灌水頻率對生物炭改良鹽漬土水鹽運移的影響

摘要： 為了探究灌水頻率與生物炭施用對濱海鹽漬土水鹽運移特征的調(diào)控效應，采用室內(nèi)土柱模擬試驗，以濱海鹽漬土為供試土壤，在土壤表層（深度為0～20 cm）設置不同的生物炭施用量和灌水頻率，組合成9個處理方案，研究灌水頻率對生物炭改良鹽漬土水鹽運移的影響。結(jié)果表明： 生物炭能提高單次灌水入滲速率，有效縮短累積水分入滲時間，提高表層土壤含水率，并能使土壤容重減小，表層土壤pH有所增加； 當灌水頻率為中頻時，表層土壤含水率增加14.17～18.87個百分點，表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，脫鹽深度相對更深； 當灌水頻率為低頻、 中頻時，施用一定量的生物炭有利于土壤鹽分淋洗，表層土壤脫鹽率提高9.99～15.62個百分點； 每8 d灌水1次的灌水頻率和生物炭施用量為5 g/kg的處理方案能夠顯著改善濱海鹽漬土的水鹽分布。

關鍵詞： 鹽漬土； 生物炭； 灌水頻率； 水鹽運移； 脫鹽率

中圖分類號： S278

文獻標志碼： A

開放科學識別碼（OSID碼）：

Effects of Irrigation Frequency on Water and

Salt Transport of Saline Soil Improved by Biochar

ZHU Changxin， PANG Guibin， WANG Tianyu， CAI Chenyang， YU Jing， YU Haoyang， PAN Weiyan

（School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China）

Abstract： To investigate the regulatory effects of irrigation frequency and biochar application on the water and salt transport characteristics of coastal saline soils，" an indoor soil column simulation experiment was conducted using coastal saline soils as the test soil， different biochar application rates and irrigation frequencies inthesurfacesoillayer （depthof0-20 cm） were set to combine into nine treatment schemes for studing the effects of irrigation frequencies on water and salt transport of biochar improved saline soil. The results show that biochar can increase the infiltration rate of single irrigation， effectively shorten the cumulative water infiltration time， increase the surface soil moisture content， reduce the soil bulk density， and increase the surface soil pH. When the irrigation frequency is medium， the surface soil moisture content increases by 14.17-18.87 percentage points， the surface soil desalination rate is 66.39%-86.31%， and the desalination depth is relatively deeper. When the irrigation frequency is low and medium， the application of a certain amount of biochar is beneficial to soil salt leaching， and the desalination rate of surface soil increases by 9.99-15.62 percentage points. The treatment scheme of irrigation frequency every 8 days and biochar application rate of 5 g/kg can significantly improve the water and salt distribution of coastal saline soil.

Keywords： saline soil； biochar； irrigation frequency； water and salt transport； desalination rate

黃河三角洲地區(qū)土壤質(zhì)地以粉砂和細砂為主，地下水埋藏較淺，且礦化度較高，易造成地下水鹽分集聚地表，導致土壤鹽漬化^［1］。土壤次生鹽漬化嚴重制約了設施土壤持續(xù)利用和設施農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。土壤鹽分及鈉離子含量過高，會導致植物吸水困難，易使土壤板結(jié)，肥力差^［2］，影響植物正常生長，威脅糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全。為了有效降低土壤的鹽漬化程度，改良土壤結(jié)構(gòu)， 緩解土壤積鹽問題，進而減少土壤次生鹽漬化對土壤和作物的危害，提高土壤鹽分的淋洗效率是很好的解決方案。

