穴狀襯膜客土基盤水鹽動(dòng)態(tài)對(duì)比研究

王娟娟，張學(xué)培，于 雷，葛根巴圖，郭寶妮，孫喜旺

（1.北京林業(yè)大學(xué) 水保學(xué)院 教育部水土保持與荒漠化防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，昆明650227）

土地鹽堿化是人類面臨的一個(gè)世界性問題，對(duì)鹽堿地進(jìn)行植被恢復(fù)和開發(fā)利用是世界相關(guān)國家和機(jī)構(gòu)非常關(guān)注的熱點(diǎn)。全世界鹽堿地的面積為9.543 8億hm2，其中我國為9 913萬hm2，主要分布于東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長江以北沿海地帶［1］。在以往的鹽堿地造林綠化工程模式中，客土綠化均占相當(dāng)大的比例。重點(diǎn)地段、重點(diǎn)工程、道路綠化實(shí)行客土種植，是能夠迅速見效的有效手段，但大規(guī)?？屯辆G化則是對(duì)土地資源的浪費(fèi)。探索節(jié)約而又切實(shí)可行的鹽堿地綠化種植模式，是鹽堿地綠化研究的新方向。

土壤水鹽動(dòng)態(tài)是鹽堿地形成的核心，在濱海泥質(zhì)鹽堿地土壤水鹽變化直接影響和制約著植被的存活及生長［2－3］。通過挖排水溝、修建臺(tái)田、挖樹穴整地、配制客土基盤、設(shè)置隔離暗層和灌水洗鹽等措施［4－5］，改變土壤物理結(jié)構(gòu)調(diào)控土壤水鹽運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到抑制土壤蒸發(fā)、提高入滲淋鹽效果的目的，最終實(shí)現(xiàn)鹽堿地低成本植被恢復(fù)與重建的目標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

研究區(qū)地處唐山市南堡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)付四號(hào)路北側(cè)，中心坐標(biāo)為北緯39°25′18″，東經(jīng)118°22′06″，屬暖溫帶濱海半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均降雨量557 mm，最高年降雨量1 030mm，最低降雨量261mm，降雨多集中在6—8月，占全年降雨量的78%～85%左右。年均水面蒸發(fā)量1 384mm，陸面蒸發(fā)量為535mm。年平均氣溫12.0℃，最高氣溫37.2℃，最低氣溫－16.3℃，最大凍土深度0.7m。年主導(dǎo)風(fēng)向西南風(fēng)，且夏季多西南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)。地下水位為1～2.5m，土壤為鹽化土，鹽分含量為0.2%～0.5%，主要鹽分是Cl－。地表零星分布蘆葦、藜、莧等植物。

1.2 試驗(yàn)方法

采用挖排水溝、修建臺(tái)田、挖樹穴整地、配制客土基盤、設(shè)置隔離暗層和灌水洗鹽等措施對(duì)試驗(yàn)地泥質(zhì)鹽化土進(jìn)行改造。

1.2.1 濱海泥質(zhì)鹽堿地整地 臺(tái)田規(guī)格是12m×600m條狀臺(tái)田 ，并修建配套的排水溝，溝深2m。在臺(tái)田上挖樹穴整地，樹穴為圓筒狀，樹穴直徑為80 cm，穴深1m，在樹穴底部鋪設(shè)厚度為20cm的石礫隔鹽層。用挖穴時(shí)挖出的泥質(zhì)鹽土圍在高出樹穴外圍，形成圍埂，并拍實(shí)圍埂，圍埂高20cm，用于抬高地面以利于排水排鹽和固定種植大穴。沿著樹穴的內(nèi)側(cè)穴壁、隔鹽層的上表面鋪設(shè)不易降解12＃筒狀塑料膜套基盤。在塑料膜套的側(cè)面開設(shè)側(cè)向孔10個(gè)，孔徑為3cm，用來促進(jìn)植物定向生根，以保證側(cè)向根系在從穴口到穴深0.5m的低含鹽量的范圍內(nèi)生長發(fā)育；底部為排水口，排水孔的直徑為30cm。由此形成“花盆”效應(yīng)，待苗木栽植后進(jìn)行灌水洗鹽。大穴剖面圖見圖1。

