變化環(huán)境下河套灌區(qū)秋澆適宜模式的思考

王 霞，李 忠，蘭進(jìn)芳，胡 振，霍軼珍

（1.河套學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 巴彥淖爾 015000；2.河套水務(wù)集團(tuán)公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 巴彥淖爾 015000；3.武漢湖振煜環(huán)境科技限公司，湖北 武漢 430000；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)河套灌區(qū)灌溉排水工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古自治區(qū) 巴彥淖爾 015000）

1 開(kāi)展河套灌區(qū)秋澆適宜模式研究的必要性

1.1 秋澆是河套灌區(qū)特有的灌水制度

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是全國(guó)三大灌區(qū)之一，引黃灌溉的水量約占黃河過(guò)境水量的1/6，而其中農(nóng)業(yè)用水量占總用水量95%以上。每年引用黃河水灌溉帶入河套灌區(qū)土壤中大量的鹽分，加之河套灌區(qū)降水少、蒸發(fā)量大、地下水位較高、排水不暢等原因，使得灌區(qū)土壤長(zhǎng)期處于積鹽狀態(tài)，土壤次生鹽堿化問(wèn)題比較突出，嚴(yán)重影響了灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

河套灌區(qū)特有的灌溉模式是在摸索如何規(guī)避農(nóng)作物因土壤鹽堿化受到影響這一實(shí)踐中漸漸形成的，依據(jù)灌溉時(shí)間將1 a 的灌溉分為春灌、夏灌、秋灌、秋澆4個(gè)階段[2]。其中秋澆是河套灌區(qū)特有的灌水制度，也是河套農(nóng)業(yè)灌溉的關(guān)鍵一環(huán)，該方法不僅可以貯存水資源為次年作物生長(zhǎng)做準(zhǔn)備，還有利于淋洗耕層的鹽分。

1.2 秋澆是河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)不可或缺的環(huán)節(jié)

1.2.1 對(duì)耕作層土壤進(jìn)行淋洗、脫鹽

秋澆的重要作用之一是對(duì)河套灌區(qū)春季返鹽現(xiàn)象進(jìn)行淋鹽、洗鹽、脫鹽。有學(xué)者曾提出，在凍融情況下，土壤中的鹽分、水分遷移的動(dòng)力即為溫度[3]。位于下層的水分在整個(gè)凍結(jié)過(guò)程內(nèi)將會(huì)在土水勢(shì)降低的作用下移向凍結(jié)區(qū)，與此同時(shí)，鹽分跟著水分遷移到上部區(qū)域，這個(gè)區(qū)域土壤的含鹽量將因此而增加；表層的土壤基質(zhì)勢(shì)會(huì)在融化的過(guò)程中因地表的劇烈蒸發(fā)而下降。表層鹽量因靠近下部的水分遷移向上而增加，返鹽便形成了。秋澆就是利用大定額的灌溉淋洗維持耕作層鹽分，保持其動(dòng)態(tài)平衡。

1.2.2 為春季播種和作物幼苗生長(zhǎng)提供墑情

貯存水資源以便次年農(nóng)作物生長(zhǎng)，也是秋澆的優(yōu)勢(shì)之一。小麥?zhǔn)呛犹坠鄥^(qū)眾多的重要作物的一種，通常在3月的下旬開(kāi)播，小麥的健康生長(zhǎng)需要適宜的土壤含水量，一方面每年春季黃河流凌水在3 月中旬結(jié)束，灌區(qū)4月下旬渠道整修結(jié)束后才可引水，導(dǎo)致小麥播種前不能引黃河水來(lái)春灌[4]；另一方面，在下部土壤還沒(méi)有完全解凍且上部土壤融化不久這種情況下，灌溉將使得小麥因無(wú)法自由呼吸而生長(zhǎng)受限，錯(cuò)過(guò)了4月灌水的黃金期，對(duì)小麥的影響是消極的。而秋澆則是為第二年春季小麥播種幼苗生長(zhǎng)貯水的重要手段。