土壤鹽分淋洗效率不但受到灌水量和灌水方式的影響，而且與灌水頻率密切相關^［3］。Haj-Amor等^［4］研究不同頻率、 不同加水量、 不同水鹽度的灌溉制度對土壤電導率的影響， 認為采用高頻低水灌溉， 減少蒸發(fā)返鹽， 可使表層土壤電導率和土壤含水量維持在安全水平。灌水間隔時間在一定程度上影響土壤剖面的脫鹽或積鹽，不適宜的灌水頻率可能會使表層土壤鹽分離子集聚現(xiàn)象加劇^［5］。Du等^［6］研究了灌水頻率對辣椒的不同生育期中大棚土壤鹽分運移規(guī)律的影響， 發(fā)現(xiàn)適宜的灌水量和中等的灌水頻率是較好的灌溉方式， 低頻、 大水量灌溉容易造成土壤剖面鹽分嚴重淋溶， 甚至對地下水環(huán)境造成污染。同時， 灌溉入滲和土壤蒸發(fā)能夠引起土壤含水率變化以及土壤鹽分再分布。根據(jù)土壤的返鹽周期確定適宜的灌水頻率以減少耕層土壤中的鹽分含量， 進而減輕土壤鹽害， 具有廣泛的實用價值^［7］。

鹽漬化土壤板結(jié)嚴重，土壤透氣、 透水性較差，嚴重影響水鹽動態(tài)運移。生物炭具有良好的解剖結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，已成為當今農(nóng)業(yè)、 能源與環(huán)境等領域的研究熱點^［8］。施加生物炭能夠有效改變土壤孔隙結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)土壤水分的再分布，是改良鹽漬土的理想材料。近年來，生物炭在土壤治理方面的應用成效顯著。Yang等^［7］研究發(fā)現(xiàn)，生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，在鹽堿土改良中能有效調(diào)控土壤鹽分，減少水分蒸發(fā)，減緩返鹽作用，為濱海鹽漬區(qū)的作物生長提供良好的土壤環(huán)境。Duan等^［9］研究發(fā)現(xiàn)，改性生物炭能促進土壤水穩(wěn)性宏觀團聚體的形成和穩(wěn)定，通過改變土壤理化性質(zhì)改善鹽堿地環(huán)境。在鹽漬土灌水洗鹽時，灌溉水的沖擊能量可以導致土壤表面密封和結(jié)皮，減小土壤滲透率，降低入滲速率。Xuan等^［10］的最新研究發(fā)現(xiàn)，在所有的有機改良劑中，生物炭對土壤結(jié)構(gòu)的影響最為明顯，特別是在改善土壤連通性方面，能使潮土的容重減小，通過增加水穩(wěn)性大團聚體數(shù)量來增大田間持水量。

由于鹽漬化土壤的滲透性較差，水分和鹽分無法在灌溉后深入到土壤中，同時灌溉水很容易形成地表徑流，加速農(nóng)田新施化肥的損失。為了研究灌水頻率對生物炭改良濱海鹽漬土的水鹽分布及土壤水鹽運移規(guī)律，本文中基于田間試驗，采用土柱模擬試驗將灌水頻率與施用生物炭處理相結(jié)合，探究兩者之間的相互關系，以及對鹽漬土壤水鹽動態(tài)運移的影響，制定適宜的組合處理，對夏玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的種植與灌溉制度的完善提供參考，為濱海地區(qū)鹽漬土、 耕層土壤的鹽分淋洗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與裝置

試驗于2021年8月—2021年11月上旬在濟南大學水利與環(huán)境學院氣象站進行。試驗土壤取自山東省濱州市沾化縣濱海沉積鹽堿地， 從多個取樣點取土層深度為0～100 cm的土壤， 將其風干后過孔徑為2 mm的標準篩備用。根據(jù)《濱海鹽漬土的改良和利用》^［11］中的數(shù)據(jù)， 該土壤全鹽質(zhì)量比為2.38 g/kg， 為輕度鹽漬土， 酸堿度pH為7.17， 土壤與水的質(zhì)量比為1∶5時的電導率為242 S/m， 土壤容重為1.37 g/cm3。 根據(jù)國際土壤質(zhì)地分類標準， 該土壤顆粒組成中黏粒、 粉粒、 砂粒的比例分別為62.96%、 26.78%、 10.26%，為黏土。試驗中的生物炭購自山東銘宸環(huán)衛(wèi)設備有限公司，以棉花秸稈為原材料，在750 ℃經(jīng)熱解72 h制成， 為不完全燃燒生成的黑色粉末， 含碳量（質(zhì)量分數(shù)）為73%，pH為8.6， 密度為0.297 g/cm3。 土柱高度為120 cm， 直徑為24 cm，柱壁為有機玻璃，側(cè)邊每隔10 cm開直徑為4 cm圓孔，用于原始土樣采集，供水裝置為馬氏瓶，高度為40 cm，內(nèi)徑為10 cm。土壤入滲試驗裝置如圖1所示。

