咸水灌溉技術(shù)研究綜述

□魏　?。ㄩ_封市引黃管理處）

咸水灌溉技術(shù)研究綜述

□魏巍（開封市引黃管理處）

隨著淡水資源不足形勢(shì)的日益凸顯，安全合理的開發(fā)和利用咸水資源勢(shì)在必行。文章闡述了國(guó)內(nèi)外咸水灌溉的常用技術(shù)，分析了每種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；總結(jié)了影響咸水安全利用的主要因素，并指出了各自的影響效應(yīng)；基于以往研究的不足，對(duì)咸水灌溉領(lǐng)域今后的研究思路進(jìn)行了展望，以期為實(shí)現(xiàn)咸水資源高效利用及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

咸水灌溉；土壤；作物；水鹽

0　前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)和生活用水不斷擠占農(nóng)業(yè)用水。許多專家指出，若灌溉方法得當(dāng)，咸水可以替代淡水資源用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1]。中國(guó)及世界上許多國(guó)家，鹽堿旱地面積廣闊，這些地區(qū)淡水資源極其匱乏，但咸水資源儲(chǔ)量豐富。咸水用于農(nóng)田灌溉，在增加土壤濕度的同時(shí)，也帶入了鹽分，生產(chǎn)實(shí)踐中，若灌溉管理措施不當(dāng)，會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤環(huán)境造成潛在的危害[2]。土壤鹽分運(yùn)移過程極為復(fù)雜，采用適當(dāng)?shù)墓嗨夹g(shù)調(diào)控水鹽分布，為作物根區(qū)創(chuàng)造適宜水分和鹽分環(huán)境是合理利用咸水資源的關(guān)鍵[3]?；谝酝芯?，文章綜述了國(guó)內(nèi)外咸水灌溉的常用技術(shù)，并闡述了各自的適用范圍；分析了制約咸水灌溉安全性的主要因素，對(duì)咸水灌溉今后的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望，以期能為咸水資源在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的高效利用提供參考。

1　咸水灌溉技術(shù)研究概況

咸水利用方式主要包括咸水直接灌溉、咸淡水交替灌溉和咸淡水混合灌溉。咸水直接灌溉適用于礦化度較低的咸水。馮棣研究指出，礦化度＜4 g/L的微咸水直接灌溉棉田不會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤環(huán)境產(chǎn)生明顯的影響[4]。受作物種類、土壤質(zhì)地、氣候條件和灌水方式等因素的影響，咸水直接灌溉的適宜礦化度閾值差異很大。咸淡水交替灌溉是針對(duì)水資源年內(nèi)分布不均和作物不同生育階段耐鹽差異性的特點(diǎn)，交替使用咸水和淡水灌溉。何雨江等在新疆的研究結(jié)果表明，膜下滴灌下棉花咸淡輪灌的適宜灌溉制度為微咸水80%、淡水20%，耐鹽能力較弱的蕾期和盛鈴期灌溉淡水。咸淡水混合灌溉是將咸水和淡水按照一定比例混合后再供給農(nóng)田，這種措施稀釋了高礦化度咸水，使以前不能用于灌溉的咸水得以利用。Malash等設(shè)置了6種不同的咸淡水混合比例用于西紅柿灌溉，指出60%淡水和40%咸水混灌處理的效果最佳[5]。

咸水灌溉技術(shù)涵蓋了滴灌、畦灌、溝灌、噴灌等。咸水滴灌的優(yōu)點(diǎn)是灌水定額小，灌水頻率高，這種高頻淋洗作用促使鹽分向濕潤(rùn)鋒附近累積，在滴頭附近范圍內(nèi)形成一淡化區(qū)，同時(shí)維持較高的土壤基質(zhì)勢(shì)，從而為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的水分環(huán)境[6]；缺點(diǎn)是投入成本較高。咸水畦灌成本低，但易導(dǎo)致土壤積鹽，適用于短時(shí)性干旱的半濕潤(rùn)半干旱區(qū)。咸水溝灌促使鹽分產(chǎn)生不均勻分布，增大了溝底鹽分的淋洗效率，致使鹽分由溝底向壟上運(yùn)移[7]。咸水噴灌應(yīng)用相對(duì)較少，該技術(shù)在黃昏和夜間進(jìn)行效果較好，白天容易導(dǎo)致作物葉面的灼傷。

2　制約咸水灌溉的因素

咸水水質(zhì)、土壤質(zhì)地、灌水方式和作物種類等是制約咸水灌溉效果的主要因素。礦化度和鈉吸附比是咸水水質(zhì)的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，高礦化度咸水灌溉引發(fā)土壤積鹽，導(dǎo)致土壤硬度和容重增加，形成板結(jié)，不利于作物生長(zhǎng)；然而，較低礦化度的咸水灌溉有利于促進(jìn)土壤顆粒紊凝，增加其團(tuán)聚性，滲透性增強(qiáng)。鈉吸附比高的咸水灌溉易導(dǎo)致土壤理化性狀惡化，使土壤顆粒分散和膨脹，降低土壤通透性。土壤質(zhì)地不同，對(duì)咸水灌溉的適應(yīng)性也不同，大粒徑比例愈高的土壤透水性愈強(qiáng)，鹽分亦愈容易淋洗，一般而言，砂質(zhì)土壤比粘質(zhì)土壤更適宜于咸水灌溉[8]。同一水質(zhì)咸水采用不同的灌水方式，土壤水鹽運(yùn)移過程存在很大的差異，咸水灌溉的效應(yīng)亦大不相同。以咸水漫灌為例，濕潤(rùn)地區(qū)，加大灌水定額，減少灌水次數(shù)，有利于土壤中鹽分的淋洗和土壤溶液濃度降低；干旱地區(qū)，蒸發(fā)返鹽強(qiáng)烈，縮短灌溉周期、加大灌溉頻率可有效降低根系層鹽分的積累。不同作物的耐鹽能力差異非常大，如：油葵、棉花、枸杞等作物的耐鹽性較強(qiáng)，而胡蘿卜、玉米、黃瓜等作物的耐鹽性較差。同一作物，不同生育階段其耐鹽性存在很大差異，如：棉花萌發(fā)出苗期和幼苗期耐鹽性較弱，隨著生育期的推進(jìn)，耐鹽性逐漸增強(qiáng)。

