談微咸水灌溉對土壤變化及冬小麥產量影響

潘 毅，論 攀，吳冰雪

（濱州市水文局，山東 濱州256600）

黃河三角洲地區位于山東省東部，取水的水源主要為地表黃河水和農田地下水，地表水水資源相對匱乏，而農田地下水主要以當地的微咸水和其他微咸水資源為主，因此合理充分利用微咸水資源可以進行地下水和農田灌溉，對于緩解當地水資源短缺問題意義非凡。

1 研究區概況

1.1 試驗區概況

濱州沾化區下洼鎮是本次研究的試驗區，年平均蒸降比約為3.22，年平均降水量575.5 mm，蒸發強烈易導致土壤地下水上升，進而可能導致試驗區土壤出現鹽堿性酸化，土壤的鹽漬化較為嚴重。地下水試驗區的土壤中鹽分的含量較高，淺表層的地下水多數為礦化度為4～10 g/L[1]咸水。

1.2 試驗設計

試驗地配備咸水淡化裝置一套，主要用于對地下水進行淡化。本次試驗設置兩套方案，農作物選用冬小麥。方案1 是采用咸水淡化裝置處理的淡水進行灌溉，方案2 借助于濃度為3 g/L 的微咸水對耕地進行灌溉，其主要是用淡水和地下水按照既定比例混合而制成的，使用電導儀標定。

在冬小麥各個生長階段灌溉前后和收割后對耕地土壤中含有的鹽分進行檢測。采集土壤深度分布為0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm，5 個不同的層次，涵蓋了土壤的水分濃度、含鹽量、導電性能、可溶性離子濃度等指標。水分濃度借助于PICO-BT 便攜式土壤剖面水流速度測量設備對其單位體積內含有的水分進行檢測。使用2 mm 的篩對風干后的土壤篩選，按照水分土壤5∶1 的比例進行時長3 min 的振蕩搖勻，完成過濾后對土壤的晶體液體的導電性能、可溶性離子濃度和含鹽量等指標進行檢測。其導電性能借助于DDS-307 電導率設備進行測量，并轉換成為相應的土壤含鹽量數值。

冬小麥的發育和產量狀況的檢測涵蓋了收割時植株的高度、枝葉的面積指數、麥穗長度、最終產量、光合反應效率等指標。植株的高度借助于直尺進行測定，每次測定選取植株冬小麥，最后求取平均值作為最終的高度數值。產量借助于整體收割手段，將果實風干后進行稱重。枝葉面積指數借助于CI-203 便攜式激光葉面積測量設備進行測定求解。葉綠素濃度借助于SPAD-502葉綠素檢測設備進行測量。光合反應效率借助于LCpro-SD 便攜式光合作用測定設備，主要對冬小麥枝葉的光合速率（Pn）、水分蒸騰速率（Tr）、氣孔導通程度（Gs）、細胞間CO2濃度（Ci）等生物學指標進行測定。冬小麥灌漿期選擇一個晴朗的天氣，在上午8:00 到下午16:00 的時間內每隔2 h對旗葉進行一次測定。

2 土壤水分和土壤鹽分運移規律分析

2.1 土壤水分運移規律

如圖1 示，借助于微淡水和微咸水兩種不同性質的水對農作物進行灌溉，耕地土壤中水分的變化規律大致相同。土壤中含有的水分都是隨深度的增加而先增多，深度為40～60 cm 的位置處該數值最大，然后再減小。而灌溉（拔節水3 月11～12 日、抽穗水4 月1～3 日、灌漿水5 月19～20日）和降雨（6 月15 日）前后等不同的階段土壤含水量的變化較為明顯，特別是土壤表層0～20 cm和0～40 cm 處土壤的含水率變化幅度最為明顯，并與土層深度成負相關。

圖1 冬小麥生長期淡水和微咸水灌溉處理土壤含水率的變化

2.2 土壤鹽分分布規律

如圖2 示，試驗初始階段深度為0～20 cm，20～40 cm 位置處的土壤含鹽量數值分別為1.4 g/kg，1.9 g/kg，鹽漬化程度較輕，同時土壤表層的含鹽量數值超過了底層的數值，表層聚集較為突出。而在返青—拔節灌水之前這一階段，耕地的含水量一直較低，同時地下水深度較淺（2.3～2.5 m），土壤中的水分蒸發突出，這使得含有的鹽分表現出一定的表層聚集效應。

