粉壟深松破障對新疆鹽堿地土壤洗鹽脫鹽效果

迪力努爾·阿布拉，黃 建，祁 通，馮耀祖，王治國

(1.新疆農業科學院科技成果轉化中心，烏魯木齊 830052.2.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】新疆鹽漬化耕地面積 1.62×106hm2[1]，鹽漬化耕地占灌區耕地的37.72%，南疆的占比達到了49.6%，土壤鹽漬化是制約新疆灌溉農業可持續發展的主要因素[2]。研發粉壟深松破障裝備技術，破除阻礙土壤鹽分淋溶的障礙層，對有效提高灌溉洗鹽效果，以為提高低產田產量和品質。【前人研究進展】農業上常用鹽漬化土壤改良方式為，水利工程改良、農業改良措施、生物改良以及化學改良四類[3]，農業改良措施是鹽漬化土壤改良的重要措施，主要包括作物種植、平整土地、深耕深翻、客土改良、秸稈回田和增施追施有機肥等[4]。深松耕作方式能打破犁底層，改善土壤結構和通透性、增加土壤含水率、減少土壤緊實度[5-6]，研究表明，深松可疏松耕層土壤，降低 15～45 cm 土層土壤容重和緊實度，顯著改善了土壤孔隙度和溫度等物理性狀[7]；耕作后良好的土壤結構能夠減少徑流并提高降雨利用率，進一步促進灌溉水和雨水等在地表的運移和進入土壤后進行再分布的速度和程度[8-9]，有利于降雨和灌溉水的入滲等[10-11]，改良鹽堿土，提高水分利用效率[12]。【本研究切入點】鹽堿地改良的根本是把有害鹽分離子淋洗或控制到耕作層以下或螯合固定，降低鹽堿危害。不同土壤類型和常年耕作，耕作層以下存在粘土層或犁底層，阻礙了鹽分離子向下淋洗。研究粉壟深松破障裝備技術，破除不同類型土壤中的障礙層，以及破除障礙層后對土壤鹽堿的改良效果。【擬解決的關鍵問題】利用粉壟深松破障設備，在中度以上鹽堿地中深松破障深度達到110 cm，深松破障間距200 cm，冬灌前后取樣，取樣點為水平間距為距離深松破障0、30和90 cm，取樣深度為0～30、30～60和60～90 cm，檢測分析土壤總鹽。研究灌溉前后不同點位土壤鹽分變化，分析粉壟深松破障技術對鹽堿地的淋溶脫鹽效果。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗位于喀什地區岳普湖縣色也可鄉11村，該區域屬于暖溫帶大陸性氣候，年均降水量75.8 mm，多集中在6～8月。該區域地下水特征為上咸下淡，地下水在130 m以上為微咸水，130 m以下為淡水，灌溉水源為地下水灌溉，灌溉水礦化度一般在2.1～3.1 g/L，屬于微咸水。土壤為鹽漬化土壤，沙土表層土壤總鹽含量在10～13 g/kg，壤土表層土壤總鹽含量在8～12 g/kg，粘土表層土壤總鹽含量在19～23 g/kg。在2018年11月13日進行粉壟深松破障，同時取灌前土樣，2018年11月25日冬灌，灌溉額度為200 m3/667 m2，2019年3月20日在灌前取樣點周邊取灌后樣。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用1模4行的棉花株行距配置，秋季冬灌之前，在覆膜區域進行粉壟深松破障，設計粉壟深松破障深度為100～110 cm，寬度為40 cm，深松間隔為2 m，選擇不同土壤質地(壤土、沙土、粘土)的地塊，各處理區面積為133.4 hm2，各處理取樣深度為90、30 cm一層進行取樣，取樣間距為深松區中心點0 cm點、30 cm點和90 cm，分別在冬灌前和冬灌后取樣原位取樣，檢測分析土壤總鹽變化。土樣測定項目為土壤總鹽，分析方法為烘干殘渣法。

