暗管排水與節(jié)水灌溉條件下鹽漬化農(nóng)田水鹽分布特征

于丹丹，史海濱，李 禎，苗慶豐，竇 旭，田 峰，周利穎

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

1 研究背景

傳統(tǒng)的鹽堿地改良方法總體而言耗費時間長且效果相對較差[1]，種植鹽生植物對鹽堿地的改良效果也不明顯，且耗時較長[2]，采用暗管排水技術(shù)改善土壤性質(zhì)、增加土壤的滲透性，相比明溝排水排鹽效果更好[3-6]。所以應(yīng)將不同的改良措施充分結(jié)合實現(xiàn)鹽堿地資源的系統(tǒng)改良和高效利用[7]。

因干旱地區(qū)降雨少，所以進行灌水淋洗與暗管排水相結(jié)合的方法可以有效地降低土壤鹽分，已有關(guān)于灌水量及灌水時間對土壤的脫鹽效果及不同灌排制度對土壤鹽分的時空分布特征的研究表明，在不同埋深的土層，灌水量影響鹽堿地土壤鹽分的時空變化[8]，不同的灌水定額對土壤鹽分的影響也有所不同。在作物生育期節(jié)水灌溉對表層鹽分淋洗效果較差，雖然傳統(tǒng)灌溉定額有助于植物生長、增加地表覆蓋度、降低土壤pH和鹽分，但容易造成地下水位上升，在后期有明顯的積鹽現(xiàn)象[9-10]。也有研究表明暗管排水技術(shù)在脫鹽的同時降低了土壤中的含水率[11]，目前對暗管排水技術(shù)的研究主要集中在技術(shù)參數(shù)的選擇與模擬、外包料的選擇以及對農(nóng)田水土環(huán)境的影響[12-14]，其中油葵作物在暗管排水改良鹽堿地的試驗中應(yīng)用廣泛，但在油葵生育期內(nèi)進行灌水試驗的相關(guān)研究較少[12]，所以本文試驗結(jié)合了化學(xué)改良、生物改良、暗管排水技術(shù)對鹽堿地進行改良，以油葵作為試驗作物，在拔節(jié)期增加灌水處理，研究在暗管排水的條件下鹽漬化農(nóng)田土壤水鹽分布特征。

2 試驗設(shè)計與方法

2.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019年5-11月在烏拉特灌域進行，試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市河套灌區(qū)中部烏拉特灌域西山咀農(nóng)場四分場(東經(jīng)108°37′28″～108°39′49″，北緯40°44′54″～40°45′49″)，海拔1017.97～1019.95 m。2019年5-11月期間最高氣溫35.9℃，最低氣溫4.14℃，平均氣溫17.73℃，日均太陽輻射436.38 W/m2，累計降雨量67.6 mm，最大降雨強度29.72 mm/d，降雨主要集中在6-8月份，占全年降雨量的70%。生育期內(nèi)5月28日-9月16日土壤蒸發(fā)量為194 mm。根據(jù)土壤質(zhì)地的分類，試驗區(qū)土質(zhì)主要以粉壤土為主，深度100 cm內(nèi)土層平均土壤容重為1.51 g/cm3，凋萎系數(shù)為0.15。試驗區(qū)0～100 cm深度不同土層的土壤物理特性見表1。

表1 試驗區(qū)0～100 cm深度不同土層的土壤物理特性

2.2 試驗設(shè)計

2018年9-10月，采用荷蘭INTER-DRAIN開溝鋪管一體機完成暗管開溝、鋪設(shè)、回填工作。針對研究區(qū)土層剖面隔水層的存在導(dǎo)致地表積水難以下滲，11月初在試驗區(qū)利用開溝機器沿暗管布設(shè)方向每隔3 m進行深層開溝，打斷隔水層，平均開溝深度為50～60 cm。針對試驗區(qū)土壤交換性鈉含量過高、堿化度較高和土壤的粉粒含量高等問題，進行了化學(xué)和物理改良，施加脫硫石膏30 t/hm2，土壤耕作層摻入細沙85.05 m3/hm2。為了提高土壤肥力，施加了有機肥30 kg/hm2。2019年5月16日進行春灌淋洗(2 271 m3/hm2)。通過施有機肥、翻地、激光平地和鋪設(shè)埋深60 cm、間距20 m暗管進行綜合改良。播種前施底肥：磷酸二銨15 kg/hm2、尿素75 kg/hm2、45 kg/hm2鉀肥。5月28日人工點播，播種密度為行距33 cm、株距33 cm，試驗作物為油葵澳33。6月26日拔節(jié)期進行了灌水試驗，灌溉方式為河套灌區(qū)采用的傳統(tǒng)畦灌。灌溉水為黃河水，其pH為8.32、EC為0.7 dS/cm，9月25日油葵成熟。試驗處理設(shè)計如表2所示。

