旱作鹽堿農田洗鹽措施效果評價

夏婷++楊建國++魏玉清

摘要：為研究旱作鹽堿農田的有效洗鹽方式，在旱作條件下設置排鹽溝、深松耕等不同處理，開展農田快速淋鹽試驗。結果表明：（1）“灌水量2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”處理對0～40 cm表層土壤全鹽淋洗效果最佳，增加灌水量反而會減弱其排鹽作用；（2）2 700 m3/hm2灌水量下，3個排鹽處理能均等有效地降低土壤耕層0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等鹽離子含量，明顯消除20～100 cm Mg2+聚集；升高灌水量至5 100 m3/hm2，深松耕處理的排鹽效果部分減弱，對照組80 cm Mg2+聚集現象消失。“灌水定額2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”模式全鹽和分鹽的淋洗效果最佳，為鹽堿地改良提供了技術參考。

關鍵詞：鹽堿土；洗鹽；深松耕；排鹽溝

中圖分類號： S156.4文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）09-0228-04

隨著世界范圍內資源和生態環境地惡化，土壤鹽漬化逐漸成為制約農業健康發展的癥結[1]。我國34個省級行政區中有17個出現不同程度的土壤鹽堿化問題，主要集中分布在北方和濱海地區，鹽漬土總面積已達到3 455萬hm2[2-3]。面對耕地面積日益萎縮的殘酷現實，開發改良鹽堿地能快速提高低產田單產，在緩解糧食危機的同時還能起到改良生態環境的良好效果[3]。經過科研工作者的長期努力，鹽堿地改良技術取得了長遠發展，研究發現0～10 cm表層土壤是鹽分積累的主要土層[4]。施用脫硫石膏、有機肥能夠顯著促進鹽堿土壤脫鹽，提高土壤保肥能力，實現產量、品質提升的目的[5-7]。針對土壤鹽分的聚集特征，將表層耕作土作為主要的研究和改良對象。本試驗以西大灘鹽堿原土為研究對象，采用灌水定額、排鹽溝、深松耕等技術措施，研究不同水鹽調控措施對土壤總鹽和分鹽的沖洗效果，確定旱作鹽堿農田的快速淋鹽模式，為干旱、半干旱地區鹽堿地改良提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗于寧夏石嘴山市平羅縣前進農場（106°24′209″E，38°50′289″N，海拔1 156 m）進行。0～100 cm的土壤機械組成依次為黏壤土、粉（沙）質黏土、粉（沙）質黏壤、粉（沙）壤土。按各土層的不同土壤質地采集土樣，自然風干后過1 mm篩，測定總鹽及分鹽含量。旱田試驗區為氯化物硫酸鹽類型的重度鹽化堿土。

1.2試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，分別設置對照（無排鹽溝、不深松耕，CK）、處理1（深松耕，SS）、處理2（設置排鹽溝，SED）、處理3（設置排鹽溝+深松耕，SED+SS）。排鹽溝垂直于農溝，深度1.0 m，寬度0.8 m，使用20 cm沙子+20 cm 土壤均勻回填。試驗各處理的灌水管理一致，2013年5月23日灌頭水1 500 m3/hm2，6月12日油葵播種，5月27日、6月15日、7月2日分別灌水1 200 m3/hm2，灌水后15 d采集各處理0～100 cm分層土樣分析。整個試驗區均施用羊糞 30 t/hm2，其他操作采用常規大田管理。

1.3測定項目和方法

電導法測定土壤全鹽；pH計測定土壤pH值；火焰光度計法測定K+、Na+含量；標準H2SO4滴定法測定CO32-、HCO3-含量；EDTA絡合滴定法測定Ca2+、Mg2+、SO42-含量；標準硝酸銀滴定法測定Cl-含量；火焰光度法測定交換性鈉NH4OAc-NH4OH含量。

