岳春芳，孙珍珍，李艺珍

(新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】土壤盐碱化是制约干旱区灌溉农业可持续发展的重要因素之一，在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区普遍存在[1-3]。滴灌作为一种新型节水灌溉技术在这类地区得到广泛应用；但随着对此技术的深入研究，部分学者认为由于滴灌技术灌溉量少而蒸发量大，会造成土壤剖面盐分累积，不利于绿洲灌溉农业的可持续发展[1,4-7]。滴灌水量在生育期对这些盐分的淋洗作用十分有限，所以需要将非生育期灌溉与生育期灌溉联合以抑制土壤盐分累积。2000年前后，膜下滴灌技术在新疆已经应用广泛，但仅限于棉花的生育期，对于非生育期的排盐效果研究较少。在南疆地区，棉花非生育期在每年春季3月中旬采用大水漫灌，排水沟排水的方式进行灌溉。这种方式灌水量大，严重浪费水资源，不满足最严格水资源管理制度的要求；而且每块棉田灌溉时间不同，即灌溉时的土壤温度和大气气温不同，导致后期棉田返盐情况也不同。因此，进行滴灌棉田非生育期的合理灌溉方案研究具有重要意义。【前人研究进展】近年来，非生育期滴灌棉田的研究多集中于研究灌水量，排水方式等对于土壤盐分的影响，对于棉田温度对土壤盐分的影响研究相对较少。例如，郭路利等[8]进行了灌水定额，灌水频率对非生育期棉田返盐效果的试验，指出在相同的灌水量下，不同频率春灌灌水比一次性灌水洗盐效果明显，会更好地抑制返盐现象；在不同的灌水定额下，随着灌水量的增加洗盐率逐渐升高，而返盐率逐渐降低。李志刚等[9]通过研究少免冬春灌对棉田非生育期土壤水盐分布的影响表明，冬春灌具有淋洗盐分的效果，随着灌水量增加，盐分越容易被淋溶至土壤深层，上层脱盐率和脱盐深度都在增加；同时，灌溉前后土壤含水量、盐分含量和盐分含量差异增加。杨晓征等[10]通过研究新疆地区不同排水模式对非生育期膜下滴灌棉田春灌洗盐效果，得出常规排水措施及控制排水措施有利于春灌土壤淋洗去盐。【本研究切入点】目前研究均没有考虑温度对土壤返盐的影响。研究分析滴灌棉田非生育期春灌温度和灌水量对土壤盐分的影响。【拟解决的关键问题】研究增加温度对于土壤盐分的影响，选取一个合适温度，为新疆巴州制定滴灌棉田非生育期的灌溉洗盐方案提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

在新疆农业大学库尔勒灌溉试验站节水农业试验基地进行，试验区位于天山南麓塔里木盆地边缘孔雀河冲积平原带，新疆巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市西尼尔镇(41°35′N，86°10′E)。该区干旱少雨，蒸发强烈，昼夜温差大，多年平均降水量53.3～62.7 mm，蒸发量2 273～2 788 mm，属暖温带大陆性荒漠气候。试验区土壤基本以壤土(美国农业部土壤质地分类)为主，试验田土壤质地：0～35 cm为砂质壤土，35～60 cm为粉壤土，60～80 cm为砂质壤土，80～100 cm为砂土。试验灌溉水为渠系淡水，地下水埋深为12 m左右。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验田为生育期多年膜下滴灌，非生育期大水漫灌方式进行灌溉；棉花种植方式为一管四行，常规管理。试验分为2组，每组3个处理，每个处理均有一组重复试验，每个试验田面积为5×8 (m2)，取土深度均为120 cm，从表面0 cm开始取，每隔10 cm为一层。第一组试验三个处理a1、a2、a3，灌水量分别为1 350、1 800和2 250 m3/hm2。表1