表2 試驗處理設(shè)計表

2.3 試驗測定指標與測試方法

氣象數(shù)據(jù)采用田間小型的氣象站監(jiān)測；土壤的監(jiān)測指標在灌水后每15 d進行取土測定(每個處理3個重復(fù)。采樣深度分別為0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共6個土層)，在重要生育期進行加測；EC值利用便攜式電導(dǎo)率速測儀對1∶5飽和土壤浸提液進行測量；pH采用便攜式pH速測儀對飽和浸提液進行測量；土壤質(zhì)量含水率采用烘干法進行測量。

2.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel、SPSS進行數(shù)據(jù)方差分析，Sigma Plot作圖軟件繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤鹽分時空分布特征

暗管排水條件下將油葵生育期內(nèi)不同土層的土壤EC值在各試驗處理下的觀測數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，分析土壤的鹽分時空分布特征，其結(jié)果見圖1，另外，不同土層的土壤EC值、含水率、pH的特征值統(tǒng)計見表3。

3.1.1 土壤鹽分空間分布特征 不同處理下EC平均值的空間分布特征如圖2所示。

圖2 不同處理下EC平均值的空間分布特征

綜合圖1、2和表3可見，在油葵生育期內(nèi)，YK1在0～60cm的EC值為3.49～0.67 dS/cm，YK2為1.71～0.33 dS/cm，YK3為3.75～0.27 dS/cm。在暗管排水條件下灌水后，節(jié)水灌溉處理下YK2土壤的各層土壤鹽分的變異系數(shù)相對減小，但傳統(tǒng)灌溉下不同土層的變異系數(shù)大于YK1，YK1的EC平均值最大出現(xiàn)在20～40cm和40～60cm土層，分別為1.89、1.98 dS/cm。油葵拔節(jié)期灌水后，YK2的EC平均值在0～10、10～20、20～40、40～60、60～80和80～100cm 6個土層分別減少55.21%、4.87%、3.19%、45.39%、30.94%、31.44%；YK3分別減少了20.6%、69.02%、45.47%、18.5%、-2.53%和-6.49%。對于YK2主要在40 cm以下土層脫鹽效果明顯，而YK3處理在60 cm以下土層脫鹽效果明顯不佳。0～20 cm土層在暗管排水的基礎(chǔ)上增加灌水淋洗土壤脫鹽效果明顯，與YK1對比YK2、YK3鹽分分別減小了30%、45%左右；對比YK2、YK3土壤的脫鹽率發(fā)現(xiàn)，YK2在油葵主要根系層脫鹽效果更佳，有利于作物的作物根系的吸水。

分析圖1、2和表3可知，YK1在生育期間不同土層的鹽分變化無顯著性差異，而YK2、YK3則分層差異明顯。由于蒸發(fā)引起的返鹽現(xiàn)象，進而導(dǎo)致YK1的油葵根區(qū)高滲透引起脫水而未能繼續(xù)生長。YK2、YK3鹽分在耕作層下80～100 cm處分別為1.30和2.01 dS/cm，有明顯的控制土壤返鹽現(xiàn)象，所以必須在鹽漬化農(nóng)田進行灌水壓鹽。對于YK2主要在40 cm以下脫鹽效果明顯，由于作物覆蓋減少了表土蒸發(fā)，表層鹽分累積現(xiàn)象有所改善。YK3在0～60 cm鹽分也不同程度的減少，但是在60～100 cm土壤層有明顯的返鹽現(xiàn)象，在粉質(zhì)土壤中土壤透水性較差，灌水量較大時鹽分淋洗至深層。同時由于暗管控制了地下水埋深，表土蒸發(fā)減弱，積鹽現(xiàn)象也明顯得到控制。主要是由于灌水量的不同造成地下水礦化度不同并使作物生長受到影響。在暗管排水條件下，在拔節(jié)期用節(jié)水灌溉可以增加返鹽期作物的耐鹽性，在本次試驗埋深60 cm、間距20 m的暗管基礎(chǔ)上，不同灌水量試驗中主要影響的是0～60 cm的土層。