1.2.3 秋澆可以有效提升土壤質(zhì)量

秋澆除了洗鹽、壓鹽、儲(chǔ)水、保墑之外，冰凍松土還能增強(qiáng)土壤的質(zhì)量。位于河套地區(qū)的土壤，板結(jié)程度高，鈉離子的含量也較多，固結(jié)土塊在土地翻耕之后易顯，而秋澆后土層中含水率會(huì)大大提升，土壤在封凍期會(huì)因水的凍結(jié)而疏松膨脹，播種過(guò)程又因土質(zhì)的優(yōu)化而更加理想。數(shù)年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)研究都顯示秋澆可以有效提升作物耕作層土壤質(zhì)量[5]。

秋澆是河套灌區(qū)秋季淋洗、脫鹽、春季貯水保墑，提升土壤質(zhì)量、促進(jìn)作物生長(zhǎng)必不可少的環(huán)節(jié)，在變化環(huán)境下對(duì)秋澆灌水模式進(jìn)行研究，探索科學(xué)高效的秋澆灌水模式，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 河套灌區(qū)現(xiàn)有秋澆制度存在的問(wèn)題

2.1 秋澆灌水定額過(guò)大，造成水資源浪費(fèi)嚴(yán)重

秋澆是河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的環(huán)節(jié)，一般秋澆是用水最多的一個(gè)環(huán)節(jié)，定額是其他輪次灌水定額的2～3倍。但多年來(lái)，大部分農(nóng)民錯(cuò)誤地認(rèn)為多澆才能多貯，多澆就等于來(lái)年好墑，而且以鄰為壑?jǐn)f堿壓鹽，所以灌水定額過(guò)大，不僅使水的供需矛盾、管用矛盾還日漸突出[6]，而且還容易引起次年土壤潮塌返漿現(xiàn)象。灌區(qū)灌溉管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和大量實(shí)驗(yàn)研究表明，河套灌區(qū)秋澆用水量幾乎占到全年用水量的1/3，水量浪費(fèi)嚴(yán)重，秋澆灌水模式的改變是河套灌區(qū)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力所在[7]。

2.2 秋澆后地下水位過(guò)高造成翌年春季返鹽

河套灌區(qū)中灌溉面積的集中度和灌水定額，均會(huì)對(duì)地下水上升幅度產(chǎn)生影響。秋澆不僅是地下水位高峰期，也是河套灌區(qū)用水量最集中的一段時(shí)期。張玉英等[8]研究表明，秋澆用水集中、面廣量大，秋澆完畢大地即將或開(kāi)始封凍，此時(shí)地下水位高低決定著翌年春季返鹽程度。若秋澆水量過(guò)大則地下水位較高，使大量水分和鹽分積聚和凍結(jié)在土壤表層，加重翌年春季返鹽。所以，必須降低封凍初期灌區(qū)的地下水位。

河套灌區(qū)是地下水沒(méi)有水平出路的平原地區(qū)，灌溉把表層土壤中的鹽分沖洗到較深土層中，必須通過(guò)田間排水工程及時(shí)排除多余土壤水，有效控制地下水位。但目前情況下河套灌區(qū)田間排水工程配套程度還較低，其結(jié)果是秋澆后地下水位過(guò)高，土壤結(jié)構(gòu)破壞，鹽漬化程度加重，以及翌年春季返鹽嚴(yán)重等[9]。

2.3 秋澆加重了春季灌溉水的供需矛盾

近年來(lái)，河套灌區(qū)的灌溉引水量逐年減少、種植結(jié)構(gòu)也有所改變，一些經(jīng)濟(jì)作物的種植面積逐年增加。在這種新的農(nóng)業(yè)種植模式下，農(nóng)戶主觀上認(rèn)為對(duì)于5月中下旬才播種的作物完全可以在第二年春季進(jìn)行播前灌溉，不必在秋收后最忙碌的季節(jié)進(jìn)行秋澆，這樣的觀念導(dǎo)致秋天預(yù)留干地逐年增加，河套灌區(qū)正在形成局部秋澆的局面。在局部秋澆的情況下，沒(méi)有秋澆的耕地地下水位和地下水含鹽量都顯著升高，第二年春季返鹽比較嚴(yán)重，預(yù)留干地第二年的春灌雖然可以保證作物播種所需墑情，但鹽分的累積明顯高于秋澆地[10]。

