相對最大，其次為林草間、林根區，與電導率測定值規律基本一致；除草根區100～130 cm土層總鹽含量略有增大外，林根區、林草間、草根區80 cm土層以下的總鹽含量變異相差不大。

3結論

與單作苜蓿相比，林草間作可削弱并改善土壤鹽漬化程度，削減鹽分的表聚，影響鹽分在土壤中的分布；林草間作系統90～140cm土層的鹽分相對比較大，并以此區域為中心，

鹽分含量呈向周邊土層環形降低；滴灌影響林草間作林草間、林根區鹽分在90～140 cm橫向運移，但重鹽區始終保持在這個黏土夾層區域；灌水后，由于植物根系在土壤含水量較高時可延緩水鹽上行下移的效果，從而使耕作層0～30 cm的土壤鹽分含量變異大于土壤下層（30 cm以下），而對于分布較淺的草（苜蓿）根系，鹽分過于頻繁的上行下移，更容易造成次生脅迫影響生長；林草的復合種植，降低了0～120 cm土層土壤的總鹽含量，達到一定的改鹽效果，且維持土壤鹽分含量處于相對平緩的變化；土層120～300 cm土壤總鹽含量急劇增加，出現土壤鹽分“底聚”現象，達到5～45 g/kg重鹽及嚴重鹽漬化水平。須強調的是，灌溉雖可將鹽分淋洗出根區，但鹽分會在土壤一定層面上的出現累積，而長期的鹽分積累將成為農田土壤健康安全的潛在威脅，是一個尤為需要關注的問題[10]。

參考文獻：

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