表1 春灌试验方案
Table 1 Spring irrigation experiment scheme

处理Treatment小区面积Area(m2)灌水量Irrigationwater(m3/hm2)灌水时间及温度Irrigationtimeandtemperature(℃)第一组Grouponea15×81350a25×81800a35×822503月13日,地温5℃,气温12℃第二组Grouptwob15×81350b25×81800b35×822503月20日,地温10℃,气温17℃

1.2.2 土壤样品

试验于2015年3月开始，3月13日17：00，土层深度25 cm处地温为5℃，气温为12℃，灌前取土样，测电导转换成含盐量为灌前土壤盐分值。3月15日小区灌溉，3月19日灌后取土样，测电导转换成含盐量为灌后土壤盐分值。第二组试验三个处理b1、b2、b3，灌水量与第一组灌水量相同，分别为1 350、1 800和2 250 m3/hm2。3月20日17：00，土层深度25 cm处地温10℃，气温17℃，3月20日上午灌前取土样，下午小区灌溉，3月24日灌后取土样。为了分析土壤返盐速率，在b2处理试验地，3月22日第二次取土样，3月25日第三次取土样。

春灌前后各取一次土样，进行水盐同步检测。具体做法：灌前在每个小区较平整地面的相邻窄行、间行、宽行各取一个孔洞，用土钻取土，取样深度为 120 cm，从表层开始取样，10 cm 为一层；窄行、间行、宽行各重复取样一次，即每个小区取6个孔洞。为了减少土壤差异性，取土后用原土封填，做好标记；灌前取样后对孔洞分层密实回填，灌后在距灌前取样点40 cm左右取样，尽量减少土壤空间变异对监测结果的影响。土壤含盐量用土壤电导率来表征，土壤盐分测定：先用烘干法测量含水率，将土样在实验室用烘箱烘干，磨碎后过1 mm土筛，取土水比1∶5的土壤浸提液，采用电导率仪DDS-307测定电导率值(μs/cm)，然后通过盐分标定曲线，转换成含盐量。通过比较春灌前和春灌后土壤的含盐量，计算出脱盐率。试验中的地温用地温计，气温用室外温度计量测。

1.3 数据统计

试验测得的数据用Excel 2010进行统计和数据处理，并用Excel 2010进行作图。

2 结果与分析

2.1 非生育期灌溉水量对土壤盐分的影响

研究表明，不同灌水量的土壤脱盐率大致趋势一致，均呈“S”型，这与土壤质地有着密切关系，也与盐随水动的形态有着一定关系。由于棉花收割之后，便不再灌溉，加之当地蒸发强烈，导致春季土壤表面的盐分剧增，灌溉之后，表面的盐分随着水分被带入土壤深层，遇到不同土质，盐分逗留不同。土壤土层0～70 cm，a3处理的脱盐率大于a2及a1，说明a3处理的脱盐效果最好，即2 250 m3/hm2灌水量脱盐率最好。土壤土层70～120 cm，a2处理的脱盐率大于a3及a1，说明a2处理的脱盐效果最好，即1 800 m3/hm2灌水量脱盐率最好。土壤土层0～70 cm，灌水量越大，脱盐率越好。图1

图1 第一个小组三个处理结果
Fig.1 Three processing results of group one

研究表明，土壤脱盐率也随土层深度的变化呈“s”型；2 250 m3/hm2灌水量脱盐率较好，1 350 m3/hm2灌水量的脱盐率几乎在0～120 cm都小于零。灌水量1 350 m3/hm2作为盐分淋洗量显然灌水量太小，达不到盐分淋洗效果；灌水量越大，洗盐效果越好，2 250 m3/hm2灌水量为三者中较优灌水量。图2