圖1 油葵生育期內(nèi)各處理不同土層的土壤鹽分時空分布變化曲線

表3 油葵生育期內(nèi)各處理不同土層土壤EC值、含水率、pH的特征值統(tǒng)計

3.1.2 土壤鹽分時間分布特征

(1)生育期內(nèi)土壤鹽分變化特征。由圖1可看出，YK2、YK3在10～20 cm土層的鹽分隨時間變化規(guī)律基本一致；YK1在0～60 cm的土層鹽分隨時間變化的趨勢相似；YK2在0～10、10～20、20～40 cm土層鹽分隨時間變化規(guī)律基本一致；YK3在40～60、60～80、80～100 cm土層鹽分隨時間變化規(guī)律基本一致。YK2、YK3第2次灌水(6月26日)后0～20cm土層的土壤脫鹽明顯，分別為YK1的30%、45%，在20～40cm土層的EC值相近；隨著時間的變化，YK1、YK2、YK3在0～60 cm土層的EC值均出現(xiàn)了不同程度的累積現(xiàn)象，并且在0～40 cm土層EC平均值排序為YK3

由圖1可知，YK1處理在油葵生育期內(nèi)6個土層第1次出現(xiàn)鹽分隨時間累積基本都在7月13日，說明此時的鹽分在隨地下水向上運動。YK2處理在7月13日0～40 cm土層第1次出現(xiàn)鹽分累積，而7月28日60～100 cm土層再出現(xiàn)累積，說明YK2處理下60～100 cm土壤中的鹽分向0～40 cm土層中運動。YK3處理在7月13日0～40 cm和80～100 cm土層鹽分第1次出現(xiàn)累積，40～80 cm土層在8月12日第1次出現(xiàn)鹽分累積，說明7月13日鹽分由40～80 cm向上運動，80～100 cm鹽分隨地下水向上運動。

本次YK3處理的灌水量會造成鹽分7月13日現(xiàn)蕾期在40 cm以下的累積。由表3可知，YK1在生育期內(nèi)不同土層之間的變化趨勢沒有顯著差異，均為隨著時間逐漸累積，0～10 cm土層的土壤鹽分變化比較明顯。而YK2在整個生育期內(nèi)0～60 cm不同土層的鹽沒有發(fā)生顯著性變化，尤其在40 cm以下土層的EC值與灌溉前差異很小。YK1在8月23日0～60 cm土層的鹽分減少，60 cm以下的土層的鹽分有積累；YK2的灌水量處理可以阻止40 cm以下土層的潛水蒸發(fā)造成的表層土壤的返鹽現(xiàn)象；YK3處理的灌水量使油葵花期及成熟期40～100 cm土層的土壤鹽分積累高于0～40 cm土層。

(2)生育期內(nèi)0～40 cm土壤鹽分累積特征。通過節(jié)水灌溉試驗，分析暗管排水條件下不同處理0～40 cm土層土壤EC值隨時間變化規(guī)律如圖3所示。

分析圖3可知，YK1、YK2、YK3處理的土壤EC值均在蒸發(fā)作用下隨時間先增大，然后在灌溉淋洗作用下減小，隨后在蒸發(fā)作用下又逐漸再增大。YK1在7月13日、7月28日、8月12日、8月23日、9月8日、9月25日土壤鹽分的日累積速率分別為1.53、-0.36、0.08、-0.63、0.80、0.73 g/kg，YK2的日累積速率分別為0.61、-0.28、0.14、0.40、-0.04、-0.02 g/kg，YK3的日累積速率分別為0.4、0.02、-0.12、0.24、0.47、0.37 g/kg。3個處理生育期內(nèi)0～40 cm土壤最大EC值出現(xiàn)的階段也不同，其中YK1生育期內(nèi)0～40 cm土壤最大EC值最大，在收獲期達到了9.82 dS/cm；而YK2在成熟期為3.97 dS/cm；YK3在收獲期也達到了6.06 dS/cm?？紤]灌溉前3個處理土壤EC值的差異影響，對0～40 cm土壤累積鹽分進行協(xié)方差分析，3個處理間土壤鹽分在生育期內(nèi)存在顯著性差異，說明本次試驗的處理設(shè)計是影響0～40 cm土壤鹽分變化的主要影響因素。

