鎮(zhèn)賚灌區(qū)典型水田鹽堿土泡田試驗(yàn)土壤鹽分離子溶脫規(guī)律

朱顯梅

本文以鎮(zhèn)賚灌區(qū)典型蘇打鹽漬土為研究對象，采用室內(nèi)人工泡田的方法，減少自然因素如地形、降雨、蒸發(fā)、作物等人為利用的干擾，研究蘇打鹽漬土鹽分溶脫的動態(tài)過程及其規(guī)律，重點(diǎn)分析回歸水中鹽分規(guī)律，旨在為回歸水鹽分確定提供科學(xué)依據(jù)，為大面積鹽漬土開發(fā)水田回歸水鹽分防治提供理論依據(jù)。

材料與方法

供試土樣

供試土樣采自吉林省白城市鎮(zhèn)賚縣五棵樹徐家村，按鹽化程度布點(diǎn)，取鹽土土壤，輕、中、重鹽漬土表層土壤共4 個(gè)。土樣自然風(fēng)干，過1cm 篩。供試的16 種土壤鹽分離子濃度見表1。

灌溉水源及泡田定額分析表

1.灌溉用水

試驗(yàn)所用的灌溉水為自來水，其鹽分組成見表2。

2.泡田定額

為淋洗土壤中多余的鹽分，單位面積所需要的灌水量稱為泡田定額。通過田間試驗(yàn)確定鎮(zhèn)賚灌區(qū)泡田定額為83m3/畝。本實(shí)驗(yàn)所用水桶直徑為15cm，確定其泡田用水為2L。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將土壤分別裝入高30 cm、直徑15cm 的塑料桶中，每桶裝土6kg，土層高度約為12cm。然后所有桶內(nèi)都加入灌溉水，使土壤達(dá)到飽和狀態(tài).之后，向所有水桶都加入2L 的灌溉水，土壤與水充分?jǐn)嚢?，靜止4d，取水樣和土樣用于化學(xué)性質(zhì)測定，然后排出管內(nèi)水層水分，即完成一次沖洗，16 個(gè)重復(fù)樣。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

洗脫后水中主要離子含量見表3。

泡田過程中鹽分離子溶脫規(guī)律研究

洗鹽過程中，高鹽分回歸水通過渠道排入地表水體，對水質(zhì)和水生生物產(chǎn)生極大的不利影響。因此，必須制定合理的保護(hù)措施以防止鹽分污染。為制定合理的保護(hù)措施，首先要確定回歸水中的鹽分含量。

通過研究蘇打鹽漬土鹽分溶脫的動態(tài)過程，可以確定蘇打鹽漬土泡田過程中鹽分釋放的規(guī)律，對制定合理的保護(hù)措施、估算和預(yù)測區(qū)域鹽平衡及其環(huán)境效應(yīng)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)計(jì)算，泡田過程中溶脫率見表4。

1）泡田過程中Na+的溶脫規(guī)律

土壤中的鈉離子含量是反映土壤鹽分的重要指標(biāo)，也是鹽分對作物生長和土壤孔隙狀況產(chǎn)生直接影響的元素。Na+是蘇打鹽堿土中最重要的陽離子，其含量占總鹽量的20%～30%，遠(yuǎn)高于Ca2+、Mg2+、K+等陽離子含量。鹽漬土中Na+濃度過高時(shí)，植物不僅受到Na+的毒害，也會造成K+和Ca2+的吸收減少，使植物的正常生理代謝遭到破壞，生長受到抑制。因此研究泡田回歸水中Na+含量指標(biāo)變化及其溶脫規(guī)律對研究鹽堿土泡田改良有重要意義。

表1 土壤中主要離子含量及總鹽監(jiān)測結(jié)果 單位：mg/kg

表2 灌溉水中主要離子及總鹽監(jiān)測結(jié)果 單位：mg/l

表3 洗脫后水中主要離子監(jiān)測結(jié)果 mg/l

表4 水中主要離子及總鹽特征溶出率計(jì)算結(jié)果 %

對于鹽土，泡田水中Na+的濃度范圍為656.91～1444.40mg/L，平均溶出濃度為1091.42mg/L，溶脫率范圍為8.95%～21.08%，平均溶脫率為12%。

