不同排水措施對鹽堿地改良效果的分析

張懷斌

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

土壤的鹽漬化會導致土壤結構退化，影響作物的生長及水文地質條件，近年來，許多專家學者針對鹽堿地的改良與治理進行了相關研究。

付同剛等[1]以內蒙古某地區灌區為研究對象，采用多元邏輯回歸法，研究影響當地鹽漬化土壤改良的主要因素。田長彥等[2]以新疆某地區鹽堿地為研究對象，提出干旱區鹽堿地生態治理模式。王亞娟等[3]利用無紡布對鹽堿地進行治理，結果表明，采用無紡布對鹽堿地的含鹽度改善效果顯著。劉陽春等[4]利用現代化監測技術，研究各種因素對鹽堿地改良技術的影響。王曉麗等[5]利用反滲透技術對鹽堿地淋洗水進行改良，結果表明，反滲透技術對鹽堿地淋洗水的水質改善效果顯著。

本研究采用毛細透排水帶和波紋管兩種排水措施，研究不同淋洗次數、不同灌水量、不同土壤深度對鹽漬化土壤的脫鹽率和鹽分離子量的影響。

1 試驗區概況

本研究以新疆某地區試驗區為研究對象，該地位于北疆瑪納斯河流域，降雨量較少，蒸發量較大，氣候條件較為干燥，主要種植棉花、紅棗和甜菜等作物。該試驗區總面積為91.3 km2，土壤類型為氯化物—硫酸鹽型鹽土，地下水位線位于1.3 m左右，主要分為中度鹽漬化區和重度鹽漬化區，其土壤相關性質如表1所示。

表1 試驗區土壤理化性質

2 試驗設計

該試驗區的排水管網主要為波紋管和毛細透排水帶。波紋管長度為90 m，并搭配長度為430 m的集水管組成波紋管排水系統。毛細透排水帶在PVC管上連接毛細排水帶，其長度為100 m，搭配470 m的集水管組成毛細透排水帶排水系統。

采取田間試驗對其淋鹽效果進行研究，采取漫灌的方式對試驗區進行灌溉。取30塊格田進行試驗研究，分別選擇不同的灌水量對田塊進行淋洗，每4 d進行一次淋洗，淋洗后，測試不同土層深度的土鹽堿度。

波紋管的設置深度主要與脫鹽深度(D)有關，為確定波紋管的設置深度，計算D如式(1)：

D=ΔH+Δh

(1)

式中：ΔH為根系層深度，m；Δh為剩余水頭，m。

波紋管的間距主要有排水設計流量(Q)確定，其計算如式(2)：

Q=C·q·A

(2)

式中：C為流量系數；q為設計排水模數，m/d；A為排水控制面積，m2。

根據上述公式計算設計排水流量如表2所示。

表2 設計排水流量

吸水管管徑(d1)和集水管管徑(d2)需分別滿足式(3)～式(4)。

(3)

(4)

式中：n為管內糙率；Q為設計排水流量，m3/d；α為充盈度相關系數；i為排水比降。

根據式(3)、式(4)計算吸水管內徑如表3所示。

表3 不同吸水管內徑

3 結果與分析

3.1 排水措施對鹽漬化土壤鹽分的影響

圖1 中度鹽漬化試驗區的脫鹽率

圖1為中度鹽漬化試驗區的脫鹽率。由表可知，采用毛細透排水帶為排水措施的脫鹽率比采用波紋管的脫鹽率高。隨著淋洗次數的增加，鹽漬化土壤的脫鹽率逐漸增大。當采用毛細透排水帶時，1次淋洗與2次淋洗間的脫鹽率最大，最大差距為94.1%，說明2次淋洗對鹽漬化土壤的鹽分去除效果較好。當進行第4次淋洗，灌水量為1500 m3/hm2時，脫鹽率有最大值，其值為98.99%，在此排水措施下，鹽漬化土壤的脫鹽效率最好，相對于第5次淋洗來講，具有一定的經濟性。

圖2為重度鹽漬化試驗區淋洗后的脫鹽率。由表可知，采用毛細透排水帶為排水措施的脫鹽率比采用波紋管的脫鹽率高。隨著淋洗次數的增加，鹽漬化土壤的脫鹽率逐漸增大。當采用毛細透排水帶時，1次淋洗與2次淋洗間的脫鹽率最大，最大差距為55%。采用毛細透排水帶與波紋管的脫鹽率變化規律不一致。當采用毛細透排水帶，灌水量為1650 m3/hm2，第3次淋洗時，有最大脫鹽率，其值為94.6%。隨著淋洗次數的增大，少數鹽漬化土壤的脫鹽率有下降的情況，為返鹽現象。這是由于該地區降雨量較小，蒸發量較大，且氣候炎熱干燥，使鹽漬化土壤出現返鹽的情況。

3.2 毛細透排水帶全鹽量變化

圖3為毛細透排水帶全含鹽量變化。由圖可知，中度鹽漬化試驗區每次淋洗后的含鹽量變化趨勢具有各異性，重度鹽漬化試驗區含鹽量變化趨勢較為一致，且含鹽量變化曲線較為集中。隨著土壤深度的增大，兩個試驗區的含鹽量變化總體呈下降趨勢，在中度鹽漬化試驗區0～10 cm中，經過第1次淋洗后含鹽量下降程度最大，為96.62%；在重度鹽漬化試驗區0～10 cm中，經過第1次淋洗后含鹽量下降程度最大，為81.19%。說明采用毛細透排水帶作為排水措施對降低土壤的含鹽量效果顯著。

圖2 重度鹽漬化試驗區淋洗后的脫鹽率

圖3 毛細透排水帶全含鹽量變化

3.3 毛細透排水帶土壤鹽分離子的變化

表4 毛細透排水帶最優脫鹽率淋洗下土壤鹽分離子量 g·kg-1

4 結 論

(1)在中度鹽漬化試驗區中，采用毛細透排水帶為排水措施的脫鹽率比采用波紋管的脫鹽率高。隨著淋洗次數的增加，鹽漬化土壤的脫鹽率逐漸增大。當采用毛細透排水帶時，1次淋洗與2次淋洗間的脫鹽率最大，說明2次淋洗對鹽漬化土壤的鹽分去除效果較好。當進行第四次淋洗，灌水量為1500 m3/hm2時，脫鹽率有最大值，其值為98.99%，在此排水措施下，鹽漬化土壤的脫鹽效率最好，相對于第五次淋洗來講，具有一定的經濟性。

(2)在重度鹽漬化試驗區，兩種排水措施下，隨著淋洗次數的增大，少數鹽漬化土壤的脫鹽率有下降的情況，為返鹽現象。這是由于該地區降雨量較小，蒸發量較大，且氣候炎熱干燥，使鹽漬化土壤出現返鹽的情況。

(3)隨著土壤深度的增大，兩個試驗區的含鹽量變化總體呈下降趨勢，在中度鹽漬化試驗區0～10 cm中，經過第一次淋洗后含鹽量下降程度最大，為96.62%；在重度鹽漬化試驗區0～10 cm中，經過第一次淋洗后含鹽量下降程度最大，為81.19%。說明采用毛細透排水帶作為排水措施對降低土壤的含鹽量效果顯著。