旱作鹽堿農(nóng)田洗鹽措施效果評(píng)價(jià)

夏婷++楊建國(guó)++魏玉清

摘要：為研究旱作鹽堿農(nóng)田的有效洗鹽方式，在旱作條件下設(shè)置排鹽溝、深松耕等不同處理，開展農(nóng)田快速淋鹽試驗(yàn)。結(jié)果表明：（1）“灌水量2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”處理對(duì)0～40 cm表層土壤全鹽淋洗效果最佳，增加灌水量反而會(huì)減弱其排鹽作用；（2）2 700 m3/hm2灌水量下，3個(gè)排鹽處理能均等有效地降低土壤耕層0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等鹽離子含量，明顯消除20～100 cm Mg2+聚集；升高灌水量至5 100 m3/hm2，深松耕處理的排鹽效果部分減弱，對(duì)照組80 cm Mg2+聚集現(xiàn)象消失。“灌水定額2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”模式全鹽和分鹽的淋洗效果最佳，為鹽堿地改良提供了技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：鹽堿土；洗鹽；深松耕；排鹽溝

中圖分類號(hào)： S156.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）09-0228-04

隨著世界范圍內(nèi)資源和生態(tài)環(huán)境地惡化，土壤鹽漬化逐漸成為制約農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的癥結(jié)[1]。我國(guó)34個(gè)省級(jí)行政區(qū)中有17個(gè)出現(xiàn)不同程度的土壤鹽堿化問題，主要集中分布在北方和濱海地區(qū)，鹽漬土總面積已達(dá)到3 455萬(wàn)hm2[2-3]。面對(duì)耕地面積日益萎縮的殘酷現(xiàn)實(shí)，開發(fā)改良鹽堿地能快速提高低產(chǎn)田單產(chǎn)，在緩解糧食危機(jī)的同時(shí)還能起到改良生態(tài)環(huán)境的良好效果[3]。經(jīng)過科研工作者的長(zhǎng)期努力，鹽堿地改良技術(shù)取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)0～10 cm表層土壤是鹽分積累的主要土層[4]。施用脫硫石膏、有機(jī)肥能夠顯著促進(jìn)鹽堿土壤脫鹽，提高土壤保肥能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、品質(zhì)提升的目的[5-7]。針對(duì)土壤鹽分的聚集特征，將表層耕作土作為主要的研究和改良對(duì)象。本試驗(yàn)以西大灘鹽堿原土為研究對(duì)象，采用灌水定額、排鹽溝、深松耕等技術(shù)措施，研究不同水鹽調(diào)控措施對(duì)土壤總鹽和分鹽的沖洗效果，確定旱作鹽堿農(nóng)田的快速淋鹽模式，為干旱、半干旱地區(qū)鹽堿地改良提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于寧夏石嘴山市平羅縣前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)（106°24′209″E，38°50′289″N，海拔1 156 m）進(jìn)行。0～100 cm的土壤機(jī)械組成依次為黏壤土、粉（沙）質(zhì)黏土、粉（沙）質(zhì)黏壤、粉（沙）壤土。按各土層的不同土壤質(zhì)地采集土樣，自然風(fēng)干后過1 mm篩，測(cè)定總鹽及分鹽含量。旱田試驗(yàn)區(qū)為氯化物硫酸鹽類型的重度鹽化堿土。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分別設(shè)置對(duì)照（無(wú)排鹽溝、不深松耕，CK）、處理1（深松耕，SS）、處理2（設(shè)置排鹽溝，SED）、處理3（設(shè)置排鹽溝+深松耕，SED+SS）。排鹽溝垂直于農(nóng)溝，深度1.0 m，寬度0.8 m，使用20 cm沙子+20 cm 土壤均勻回填。試驗(yàn)各處理的灌水管理一致，2013年5月23日灌頭水1 500 m3/hm2，6月12日油葵播種，5月27日、6月15日、7月2日分別灌水1 200 m3/hm2，灌水后15 d采集各處理0～100 cm分層土樣分析。整個(gè)試驗(yàn)區(qū)均施用羊糞 30 t/hm2，其他操作采用常規(guī)大田管理。

1.3測(cè)定項(xiàng)目和方法

電導(dǎo)法測(cè)定土壤全鹽；pH計(jì)測(cè)定土壤pH值；火焰光度計(jì)法測(cè)定K+、Na+含量；標(biāo)準(zhǔn)H2SO4滴定法測(cè)定CO32-、HCO3-含量；EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定Ca2+、Mg2+、SO42-含量；標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀滴定法測(cè)定Cl-含量；火焰光度法測(cè)定交換性鈉NH4OAc-NH4OH含量。