對于重度鹽堿土，泡田水中Na+的濃度范圍為321.67～476.28mg/L，平均溶出濃度為380.36mg/L，溶脫率范圍為7.03%～11.79%，平均溶脫率為9.54%。

對于中度鹽堿土，泡田中Na+的溶出濃度范圍為308.65～378.19mg/L，平均溶出濃度為336.06mg/L，溶脫率范圍為7.03%～9.81%，平均溶脫率為8.44%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中Na+的溶出濃度范圍為202.17～398.38mg/L，平均溶出濃度為258.21mg/L，溶脫率范圍為8.36%～18.66%，平均溶脫率為11.29%。

總上分析，可以看出Na+水溶性較強(qiáng)，因此泡田回歸水中Na+的溶出濃度都較高。

2）泡田過程中Mg2+的溶脫規(guī)律

對于鹽土，泡田回歸水中Mg2+的濃度范圍為7.80-18.88mg/L，平均溶出濃度為13.64mg/L，溶脫率范圍為0.52%～8.93%，平均溶脫率為4.64%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中Mg2+的濃度范圍為5.88～71.98mg/L，平均溶出濃度為27.58mg/L，溶脫率范圍為0.03%～13.16%，平均溶脫率為4.46%。

對于中度鹽堿土，泡田中Mg2+的溶出濃度范圍為4.84～24.51mg/L，平均溶出濃度為9.10mg/L，溶脫率范圍為0.04%～5.20%，平均溶脫率為1.23%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中Mg2+的溶出濃度范圍為4.81～5.46mg/L，平均溶出濃度為5.13mg/L，溶脫率范圍為0.20%～0.78%，平均溶脫率為0.46%。

3）泡田過程中K+的溶脫規(guī)律

對于鹽土，泡田回歸水中K+的濃度范圍為2.50～2.72mg/L，平均溶出濃度為2.62mg/L，溶脫率范圍為0.16%～0.71%，平均溶脫率為0.40%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中K+的濃度范圍為2.94～5.11mg/L，平均溶出濃度為3.70mg/L，溶脫率范圍為0.74%～4.09%，平均溶脫率為1.92%。

對于中度鹽堿土，泡田中K+的溶出濃度范圍為2.49～3.92mg/L，平均溶出濃度為2.89mg/L，溶脫率范圍為0.05%～1.88%，平均溶脫率為0.63%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中K+的溶出濃度范圍為2.55～2.81mg/L，平均溶出濃度為2.67mg/L，溶脫率范圍為0.22%～1.00%，平均溶脫率為0.59%。

K+溶脫率為：重度鹽堿土＞輕度鹽堿土＞中度鹽堿土＞鹽土

4）泡田過程中Ca2+的溶脫規(guī)律

鈣作為鹽基成分的主導(dǎo)離子，它的含量變化直接影響著土壤的理化性質(zhì)。研究區(qū)土壤中陽離子含量依次為：Na+＞Ca2+＞Mg2+＞K+，Ca2+含量遠(yuǎn)高于Mg2+和K+含量。泡田回歸水中Ca2+濃度如下：

對于鹽土，泡田回歸水中Ca2+的濃度范圍為45.35～214.51mg/L，平均溶出濃度為131.28mg/L，溶脫率范圍為0.19%～20.09%，平均溶脫率為9.34%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中Ca2+的濃度范圍為18.71～319.21mg/L，平均溶出濃度為120.11mg/L，溶脫率范圍為0.19%～16.05%，平均溶脫率為5.59%。