圖3 不同處理0～40cm土層土壤EC平均值隨時間變化規(guī)律

由圖3還可看出，在增加灌水量后0～40 cm土層的脫鹽效果與灌水量成正比。隨著土壤蒸發(fā)作用，7月13日出現(xiàn)的鹽分累積現(xiàn)象。主要是由于7月土壤的蒸發(fā)強度較大，降雨量小于蒸發(fā)量，引起地下水向上運移，攜帶著深層土壤鹽分向表層運動，造成表層土壤返鹽的現(xiàn)象。8月23日YK1鹽分減少，而YK2、YK3鹽分出現(xiàn)增大，分析其原因是由于8月23日降雨影響了0～40 cm的土層鹽分，降雨量高于YK1土壤的可利用水分，所以0～40 cm的土壤鹽分隨著土壤水向下移動，產(chǎn)生了鹽分淋洗；而YK2、YK3處理油葵長勢較好，土壤處于水分虧缺的狀態(tài)，所以降雨提供了作物所需的水分，鹽分淋洗作用較小，在蒸發(fā)作用下但同時隨著降雨帶入的鹽分使YK2與YK3處理鹽分有所升高，而隨后鹽分的變化趨于穩(wěn)定。但YK2與YK3的鹽分累積速率不同，YK3的鹽分累積速率大于YK2，主要還是處理間潛水蒸發(fā)引起的地下水向上移動攜帶的鹽分向表層聚集量不同。雖然8月23日前YK3土壤鹽分大多小于YK2土壤鹽分，但是在9月8日成熟期鹽分出現(xiàn)明顯的累積現(xiàn)象，對于作物產(chǎn)量有很大程度的影響。說明拔節(jié)期一定的鹽分脅迫可以增加作物的耐鹽性。

3.2 土壤水分時空分布特征

3.2.1 土壤水分空間分布特征 在暗管排水條件下，不同處理下的油葵生育期內(nèi)不同土層的土壤含水率分布特征如圖4所示，土壤含水率特征值統(tǒng)計見表3。

圖4 不同處理下土壤平均含水率的空間分布特征

由表3和圖4可知，YK1在油葵生育期內(nèi)0～60 cm的土壤含水率為13.55%～29.53%，YK2的土壤含水率為14.12%～31.98%，YK3土壤含水率為13.02%～31.38%。YK2土壤含水率在生育期除0～10 cm土層外變異系數(shù)較?。怀齓K1外，20～40 cm土層的土壤含水率與其他土層有顯著性差異。同一深度下3個處理的平均含水率排序為YK1>YK3>YK2。在第2次灌水后，YK2在6個土壤層的含水率分別減少7.85%、15.27%、13.09%、11.20%、12.18%、7.38%，YK3分別減少4.02%、13.6%、13.18%、8.01%、5.37%、1.26%。

由表3與圖4還可看出，YK1、YK3的處理變異系數(shù)較大。對照組YK1的油葵在出苗和拔節(jié)初期受到鹽分抑制而生長緩慢甚至死亡，所以沒有了作物的葉面覆蓋更容易受到蒸發(fā)與降雨的影響。在第2次灌水后繼續(xù)生長，YK2與YK3表層的土壤含水率受到外界氣溫及降水的影響變異系數(shù)最大，土壤含水率有明顯的分層現(xiàn)象與無暗管埋深情況下一致，YK2、YK3在0～60 cm土壤含水率曲線幾乎重合。在60 cm以下灌水量的不同造成的土壤儲水量的不同，土壤含水率逐漸出現(xiàn)差異，尤其在60～80cm土層差異更明顯。3個處理各自在60～80與80～100 cm土層的含水率差異較小，說明此次試驗對于土壤含水率影響范圍只在0～60 cm且灌水試驗對10～20、20～40 cm土層的含水率有較大影響。因此可以得到的結(jié)論是：在本試驗區(qū)設(shè)置埋深60 cm、間距20 m的暗管，其試驗對土壤垂直方向土壤含水率的影響與無暗管鹽堿地的灌水試驗幾乎一致。埋設(shè)暗管使再次灌水后地下水降低以及作物需水原因，使YK2的土壤含水率整體低于YK3；YK2與YK1相比，在20～80 cm土壤含水率減少的程度比較明顯，說明YK2的油葵需水量要小于YK3。由于YK2油葵的根系吸水能力要比YK3強，使其更能適應(yīng)鹽堿地生長，增加其耐鹽性。所以在鹽堿地暗管排水條件下，灌水量與土壤含水率不成正比，同時得出埋設(shè)暗管的油葵地含水率比無暗管埋設(shè)的油葵地要低，這一結(jié)果與石佳[11]的研究成果一致。

