基于井渠結合灌溉排水方式對鹽堿地改良效果研究

蘇日娜，張 健

（1.內蒙古自治區水利事業發展中心，呼和浩特 010020；2.內蒙古財經大學，呼和浩特 010010）

關鍵字：井渠結合；灌溉排水方式；鹽堿地；改良效果

0 前 言

河套灌區地勢平緩，部分溝道不暢、地勢低洼的現狀，無自流排水條件，必須配套機井和其它強排措施才能達到排水目的；而機井排水必須排入排水溝，經排水溝排出灌區。由于溝道排水不暢，將會使機井排出的水回滲補充地下水，達不到排水目的，并產生嚴重的浪費。因此，排水不暢時，必須井、渠、溝、站聯合調度，才能達到排水目的。井渠溝站可以在小區域聯合調度，也可在大區域聯合調度。井渠溝站聯合調度結合溝水利用、節水灌溉，可減輕溝道的排水負擔，減少灌區引水量，加速土壤鹽堿化的改良。

1 試驗區位置

項目區位于河套灌區雙河鎮，試驗區地處東經107°18′，北緯40°41′，地面高程在1041~1043m 之間，土壤質地以輕壤為主，占總面積的74.47%，中壤占11.85%。其中在1m 土層內出現薄厚不等黏土夾層者占23.42%。耕地土壤類型屬草甸灌淤土，鹽土占19.06%，白疆土及鹽漬白疆土各占0.49%。地下水礦化度1~3g/L 的面積占60.5%，3~5g/L 的面積占19.52%，5~10g/L 的面積占14.42%；＞10g/L 的面積占5.47%。灌排系統有灌溉支、斗渠13 條，有排水斗溝7 條，農溝12 條，排水機井42 眼。

2 試驗設計

試驗區有機井42 眼，布設15 個地下水觀測設施，試驗監測期4a，試驗區機井配套潛水泵揚程18m、流量50m3/h。機井及觀測孔配備觀測員按制定的記錄表格要求進行觀測記錄。記錄以m 為單位，記到小數點后兩位。觀測工具用電測降鳴器，比較靈敏。

地下水動態觀測：從完成地下水觀測孔的布設并開始觀測。大體按方格式布設在機井群的中心位置計15 眼。第五年之前每5d 觀測一次，第五年每3d 觀測1 次。土壤鹽分采樣點與地下水動態觀測點對應也是15 點。每年頭水前、頭水后、伏泡前后、秋澆前后各采樣一次。地下水礦化度采樣有機井、觀測孔地下水采樣兩種。

3 試驗監測結果分析

3.1 地下水埋深變化

監測第一年機井抽水排灌開始時，4 月份春灌前地下水埋深1.54~1.68m，5-9 月夏秋灌期地下水埋深0.66~1.47m 上下浮動，秋澆前地下水埋深1.12~1.24m，秋澆后地下水埋深快速升高至0.14m再逐漸下降；從第二年開始，非灌溉期地下水埋深逐年增大，主要是進水量減小，排水量增大的結果，工程設施逐步完善及科學調度發揮了綜合效益。但是灌期（5-9 月）歷年地下水埋深雖然變化形態各異，卻總是在大約0.75m 的一條水平線上下起伏變動，充分說明在灌期，灌溉（包括降雨）是決定地下水埋深的決定因素。

3.2 土壤鹽分變化

為了掌握井渠結合灌溉對土壤鹽分的影響，對土壤鹽分進行定位觀測，機井排灌前2 年對土壤定位觀測成果。

試驗表明，機井與明溝相比有一定的排水優勢，機井排水淋洗鹽堿用水少，明溝脫鹽主要是沖洗脫鹽，必須增加引進水量，而機井排灌則不必增加引進水量，同樣可以達到脫鹽效果。由于機井排水騰空地下庫容，有利土壤水分下滲，鹽隨水份下移，地下水位下降而土壤脫鹽，脫鹽效率高。試驗區春季抽水表現為土壤含水低，低洼鹽堿地能夠及時播種，同時春潮小、返鹽輕、黃苗坐苗現象相應得到解決，苗壯、苗齊效果明顯。試驗及調查資料也證明，在機井排灌條件下土壤脫鹽比渠灌溝排脫鹽效果快，土壤含鹽量愈高脫鹽率也愈高[1]，秋澆前脫鹽率見圖1。

圖1 秋澆前脫鹽率圖

監測結果表明：在機井排灌開始一年間，秋季伏泡前有73.3%的試驗地土壤脫鹽、平均土壤脫鹽率為36.35%，整個區域土壤脫鹽率為17.6%；在一年內秋澆前有60%的試驗地土壤脫鹽、平均脫鹽率為45.2%，整個區域脫鹽率為11.3%。以試區土壤鹽分動態定位觀測的土壤脫鹽率為標準，以秋澆前區域平均脫鹽率11.3%為限，若對灌區內采用同樣的改良措施將重鹽漬區(含鹽量0.745%)、中鹽漬區(含鹽量為0.476%)、輕鹽漬 (含鹽量0.333%)、微鹽漬(0.234%)改良為非鹽漬(0.087%)，分別需要18 年、14 年、11 年、8.3 年。若以伏泡前平均脫鹽率36.25%為界，在加強排水工作的情況下將重、中、輕、微鹽漬區改良為非鹽漬區所需年限分別為：4.8 年、3.8 年、3.0 年、2.2 年。定位觀測土壤鹽分動態成果及分區表明，采用井渠結合對加快土壤脫鹽毋庸置疑，脫鹽率的大小及改良年限關鍵在于水利配套措施能否滿足井渠結合灌溉的要求，伏泡前脫鹽率積鹽率，見圖2。