圖2 冬小麥生長期淡水和微咸水灌溉處理土壤含鹽量的變化

總而言之，因為表層土壤通常會受到灌溉和水分蒸發等因素的影響，使得深度為0～20 cm，20～40 cm 的土壤中含有的鹽分變化較為顯著，深度在40 cm 以下的土壤中鹽分含量的變化幅度較小。借助于淡水對耕地進行灌溉時，土壤中含有的鹽分呈現出先降低后增加的變化趨勢，在澆灌結束后，土壤中的含鹽量會隨著水在土壤中的滲透而向下轉移，土壤中含有的鹽分會出現整體的降低趨勢。如在拔節期首次實施灌溉，使用的水為淡水，這樣就保證了含鹽量的降低，實現了土壤中排除鹽分的效果；灌溉完成之后受到光照的影響而出現水分蒸發增強的問題，導致土壤中的含鹽量再次增大，尤其是深度為0～20 cm 的土壤中含鹽量的增大較為顯著。抽穗期實施第2 次灌溉，使用微咸水，這使得土壤中含有的鹽分增多，在深度為0～20 cm 的土壤中鹽分的含量從1.4 g/kg 增大到2.4 g/kg，而深度為20～40 cm 的土壤中鹽分的含量從0.9 g/kg 增大到1.3 g/kg，其他土壤分層中鹽分的含量變化幅度較小。用淡水進行灌溉可以有效降低土壤含鹽量，并能起到顯著的淋洗效果。灌漿期實施第3 次灌溉，使用微咸水，這使得土壤中鹽分的含量持續增大，鹽分主要集中在深度為0～20 cm，20～40 cm 的土壤分層中，鹽分含量分別增大到3.1 g/kg，2.2 g/kg，土壤分層的其他深度含鹽量變化并不顯著[2]。

小麥收割后該區域進入降雨量較大的雨季，這使得土壤中的鹽分含量顯著降低，深度為0～20 cm，20～40 cm 的土壤分層中的變化幅度最大，其鹽分含量數值分別從3.1 g/kg 減小到2.3 g/kg，2.2 g/kg 減小到2.0 g/kg。由此可見，借助于微咸水對耕地實施灌溉盡管會引起土壤中鹽分含量的增大，但是之后只要保證足夠的降雨或者實施淡水灌溉就可以使土壤含鹽量降低。這對于土壤中鹽分的過量沉積起到了一定的緩解作用。尤其是在降雨量較小的年份，要適當加大淡水灌溉的力度，保證土壤中的鹽分能夠得到有效的淋洗。

2.3 微咸水灌溉對冬小麥植株生長和產量的影響

微咸水和淡水灌溉的冬小麥的平均產量分別為9 670 kg/hm2和10 233 kg/hm2，使用兩種水灌溉的冬小麥年均產量無明顯不同（p＞0.05）。

用淡水灌溉處理時，冬小麥拔節期、抽穗期、灌漿期、成熟收割期4 個時期株高增加程度分別為1.6 cm，59.0 cm，74.0 cm，74.0 cm；微咸水做同樣處理4 個時期株高增加程度分別為1.6 cm，59.0 cm，68.3 cm，76.0 cm；可見兩種灌溉條件下數據差異并不明顯（p＞0.05）。

葉面積和營養生長指數是冬小麥營養是否合理的一個重要參考因素，與產量成正相關。比較淡水灌溉與微咸水灌溉情況下的冬小麥的葉面積營養生長指數，拔節期為0.9 和1.0，灌漿期分別為6.0 和6.4，成熟收割期分別為3.0 和3.8。

將實驗所得的數據進行分析，兩種灌溉情況下的冬小麥生長和產量等方面并無明顯差異。結合冬小麥的生長、產量等情況分析得出，使用礦化度為3 g/L 的微咸水用于田間淡水灌溉是可行的。但是礦化度最大值不得高于3 g/L，否則就會出現冬小麥產量減少等問題。

3 結 語

大量使用微咸水灌溉鹽堿地會造成土壤含鹽量增加，尤其是在地表0～20 cm 處最為嚴重，但是，增加鹽分的累積量與土地的深度成反比。土地在收割小麥后，會大量降雨，沖洗土地中的鹽分，從而降低了含鹽量，含鹽量不會隨之累積。所以在雨水不充沛的年份時，使用微咸水進行土地灌溉是不可取的。

使用微咸水灌溉的冬小麥與淡水灌溉的植株相比較其葉面積營養生長指數、產量等都無明顯區別。由此得出在淡水資源相對短缺的地區可以采用的微咸水與淡水進行合理的組合灌溉，但要長期監測土壤鹽分動態，并定期采取淋洗等措施來確保土壤水鹽平衡，以便土地能夠長期有效使用。