1.2 土柱安裝

在土柱底部填入厚度為10 cm碎石子層， 將風干鹽漬土按每層5 cm的厚度逐層安裝至土柱內(nèi)（側(cè)壁均勻涂抹凡士林， 用于消除邊壁效應）， 土層厚度為100 cm， 并用方木棍錘擊12～15次， 將散土搗實， 最終測定土柱中土層平均容重為1.36 g/cm3。 按照試驗設計比例， 將生物炭均勻混合到深度為0～20 cm土壤中， 后安裝至土柱表層， 并在試驗前用橡膠塞將土柱側(cè)方小孔塞住。

1.3 試驗設計

一維垂直入滲試驗在室內(nèi)完成，依據(jù)生產(chǎn)實踐及前人研究^［5，12］，在土壤表層（深度為0～20 cm）設置3個生物炭水平： C0——無生物炭； C1——生物炭施用量為5 g/kg； C2——生物炭施用量為10 g/kg。 設置3種灌水頻率： 低頻（V1）——每16灌水1次； 中頻（V2）——每8 d灌水1次；高頻（V3）——每4 d灌水1次。 共設置9組試驗， 每個試驗重復3次， 取3次試驗的平均值。試驗設定總灌水量為320 mm，試驗期為40 d。試驗方案見表1。安裝完土柱后，從土柱側(cè)方小孔取樣，測量土柱土樣的背景值后，于2021年8月25日對各土柱進行第1次灌水試驗，之后在每一次灌水前一天對各土柱取樣，并測試相應的指標。

1.4 測量指標及方法

1.4.1 測量指標

通過馬氏瓶讀取不同時間各土柱的累積入滲量，用秒表記錄單次灌水入滲所需時間即得土壤入滲速率。土樣含水率采用稱量法測量并計算，將土樣裝入已知質(zhì)量鋁盒中，稱取初始質(zhì)量，在105 ℃溫度時烘干8 h后再進行稱量，經(jīng)計算得到含水率。將取得的土樣按照土與水的質(zhì)量比為1∶5配樣，用磁力攪拌器攪拌5 min，靜置30 min，后用電導率儀［HQ30d型，哈希水質(zhì)分析儀（上海）有限公司］測量土樣的含鹽量、 電導率； 使用便攜式pH酸度計［ST3100型，奧豪斯儀器（上海）有限公司］測量土樣水溶液的酸堿度。脫鹽率為各脫鹽區(qū)域土壤的脫鹽量與原始含鹽量的質(zhì)量比。使用有刻度的開口注射器，從土柱側(cè)邊取土樣10 cm3，放入鋁盒中，烘干稱取質(zhì)量，經(jīng)計算得到容重。

1.4.2 土壤儲水量與平均儲鹽量的計算

土壤儲水量的計算公式^［13］為

W=10rhhθ ，（1）

式中： W為該層儲水量； h為該土層厚度； rh為該土層的土壤容重； θ為該土層質(zhì)量含水率。

土壤單位儲鹽量的計算公式^［14］為

Su=10^-3Qrhh ，（2）

式中： Su為某土層單位儲鹽量； Q為某土層平均含鹽量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件整理數(shù)據(jù)，用Origin 2019軟件作圖，使用統(tǒng)計產(chǎn)品與服務解決方案（SPSS）26.0軟件分析土壤中水鹽動態(tài)數(shù)據(jù)的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水頻率對生物炭改良鹽漬土水分入滲的影響

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土累積水分入滲時間的影響如圖2所示。由圖可以看出： 在3種灌水頻率下，隨著生物碳施用量的增加，累積灌水入滲時間均逐漸縮短； 在相同的生物炭水平條件下，不同灌水頻率的累積水分入滲時間有所差異，相較于低頻及高頻灌水處理，中頻灌水處理水分累積入滲時間相對較短，在3個生物炭施用水平下，水分累積入滲時間分別為295、 246、 221 min。

