膜下滴灌灌水頻率對土壤水鹽運移影響分析

【摘要】以新疆五家渠試驗站棉花種植為例，在確定灌水定額情況下，選取三種膜下滴灌灌水頻率：高頻（3d）、適頻（7d）、低頻（10d），分析在～60cm土層范圍內膜下滴灌灌水頻率土壤水鹽運移造成的影響，并通過產量對不同灌水模式的優劣進行綜合分析。

【關鍵詞】膜下滴灌；灌水頻率；土壤水鹽運移；棉花產量

不同灌溉方式對土壤水鹽的運移有不同的影響，通過在試驗田研究不同灌溉頻率下土壤的水鹽運移規律，以掌握精量的灌溉技術，進而對指導制定科學、合理的膜下滴灌灌溉模式。

1、實驗方法

試驗田選擇新疆五家渠試驗站，試驗田周圍為開闊的農田，土壤條件在當地具有較好代表性，包括土壤質地、土壤結構及肥力條件。鑒于項目區農田面積比較富裕，因此，大田試驗區作物小區面積應大于300平方米（具體面積可據實際情況確定）；測坑小區面積按設計規格面積實施（一般為6.67平方米，即1畝地的1%）。小區規格每個試驗小區為矩形（長方形），其長邊應該順著土壤差異的方向。設置灌溉定額為375mm，三種不同灌水頻率：高頻（3d）、適頻（7d）和低頻（10d）；在土層不同深度每隔10cm設置張力計和鹽分觀測裝置，每隔3d取觀測一次膜下與背行土層數據變化。

2、實驗結果分析

2.1 土壤水分動態變化情況

觀察得到在不同灌溉頻率下不同土層厚度（0～60cm范圍）和背行（0～20cm）的土壤含水量變化情況。

在灌溉定額都保持在375mm條件下，在土壤觀測范圍內的膜下與背行土層含水量均表現為低頻>適頻>高頻，在棉花整個生育期內三種不同灌水頻率的平均含水量從高到低分別為15.0%、14.5%、14.2%；在20～40cm土層含水量分別為15.8%、14.2%、13.4%；在40～60cm含水量從高到低分別為16.9%、14.6%和13.4%。膜下土層含水量整體要超過背行土層的含水量。

在棉花生長的整個發育期內，低頻處理的40mm次灌水量即可滿足植被的生長需求，土壤含水量相對較高，能夠達到14.7%。膜下土壤中棉花根系的發育主要分布在深度50cm左右土層，在更深的土層內分布較少，因此，增加60cm以下土壤含水量對植被生長并無益處。在觀測的各個土層范圍內，適頻處理的土壤含水量要超過高頻處理，灌水的下滲作用一般只在50cm深度范圍內進行，土壤含水量保持在適宜的范圍內。在棉花生長需水高峰時期，在0～60cm內土壤的平均含水量，不同灌水頻率仍表現為低頻（14.3%）>適頻（13.4%）>高頻（12.5%），背行低頻（14.5%）>適頻（13.8%）>高頻（11.6%）。這表明在確定灌水定額的情況下，如要保證土壤含水量始終保持在適宜的范圍內，就需要綜合考慮灌水的周期和定額，做到“勤灌”，避免灌水“太淺”。

2.2 土壤鹽分變化分析

觀察得到在不同灌溉頻率下不同土層厚度（0～60cm范圍）和背行（0～20cm）的土壤含鹽量變化情況。

分析得到，在灌溉定額都保持在375mm條件下，在0～40cm范圍內的土層含鹽量均出現不同程度的下降，僅適頻處理的土層（20～40cm）存在積鹽情況。不同灌水頻率在0～20cm表層脫鹽頻率有較大的差異，低頻處理灌水周期為10d的脫鹽率最高，達到44.7%，其后依次為高頻處理的38%和適頻處理的15.8%。而在作物生長的現蕾期和花鈴期，不同灌溉頻率在0～40cm土層的脫鹽率又有不同，表現為高頻處理（35.5%）>低頻處理（30.5%）>適頻處理（5.4%），但高頻灌溉卻在40～60cm土層出現積鹽現象。這說明高頻灌溉能夠對淺層土壤起到明顯的淋洗作用，低頻灌溉對深層土壤產生淋鹽作用。