3.2.2 土壤含水率時間變化特征

(1)生育期內(nèi)土壤含水率變化特征。油葵生育期內(nèi)各處理不同土層的土壤含水率隨時間變化曲線如圖5所示，通過在拔節(jié)期節(jié)水灌溉試驗，分析暗管排水的條件下不同灌水處理0～40cm土層含水率平均值隨時間變化規(guī)律，結(jié)果見圖6。

圖5 油葵生育期內(nèi)各處理不同土層的土壤含水率隨時間變化曲線

由圖5可知，在暗管條件下增加灌水量后的初期，各處理不同土層深度的土壤含水率隨時間呈下降的趨勢，與鹽分的時間變化過程存在負相關(guān)。YK1在0～10、10～20、20～40 cm土層的含水率變化趨勢相似，在40～100 cm土層含水率平緩下降并保持在28%左右。在7月13日前0～40 cm土壤含水率表現(xiàn)為YK3>YK1>YK2，7月13日后大多為YK1>YK2>YK3，在8月12日前40～100 cm土壤含水率為 YK1>YK2>YK3,之后基本為YK1>YK3>YK2。

由圖5還可看出，YK1在0～40 cm的土層含水率隨著土層深度逐漸增加，說明土壤水分向上運動，由于油葵根系吸水較少，YK1在40～100 cm土壤含水率隨時間變化較小，對比鹽分在0～60 cm土層中的變化，表明含水率的空間變化要比鹽分空間變化集中。YK2處理灌溉水量較小，僅對0～40 cm土層的含水率產(chǎn)生影響。YK3在0～60 cm土層含水率隨時間的變化趨勢一致，在60～100 cm土層含水率隨時間的變化一致，YK3深層土壤在灌后的土壤含水率低于YK1，說明埋深為60 cm的暗管降低了40 cm以下土壤的含水率。油葵花期以后，節(jié)水灌溉處理的土壤含水率低于傳統(tǒng)灌溉處理的土壤含水率，分析原因與灌后土壤深層的土壤含水率有關(guān)，灌水量越多則深層地下水的含水率下降越多。

(2)土壤0～40 cm平均含水率隨時間變化特征。暗管排水的條件下，不同處理0～40 cm土層土壤平均含水率隨時間變化規(guī)律如圖6所示。

圖6 不同處理0～40 cm土層土壤平均含水率隨時間變化規(guī)律

由圖6可知，3個處理0～40 cm土壤平均含水率在油葵生長期總體呈先減小后增大的趨勢。7月末3個處理的土壤含水率最低?？紤]不同試驗小區(qū)灌前土壤含水率的影響，用灌水前3個處理的土壤含水率作為協(xié)變量對不同灌水量下的土壤含水率進行方差分析，結(jié)果表明，7月7日3處理含水率呈現(xiàn)出顯著性差異性，但7月13日沒有顯著性差異，主要原因是土壤含鹽量導(dǎo)致的作物耗水能力有差異，說明YK1油葵生長狀況不如其他兩個處理。除8月23日外，YK1、YK2間沒有顯著差異性。試驗表明YK2油葵的長勢要高于YK1，說明在暗管排水條件下的作物生長耗水量要低于無暗管的情況，這與石佳[11]的研究成果相似，但是與YK3始終保持著顯著差異性，說明在YK3處理上作物的耗水情況要高于YK2。

進一步分析圖6可知，8月23日由于土壤降雨輸入大于作物蒸騰蒸發(fā)量的輸出，3個處理的土壤含水率均在增加。YK1在生育期內(nèi)幾乎不存在水分脅迫，在7月13日土壤平均含水率最小。而YK2、YK3則繼續(xù)下降，原因可能由于作物受到鹽分脅迫抑制生長而導(dǎo)致作物耗水量相較少。在增加了灌水后，YK2處理土壤含水率仍小于YK1，表明YK2處理油葵長勢較好，耗水量遠高于YK1。YK2在生育期內(nèi)大多時間受到水分脅迫，YK3在現(xiàn)蕾期前未受到水分脅迫，而開花期至成熟期一直處于水分脅迫的狀態(tài)，即使在8月23日左右的強降雨情況下依然受到較大程度的水分脅迫，土壤含水率為田間持水量的46%～70%。暗管排水條件下0～40 cm土壤除了8月23日外不同處理下的含水率與土壤鹽分隨時間變化成負相關(guān)。