灌水頻率生物炭改良鹽漬土水分入滲速率的影響如圖3所示。由圖可知： 土壤水分入滲速率隨著灌水次數(shù)的增加呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，只有高頻處理方案中，第2次灌水相較于第1次灌水時入滲速率增加了12.5%～25%。在3種灌水頻率中，第1次灌水時施用生物炭的土壤的水分入滲速率明顯大于未施用生物炭的，且隨著生物炭施加量的增加，水分入滲速率隨之增加，但不同生物炭施用量對土壤水分入滲速率影響差別不大。在高頻處理第2次灌水時，高頻、低頻灌水處理的土壤水分入滲速率相差不大，低頻灌水處理的土壤水分入滲速率相對較大。

2.2 灌水頻率對生物炭改良鹽漬土酸堿度及容重的影響

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土各土層酸堿度的影響如圖4所示。由圖可以看出： C0處理中，中頻、 低頻灌水處理時土壤酸堿度變化不大，高頻灌水處理時土壤pH明顯增大，尤其在深度為0～40 cm土層， pH達到9.89，明顯大于中頻、 低頻灌水處理的。在表層土壤中，施加生物炭處理相較于未施加生物炭處理的土壤pH明顯增大，且生物炭施用量為10 g/kg時pH上升更快，且數(shù)值較大。在深度為gt;20～40 cm土層中，生物炭施用量為10 g/kg時中頻灌水處理的土壤pH由8.17急劇上升到10.27，而低頻、 高頻處理的pH變化不大； 生物炭施用量為5 g/kg時，高頻灌水處理時的土壤pH比中頻、 低頻灌水處理時的小，且各處理方案中的pH變化不大。隨著土層深度的增加，不同處理方案的土壤pH無顯著變化，且數(shù)值都相差不大。

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土土壤容重的影響如表2所示。由表可知： 生物炭的施用可以使施用層的土壤容重減小， 并且隨著施用量的增加容重減小幅度越大。 在深度為0～20 cm土層中， C0處理的土壤容重增幅為9.45%～12.94%， C1處理的土壤容重增幅為4.69%～8.66%， C2處理的土壤容重增幅較小， 為1.57%～4.65%。隨灌水頻率的增加， 表層土壤容重逐漸增大， C0處理中， 處理方案V3C0的土壤容重增幅最大， 為12.94%； C1處理中，處理方案V1C1與V2C1的土壤容重增幅差異較小， 為4.69%～5.56%，小于處理方案V3C1的； C2處理中， 處理方案V2C2的土壤容重增幅最小， 為1.57%； 處理方案V3C2的土壤容重增幅最大，為4.69%?？梢?，施用生物炭后中頻灌水處理對土壤容重明顯減小。 所有處理方案在深度為gt;60～100 cm土層中的土壤容重無明顯變化。

2.3 灌水頻率對生物炭改良鹽漬土水鹽運移的影響

2.3.1 土壤含水率

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土不同深度土壤含水率的影響如圖5所示。 由圖可以看出： 在C0、 C1處理水平下， 不同處理方案的土壤含水率隨著土層深度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢， 且低頻、 中頻、 高頻灌水處理的土壤含水率分別在深度為gt;60～80、 gt;40～60、 gt;20～40 cm土層中達到最大，分別為18.41%、21.79%、 16.75%； 在C2處理水平下，不同處理方案的土壤含水率隨土壤深度的增加呈逐漸減小趨勢， 且表層土壤含水率明顯較高。 在表層土壤中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻、 高頻灌水處理的分別低6.59～10.92、 4.19～6.37個百分點， 且隨著生物炭施加量的增加， 不同灌水頻率處理的表層土壤含水率逐漸增大， 當灌水頻率為中頻時， 表層土壤含水率增加14.17～18.87個百分點。 在深度為gt;20～40 cm土層中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻、 高頻灌水處理的分別低1.52～8.29、 3.08～3.96個百分點； 而在深度為gt;40～60 cm土層中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻灌水處理的低2.46～6.80個百分點， 但比高頻灌水處理的高1.10～3.02個百分點。由此可見，生物炭施用量較大時，表層土壤含水率較高，深層土壤含水率較低，該現(xiàn)象在高頻灌水處理時尤其明顯； 不施用生物炭的表層土壤含水率較低，深層土壤含水率較高，該現(xiàn)象在低頻灌水處理時比較明顯。