圖1 大穴剖面圖

1.2.2 客土基盤的配制 泥質(zhì)鹽土的土壤質(zhì)地粘重、容重大、孔隙度小、通氣性差、透水性差、含鹽量高。本試驗(yàn)區(qū)泥質(zhì)鹽土的含鹽量為0.2%～0.5%，且條狀臺(tái)田由西向東含鹽量逐漸升高，根據(jù)含鹽量不同將試驗(yàn)區(qū)分為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)三段臺(tái)田，采用客土與原狀土進(jìn)行配制，比例分別為1∶2，1∶1，2∶1。

1.2.3 填穴、栽植苗木 將配制的沙壤土與有機(jī)肥混合，拌勻，形成填穴土，選擇3a生、地徑大于1cm、根系長度大于30cm的國槐壯苗栽植到大穴中，同時(shí)將填穴土填入至與臺(tái)田面相平。繼續(xù)用沙壤土填在大穴，使沙壤土高出臺(tái)田，高出的高度為20cm，形成圍埂。

1.2.4 土壤采樣 在2011年4—10月期間，每月在Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)三段進(jìn)行穴內(nèi)外定點(diǎn)采樣，采樣深度0—80cm，剖面采樣區(qū)間分別定為0—20cm，20—40 cm，40—60cm，60—80cm，每個(gè)采樣層 3 次重復(fù)［6－7］。在室內(nèi)采用烘干法測(cè)土壤含水量，采用雷茲公司的DDS—307（電導(dǎo)率儀）測(cè)土壤電導(dǎo)率值。將采集的土樣風(fēng)干，過1mm篩，使用雷磁DDS－307型電導(dǎo)率儀測(cè)土水比為1∶5的土壤溶液電導(dǎo)率值［7］。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水鹽動(dòng)態(tài)變化

Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田在不同月份、不同土層穴內(nèi)外的土壤含水率如圖2和圖3表示。Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田穴內(nèi)平均含水率分別為19.1%，19.4%，19.1%，穴外平均含水率為18.0%，17.7%，17.9%，穴內(nèi)含水率均高于穴外。由圖2—3可以看出，穴內(nèi)外4個(gè)土層土壤含水量年內(nèi)變化趨勢(shì)相似，均呈現(xiàn)出隨雨季的到來在7月、8月先升高，再隨雨季結(jié)束逐漸降低的趨勢(shì)。但穴內(nèi)外不同土層含水量不同，穴內(nèi)含水率從高到低大致為20—40cm土層＞40—60cm土層＞60—80cm土層＞0—20cm土層；穴外含水率從高到低大致為60—80cm土層＞40—60cm土層＞20—40cm土層＞0—20cm土層。穴外隨土層深度的增加，土壤含水量隨之增加；穴內(nèi)平均含水率高于穴外，且靠近苗木根系處20—40cm土層含水率達(dá)到最大，60—80cm土層由于石礫隔鹽層的排水作用而使其含水率降低。

圖2 各臺(tái)田穴內(nèi)含水量動(dòng)態(tài)變化

圖3 各臺(tái)田穴外含水量動(dòng)態(tài)變化

圖4 各臺(tái)田穴內(nèi)含鹽量動(dòng)態(tài)變化

圖5 各臺(tái)田穴外含鹽量動(dòng)態(tài)變化

Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田在不同月份、不同穴內(nèi)外土層的土壤電導(dǎo)率如圖4—5表示。Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田穴內(nèi)平均電導(dǎo)率值分別為1.91，1.98，2.10mS／cm，穴外平均電導(dǎo)率值為3.33，4.10，5.27mS／cm，穴內(nèi)電導(dǎo)率值均比穴外有所降低。由圖2—5可以看出，臺(tái)田土壤水分含量和鹽分含量變化趨勢(shì)相反，從每年凍土期結(jié)束即4月份初至10月底凍土期開始，基本可分為3個(gè)階段，4—5月份降雨量少，土壤含水量低，鹽分含量高，此階段可稱為積鹽階段，進(jìn)入6—8月降雨期后，土壤含水量逐月升高，隨之鹽分含量則由于雨水的淋溶，逐漸降低至年最低點(diǎn)，此階段為脫鹽階段；降雨期結(jié)束后的9—10月，土壤含水量又隨蒸發(fā)逐月降低，鹽分則隨水分蒸發(fā)由土壤深層運(yùn)動(dòng)至土壤上層，此階段為返鹽階段。但是穴內(nèi)外不同土層電導(dǎo)率不同，穴內(nèi)電導(dǎo)率從高到低大致為20—40 cm土層＞0—20cm土層＞40—60cm土層＞60—80 cm；穴外電導(dǎo)率從高到低大致為0—20cm土層＞60—80cm土層＞40—60cm土層＞20—40cm土層。穴內(nèi)靠近苗木根系處20—40cm土層由于水分含量的增加，電導(dǎo)率值升高，在60—80cm土層由于石礫隔鹽層的排鹽阻鹽作用電導(dǎo)率值最低；穴外由于氣候及土層深度的影響，使得0—20cm土層和60—80cm土層電導(dǎo)率值較高。

