河西走廊灌區膜下滴灌對土壤環境的影響

吳克倩，肖 讓，張永玲，俞海英

（河西學院土木工程學院/ 河西走廊水資源保護利用研究所，甘肅張掖734000）

河西走廊地區干旱少雨, 全年降水量少于200 mm，氣候變化波動較大[1]，對作物種植十分不利，嚴重制約著當地農業的可持續發展。玉米因其適應性較強、產量較高在河西綠洲地區廣泛種植，是當地農民主要的經濟來源。傳統的大水漫灌方式造成了水資源的嚴重浪費，導致作物產量與水分利用效率較低。因此，如何采用合理的灌溉方式提高水分利用效率，從而提高玉米產量和品質，成為了河西綠洲地區研究的重要方向。已有研究發現在玉米[2]、馬鈴薯[3]、小麥[4]、棉花[5]等作物的種植中采用膜下滴灌方式可以有效提高作物產量，節約水資源且對品質有利。膜下滴灌是一種有效結合覆膜的農藝措施和滴灌技術的種植方式，通過管道輸水至作物根區，可減少輸水損失，起到有效節水、提高水分利用效率的作用。滴灌時水流緩慢、均勻滲入作物根區，不會造成土壤板結，破壞土壤結構。此外，在一定程度上還能減少深層滲漏損失、防止地下水位上升、緩解土壤鹽漬化，水分利用系數可達90%以上，較傳統的灌溉方式可節水40%～60%。

1 土壤溫度

作物生長發育都必須要有適宜的土壤溫度，大多數作物都是喜溫作物，其正常生長發育受土壤溫度的影響較大，且整個生育期都要有較為適宜的溫度，當土壤溫度低于或高于一定值時作物種子發芽緩慢或者停止發芽。研究表明膜下滴灌具有增溫作用，這是因為地膜覆蓋可阻止土壤中的熱量進入大氣，土壤與大氣之間沒有熱量轉化循環，土壤表層熱量來源于光照輻射，太陽能穿過地膜時通過熱量傳遞作用，地溫會有一定程度的上升，同時滴管道中的水流進入土壤后會增溫。由于地膜覆蓋，汽化熱損失較少，溫度降低速率緩慢。有關研究發現膜下滴灌可使玉米的全生育期積溫上升150～200℃[6]。綜上所述，膜下滴灌技術有助于土壤維持適宜溫度，為作物根系生長發育提供良好的土壤環境，從而可以有效提高作物產量。

2 土壤水分

玉米植株高大，葉子大且多，為維持整個植株的形態和正常生長，整個生育期需水較多，因此干旱會嚴重影響玉米的產量與品質。膜下滴灌技術在節約水資源的同時能夠給予植株正常生長的適宜水分，通過覆膜阻隔了土壤與大氣兩個界面之間的水循環與轉化，使水分在膜下進行“液—汽—液”的轉化，使得膜下表層土壤較為濕潤，為作物根系的生長發育提供有利的微環境。與無覆膜溝灌相比，膜下滴灌可以防止土壤表層直接受雨水沖擊而發生板結，對土壤結構具有保護作用，少量降水被植株直接攔截，大量水分通過壟溝橫向滲入膜下土壤中，可提高土壤含水量，最終被植株吸收利用。

3 土壤養分

膜下滴灌技術的保水、保墑、增溫作用為土壤微生物的生長、活動提供了良好環境，能夠加速微生物的新陳代謝，加速有機物和養分的分解，提高土壤養分含量，在一定程度上還可以避免雨水對土壤表面的沖擊和浸潤，從而使土壤養分不受破壞[7]。對于一些植株生長旺盛、有較大根系且對養分需求量高的作物（如玉米、油葵等），土壤自身肥力可能不足以維持其正常生長發育，導致作物早衰和倒伏，從而使產量降低。因此，需施加一定基肥，并適時定量進行追肥，膜下滴灌技術可以很好地解決這一問題，在滴灌中設置施肥罐，使肥料通過水流進入作物根區，促進植株正常生長，這一操作簡單、便捷、省力[8，9]。

4 土壤含鹽量

與傳統灌溉方式相比，膜下滴灌改變了農田灌溉水的流動路徑。在水浸潤土壤的同時，土壤中的鹽分開始擴散，水流浸潤土壤四周的鹽分含量逐漸降低，形成了有利于植株根系生長的淡鹽區，對植株生長有利。相關研究表明隨著灌水量的增多，土壤鹽分變化幅度較大，在土壤水分減少或植物蒸騰作用加強時，土壤鹽分含量上升，土壤表層有積鹽現象，中間土壤鹽分含量較少，深層土壤鹽分含量趨于穩定狀態[10]。在不同的灌水方式下，土壤鹽分含量的總體表現趨勢是天然降水＞滴灌＞漫灌，因滴灌具有保水脫鹽作用，可用于鹽漬化嚴重地區降低土壤含鹽量；天然降水灌溉方式下的土壤大多未經人工改造，植被稀疏，光照直射地表，土壤蒸發強烈，因此土壤鹽漬化嚴重；漫灌方式下灌水較多，壓鹽效果明顯，但用水浪費嚴重，不利于河西綠洲地區農業經濟的發展。綜上所述，與其他灌溉方式相比，膜下滴灌對植株生長發育最為有利。此外，在作物膜下滴灌技術大量應用發展過程中，為防止土壤次生鹽漬化的發生，應建立具有排鹽壓鹽作用的灌排系統。