叶胜兰

(1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西 西安 710075;2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司,陕西 西安 710075;3.国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室,陕西 西安 710075;4.陕西省土地整治工程技术研究中心,陕西 西安 710075)

1 微咸水灌溉的背景

我国是一个农业大国，而水资源是农业生产及粮食安全的关键因素。随着我国经济发展及人口增多，由农业生产扩大带来的对农业灌溉水的需求量急剧升高。目前，在我国农业灌溉用水量大约占总供给水量的62%。尽管不断推出节水灌溉、高效用水等措施减少用水，但这远远无法满足我国农业生产扩大对水的需求。淡水资源将面临日趋严重的供需矛盾，这不仅对我国未来的经济和发展造成严重的制约，同时粮食生产的安全也得不到保障。在这种情况下，如何改善淡水资源匮乏这一现象，将有着非常重要的意义。而寻找替代水源(如微咸水)，将有效缓解淡水资源的过度消耗。一般意义上的微咸水是指水的矿化度在2～5 g/L的含盐水。在我国有关微咸水的分布范围较为广泛，且在华北、西北这些易发生干旱的地区更为明显。已有资料显示，我国地下微咸水大约在200亿m3/年，而可以开采利用的大约有130亿m3/年，这些地下水的位置大概在10～100 m，方便开采利用[1]。

现今，合理利用微咸水进行农业灌溉已有了一定的研究[2，3]。在一定的条件，如何利用微咸水这一水资源代替淡水资源进行灌溉，不但能预防淡水资源的过度开采使用、有效改善已有地下水的质量，还对作物的产量、品质等方面起到促进作用。但在大规模的开采利用这些咸水资源的同时，还要及时提升开采手段和利用方式，预防微咸水的过度浇灌导致土壤发生盐渍化等不良后果。

2 微咸水灌溉制度研究情况

2.1 微咸水灌溉技术研究进展

由于淡水资源量的限制及供需矛盾，开采新的水资源来代替淡水资源已势在必行。微咸水这一广泛存在的水源可有效替代农业灌溉用水。而对微咸水资源的利用在国内外都已有相当的历史。尤其在国外对微咸水的研究利用已有100多年的历史。目前，微咸水灌溉的基本技术与淡水灌溉一致，主要包括地面灌溉、地下灌溉及喷灌等技术。而已有的研究表明，结合微咸水的自身特性及对土壤理化性质、作物生长发育多方面因素的影响，微咸水这一资源相较地面灌溉更适合与地下渗灌。R.M.Patel[4]利用地下渗灌这一技术，将电导率在1～9 dS/m的咸水用于土豆生长中的灌溉。研究结果发现，尽管咸水的浓度差异较大，但各处理间土豆的最终产量差异不明显。国外学者在美国东部进行了相关的微咸水灌溉试验，结果发现：微咸水灌溉对农作物棉花、甜菜、苜蓿等能有效的保持与淡水灌溉相当的产量，且在合理改善灌溉方式时，还能有效提高这些作物的产量[5，6]。有研究者在美国德州利用沟灌技术进行研究，发现将灌水技术与适合的农艺措施相互结合，更有利于作物的生长。目前已有的灌水与农艺相结合的优异措施包括以下方面：第一，镉沟灌溉技术，这是利用沟道将微咸水中的盐分隔离到靠近没有作物的沟道的一边就；第二，去除表明结晶的盐分，主要是在作物出苗之前利用硬质棒棍在田地的表明刮一遍，以去除土壤表明的盐分；第三，将作物种植在近沟的地处，因为盐分容易在苗床的高出累积，而在沟道的地处盐分含量相对较少，利于作物的生长。同时，利用微咸水进行灌溉的时间也有重要影响。如在炎热且干旱的夏季，在上午10点到下午4点进行灌溉极易发生作物烧苗现象，因此在黄昏以后进行灌溉能达到更好的效果。总之，微咸水灌溉不仅要结合先进的灌溉技术，也要合理总结农业生产实践中的经验，以更好的利用微咸水资源。

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2.2 微咸水灌溉不同方式研究进展

目前，为了更好地利用微咸水这一水资源，很多专家学者已经研究了微咸水灌溉方式上的差异。包括直接利用微咸水灌溉，与淡水混合灌溉以及两者轮灌。

轮灌是根据种植作物对盐分耐受程度及相同作物不同生长阶段耐盐程度进行轮换灌溉，因此作物灌溉的时间、灌溉量等都随着微咸水的矿化度、作物种植的种类方式以及当地当时的灌溉条件的改变而有所不同[10]。如在干旱缺水的下降，一般采用微咸水灌溉，而在降雨后会蓄积一定量的雨水，则可换成淡水(雨水)进行灌溉。而对不同作物套种时，应根据作物的耐盐程度不同选择不同的水进行灌溉，如强耐盐作物棉花，可采用微咸水灌溉；而玉米、小麦等对盐分耐受相对较弱，尤其在作物的苗期应该选择淡水灌溉，在作物生长旺盛期可适当进行微咸水灌溉[7]。