2結果與分析

2.1不同灌水量下各處理的全鹽含量

由圖1對比不同灌水量（2 700、3 900、5 100 m3/hm2）下土壤中的全鹽含量可以看出，隨著灌水量的增加，各處理的全鹽含量整體均呈逐漸下降趨勢，充分說明灌溉水量在鹽堿土鹽分淋洗過程中的強大作用。旱區鹽堿地農業研究總鹽淋洗的最佳定額，節水的前提下實現良好的土壤降鹽作用。同時，隨著土壤深度的增加，不同灌水量的土壤鹽分含量均呈下降趨勢，表層土壤總鹽含量較高，說明旱區土壤鹽堿化現象較為嚴重。灌水量2 700 m3/hm2條件下，與對照CK相比，深松耕處理使0～20 cm的總鹽含量降低；排鹽溝處理能明顯降低20～80 cm的總鹽含量；排鹽溝+深松耕處理的降鹽效果最好，0～100 cm的總鹽含量一直保持在3.62～4.92 g/kg的較低水平，0～40 cm表層土壤全鹽含量較對照平均下降 52.8%，淋洗效果最佳。灌水量3 900 m3/hm2條件下，對照、深松耕處理的總鹽含量水平均低于同層次土壤在 2 700 m3/hm2 灌水量條件下的總鹽含量，增加灌水淋洗總鹽效果明顯增強；深松耕、排鹽溝處理的鹽分變化趨勢與灌水量2 700 m3/hm2條件下基本一致，排鹽溝+深松耕處理的土壤總鹽含量較低且不同土層差異較小。灌水量 5 100 m3/hm2 條件下，對照、深松耕、排鹽溝處理的0～40 cm總鹽含量明顯低于2 700、3 900 m3/hm2 灌水量的總鹽含量，但各處理的降鹽效果在40～60 cm 土層受到較大影響，出現鹽分反彈，說明旱區洗鹽作用并不能完全依靠增加灌溉水量，灌溉水量過高反而會影響其他措施的洗鹽效果，存在一定的經濟效率高的灌水洗鹽定額。

2.2灌水2 700 m3/hm2時各處理的分鹽變化

2 700 m3/hm2灌水量下，從圖2-A中可以看出，排鹽溝處理的地表0～20 cm，深松耕、排鹽溝+深松耕處理的地表 0～40 cm 的CO32-含量升高85.7%，可能CO32-在洗鹽過程中更易在土壤上層聚集。從圖2-B中可以看出，各排鹽處理0～100 cm的HCO3-含量均高于對照，深松耕、排鹽溝處理下的HCO32-含量較為接近，排鹽溝+深松耕處理的0～20 cm、20～40 cm的HCO3-含量比對照分別高出1209%、109.8%。從圖2-C中可以看出，SO42-主要集中在0～40 cm 土層，深松耕、排鹽溝處理能較為明顯地降低該層次SO42-含量，排鹽溝+深松耕處理的0～20 cm、20～40 cm SO42-含量僅為對照的30.6%、37.3%。從圖2-D中可以看出，深松耕處理的0～20 cm Cl-含量只有對照的57.6%，排鹽溝處理對于降低20～60 cm的Cl-含量效果較好，排鹽溝+深松耕處理能明顯降低0～60 cm 土層的Cl-含量。

從圖2-E中可以看出，深松耕處理0～20 cm，K+含量比對照低 37.5%，排鹽溝處理的0～100 cm K+含量只有 0.03 mol/kg，排鹽溝+深松耕處理在0～60 cm的K+含量與排鹽溝處理持平。從圖2-F中可以看出，3個處理在20～40 cm 時，Na+含量接近且顯著低于對照，排鹽溝、排鹽溝+深松耕處理對降低0～100 cm 的Na+含量效果顯著。圖 2-G 顯示，深松耕處理的0～20 cm土層Ca2+含量異常偏高，其他處理0～100 cm Ca2+含量均處于較低水平，說明排鹽措施對土壤中Ca2+含量影響較小。從圖2-H中可以看出，鹽堿土中Mg2+含量從0～80 cm逐漸升高，隨后又迅速下降，3個排鹽處理均能顯著降低20～100 cm的Mg2+含量。