2.3.2 土壤儲水量

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土深度為0～40 cm土層土壤儲水量的影響如圖6所示。 由圖可見： 不同處理方案的深度為0～40 cm土層土壤儲水量均明顯增加， 生物炭施用量的增加使不同灌水頻率處理的土壤儲水量增大， 中頻灌水處理時， 深度為gt;20～40 cm土層土壤儲水量由大到小的處理方案排序為V2C1、 V2C0、 V2C2，其中處理方案V2C1的土壤儲水量為64.89 mm， 為該土層儲水量的最大值。 在表層土壤中， 處理方案V2C1、V2C2、V3C2的土壤儲水量相對較大，為63.38～65.23 mm，生物炭施用量相同時，土壤儲水量由大到小的灌水頻率排序為V2、 V3、 V1，且C2處理的土壤儲水量相對較大。

2.3.3 土壤含鹽量

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土不同土層土壤含鹽量的影響如圖7所示。 由圖可知： 在低頻灌水處理中， 相較于C0、 C2處理， C1處理的土壤脫鹽深度較淺， 表層土壤含鹽量（質(zhì)量分數(shù)， 下同）相對較小， 為1.08‰， 鹽分累積在深度為40 cm土層， 含鹽量為3.07‰。 C0、C2處理的土壤脫鹽深度相差不大， 鹽分累積深度有所增加， 含鹽量為3.54‰， 但與C0處理相比，施加生物炭處理的土壤含鹽量在深度為gt;60～80 cm土層中仍然較大。在中頻灌水處理中，表層土壤含鹽量均較低， 其中C1處理的最低，為0.46‰， C0、 C1處理的土壤脫鹽率較高， 鹽分累積在深度為60 cm土層以下； 在深度為gt;20～40 cm土層， C1處理的土壤含鹽量明顯小于C0處理的，為0.79‰，而C2處理的土壤脫鹽深度相對較淺， 鹽分累積在深度為40 cm土層，含鹽量達到3.79‰。在高頻灌水處理中，不同處理方案的土壤脫鹽效果差異不明顯，C2處理的土壤脫鹽深度相對較淺，鹽分累積在深度為40 cm土層之上，C0、 C1處理的土壤鹽分累積在深度為40 cm土層。生物炭施用量相同時，高頻灌水處理的表層土壤含鹽量比低頻灌水處理的小0.04～0.25個千分點，但土壤脫鹽深度比低頻灌水處理的淺。整體來看，生物炭施用量較小的土壤脫鹽效果相對較好，中頻灌水處理的土壤脫鹽效果最為明顯。

2.3.4 土壤脫鹽率

脫鹽率為不同脫鹽區(qū)域土壤的脫鹽量與原始含鹽量比值。 灌水頻率對生物炭改良鹽漬土不同土層土壤脫鹽率的影響如圖8所示。 由圖可以看出： 在低頻灌水處理中， 處理方案V1C1、 V1C2的表層土壤脫鹽率分別為67.13%、 65.87%， 差異不顯著，相較于處理方案V1C0，表層土壤脫鹽率分別提高了11.25、 9.99個百分點； 鹽分在深度為gt;40～60 cm土層中累積， 處理方案V1C1的土壤鹽分累積量最大， 脫鹽率為-38.31%。 在中頻灌水處理中， 表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，處理方案V2C1在深度為0～40 cm土層的土壤脫鹽效果優(yōu)于處理方案V2C0、 V2C2的，深度為0～20、gt;20～40 cm土層的土壤脫鹽率分別為86.31%、 47.89%；相較于處理方案V2C0、 V2C2，方案V2C1處理的表層土壤脫鹽率分別提高了15.62、 1.26個百分點。在高頻灌水處理中，處理方案V3C1、 V3C2的表層土壤脫鹽率為63.76%、 62.89%， 差異不顯著； 在深度為gt;20～40 cm土層中， 處理方案V3C2的土壤脫鹽率為-51%， 鹽分累積， 處理方案V3C0、 V3C1的土壤脫鹽率分別為-27.27%、 -31.27%， 兩者差異不顯著。