在农业生产中不管选用哪种灌溉技术、灌溉方式，都应该与当地农业生产实际、水资源的利用状况、作物耐盐程度以及长久累积下来的农艺耕作经验等相结合，才能更好的利用各类资源提高作物的产量，促进经济效益及社会效益的积极发展。

一般在淡水资源极度紧缺的地区或时间段内，可以在保障该地区土壤中含盐量在作物耐受范围内而进行合理的微咸水灌溉[7]。王洪彬[8]通过研究玉米、小麦及棉花在生长旺盛期内，浇灌矿化度为3～5 g/L的微咸水，作物的产量与淡水灌溉间差异不明显。同时，由于作物在幼苗的时候更为脆弱，因此在利用微咸水进行灌溉的时候应该避开作物的幼苗期。在直接利用微咸水的时应关注几个方面：浇灌地要有地下水，且保持盐分在临界浓度一下；在作物关键需水时期进行灌溉，不要过度浇灌；利用降雨等冲洗土壤盐分；合理施用有机肥，以避免土壤理化性质的破坏；科学管理，合理利用灌溉技术等。

新时期做好湿地自然保护区的建设工作，需要从我国湿地保护的现实情况出发，完善湿地保护管理机制，创新湿地保护策略，着力提高湿地自然保护区的稳定性与科学化水平，在加大技术与资金投入基础上开展湿地保护工作。

3 微咸水灌溉对土壤水盐运移情况的影响

国内外已有大量研究表明，微咸水灌溉相较旱作有不同程度的增产作用[11,12]。利用微咸水进行灌溉势必引起土壤中盐分的增加，在进行微咸水灌溉时，应考虑土壤作物根层对盐分的耐受极限浓度，在满足作物对水分需求的同时，满足作物的生理需求。由于季节气候等原因，在进行微咸水灌溉的时候容易引起盐分的累积及转移。而且微咸水中不仅存在所熟知的盐分离子，还存在大量的其他化学元素。在微咸水进入土壤后，将与土壤中的固体颗粒、自身溶液等产生物理化学作用，引起土壤结构的改变，土壤的颗粒组分、孔隙度等都将发生改变，从而导致土壤的能量和导水性能变化，也对土壤中化学元素的平衡造成破坏，最终对土壤中盐分的运移产生影响。肖振华等[13]通过对非盐渍化土壤进行微咸水灌溉试验。结果发现通过灌溉微咸水而在土壤中累积的盐分与土壤的淋洗交替作用，即当降雨等对土壤的盐分淋洗量与灌溉累积盐分量一致时，土壤中将不产生盐分累积，且在雨水丰沛的年份，还将会对土壤进行一定量的脱盐作用[1]。在降雨量达到300 mm以上时，能有效淋洗去除土壤根层的盐分。张余良等通过微咸水灌溉试验表明，长期进行微咸水灌溉将导致土壤产生盐分的积累，影响土壤自身的结构平衡，土壤出现入渗率逐渐下降的现象[14]。而另有研究发现，长期进行微咸水灌溉，土壤中微生物的数量明显下降，土壤发生板结现象，土壤中的营养元素如有机质、碳、氮等显著降低，阻碍了农田的长期可持续利用[15]。同时，长期浇灌微咸水而不采取相应改善措施，土壤将发生次生盐碱化现象[16]。

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4 结语

由于淡水资源的过度利用开采，已出现了严重的供需矛盾。目前对新的水资源的开采利用已迫在眉睫，世界各国逐渐将微咸水的开采利用作为关注焦点。而如何高效安全的利用微咸水已进行了大量的探索研究，且取得了一定的成果。但由于地区差异、气候差异、微咸水本身的理化性质差异以及种植不同作物的耐盐差异等，导致很多研究结果只适用于某地或某种植物，而不能大面积的推广应用。结合这种现状和生产实际，应在以后的工作中重点开展以下方面的研究：加强微咸水对土壤理化性质改变的内在机理研究；强化微咸水灌溉对作物质量及产量的影响研究；强化土壤中水盐运移模型研究，实现其尺度转化和长期预测。