2.3灌水5100 m3/hm2時各處理的分鹽變化

當灌水量達到5 100 m3/hm2時，從圖3-A可知，排鹽溝+深松耕處理能顯著降低0～40 cm CO32-含量，低灌水量條件下排鹽措施帶來的表聚CO32-現象消失。從圖3-B中可以看出，排鹽溝處理的0～100 cm HCO3-含量一直處于高位，排鹽溝+深松耕處理0～20 cm HCO3-[HJ1.4mm]含量最高為 2.43 mol/kg，而且均高于2 700 m3/hm2灌水量下情況。圖3-C 中，排鹽溝、排鹽溝+深松耕處理能有效降低[JP+1]0～60 cm 的SO42-含量，高灌水量降低了0～20 cm排鹽溝處理的SO42-含量。圖3-D顯示，在高灌水量條件下，排鹽溝處理對降低20～60 cm的Cl-含量作用明顯，效果反而優于排鹽溝+深松耕處理，不同于 2 700 m3/hm2 灌水量下情況。

在高灌水情況下（圖3-E），排鹽處理只在0～20 cm表現出較好的洗鉀效果，排鹽作用受到抑制，深松耕處理反而使0～40 cm的K+含量升高。圖3-F中，3個排鹽處理可以降低0～40 cm的Na+含量，排鹽溝+深松耕處理的效果最佳，與圖2-E比較發現排鹽處理的60～100 cm洗鈉能力被削弱。圖3-G中，排鹽溝處理的0～20 cm Ca2+含量低于對照，深松耕處理的Ca2+含量反而高于對照，排鹽溝+深松耕處理0～40 cm Ca2+含量最低，對比圖2-G，高灌水量促進了排鹽溝+深松耕處理對Ca2+的淋洗。由圖3-H可知，深松耕處理0～20 cm Mg2+含量明顯高于其他處理，對比圖2-H，高灌水量對鹽堿土80 cm深層Mg2+含量峰值淋洗效果明顯。

3結論與討論

氣候變化帶來的極端天氣使得干旱地區耕地鹽漬土壤改良面臨更大挑戰[8]。作為西北農業精華區，寧夏由于其鹽堿土質地堅硬、滲透性差，改良難度較大。解決灌區鹽漬化問題要集成各種土壤改良措施優化組合達到良好的效果[8]。輕度堿化鹽荒地中采用“脫硫廢棄物施用+平整土地+深松耕+水鹽調控+平衡施肥+耐鹽作物種植”模式，土壤總鹽及有害鹽分離子含量明顯降低[9]。王少麗等發現排鹽溝周邊會形成鹽分集中區域，且較大的灌溉用水量能達到理想的排鹽效果。膜下滴灌的排鹽溝沖洗定額為1 515 m3/hm2，達到4 521～6 351 kg/hm2總排鹽量后，鹽分上移地表、脫鹽效果顯著[10]。本試驗中灌水量2 700 m3/hm2條件下，排鹽溝處理能明顯降低20～80 cm的總鹽含量；排鹽溝+深松耕處理0～40 cm表層土壤全鹽含量較對照平均下降52.8%，淋洗效果最佳；灌水量5 100 m3/hm2條件下，2個處理0～40 cm的[JP3]排鹽作用受到抑制。綜合分析認為，“灌水定額2 700 m3/hm2+排鹽溝+深松耕”模式對土壤全鹽淋洗效果最好；由于灌溉方式不同造成了沖洗定額顯著高于膜下滴灌，過高的灌水量會削弱排鹽處理的淋洗效果。

鹽堿土壤定點改良后，鹽堿被溶解后快速淋洗至土壤下層，淋洗能有效降低土壤電導率和Na+含量，4種鹽基離子（Na+、Ca2+、CO32-、SO42-）淋洗量增加[11-12]。本試驗中，2 700 m3/hm2 灌水量的3個排鹽處理能均等有效地降低土壤耕層0～40 cm中SO42-、K+、Na+、Cl-等鹽離子含量，明顯消除20～100 cm土壤下層Mg2+聚集現象，0～40 cm CO32-、0～100 cm的HCO3-含量升高，這與各分鹽離子淋洗的運移方式有關。當灌水量達到5 100 m3/hm2時，深松耕處理的排鹽效果部分減弱，對照組80 cm Mg2+聚集現象消失，排鹽溝+深松耕處理0～40 cm Ca2+淋洗最佳。綜合全鹽和分鹽的淋洗效果，旱區鹽堿地改良的最適灌溉量為 2 700 m3/hm2，排鹽效果依次為排鹽溝+深松耕處理>排鹽溝處理>深松耕處理，依據實際需求選擇適宜的排鹽方式。本試驗的灌水定額有待進一步細化。

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