豎井排鹽對(duì)南疆棗田土壤鹽分運(yùn)移的影響

張開祥，馬宏秀，孟春梅，王開勇

(新疆石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832003)

中國是鹽堿化土壤較為嚴(yán)重的國家之一，在我國干旱半干旱地區(qū)，鹽堿土達(dá)3 500 萬hm2[1]，土壤鹽堿化已經(jīng)成為制約該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。作為農(nóng)業(yè)大省之一的新疆鹽堿土面積占其耕地的30.12%[2]，是我國鹽堿化土壤分布面積最廣、土壤鹽害最為嚴(yán)重的地區(qū)。鹽堿地的形成是由地形、氣候和人為灌溉等共同作用的結(jié)果，其導(dǎo)致土壤中的鹽分表聚并積累[3,4]。因此，分析新疆土壤鹽分的遷移規(guī)律，對(duì)于有效治理土壤鹽漬化具有極其重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本研究于2015年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)224團(tuán)進(jìn)行，224團(tuán)位于塔克拉瑪干大沙漠南緣、和田地區(qū)皮山縣與墨玉縣交界處。屬極度干旱的暖溫帶大陸性氣候，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣干燥，光熱資源充足，根據(jù)和田市氣象局資料，該區(qū)域太陽總輻射量為5 780.87～6 341.79 MJ/m2，年平均氣溫11.6 ℃，年均降水量35 mm，年均蒸發(fā)量2 480 mm，全年日照時(shí)間2 470～2 795 h，年≥10 ℃活動(dòng)積溫4 046～4 344 ℃，年無霜期170～200 d，晝夜溫差較大；224團(tuán)是以紅棗為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的團(tuán)場，截至2015年10月共種植紅棗1.22 萬hm2。

1.2 樣品采集

為研究井排措施對(duì)鹽漬化棗田土壤鹽分的影響，于2015年在224團(tuán)三連的棗田中采用對(duì)角線取樣法，在距離豎井0、10、30、60、100、150 m處，分別取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層深度的土壤。土樣裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)自然風(fēng)干后去除植物殘?bào)w和石塊，將風(fēng)干土樣過1 mm篩孔，裝袋備用。

1.3 測定方法

采用5∶1的水土比浸提土壤水溶鹽，震蕩5 min，過濾，待測。

土壤水溶性鹽離子含量的測定方法：鈣和鎂的測定----EDTA滴定法；鉀和鈉的測定----火焰光度法；碳酸根和碳酸氫根的測定----雙指示劑-中和滴定法；硫酸根的測定----EDTA間接絡(luò)合滴定法；氯離子的測定----離子計(jì)測定；電導(dǎo)率值的測定----DDS-307電導(dǎo)率儀測定；pH值的測定----PHS-3C型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測定。

鈉吸附比的計(jì)算公式：

(1)

式中：SAR鈉吸附比，mmol/L；PNa+、PCa2+、PMg2+為離子濃度，mmol/L。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用 Excel 2010 軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；采用IBM SPSS Statistics 19在單因素方差分析的基礎(chǔ)上，對(duì)離豎井不同距離和不同土層間土壤電導(dǎo)率值、pH進(jìn)行多重比較，以距離和深度兩個(gè)因素分別對(duì)以上指標(biāo)的影響進(jìn)行單變量多因素方差分析；采用Origin 8.5和SigmaPlot 12.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 井排措施對(duì)土壤pH的影響

土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一，適中的土壤pH值是作物正常生長的基礎(chǔ)。表1為井排措施對(duì)棗田不同土層深度及不同距離土壤pH值的影響。由表1可知，豎井排鹽措施下，研究區(qū)的土壤pH值介于7.17～8.76之間。同一土層深度下，隨著距離的增加，土壤pH值整體呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，在0 m處pH值最大，在60 m處最小；同一距離，隨著土層深度的增加，土壤pH值先降低后增大，在40～60 cm土層土壤pH值最低。由此可得，豎井排鹽顯著影響0～60 m范圍內(nèi)土壤pH值。

表1 井排措施下棗田土壤pH值變化值

注： 用小寫字母表示橫行同一土層深度不同距離，pH值0.05水平顯著性比較，用大寫字母表示豎列同一距離不同土層深度，pH值0.05水平顯著性比較。*表示P<0.05顯著性水平，**表示P<0.01顯著性水平，下同。