圖2 伏泡前脫鹽率積鹽率圖

荒地、新開荒土壤鹽分總體上逐步降低，耕地基本處于動平衡穩定狀態，鹽分在0.1%以下。灌前土壤鹽分剖面分布為上大下小，是T型。灌期耕地土壤鹽分剖面分布趨于均勻，上部減小、下部變化甚微，頭水后0~100cm 土層鹽分含量大于灌前；新開荒地秋澆后鹽分在剖面上分布亦較均，向耕地類靠近，荒地仍呈T 型分布。試驗區經過幾年的井灌井排試驗，使試區土壤鹽分在返鹽期已經降至0.2%以下，機井排灌實踐再一次證明，利用機井排灌對土壤脫鹽效果明顯。

針對試驗小區土壤鹽分變化進行監測試驗，時間開始于4 月下旬水稻種植前，試驗區現狀為由鹽荒地改造為耕地還不足2 年，土壤鹽堿化狀況比較明顯，鹽漬化程度屬于中輕度。潛水蒸發對土壤解凍的影響明顯，鹽分隨水分蒸發向地表積聚，試驗小區在作物種植前表層鹽分偏高，使用地下水灌溉4 月土壤作物種植前地表土壤鹽分含量為5.3g/kg，收獲后變為3.54g/kg；使用黃河水和地下水輪灌4月土壤作物種植前地表土壤鹽分含量為3.18g/kg，收獲后變為1.49g/kg；使用黃河水灌溉4 月土壤作物種植前地表土壤鹽分含量為4.06g/kg，收獲后變為2.03g/kg；3 種試驗處理作物收獲后的土壤含鹽量普遍比作物種植前土壤含鹽量少。

3.3 不同試驗處理產量與土壤含鹽量分析

試驗分析不同灌水模式處理下，作物產量和土壤含鹽量的關系。試驗發現井渠輪灌的作物產量最高7515kg/hm2，純渠灌最小5385kg/hm2；井渠輪灌模式下平均脫鹽量達到2.325 萬kg/hm2，純井灌溉模式下畝均脫鹽量達到1.45 萬kg/hm2，可以發現井渠輪灌模式下畝均脫鹽量效果最佳。作物產量主要受水分影響，井渠輪灌在作物關鍵需水期能依靠井水及時灌溉使作物不受水分脅迫，產量最高，同時畝均脫鹽量也最高；但純井灌區受水分及水溫影響產量不高，由于地下水礦化度高，脫鹽效果不佳，不易被當地農民接受；純渠灌由于在一定程度上改良土壤，保持了較高水溫，脫鹽量較大，但對于灌溉保證率不高，產量最低，但隨著水資源日益緊缺，種植改良鹽堿地潛力受到限制。

3.4 試區灌前地下水埋深與土壤鹽分關系分析

機井排灌降低地下水埋深目的是控制灌前耕層土壤鹽分，繪制灌前土壤鹽分與地下水埋深的關系見圖3。

圖3 灌前土壤鹽分與地下水埋深關系曲線

試驗為期3 年的灌前地下水埋深與相應土壤鹽分之間關系分析表明：1m 深度土壤各層鹽分與地下水埋深密切相關，地下水埋深從1m 降至1.8m 及以下時，土壤鹽分含量也逐步降低，但是地下水埋深超過1.8m，土壤鹽分隨地下水埋深而減少的梯度趨于零，為減少微量土壤鹽分而靠機井抽水降低地下水位已很不經濟。

將土壤鹽分與地下水礦化度對照分析發現，其鹽分的相互轉移在頻繁的進行著。灌前地下水礦化度之所以低，是由于水中的鹽分隨水上移至地表或耕層，水分蒸發后鹽分滯留在土壤中，實現了鹽分自水向土壤轉移的過程。灌后灌溉水溶解了土壤中的可溶鹽類，鹽分隨水下淋至地下水，土壤脫鹽而地下水礦化度升高，鹽分由土壤向地下水轉移。灌溉排水的技術在于除滿足作物需要之外，還要促使鹽分向有利于土壤脫鹽、排鹽的方向轉移。

4 結 語

綜上分析可知，試驗區群井集中排灌有效降低了區域地下水位，整體處于脫鹽狀態，機井排灌具有良好改良土壤鹽漬化效果。井渠溝站聯合調度，不僅能夠起到節水灌溉，可減輕溝道的排水負擔，而且通過減少灌區引水量，亦可加速土壤鹽堿化的改良。井渠雙灌水源得以保證，土壤脫鹽效果最佳，產量亦獲得較好水平，適宜在引黃灌區特別是灌區下游局部地勢低洼區域開展井渠結合灌溉達到防治土壤鹽堿化效果。