3.3 土壤pH時空分布特征

3.3.1 土壤pH空間分布特征 在暗管排水條件下，不同處理下的油葵生育期內(nèi)不同土層的土壤平均pH的空間分布特征如圖7所示，土壤pH特征值統(tǒng)計見表3。

圖7 不同處理下土壤平均pH的空間分布特征

由表3和圖7可知，YK1、YK2、YK3在0～60 cm的土壤pH分別為7.54～8.80、7.51～8.89、8.12～10.85，pH在每一層土壤的變異系數(shù)均很小，與已有的研究結(jié)果即pH的空間變異性在生育期內(nèi)土壤的酸堿度幾乎無變化一致。YK2在0～60 cm土壤pH隨著深度的增加而增大，但是60 cm以下則呈現(xiàn)減小態(tài)勢。YK1表層土壤的pH在8.2左右，在40～60 cm土壤的酸堿度最高，為8.4，整個生育期內(nèi)變化很小。YK3的土壤pH隨著深度的增加整體呈減少趨勢，表層土壤pH最大，為8.81，變異系數(shù)大于其他土層。YK2的土壤pH與YK1相比，在6個土層的pH變化率分別為-2.77%、0.81%、-0.65%、-1.27%、-0.45%、-1.29%；YK3的土壤pH與YK1相比，在6個土層的pH變化率分別為7.70%、3.69%、1.56%、0.60%、-0.12%、-0.85%。YK2 0～100 cm土層的土壤呈現(xiàn)脫堿的狀態(tài)，YK3整體pH大于YK1和YK2，說明過高的灌水量使土壤有堿化的可能，尤其是在20～40 cm土層。對同一土層深度的不同灌水處理進行分析得出0～10、10～20 cm土層的pH有顯著差異，但是20 cm以下土層的土壤pH沒有顯著差異性，灌水量主要對土壤0～20 cm的pH有影響。

3.3.2 土壤0～40 cm平均pH隨時間變化特征 暗管排水的條件下，不同處理0～40 cm土層土壤平均pH隨時間變化規(guī)律如圖8所示。

圖8 不同處理0～40 cm土層土壤平均pH隨時間變化規(guī)律

由圖8可看出，不同日期測定的YK1在0～40cm的土壤平均pH為7.85～8.42，YK2為7.98～8.63，YK3為8.38～9.28，YK3對比YK1則增長了11.94%～2.38%，YK1、YK2、YK3在9月25日與7月7日對比，其土壤pH變化率分別為-1.54%、-2.55%、7.66%。YK1、YK2土壤平均pH隨著時間呈先減小后增加的趨勢，YK3則在整個生育期內(nèi)的pH變化呈總體上升趨勢，但變化幅度較小，主要是由于土壤的緩沖能力使其酸堿度在小范圍內(nèi)波動，而土壤的緩沖能力隨著土壤肥力的減低而減弱[15]。7月7日-7月13日，3個處理pH均有不同程度的下降，說明在土壤內(nèi)的脫硫石膏中的Ca2+不斷置換出土壤膠體中的Na+，有機肥中微生物的硝化作用產(chǎn)生有機酸中和土壤中的堿，使pH有所降低。pH表現(xiàn)為YK3>YK2>YK1，YK2對比YK1增長了0.73%～2.49%。在暗管排水條件下，YK2最終使0～40 cm的土壤逐漸脫堿，而YK3下會出現(xiàn)土壤堿化的現(xiàn)象，原因是YK3在生育期后期的土壤含水率較YK2低，使YK3的油葵地地下水的補給量要高于YK2，而地下水的溶慮作用會使土壤的pH升高。以灌水前YK1、YK2、YK3土壤pH的數(shù)據(jù)作為協(xié)變量進行方差分析，不同處理下pH有顯著性差異，可以說明本次試驗設(shè)計在暗管排水條件下，不同灌水量與空白處理對比對土壤的pH均有影響。