图2 第二个小组三个处理结果
Fig.2 Three processing results of group two

2.2 非生育期春灌时的温度对土壤盐分的影响

研究表明，在相同灌水量下，灌溉时的地温与气温不同，脱盐效果不同。图1中三个处理的土壤脱盐率大部分都是正数，说明有脱盐效果；而图2中三个处理的土壤脱盐率大部分为负数，表明在第二组方案的低温及气温下，不论在什么灌水量情况下脱盐效果都不够好。最为明显的是1 350 m3/hm2灌水量下的脱盐率，在图1地温为5℃、气温为12℃下，土壤土层0～120 cm范围内，整体呈脱盐状态，而在图2土层深度25 cm处地温为10℃、气温为17℃下，土壤土层0～120 cm，整体呈积盐状态。等量的灌水量，不同温度下，一个可以达到脱盐状态，而另外一个完全不能达到脱盐效果。则说明相同灌水量，以及其他因素相似情况下，灌溉时温度不同，脱盐效果不同，而且相同灌水量下，温度对土壤脱盐效果的影响较大。图1，图2

2.3 灌溉后土壤返盐速度

研究表明，b2方案处理试验地，在土壤土层25 cm处地温5℃，气温12℃，灌水量为1 800 m3/hm2的灌溉条件下，比较19和25日的脱盐率可以发现，仅相差6 d，25日的脱盐率几乎全部小于零，说明土壤返盐速率很快。导致这种现象的原因，可能是蒸发强烈，蒸发的速率远大于淋洗的速率；灌水过程中，水分把土壤中不易溶解的盐溶解，蒸发时，盐分随着水分向上运动，导致返盐速率很快，对棉花播种不利。考虑到返盐的因素，非生育期春灌时间不易过早。图3

图3 土壤返盐速度
Fig.3 The rate of salt back to soil

3 讨 论

近几十年来，在气候和人为作用的影响下，新疆土壤盐渍化现象日趋严重[11-12]。库尔勒地区属于典型的暖温带大陆性干旱气候，年平均降水量58.6 mm，年最大蒸发为2 788.2 mm；当地在棉花生育期多采用膜下滴灌技术进行灌溉，而在非生育期采用大水漫灌，排水沟排水的方式进行灌溉；而且，灌溉时间较为随意，导致不同时间灌溉的土地返盐情况不同。这种盐分淋洗方式浪费大量水资源，没有起到淋洗土壤盐分最佳的效果。因此，研究所涉及到的关于非生育期春灌温度和灌水量对土壤盐分的影响分析能为该地区提供一个较为合理的非生育期春灌方案。由于试验区蒸发强烈，导致土壤返盐速率很快，所以非生育期春灌时间不宜过早。然而，非生育期灌溉时间过晚，会导致土壤脱盐效果不好。因此，要慎重选择春灌时间。

在试验过程中，由于地温计的长度有限，导致测量土温深度不够深，仅考虑了2种温度，关于精准的非生育期灌溉时间和灌溉温度的制定还有待进一步研究；另外，有研究表明地下水位的变化影响表层土壤的积盐过程[13]，相同灌水量下，地下水位对土壤盐分的影响也很重要。除了研究中已有的研究因素，还应研究灌区地下水埋深、地下水矿化度与表层土壤特性之间的关系等对土壤盐分的影响。

4 结 论

非生育期春灌在不同灌水量及不同灌溉温度情况下，对土壤盐分的淋洗作用不同，不同灌水量和温度对土壤盐分有很大的影响。

膜下滴灌节水灌溉技术在新疆得到了大面积的推广应用，但由于在其生育期灌溉水量有限，对已存在盐碱化情况的土壤的淋洗作用不够，可能导致土壤盐分的再次累积，引发新的次生盐碱化风险。基于在巴州库尔勒棉田开展的非生育期盐分淋洗试验，讨论了非生育期不同灌溉水量和温度对土壤盐分的影响，土壤土层0～70 cm，灌水量越大，脱盐率越高，洗盐效果越好的结论；同时，在相同灌水量下，地温为5℃、气温为12℃下灌水的脱盐效果明显优于地温为10℃、气温为17℃下灌水的脱盐效果。温度对土壤脱盐效果影响极大，在不同地温气温下灌溉产生的洗盐效果差异较大。

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