2.2 分析與討論

研究區(qū)降雨少且集中，土壤水分和鹽分含量關(guān)系密切，且變化趨勢(shì)相反。隨雨季的到來和結(jié)束，土壤含水量呈先增加后降低的趨勢(shì)，土壤鹽分則呈先逐漸降低后逐漸升高的趨勢(shì)，即經(jīng)歷積鹽—脫鹽—返鹽過程。

因土壤鹽含量過高導(dǎo)致苗木死亡是鹽堿地造林失敗的直接影響因素。由于受塑膜、石礫隔巖層、圍埂等的影響，試驗(yàn)區(qū)Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田穴內(nèi)含水率值及電導(dǎo)率值均有相似的變化趨勢(shì)：穴內(nèi)平均含水率均高于穴外平均含水率，且靠近苗木根系處20—40 cm土層含水率達(dá)到最大，60—80cm土層由于石礫隔鹽層的排水作用而使其含水率降低；穴內(nèi)的平均電導(dǎo)率值均低于穴外，穴內(nèi)靠近苗木根系處由于水分含量的增加，電導(dǎo)率值升高，在60—80cm土層由于石礫隔鹽層的排鹽阻鹽作用電導(dǎo)率值降低。

3 結(jié)論和建議

通過對(duì)造林穴內(nèi)水分、鹽分分析得出，Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田穴內(nèi)平均含水率分別為19.1%，19.4%，19.1%，穴外平均含水率分別為18.0%，17.7%，17.9%，穴內(nèi)含水率均高于穴外；Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)臺(tái)田穴內(nèi)平均電導(dǎo)率值分別為1.91，1.98，2.10mS／cm，穴外平均電導(dǎo)率值分別為3.33，4.10，5.27mS／cm，穴內(nèi)電導(dǎo)率值均比穴外降低。穴狀襯膜客土基盤能夠有效地減少栽植穴內(nèi)水分蒸發(fā)滲透和穴外土壤鹽分的滲入，形成“花盆”效應(yīng)，起到了保水阻鹽的作用，為苗木生長提供了一個(gè)良好的局部土壤環(huán)境?？屯粱P的配置，大大減少了對(duì)客土資源的大規(guī)模使用，降低了鹽堿地造林的成本。因此，在濱海泥質(zhì)鹽堿地鹽土這種特殊的困難立地上，將穴狀襯膜和一定比例的客土基盤植苗造林結(jié)合濱海泥質(zhì)鹽堿地鹽土造林技術(shù)，可降低土壤含鹽量，進(jìn)而提高苗木的成活率和保存率，比單純客土造林費(fèi)用低，加之操作簡單，成本低廉，具有廣闊的推廣前景。

2011年8月、9月份，發(fā)現(xiàn)條狀臺(tái)田東部排水溝內(nèi)大量的堿水并未排出，排水溝內(nèi)水面上升，水面接近甚至超過隔離層，導(dǎo)致靠近排水溝一側(cè)的部分苗木受到鹽堿水的影響。因此在今后的整地設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意排水溝的深度及排水溝防滲工作，同時(shí)適當(dāng)增加隔離層的高度，使其高于大潮水位線。另外，大穴的圍埂由于受雨水及灌溉水的沖刷，部分圍埂被破壞，導(dǎo)致樹穴外鹽含量較高的土壤進(jìn)入樹穴內(nèi)，引起樹穴內(nèi)電導(dǎo)率值升高，所以要注意對(duì)大穴進(jìn)行及時(shí)修護(hù)。

［1］ 王遵親.中國鹽漬土［M］.北京：科學(xué)出版社，1993.

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