另外，隨著巴彥淖爾市工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，河套灌區(qū)的工業(yè)用水和生態(tài)用水都在逐年增加，而且在黃河水資源的嚴(yán)重短缺的情況下，局部秋澆改變了河套灌區(qū)生育期灌溉用水量和秋澆用水量的分配比例，預(yù)留干地的比例會(huì)直接影響到春灌時(shí)灌溉水的供需矛盾。

3 變化環(huán)境下河套灌區(qū)秋澆適宜模式的研究

近年來(lái)，隨著水權(quán)轉(zhuǎn)讓及節(jié)水改造等項(xiàng)目在大型灌區(qū)的落實(shí)，河套灌區(qū)的引黃水量也逐漸降低、種植結(jié)構(gòu)不斷改變、地下水位持續(xù)下降、水土環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，土壤水鹽分布規(guī)律發(fā)生了較大的變化。要想不斷改善耕地土壤質(zhì)量，保證作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，滿足灌區(qū)生態(tài)用水的需求，就迫切需要研究變化環(huán)境下科學(xué)合理的秋澆制度。針對(duì)河套灌區(qū)現(xiàn)有的秋澆制度中存在的問(wèn)題，本文主要研究秋澆定額、秋澆時(shí)間，秋季預(yù)留干地面積比例、秋澆后地下水位適宜深度控制等內(nèi)容。

3.1 適宜秋澆灌水定額和預(yù)留干地比例的確定

秋澆的結(jié)果取決于水量，但要取得更好的效果，還要看秋澆時(shí)間和水文、土壤的質(zhì)地。不僅如此，水分蒸發(fā)、氣溫和降水等氣候因素也特別重要。因此，秋澆定額要做到因地制宜。應(yīng)依據(jù)各區(qū)域鹽化程度來(lái)確定秋澆量，土壤鹽漬化不嚴(yán)重，應(yīng)采取較小的秋澆定額。秋澆不僅要實(shí)現(xiàn)淋洗和調(diào)節(jié)鹽分，還要貯存保墑，定額太大則會(huì)導(dǎo)致潮塌反漿，還有可能引起返鹽、影響作物生長(zhǎng)播種和土壤鹽漬化。

3.2 適宜秋澆時(shí)間和地下水控制深度的確定

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為秋澆越晚越好，但是，澆水過(guò)晚會(huì)造成渠道閘壩大程度損壞。此時(shí)，由于農(nóng)活在封凍后暫停，土壤還會(huì)因灌溉、平整土地后土層蒸發(fā)量的相對(duì)增加而促成返鹽。因此，秋澆時(shí)間應(yīng)根據(jù)封凍時(shí)間、計(jì)劃控制的地下水位標(biāo)準(zhǔn)和秋澆定額的大小來(lái)確定。需要強(qiáng)調(diào)的是，河套灌區(qū)的地下水的狀態(tài)應(yīng)該歸為灌溉（降雨）入滲—蒸發(fā)型，因其取決于灌水的定額、時(shí)間，以及排水量和土質(zhì)等，地下的水位之所以上升，很大程度上是因?yàn)楣喔人娜霛B，也使得地下水保持充裕，提升田間排水力度，保證地下的水位保持在臨界深度以下。

4 結(jié)語(yǔ)

要想合理匹配河套灌區(qū)在變化的情況下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，應(yīng)著力開(kāi)展秋澆灌溉制度的相關(guān)研究，合理確定秋澆時(shí)間和秋澆灌溉面積，使秋澆、秋收、秋翻的矛盾減少到最小程度，適當(dāng)降低灌水定額，加強(qiáng)田間排水，保證秋澆后不形成地下水高峰，并爭(zhēng)取封凍時(shí)地下水埋深達(dá)到臨界深度以下，秋澆后還應(yīng)該結(jié)合保墑、調(diào)墑措施保證第二年春季土壤水分、鹽分適宜于播種和幼苗生長(zhǎng)，這是開(kāi)展秋澆適宜模式研究的最終目標(biāo)。