2結(jié)果與分析

2.1不同灌水量下各處理的全鹽含量

由圖1對(duì)比不同灌水量（2 700、3 900、5 100 m3/hm2）下土壤中的全鹽含量可以看出，隨著灌水量的增加，各處理的全鹽含量整體均呈逐漸下降趨勢(shì)，充分說(shuō)明灌溉水量在鹽堿土鹽分淋洗過程中的強(qiáng)大作用。旱區(qū)鹽堿地農(nóng)業(yè)研究總鹽淋洗的最佳定額，節(jié)水的前提下實(shí)現(xiàn)良好的土壤降鹽作用。同時(shí)，隨著土壤深度的增加，不同灌水量的土壤鹽分含量均呈下降趨勢(shì)，表層土壤總鹽含量較高，說(shuō)明旱區(qū)土壤鹽堿化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。灌水量2 700 m3/hm2條件下，與對(duì)照CK相比，深松耕處理使0～20 cm的總鹽含量降低；排鹽溝處理能明顯降低20～80 cm的總鹽含量；排鹽溝+深松耕處理的降鹽效果最好，0～100 cm的總鹽含量一直保持在3.62～4.92 g/kg的較低水平，0～40 cm表層土壤全鹽含量較對(duì)照平均下降 52.8%，淋洗效果最佳。灌水量3 900 m3/hm2條件下，對(duì)照、深松耕處理的總鹽含量水平均低于同層次土壤在 2 700 m3/hm2 灌水量條件下的總鹽含量，增加灌水淋洗總鹽效果明顯增強(qiáng)；深松耕、排鹽溝處理的鹽分變化趨勢(shì)與灌水量2 700 m3/hm2條件下基本一致，排鹽溝+深松耕處理的土壤總鹽含量較低且不同土層差異較小。灌水量 5 100 m3/hm2 條件下，對(duì)照、深松耕、排鹽溝處理的0～40 cm總鹽含量明顯低于2 700、3 900 m3/hm2 灌水量的總鹽含量，但各處理的降鹽效果在40～60 cm 土層受到較大影響，出現(xiàn)鹽分反彈，說(shuō)明旱區(qū)洗鹽作用并不能完全依靠增加灌溉水量，灌溉水量過高反而會(huì)影響其他措施的洗鹽效果，存在一定的經(jīng)濟(jì)效率高的灌水洗鹽定額。

2.2灌水2 700 m3/hm2時(shí)各處理的分鹽變化

2 700 m3/hm2灌水量下，從圖2-A中可以看出，排鹽溝處理的地表0～20 cm，深松耕、排鹽溝+深松耕處理的地表 0～40 cm 的CO32-含量升高85.7%，可能CO32-在洗鹽過程中更易在土壤上層聚集。從圖2-B中可以看出，各排鹽處理0～100 cm的HCO3-含量均高于對(duì)照，深松耕、排鹽溝處理下的HCO32-含量較為接近，排鹽溝+深松耕處理的0～20 cm、20～40 cm的HCO3-含量比對(duì)照分別高出1209%、109.8%。從圖2-C中可以看出，SO42-主要集中在0～40 cm 土層，深松耕、排鹽溝處理能較為明顯地降低該層次SO42-含量，排鹽溝+深松耕處理的0～20 cm、20～40 cm SO42-含量?jī)H為對(duì)照的30.6%、37.3%。從圖2-D中可以看出，深松耕處理的0～20 cm Cl-含量只有對(duì)照的57.6%，排鹽溝處理對(duì)于降低20～60 cm的Cl-含量效果較好，排鹽溝+深松耕處理能明顯降低0～60 cm 土層的Cl-含量。

從圖2-E中可以看出，深松耕處理0～20 cm，K+含量比對(duì)照低 37.5%，排鹽溝處理的0～100 cm K+含量只有 0.03 mol/kg，排鹽溝+深松耕處理在0～60 cm的K+含量與排鹽溝處理持平。從圖2-F中可以看出，3個(gè)處理在20～40 cm 時(shí)，Na+含量接近且顯著低于對(duì)照，排鹽溝、排鹽溝+深松耕處理對(duì)降低0～100 cm 的Na+含量效果顯著。圖 2-G 顯示，深松耕處理的0～20 cm土層Ca2+含量異常偏高，其他處理0～100 cm Ca2+含量均處于較低水平，說(shuō)明排鹽措施對(duì)土壤中Ca2+含量影響較小。從圖2-H中可以看出，鹽堿土中Mg2+含量從0～80 cm逐漸升高，隨后又迅速下降，3個(gè)排鹽處理均能顯著降低20～100 cm的Mg2+含量。