2.2 井排措施對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

土壤電導(dǎo)率值可以反映土壤質(zhì)量和物理信息，它的大小直接影響著作物的正常生長。表2為井排措施對(duì)棗田不同土層深度及不同距離土壤電導(dǎo)率值的影響。由表2可知，在井排措施下，研究區(qū)土壤電導(dǎo)率值介于470～7 055 μS/cm范圍內(nèi)。同一土層深度，隨著距離的增加，土壤電導(dǎo)率值呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，在距離0 m處土壤電導(dǎo)率值最大，然后開始降低，在60 m處達(dá)到最低，之后隨著距離的增加，電導(dǎo)率值顯著增加，由此表明，豎井排鹽可以顯著降低60 m范圍內(nèi)土壤電導(dǎo)率。在同一距離下，隨著土層深度的增加，土壤電導(dǎo)率值呈現(xiàn)“先降后增再降”的趨勢(shì)，在0～20和40～60 cm土層土壤電導(dǎo)率值較大，說明該土層出現(xiàn)鹽分的聚集現(xiàn)象。

表2 井排措施下棗田土壤電導(dǎo)率值變化表 μS/cm

2.3 井排措施對(duì)土壤陽離子的影響

圖1為井排措施下土壤陽離子遷移變化圖。由圖1可知，豎井排鹽顯著影響棗田土壤陽離子含量。同一土層深度，在0 m處4種陽離子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)的含量均最高，隨著距離的增加離子含量逐漸減少，在60 m處達(dá)到最低，之后開始升高，表明豎井排鹽的最佳距離是60 m。同一距離，隨著土層深度的增加，土壤陽離子含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，在0～20 cm土層出現(xiàn)鹽分的聚集現(xiàn)象。

圖1 井排措施下土壤陽離子遷移變化圖(單位：mg/kg)

本文研究得出研究區(qū)K+含量變化介于34.8～627.0 mg/kg之間，Na+含量介于442.0～5 409.0 mg/kg之間，Ca2+含量介于67.0～1 620.0 mg/kg之間，Mg2+含量介于6.1～1 012.6 mg/kg之間。隨距離的增加，K+和Ca2+含量均表現(xiàn)為“先減少后增加”：0 m處離子含量較高，之后隨距離的增加離子含量顯著降低，在60 m處達(dá)到最低，之后開始升高。而Na+和Mg2+隨著距離的增加呈現(xiàn)先增后減再增的趨勢(shì)，在0～10 m處離子含量最高，之后隨距離的增加離子含量顯著降低，60 m處達(dá)到最低，之后開始升高。說明豎井排水降低60 m范圍內(nèi)4種陽離子含量效果顯著。相同距離下，土壤K+、Na+和Ca2+含量隨土層深度的增加先降低后增加，在0～20和80～100 cm土層發(fā)生了鹽基離子聚集現(xiàn)象，而土壤Mg2+含量隨土層深度的增加逐漸降低，在土壤表層以下未發(fā)生明顯的Mg2+聚集現(xiàn)象。

2.4 井排措施對(duì)土壤陰離子的影響

圖2 井排措施下土壤陰離子遷移變化圖(單位：mg/kg)

2.5 井排措施對(duì)土壤鹽基離子當(dāng)量比的影響

圖3 井排措施下土壤鹽基離子當(dāng)量比變化圖

2.6 井排措施對(duì)土壤鈉吸附比(SAR)的影響

圖4為井排措施對(duì)不同距離土壤鈉吸附比值的變化趨勢(shì)圖。由圖4可知，在0～20和80～100 cm土層中，隨著距離的增加，土壤SAR值表現(xiàn)出先升高后降低再升高的趨勢(shì)，在0 m處土壤SAR值較小，然后隨著距離的增加，土壤SAR值升高，在10～30 m之間達(dá)到最大，之后開始降低，在60 m處達(dá)到最小，60 m之后開始迅速升高；在其余土層，隨著距離的增加，土壤SAR值表現(xiàn)為先降低后升高再降低再升高的趨勢(shì)，在距離豎井60 m處達(dá)到最低。由此說明，土壤Na+的遷移速率大于Ca2+和Mg2+導(dǎo)致距離豎井60 m處土壤Na+含量降低，從而減輕對(duì)作物的鹽害；在同一距離下，隨著土層深度的增加，土壤SAR值變化規(guī)律不明顯。

圖4 井排措施下土壤鈉吸附比(SAR)變化圖

3 討 論

4 結(jié) 語

(1)井深為40 m的豎井通過排水可以有效改良距離其60 m范圍內(nèi)鹽漬化土壤。此外，在該井排措施下，鹽基離子在0～20和80～100 cm土層出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。

(2)井排措施可以降低土壤中的Na+和Cl-含量，土壤鹽分類型由NaCl型轉(zhuǎn)化為Na2SO4型和CaCl2型，從而降低土壤的鹽害。