0～60cm棉花根系層在苗期至鈴期階段處理對鹽分的敏感期，其平均含量量表現為適頻（0.69dS/m）>低頻（0.61dS/m）>高頻（0.48dS/m），這表明在輕度鹽堿土地上種植作物，不同灌溉頻率對根系層的鹽分環境影響較小，而低頻處理的淺層土壤在花蕾期出現鹽分積累的峰值，達到5.15g/kg，對棉花的生長和產量有較大程度的抑制作用。

三種不同灌溉頻率條件下，背行鹽分受次灌水量的影響較大，且低頻處理和適頻處理影響程度要超過高頻處理。在0～40cm土層厚度范圍內，高頻、適頻和低頻背行的積鹽率分別為31.9%、33.9%和34.7%。出現這一情況的原因為次灌水量的增加擴大了土壤浸潤體的體積范圍，背行鹽分浸潤線向深層土下移；同時，在其他條件影響下（越干旱、灌溉周期越長、外界溫度越高），鹽分的運移過程就會受阻，浸入深層土壤的鹽分就會越少。在不同灌溉頻率下，突然含鹽量均出現不同的下降，變化趨勢基本相同。在0～60土層范圍內，膜下土層含鹽量表現為：低頻>適頻>高頻，背行脫鹽率：低頻>適頻>高頻。在對灌溉模式進行評價時，需將膜內和背行土層都劃入考慮范圍內，因背行積鹽會對下季作物生長造成影響。

2.3 不同灌水頻率棉花產量

在試驗田范圍內，棉花產量在不同灌水頻率下表現出明顯的差異，高頻灌水條件下棉花產量最高，其后依次為適頻、低頻。高頻條件下棉花產量平均能夠達到5.15kg/667m2，適頻處理和低頻處理的農田平均產量分別為501kg/667m2、460kg/667m2。高產的原因主要為兩個方面：其一，高頻灌水能夠降低高鹽分對棉株的危害，試驗田的初始含鹽量在1.34g/kg，而在棉花生長的現蕾期、花鈴期采用高頻灌水的方式，能夠顯著降低棉株體內的土壤鹽分，使得在膜下0～40cm土層的脫鹽率增加，且含鹽量明顯低于適頻和低頻灌溉情況。其二，保障作物有足夠的水分供應，根系發育具有親水性，在高頻灌水條件下淺層土壤含水量較高，當40～60cm土層缺水時，根系主要的吸水層將會上移；同時，高頻灌水在時間安排上一般會與植物不同階段的需水規律吻合，保證作物生長各階段對水分的需求。

3、結語

在確定灌水定額375mm條件下，低頻處理和適頻處理能夠保證膜內土層含水量滿足棉花生長需求。在0～60cm土層含水量方面，低頻處理方式含水量最高，高頻處理方式會使得棉花在花鈴期處于輕度的干旱狀態，同時低頻處理具有最佳的綜合控鹽效果。膜下滴灌條件下種植棉花的灌水頻率需要綜合考慮棉花主根區的水鹽狀況及產量，本次實驗范圍內的作物種植宜采用高頻灌溉模式。

參考文獻：

[1]王在敏，何雨江，靳孟貴，等. 運用土壤水鹽運移模型優化棉花微咸水膜下滴灌制度[J]. 農業工程學報，2012，17：63-70.

[2]蘇里坦，阿不都·沙拉木，宋郁東. 膜下滴灌水量對土壤水鹽運移及再分布的影響[J]. 干旱區研究，2011，01：79-84.

作者簡介：余姣，女， （1976.08—），浙江寧波人， 助理工程師，主要從事水利科研灌溉試驗研究。