2 結果與分析

2.1 深松對沙土土壤鹽分的影響

研究表明，無論是距離深松區不同間距還是不同深度下，在灌溉后土壤含鹽量總是低于灌溉前，表層和60～90 cm灌前灌后土壤鹽分差顯著。距離深松區越近，灌前灌后土壤總鹽差值越高，淋洗脫鹽率也越高；特別是深松區(0 cm)處不同深度土壤鹽分變化量梯度差異顯著，總體脫鹽效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脫鹽率0 cm=78%>60 cm=34%>90 cm=31%。而不同深度下，表層0～30 cm區域灌前灌后土壤淋洗脫鹽顯著，深度在60～90 cm處灌前灌后土壤淋洗脫鹽量較大，總體脫鹽效果60～90 cm>0～30 cm>30～60 cm；平均脫鹽率60～90 cm=69%>0～30 cm=43%>30～60 cm=32%。圖1～3

a 水平距離 Horizontal distance b 垂直距離 Vertical dimension

圖2 灌溉前后沙土鹽分變化量

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2.2 深松對壤土土壤鹽分的影響

研究表明，無論是距離粉壟深松破障距離還是不同深度下，壤土在灌溉后土壤含鹽量總是低于灌溉前，表層和0～30 cm灌前灌后土壤脫鹽顯著。距離深松區越近，灌前灌后土壤總鹽差值越高，淋洗脫鹽率也越高；特別是深松區(0 cm)和30 cm處不同深度土壤鹽分變化量梯度差異顯著，90 cm處差異不顯著，總體脫鹽效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脫鹽率60 cm=22%>0 cm=20%>90 cm=7%。而不同深度下，表層0～30 cm區域不同距離間土壤淋洗脫鹽顯著，總體脫鹽效果0～30 cm>30～60 cm>60～90 cm；平均脫鹽率0～30 cm=30%>30～60 cm=12%>60～90 cm=6%。圖4～6

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圖5 灌溉前后壤土鹽分變化量

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2.3 深松對粘土土壤鹽分的影響

研究表明，無論是距離粉壟深松破障距離還是不同深度下，粘土在灌溉后土壤含鹽量總是低于灌溉前，表層0～30 cm灌前灌后土壤脫鹽顯著。深松區(0 cm)處不同深度土壤鹽分變化量梯度差異顯著，總體脫鹽效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脫鹽率0 cm=33%>60 cm=29%>90 cm=21%。而不同深度下，表層0～30 cm區域不同距離間土壤淋洗脫鹽顯著，總體脫鹽效果0～30 cm>60～90 cm>30～60 cm；平均脫鹽率0～30 cm=40%>60～90 cm=27%>30～60 cm=17%。圖7～9

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圖8 灌溉前后粘土鹽分變化量

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2.4 不同土壤類型下土壤鹽分變化量

研究表明，在不同土壤質地條件下，隨著距離粉壟深松破障區域的距離增加脫鹽率不斷降低；沙壤土平均脫鹽效率最高達到48%，粘土為28%，壤土為18%。深松區0 cm平均脫鹽率為44%，30 cm處為28%，90 cm處脫鹽率為20%。不同深度表現為表層0～30 cm平均脫鹽率為38%，30～60 cm為20%，60～90 cm為34%。圖10

a 水平距離 Horizontal distance b 垂直距離 Vertical dimension

3 討 論

鹽堿地改良的根本是把有害鹽分離子淋洗或控制在耕作層以下或螯合固定，降低鹽堿危害。通過大水漫灌是淋溶洗鹽脫鹽的經典改良措施之一，但是，由于常年耕作或不同質地構型，耕作層以下存在粘土層或犁底層，阻礙了鹽分離子向下淋洗，從而使得洗鹽脫鹽效果不佳，返鹽嚴重，給鹽堿地改良帶來了巨大的挑戰。通過研發應用粉壟深松破障設備，對鹽堿地障礙層進行深松破障，達到淋溶洗鹽脫鹽目的。粉壟深松破障后，3種土壤類型的土壤均表現出洗鹽脫鹽效果顯著高于非深松區域，并且，隨著距離粉壟深松破障距離越遠，洗鹽脫鹽效果逐漸降低的趨勢；這個結果和暗管排鹽效果類似，漫灌時控制區土壤與暗管水平距離越小，水力梯度越大，水分入滲強度越大，洗鹽脫鹽效果越好，反之則越小[13-14]。沙土和壤土深松破障后，洗鹽脫鹽效果顯著。粘土為28%，壤土為18%，粘土脫鹽率高于壤土，可能存在于土壤鹽分含量差異較大有關。

4 結 論

不同土壤質地條件下，隨著距離粉壟深松破障區域距離的增加，脫鹽率不斷降低；沙壤土脫鹽效率最高達到48%，粘土為28%，壤土為18%；粉壟深松破障區脫鹽率為44%，30 cm處脫鹽率為28%，90 cm處脫鹽率為20%；不同深度表現為表層0～30 cm脫鹽率為38%，30～60 cm脫鹽率為20%，60～90 cm脫鹽率為34%。