2.3.5 土壤單位儲鹽量

灌水頻率對生物炭改良鹽漬土深度為0～40 cm土層土壤單位儲鹽量的影響如圖9所示。 由圖可見： 當生物炭施加量相同時，在深度為0～20 cm土層土壤單位儲鹽量由小到大的灌水頻率排序為V2、 V3、 V1，在深度為gt;20～40 cm土層的相應排序為V2、 V1、 V3，只有C2處理的深度為gt;20～40 cm土層土壤單位儲鹽量有所不同，相應排序為V1、 V2、 V3，且處理方案V2C2、 V3C2的土壤單位儲鹽量明顯大于處理前的。在深度為gt;20～40 cm土層中，處理方案V2C1的土壤單位儲鹽量較處理前的明顯減小，為0.22 kg/m2，其他處理方案的土壤單位儲鹽量均較大。在表層土壤中，各處理方案的土壤單位儲鹽量均明顯減小，其中處理方案V2C1的土壤單位儲鹽量最小，為0.12 kg/m2。

3 討論

土壤鹽漬化嚴重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展， 為了充分開發(fā)利用鹽漬化土地資源， 鹽漬土改良受到人們的廣泛關注。 生物炭可以提升土壤肥力，促進土壤脫鹽^［15］， 同時， 根據(jù)土壤返鹽周期確定適宜的灌水頻率也可以提高鹽分淋洗效率， 減輕土壤鹽害^［7］。

本文中將灌水頻率與生物炭施用相結(jié)合，設置合理的處理方案，實現(xiàn)對耕層土壤鹽分高效率淋洗的同時，又能減緩土壤惡化程度，降低土壤板結(jié)的危害。生物炭的施用增加了不同深度土壤水分含量，縮短累積水分入滲時間，且隨著生物炭施用量的不同，水分入滲過程有所不同，與Wang等^［16］研究一致。施加生物炭后，深層土壤含水量有所減少， 表層土壤含水量有所增加， 原因是土壤在潤濕和去潤濕狀態(tài)交替后會形成致密層， 尤其是表層土壤的結(jié)構(gòu)通常隨著更多的潤濕和去濕潤循環(huán)而變得更致密、 更穩(wěn)定， 這種變化可以在短時間內(nèi)阻止水分入滲土壤，從而使深層土壤含水量有所減少^［17］。生物炭可以增大土壤通透性， 使土壤容重減小， 同時生物炭能改變表層土壤的孔隙結(jié)構(gòu)， 改善土壤水分的入滲能力， 更容易將鹽分淋洗到土壤下層^［18］。岳燕等^［19］的室內(nèi)土柱模擬試驗結(jié)果顯示， 在鹽漬化土壤中加入生物質(zhì)炭， 不僅能縮短鹽分洗脫時間， 而且能提高洗鹽效率。本文中的研究結(jié)果表明，生物炭的施用改善了不同灌水頻率下的鹽漬土的鹽分淋洗效果，同時脫鹽率有所提高，但隨著生物炭添加量的增加，淋洗效果趨于劣化。黃明逸等^［5］研究得出相似結(jié)論，生物炭能促進咸水-淡水輪灌下的水分運移，提高脫鹽率及脫鹽區(qū)深度系數(shù)，有利于土壤鹽分淋洗，且降低微咸水的危害，鹽分淋洗效果在生物炭施用量為15 t/hm2時達到較優(yōu)。

生物炭對土壤鹽分運移的影響與其自身含有大量可溶性陽離子以及對鹽漬土壤性質(zhì)的改變有關。 本文中的研究結(jié)果表明， 生物炭主要影響施用層（深度為0～20 cm）土壤酸堿度的變化。 生物炭施用量較大時， 施用層土壤pH顯著增大。由于生物炭熱解溫度較高， 灰分含量增加， 因此導致土壤堿性增強^［20］。

