膜下滴灌棉田土壤鹽分隨時間變化特征

朱慶超

(新疆禹通工程監(jiān)理有限公司， 新疆 阿勒泰　836500)

膜下滴灌棉田土壤鹽分隨時間變化特征

朱慶超

(新疆禹通工程監(jiān)理有限公司， 新疆 阿勒泰836500)

【摘要】為研究膜下滴灌棉田土壤鹽分隨時間變化特征，通過對北疆典型棉田土壤鹽分連續(xù)一年的監(jiān)測，采用時間序列分析方法分析了土壤鹽分隨時間變化特征。研究結(jié)果表明：在監(jiān)測期內(nèi)，90cm以下土層為穩(wěn)定積鹽層，其鹽分值隨時間波動幅度較大；0～90cm土層土壤鹽分隨時間變化幅度較小，其含鹽率值基本保持在0.2%上下浮動，屬于非鹽化土壤，有利于棉花正常生長；每年的5、7兩個月，各土層土壤鹽分呈現(xiàn)出不同程度的增大趨勢。本研究可以為后續(xù)長期連續(xù)監(jiān)測奠定基礎(chǔ)，同時為北疆綠洲區(qū)棉田防治土壤次生鹽漬化提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】膜下滴灌； 土壤鹽分； 時間序列

滴灌技術(shù)的發(fā)展是世界灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的一次歷史性變革。新疆自1996年引進滴灌技術(shù)以來，已經(jīng)由開始的實驗研究發(fā)展為大規(guī)模推廣與應(yīng)用。1996—2002年，棉花膜下滴灌面積從最初的1.67hm2擴大到12萬hm2[1]。目前，新疆膜下滴灌面積已突破 200×104hm2，成為世界上大田應(yīng)用膜下滴灌面積最大的地區(qū)[2]。但是，隨著膜下滴灌技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，膜下滴灌引起的土壤次生鹽漬化問題也日益引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，國內(nèi)許多學(xué)者針對膜下滴灌棉田土壤次生鹽漬化問題進行了大量研究且各自保持不同觀點[3-5]，牟洪臣等[3]針對長期連作棉田土壤鹽分累積情況進行了長期監(jiān)測并得出隨著滴灌應(yīng)用年限的增加，土壤中鹽分含量逐漸增大的結(jié)論。而另有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，膜內(nèi)0～20cm土壤脫鹽；40～80cm積鹽；膜間裸地鹽分表聚，60cm以上積鹽，100cm以下與膜內(nèi)土壤鹽分接近。滴灌4a以內(nèi)鹽分含量較高，6a以上較低[6]。還有學(xué)者[7]針對地下水淺埋區(qū)重度鹽堿地不同滴灌種植年限土壤鹽分的變化規(guī)律進行了研究。譚軍利等[8]研究了滴灌條件下種植年限對大田土壤鹽分及pH值的影響。以上研究都是基于一定的特定條件且有些屬于不同地區(qū)，基本都是研究土壤鹽分年際變化情況，而本文基于連續(xù)觀測的基礎(chǔ)上，主要研究了土壤鹽分在一個監(jiān)測年內(nèi)的變化情況，以期為后續(xù)繼續(xù)監(jiān)測奠定基礎(chǔ)，為典型綠洲區(qū)土壤鹽分隨時間的鹽化趨勢研究提供參考。

1材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

該試驗在新疆石河子市農(nóng)八師121團六連進行，位于天山北麓，準噶爾盆地南緣，地處歐亞大陸腹地(44°46′55″N，85°32′50″E，平均海拔337.1m)。該地區(qū)夏季炎熱，極端最高氣溫43.1℃；冬季寒冷，極端最低氣溫-42.3℃；常年干旱缺水，光照充足，蒸發(fā)強烈，年降雨量為141.8mm，年蒸發(fā)量為1826.2 mm，年均日照時間約為2862h，無霜期平均為167d，地下水位埋深在3m左右，具有典型的大陸性荒漠氣候的特點。該實驗區(qū)種植作物皆為棉花，全生育期灌水8～9次，灌溉定額約為850mm，全部采用膜下滴灌技術(shù)進行種植。

1.2　試驗方法

該實驗實施時間為2012年5月19日—2013年5月23日，試驗地塊為2005年開始實施膜下滴灌的棉田，每月中旬取樣一次，取樣點位于地塊中央，初次取樣利用手持式GPS定位取樣點，以后每次均在此取樣點附近取樣。取樣深度為0～5cm、5～20cm、20～40cm、40～60cm、60～90cm、90～120cm、120～150cm，共計7個土層，每個取樣點均重復(fù)取樣2次，全監(jiān)測期共取樣13次，取樣個數(shù)共計273個。

1.3　樣品處理

將所取土樣用密封袋裝封后及時帶回室內(nèi)試驗進行土壤水分及鹽分測取，土壤含水率采用烘干法測取，測取土壤鹽分前，將土樣磨碎，過2mm篩，采用土水比1∶5(土樣18g，蒸餾水90ml)制取土壤浸提液，利用DDSJ—308A型雷磁電導(dǎo)率儀測取。

1.4　數(shù)據(jù)處理

為避免試驗誤差對試驗結(jié)果的影響，該實驗在數(shù)據(jù)處理時將每個樣點的三個數(shù)據(jù)取平均值作為該點的鹽分值，利用Origin9.0專業(yè)繪圖軟件進行繪圖。