3　咸水灌溉領(lǐng)域今后的研究重點(diǎn)

3.1土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及耦合模擬

咸水灌溉對(duì)土壤質(zhì)量和作物生長(zhǎng)的影響歸根結(jié)底是由土壤水分和鹽分引起，明確咸水灌溉條件下土壤水鹽變化特征、揭示二者之間的遷移機(jī)制和耦合效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)咸水高效利用的保證。水分是鹽分的溶劑和載體，鹽分隨著水分而運(yùn)動(dòng)，但與水分的運(yùn)動(dòng)軌跡又不完全一致，“鹽隨水來，水散鹽留”是鹽分運(yùn)行受水分運(yùn)行支配的基本規(guī)律。受氣候條件、土壤質(zhì)地、地下水位、耕作措施、供水條件、作物生長(zhǎng)等多個(gè)因素的影響，土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律極其復(fù)雜，精確模擬土壤水鹽耦合運(yùn)移過程是調(diào)控土壤鹽分分布和指導(dǎo)咸水安全灌溉的重要前提。

3.2作物耐鹽特性與耐鹽指標(biāo)

不同作物的耐鹽性差異很大，同一作物不同生長(zhǎng)階段的耐鹽強(qiáng)度亦大不相同；耐鹽指標(biāo)是通過作物的生長(zhǎng)指標(biāo)來指示鹽害的程度。明確各種作物的耐鹽特性和耐鹽指標(biāo)對(duì)于指導(dǎo)制定咸水灌溉制度以及確定咸水灌溉指標(biāo)至關(guān)重要。

3.3咸水灌溉安全性評(píng)價(jià)

開展咸水灌溉不僅要關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，更應(yīng)注重土壤環(huán)境。適量濃度的咸水灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤環(huán)境影響不大，但超過一定限度便會(huì)造成危害。此外，咸水灌溉對(duì)土壤環(huán)境的影響具有后續(xù)性和累積效應(yīng)，短期影響不大，但多年連續(xù)灌溉可能存在風(fēng)險(xiǎn)。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和土壤質(zhì)量?jī)蓚€(gè)因素，探討咸水灌溉安全性的評(píng)價(jià)方法是今后的研究重點(diǎn)。

3.4咸水綜合利用模式

將咸水利用方式和灌水方式與農(nóng)藝措施（如地膜和秸稈覆蓋）、耕作方式（如深松、起壟溝播、有機(jī)肥施用）和土壤改良措施（如施加黃河泥沙、石膏）等幾項(xiàng)措施相結(jié)合的集成技術(shù)是今后咸水安全利用的重要模式。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，咸水適用于各種灌水技術(shù)，每種技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都有成功的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。然而，咸水灌溉的效果受土壤質(zhì)地、水質(zhì)、灌溉方式、作物類型等多個(gè)因素的影響，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要因地制宜的采取適宜的灌溉技術(shù)。

實(shí)施咸水的關(guān)鍵在于調(diào)控作物根區(qū)土壤水鹽分布，保證生態(tài)環(huán)境不發(fā)生惡化和經(jīng)濟(jì)效益不明顯降低是評(píng)價(jià)咸水灌溉安全性的2項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn)。深入開展不同灌水技術(shù)下土壤水鹽耦合模擬、明確不同作物耐鹽特性和耐鹽指標(biāo)、探討制定咸水灌溉安全性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等課題是咸水灌溉領(lǐng)域今后的研究重點(diǎn)。

［1］張俊鵬，馮棣，曹彩云，等.咸水灌溉對(duì)覆膜棉花生長(zhǎng)與水分利用的影響［J］.排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，32（5）：448-455.

［2］H US.J.，SH ENY.J.，CH ENX.L.，etal..Effect sof sal i ne w at er dri p i rri gat i on on soi lsal i ni t y and cot t on grow t h i n an O asi sFi el d［J］.Ecohydrol ogy，2013，6（6）：1021-1030.

［3］馮棣，張俊鵬，孫景生等，咸水畦灌棉花耐鹽性鑒定指標(biāo)與耐鹽特征值研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（8）：52-57.

［4］何雨江，汪丙國(guó)，王在敏，等.棉花微咸水膜下滴灌灌溉制度的研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（7）：14-20.

［5］竇超銀，康躍虎，萬(wàn)書勤.地下水淺埋區(qū)重度鹽堿地覆膜咸水滴灌水鹽動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究［J］.土壤學(xué)報(bào)，2011，48（3）：524-532.

［6］何新林，陳書飛，王振華，等.咸水灌溉對(duì)沙土土壤鹽分和胡楊生理生長(zhǎng)的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào).2012，32（11）：3449-3459.

［7］孫肈君，李魯華，張偉，等.膜下滴灌棉花耐鹽預(yù)警值的研究［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（4）：140-145.收稿日期：2016-06-15

（責(zé)任編輯：韋詩(shī)佳）

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