塔里木灌區不同含鹽土壤點源入滲濕潤體特征研究*

李孟琴，吳 磊，孫 瑩，丁曉凡，甄瀟桐，吳 倩，管 瑤

（塔里木大學水利與建筑工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

滴灌技術作為我國用于大規模農業種植不可或缺的關鍵技術，其高效的節水性與灌溉均勻性，使得滴灌技術在我國各地區備受青睞[1]。新疆地處干旱地區，降水量少，陽光充足，蒸發強。土壤鹽堿化問題在新疆極其嚴重，新疆鹽堿化土地面積達8.476 × 106hm2，鹽堿地占新疆耕地面積的三分之一[2]。本文針對塔里木灌區低產田2種鹽漬化土壤，進行點源滴灌入滲規律特征及水分分布研究試驗，探討了滴灌后不同含鹽土壤點源入滲濕潤體特征值變化規律、土壤含水率變化及不同鹽漬化土壤的水分運移規律，可為塔里木灌區滴灌系統的設計和后續優化以及對灌溉制度的制定提供理論依據，為更加合理地確定土壤鹽堿化防治措施和為滴灌田間水分管理提供科學依據，對于滴灌技術在南疆進一步的推廣應用和生態環境的保護具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗土壤

試驗中所用土壤取自新疆塔里木灌區0～60 cm的農田耕作層含鹽土壤，土壤質地采用吸管法測定，土壤類型為砂粘壤土。土壤物理性質見表1。

表1 供試土壤物理性質參數

1.2 試驗設計與方法

采用室內土箱（正四棱柱60 cm×60 cm×60 cm）試驗，試驗裝置圖見圖1。試驗共設8個處理，每個處理設3次重復，總計24個試驗處理，詳見表2。

圖1 測量裝置示意圖

表2 試驗處理

每個試驗持續供水時間為240 min，試驗開始后，分別在1、2、4、6、8、10、15、20、30、40、60、80、100、120、140、180、200、240 min時間節點繪制濕潤峰，獲取土壤地表濕潤半徑、垂直入滲深度數據。所有試驗處理均為無蒸發條件，土箱土壤表面用塑模覆蓋。試驗用水為確保溫度在20 ℃常溫狀態下的自來水。

試驗前的準備工作：（1）將自然風干后的土壤過2 mm篩子，按試驗設計的體積質量分層裝入正四棱柱土箱，每10 cm為1層，共5層，裝土總厚度為50 cm。（2）滴頭流量標定，按設定好的滴頭流量選擇轉數，并將流量值記錄下來，1 L/h等于16 mL/min，確保蠕動泵滴定1 min后水量為16 mL。其余處理相同。

試驗開始后，將蠕動泵打開，按時間記錄濕潤鋒變化。

試驗完成后對土壤進行取樣，從滴頭中心開始，每水平方向間隔10 cm、深度每下降10 cm分別取樣，利用干燥失重法進行含水量測定，利用電導率實驗法分析鹽分含量濃度。

2 結果與分析

2.1 同一滴頭流量不同含鹽土壤垂直入滲深度變化

4種滴頭流量垂直入滲深度的變化見圖2。隨著滴頭流量的增加，2種鹽土垂直入滲深度變化不明顯，但4種滴頭流量下輕鹽的垂直入滲深度均大于重鹽。表明，重鹽入滲水流受到土壤阻力的影響大于輕鹽。

圖2 不同鹽土垂直入滲深度隨滴頭流量的變化

2.2 同一滴頭流量不同含鹽土地表濕潤半徑變化

從圖3可以看出，同一滴頭流量不同含鹽土地表濕潤半徑的變化趨勢一致，地表濕潤半徑與時間成冪函數的關系。滴頭流量為1 L/h、2 L/h時，輕鹽的地表濕潤半徑略小于重鹽，滴頭流量大于4 L/h后，輕鹽的地表濕潤半徑略大于重鹽。表明，隨著滴頭流量增大，重鹽的地表濕潤半徑增加緩慢，水分運移受到土壤阻力作用較大。

圖3 不同含鹽土地表濕潤半徑隨滴頭流量的變化

2.3 同一滴頭流量不同含鹽土灌水后含水量變化

以滴頭流量4 L/h，滴頭下水平方向0～10 cm為例。不同鹽土不同土層深度土壤含水量變化見圖4。2種鹽土土壤含水率均隨土層深度加深而減少，重鹽土所有土層土壤含水率均高于輕鹽土。表明，重鹽土土壤水分運移緩慢，土壤含水量較高。

圖4 不同鹽土土壤含水率隨土層深度變化

3 小結

本試驗結果表明，輕鹽土的土壤中水分的入滲速度更快，重鹽土壤中水分運移受到土壤阻力作用較大，故地表濕潤半徑與垂直入滲深度均增加緩慢。