2.3灌水5100 m3/hm2時(shí)各處理的分鹽變化

當(dāng)灌水量達(dá)到5 100 m3/hm2時(shí)，從圖3-A可知，排鹽溝+深松耕處理能顯著降低0～40 cm CO32-含量，低灌水量條件下排鹽措施帶來(lái)的表聚CO32-現(xiàn)象消失。從圖3-B中可以看出，排鹽溝處理的0～100 cm HCO3-含量一直處于高位，排鹽溝+深松耕處理0～20 cm HCO3-[HJ1.4mm]含量最高為 2.43 mol/kg，而且均高于2 700 m3/hm2灌水量下情況。圖3-C 中，排鹽溝、排鹽溝+深松耕處理能有效降低[JP+1]0～60 cm 的SO42-含量，高灌水量降低了0～20 cm排鹽溝處理的SO42-含量。圖3-D顯示，在高灌水量條件下，排鹽溝處理對(duì)降低20～60 cm的Cl-含量作用明顯，效果反而優(yōu)于排鹽溝+深松耕處理，不同于 2 700 m3/hm2 灌水量下情況。

在高灌水情況下（圖3-E），排鹽處理只在0～20 cm表現(xiàn)出較好的洗鉀效果，排鹽作用受到抑制，深松耕處理反而使0～40 cm的K+含量升高。圖3-F中，3個(gè)排鹽處理可以降低0～40 cm的Na+含量，排鹽溝+深松耕處理的效果最佳，與圖2-E比較發(fā)現(xiàn)排鹽處理的60～100 cm洗鈉能力被削弱。圖3-G中，排鹽溝處理的0～20 cm Ca2+含量低于對(duì)照，深松耕處理的Ca2+含量反而高于對(duì)照，排鹽溝+深松耕處理0～40 cm Ca2+含量最低，對(duì)比圖2-G，高灌水量促進(jìn)了排鹽溝+深松耕處理對(duì)Ca2+的淋洗。由圖3-H可知，深松耕處理0～20 cm Mg2+含量明顯高于其他處理，對(duì)比圖2-H，高灌水量對(duì)鹽堿土80 cm深層Mg2+含量峰值淋洗效果明顯。

3結(jié)論與討論

氣候變化帶來(lái)的極端天氣使得干旱地區(qū)耕地鹽漬土壤改良面臨更大挑戰(zhàn)[8]。作為西北農(nóng)業(yè)精華區(qū)，寧夏由于其鹽堿土質(zhì)地堅(jiān)硬、滲透性差，改良難度較大。解決灌區(qū)鹽漬化問題要集成各種土壤改良措施優(yōu)化組合達(dá)到良好的效果[8]。輕度堿化鹽荒地中采用“脫硫廢棄物施用+平整土地+深松耕+水鹽調(diào)控+平衡施肥+耐鹽作物種植”模式，土壤總鹽及有害鹽分離子含量明顯降低[9]。王少麗等發(fā)現(xiàn)排鹽溝周邊會(huì)形成鹽分集中區(qū)域，且較大的灌溉用水量能達(dá)到理想的排鹽效果。膜下滴灌的排鹽溝沖洗定額為1 515 m3/hm2，達(dá)到4 521～6 351 kg/hm2總排鹽量后，鹽分上移地表、脫鹽效果顯著[10]。本試驗(yàn)中灌水量2 700 m3/hm2條件下，排鹽溝處理能明顯降低20～80 cm的總鹽含量；排鹽溝+深松耕處理0～40 cm表層土壤全鹽含量較對(duì)照平均下降52.8%，淋洗效果最佳；灌水量5 100 m3/hm2條件下，2個(gè)處理0～40 cm的[JP3]排鹽作用受到抑制。綜合分析認(rèn)為，“灌水定額2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”模式對(duì)土壤全鹽淋洗效果最好；由于灌溉方式不同造成了沖洗定額顯著高于膜下滴灌，過高的灌水量會(huì)削弱排鹽處理的淋洗效果。

鹽堿土壤定點(diǎn)改良后，鹽堿被溶解后快速淋洗至土壤下層，淋洗能有效降低土壤電導(dǎo)率和Na+含量，4種鹽基離子（Na+、Ca2+、CO32-、SO42-）淋洗量增加[11-12]。本試驗(yàn)中，2 700 m3/hm2 灌水量的3個(gè)排鹽處理能均等有效地降低土壤耕層0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等鹽離子含量，明顯消除20～100 cm土壤下層Mg2+聚集現(xiàn)象，0～40 cm CO32-、0～100 cm的HCO3-含量升高，這與各分鹽離子淋洗的運(yùn)移方式有關(guān)。當(dāng)灌水量達(dá)到5 100 m3/hm2時(shí)，深松耕處理的排鹽效果部分減弱，對(duì)照組80 cm Mg2+聚集現(xiàn)象消失，排鹽溝+深松耕處理0～40 cm Ca2+淋洗最佳。綜合全鹽和分鹽的淋洗效果，旱區(qū)鹽堿地改良的最適灌溉量為 2 700 m3/hm2，排鹽效果依次為排鹽溝+深松耕處理>排鹽溝處理>深松耕處理，依據(jù)實(shí)際需求選擇適宜的排鹽方式。本試驗(yàn)的灌水定額有待進(jìn)一步細(xì)化。

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