4 討 論

本次研究中暗管排水條件下，不同灌水處理的土壤鹽分在垂向出現(xiàn)分層現(xiàn)象，與毛振強等[16]在非暗管排水條件下的研究結(jié)果一致。傳統(tǒng)灌水量下60～100 cm土層有鹽分積累現(xiàn)象，這與胡琴等[17]在黃河三角洲所做的不同灌水量對鹽堿地的改良效果研究得出的灌水量越小則鹽分積累層距離表層越近的結(jié)論相同。節(jié)水灌溉在0～40 cm土層中、傳統(tǒng)灌溉在60～100 cm土層中均有鹽分積累現(xiàn)象。不同處理下，0～60 cm土層的含水率有顯著差異，與張昌愛等[18]對鹽堿地進行不同灌水方式試驗所得出的漫灌影響土壤含水率的范圍一致。YK1、YK2土壤平均pH在時間變化上先減小后增加的趨勢與劉玉國等[19]的研究結(jié)果相似。

鹽堿地在暗管排水的作用下灌水后增加了排鹽效果，但同時會造成土壤含水率降低的問題。同時針對在氣候及農(nóng)作物的影響下，土壤在作物生育期后期耕作層的返鹽現(xiàn)象增加作物的鹽分脅迫問題，得到結(jié)論是合理的灌水量對作物的生長發(fā)育至關(guān)重要。綜上所述，雖然在灌水條件下暗管排水會使作物受到一定的水分脅迫，但節(jié)水灌溉下減輕了油葵作物在返鹽期受到的影響，說明在作物拔節(jié)期一定的鹽分脅迫可增加作物的耐鹽、耐旱性能。所以在本次試驗中，暗管排水條件下的節(jié)水灌溉更有利于鹽堿地的改善以及油葵的生長。

5 結(jié) 論

(1)在排水暗管影響下，不同灌水量會導(dǎo)致土壤鹽分再分布，0～60 cm土層鹽分的變化差異性顯著。在灌水量為300～810 m3/hm2時，不同深度土壤鹽分的空間結(jié)構(gòu)隨時間變化有一定的自相關(guān)性。節(jié)水灌溉、傳統(tǒng)灌溉在第2次灌水后，0～20 cm的土壤脫鹽明顯，鹽分分別為無灌水處理的30%、45%，20～40 cm土壤的EC值基本保持一致。在節(jié)水灌溉與傳統(tǒng)灌溉之間存在最佳的灌水量既滿足脫鹽效果又能達到節(jié)水的目的。節(jié)水灌溉在60 cm以下的土壤鹽分比傳統(tǒng)灌溉低，主要原因是灌前土壤鹽分分布不均造成的。

降雨強度大于29 mm/d時，對照處理土壤鹽分在60 cm土層中累積。YK3與YK1在8月23日后土壤鹽分均呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢，YK2處理的灌水量影響0～40 cm的土層鹽分的變化，YK3、YK1在0～40 cm土層的土壤開始返鹽，相應(yīng)的油葵長勢可能受到影響，深層土壤的鹽分逐漸向上累積。表明埋深為60 cm的暗管作用使土壤的鹽分分布在40 cm處出現(xiàn)差異，這種差異與灌水量有關(guān)。

(2)暗管排水條件下土壤含水率有明顯的分層現(xiàn)象，與無暗管情況一致，但20～40 cm土層的土壤含水率與其他土層含水率有顯著性的差異，暗管排水土壤含水率低于無暗管處理。灌水量與土層含水率的時間變化影響深度成正相關(guān)，拔節(jié)期增加灌水在深層土壤的含水率低于空白對照，埋深為60 cm的暗管降低了40 cm土層的土壤含水率。增加灌水后，0～40 cm土壤在灌水20 d之后與土壤含水率呈正相關(guān)，除了8月23日外，不同處理下0～40cm土層的土壤含水率與土壤鹽分隨時間變化成負相關(guān)。本次試驗中在拔節(jié)期灌水量越大則土壤水分虧缺程度也越大，而在拔節(jié)期一定的水分虧缺有利于作物后期的生長，增強其抗旱能力。

(3)節(jié)水灌溉0～100 cm土層的土壤呈現(xiàn)脫堿狀態(tài)，傳統(tǒng)灌溉使土壤有堿化的可能，尤其是在20～40 cm土層堿化趨勢更明顯。。