灌水頻率影響水分的入滲和再分布過程，進而影響土壤鹽分的變化。馬軍勇等^［21］研究結(jié)果表明，灌溉周期為7 d時，可有效降低濕潤體土壤含鹽量，抑制土壤返鹽，有助于棉花生長。彭振陽等^［22］的土柱試驗研究發(fā)現(xiàn)，在一定灌水頻率范圍內(nèi)，間歇入滲會在不影響淋洗效率的情況下加速溶質(zhì)的排除速率，但間歇入滲過于頻繁會在一定程度上減弱其攜帶溶質(zhì)遷移的能力，導致淋洗效率降低。在本文中，生物炭施用量較小時的土壤脫鹽效果較好，且中頻灌水處理的效果最為明顯，中頻、 高頻灌水處理的表層土壤含鹽量較低，深度為60～100 cm土層土壤含鹽量較高，與劉濤等^［23］的研究結(jié)論較一致。這可能與土壤鹽分的反向運動有關，灌水頻率影響水分和鹽分在土層內(nèi)的運移及蓄存，灌溉間隔期間表層土壤的脫水會產(chǎn)生更大的吸力梯度，從而在下一次灌溉的早期階段產(chǎn)生高滲透率，促進水分和鹽分運移^［12］。適宜的灌水頻率可增加土壤總蓄水量，增大土壤水分和鹽分的二次重分布范圍和強度，提高中、表層土壤的脫鹽率^［24］。與高頻灌水處理相比，低頻灌水處理單次灌水量大，入滲水動力強，入滲驅(qū)動的第1次鹽分重分布過程有利于表層土壤脫鹽，但與中頻灌水處理相比，灌水間隔較長，蒸發(fā)作用強烈，蒸發(fā)擴散驅(qū)動水分和鹽分的二次重分布過程，導致其表層脫鹽效果劣化。中頻灌水處理的灌水間隔相對適宜，能夠縮短累積水分入滲時間，提高入滲速率，在短時間內(nèi)增加深度為0～60 cm土層的土壤含水率，為土壤鹽分淋洗提供足夠的水動力。本文中的試驗時間選定在夏天，氣溫較高，表層土壤含水率變化大，蒸發(fā)作用強烈，因此在后續(xù)研究表層土壤蒸發(fā)時須要關注試驗溫度、 濕度的情況。

4 結(jié)論

本文中基于田間試驗，采用土柱模擬試驗將灌水頻率與施用生物炭處理相結(jié)合，探究兩者對鹽漬土水鹽動態(tài)運移的影響，得到如下主要結(jié)論：

1）生物炭能提高鹽漬土的入滲性能與持水能力， 有效縮短單次灌水入滲時間與累積水分入滲時間， 且使土壤脫鹽深度和脫鹽率增大。 當灌水頻率為低頻、 中頻時， 施用一定量的生物炭有利于土壤鹽分淋洗， 表層土壤脫鹽率提高9.99～15.62個百分點。 生物炭施用量為5 g/kg時土壤脫鹽效果最佳， 增加生物炭施用量至10 g/kg則會劣化鹽分淋洗效果。 增加灌水頻率有利于水分入滲及提高土壤含水率， 減少表層土壤含鹽量， 增大脫鹽深度。 灌水頻率為每8 d灌水1次時，表層土壤含水率增加14.17～18.87個百分點，表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，鹽分淋洗效果較優(yōu)，當灌水頻率減少到每16 d灌水1次時，土壤水分入滲性能略有下降，脫鹽效果有所減弱。

2）隨著生物炭的施加量的增加，表層土壤的pH增加較為明顯，與施用量為10 g/kg時相比，生物炭施加量為5 g/kg更為合適，此時不同灌水頻率處理對土壤pH的影響差別不大。生物炭的施加導致表層土壤容重明顯減小，每8 d灌水1次的灌水處理有利于減少土壤容重。

3）每8 d灌水1次的灌水頻率與生物炭施用量為5 g/kg的處理方案有利于濱海鹽漬土的水鹽運移，可作為實現(xiàn)鹽漬土耕層土壤鹽分高效率淋洗的參考方案。

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（責任編輯：于海琴）