2結(jié)果與分析

由圖2可知，該試驗棉田90cm以下土層為積鹽層，其積鹽強度為90cm>120cm>150cm土層，其中90cm土層鹽分值保持1%以上的較高水平，按新疆鹽堿土分類標準[9]屬于重度鹽化土壤，而120cm及150cm土層呈現(xiàn)出中度鹽化特征。在整個監(jiān)測期內(nèi)，90cm以上土層中鹽分值隨時間波動幅度較小，基本保持在0.2%上下，屬于非鹽化土壤。由于0~90cm土層為棉花根系的主要活動區(qū)域，因此這一土體范圍內(nèi)的鹽分含量有利于棉花正常生長。通過這一土體中鹽分值的變化也可以看出，該地塊經(jīng)過連續(xù)9年膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，土壤中0~90cm土層范圍內(nèi)鹽分值保持較低水平，處于脫鹽狀態(tài)。而90cm以下土層鹽分呈現(xiàn)出累積的趨勢。監(jiān)測年的5月和7月兩個月份各土層土壤鹽分值有增大的趨勢，這主要與這一時段的氣溫及灌溉制度有關(guān)。試驗區(qū)每年4—5月為棉花苗期，自從4月中旬灌頭水至6月上旬，該時段平均氣溫基本保持在25℃(見圖1)，土壤一直處于強烈蒸發(fā)狀態(tài)，導(dǎo)致土壤中鹽分隨水分向地表遷移致使各土層鹽分增加。而每年的7月為當?shù)孛藁ㄐ杷叻迤冢摃r段棉田氣溫基本保持在30℃左右(見圖1)且植株蒸騰作用較強，棉田灌水頻繁(基本保持在3次以上)，灌水導(dǎo)致當?shù)氐叵滤簧仙?.5m左右，這就使得部分土層中的鹽分在地下水抬升作用下呈現(xiàn)出上移趨勢，而深層土壤由于灌溉水的淋洗作用導(dǎo)致各土層不同程度鹽分值增加。

圖1　試驗區(qū)氣溫變化

圖2　土壤鹽分隨時間變化曲線

3結(jié)論與討論

本實驗通過一個監(jiān)測年的連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)當?shù)孛缙?5月)、盛花期(7月)各土層土壤鹽分呈現(xiàn)出不同程度的增大趨勢，這些現(xiàn)象主要與當?shù)毓喔戎贫燃皻鉁赜嘘P(guān)。為防止棉田土壤在苗期大量向地表積鹽，建議將雙膜覆蓋技術(shù)與滴水出苗技術(shù)相結(jié)合，以抑制蒸發(fā)作用引起的地表積鹽對棉苗的傷害，而對于花期(7月)而言，要在保證棉花正常需水的前提下有效控制地下水位深度，如：可以減小每次灌水量，增加灌水次數(shù)，以減小灌溉水的深層滲漏，從而有效降低地下水位。試驗地90cm土層以上土壤鹽分值基本保持在0.2%左右，屬于非鹽化土壤。由此可見：經(jīng)過連續(xù)9年的膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用，其土壤已經(jīng)取得了良好的脫鹽效果，然而90cm以下土層土壤鹽分呈現(xiàn)出累積趨勢，且隨時間變化較為劇烈，屬于重度鹽化土，這一問題在今后的研究中應(yīng)當引起足夠的重視。

參考文獻

[1]顧烈烽.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團棉花膜下滴灌技術(shù)的形成與發(fā)展[J].節(jié)水灌溉，2003(1)：27-29.

[2]王振華,楊培嶺,鄭旭榮,何新林.膜下滴灌系統(tǒng)不同應(yīng)用年限棉田根區(qū)鹽分變化及適耕性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014，30(4):90-99.

[3]牟洪臣,虎膽·吐馬爾白,蘇里坦,等.干旱地區(qū)棉田膜下滴灌鹽分運移規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011(7):18-22.

[4]虎膽·吐馬爾白,吳爭光,蘇里坦,等.棉花膜下滴灌土壤水鹽運移規(guī)律數(shù)值模擬[J].土壤,2012(4):665-670.

[5]李朝陽,鄭旭榮,王振華,等.滴灌年限對土壤鹽分分布及棉花的影響[J].節(jié)水灌溉,2012(8):39-42.

[6]王振華,鄭旭榮,李朝陽.不同滴灌年限土壤鹽分分布及對棉花的影響初步研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2011(6):63-66,69.

[7]竇超銀,康躍虎.地下水淺埋區(qū)重度鹽堿地不同滴灌種植年限土壤鹽分分布特征[J].土壤,2010(4):630-638.

[8]譚軍利,康躍虎,焦艷平,等.滴灌條件下種植年限對大田土壤鹽分及pH值的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009(9):53-60.

[9]新疆農(nóng)業(yè)廳，新疆土壤普查辦公室.新疆土壤[M].北京：科學(xué)出版社，1996：151-521.

中圖分類號：TV211.1

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774(2015)02-0059-03

Change characteristics of drip irrigation cotton field soil salinity
under film over time

ZHU Qingchao

((XinjiangYutongEngineeringSupervisionCo.,Ltd.,Altay836500,China))

Abstract：In the study, time series analysis method is adopted for analyzing and studying soil salinity change characteristics over time through continuously monitoring Northern Xinjiang cotton field soil salinity for one year in order to study change characteristics of drip irrigation cotton field soil salinity under film over time. Study results show that soil layer below 90 cm belongs to stable salt layer, and the salinity value was greatly changed over time during monitoring period. Salinity in soil layer from 0 to 90 cm is less changed over time. The salinity rate value is basically maintained at 0.2%, which belongs to soil without salinization. It is advantageous to normal growth of cotton. Salinity of soil in all layers is in the uptrend at varying degrees in May and July each year. The study can lay foundation for subsequent long-term continuous monitoring. Meanwhile, it can provide theory reference for preventing and controlling soil secondary salinization in cotton filed of Northern Xinjiang oasis area.

Key words：drip irrigation under film; soil salinity; time series