對于中度鹽堿土，泡田中Ca2+的溶出濃度范圍為17.52～82.99mg/L，平均溶出濃度為31.98mg/L，溶脫率范圍為0.11%～5.53%，平均溶脫率為1.38%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中Ca2+的溶出濃度范圍為18.37～20.93mg/L，平均溶出濃度為19.66mg/L，溶脫率范圍為0.62%～1.04%，平均溶脫率為0.85%。

5）泡田過程中CO3

2-的溶脫規(guī)律對于鹽土，泡田回歸水中CO32-的濃度范圍為129.60～331.20mg/L，平均溶出濃度為225.00mg/L，溶脫率范圍為4.51%～6.97%，平均溶脫率為5.74%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中CO32-的濃度為28.80～39.60mg/L，平均溶出濃度為34.80mg/L，溶脫率范圍為2.81%～3.19%，平均溶脫率為3.06%。

對于中度鹽堿土，泡田中CO32-的溶出濃度范圍為7.2～28.8mg/L，平均溶出濃度20.66mg/L，溶脫率范圍為1.11%～3.33%，平均溶脫率為2.55%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中CO32-的溶出濃度范圍為8.20～15.40mg/L，平均溶出濃度為11.37mg/L，溶脫率范圍為3.18%～3.80%，平均溶脫率為3.56%。

CO32-的總?cè)艹鲂食尸F(xiàn)出：鹽土＞重度鹽堿土＞輕度鹽堿土＞中度鹽堿土。

6）泡田過程中HCO3-的溶脫規(guī)律對于鹽土，泡田回歸水中HCO3-的濃度范圍為980.88～2723.04mg/L，平均溶出濃度為1819.02mg/L，溶脫率范圍為3.50%～17.71%，平均溶脫率為8.21%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中HCO3-的濃度為592.92～670.96mg/L，平均溶出濃度為621.37mg/L，溶脫率范圍為2.87%～4.08%，平均溶脫率為3.62%。

對于中度鹽堿土，泡田中HCO3-的溶出濃度范圍為524.56～670.96mg/L，平均溶出濃度568.62mg/L，溶脫率范圍為3.83%～6.02%，平均溶脫率為4.93%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中HCO3-的溶出濃度范圍為395.28-455.16mg/L，平均溶出濃度為421.68mg/L，溶脫率范圍為2.36%～4.60%，平均溶脫率為3.44%。

7）泡田過程中Cl-的溶脫規(guī)律

對于鹽堿土而言，Cl-是土壤中最活躍的陰離子，Cl-帶一價(jià)負(fù)電荷，其本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在土壤中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且不易為土壤膠體吸附，其水溶性和遷移性較強(qiáng)，容易隨水分運(yùn)動。

對于鹽土，泡田回歸水中Cl-的濃度范圍為31.95-142.00mg/L，平均溶出濃度為78.99mg/L，溶脫率范圍為0.48%～6.71%，平均溶脫率為3.25%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中Cl-的濃度為44.38～60.35mg/L，平均溶出濃度為51.48mg/L，溶脫率范圍為2.42%～4.73%，平均溶脫率為3.53%。

對于中度鹽堿土，泡田中Cl-的溶出濃度范圍為47.93～63.90mg/L，平均溶出濃度56.71mg/L，溶脫率范圍為2.63%～5.45%，平均溶脫率為3.94%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中Cl-的溶出濃度范圍為30.71～134.90mg/L，平均溶出濃度為59.28mg/L，溶脫率范圍為0.61%～25.18%，平均溶脫率為7.44%。

8）泡田過程中SO42-的溶脫規(guī)律

泡田回歸水中SO42-濃度及其溶脫效率如下：對于鹽土，泡田回歸水中Cl-的濃度范圍為32.80～61.43mg/L，平均溶出濃度為45.85mg/L，溶脫率范圍為7.15%～15.69%，平均溶脫率為9.85%。

對于重度鹽堿土，泡田回歸水中Cl-的濃度為48.97～56.95mg/L，平均溶出濃度為52.61mg/L，溶脫率范圍為10.96%～18.12%，平均溶脫率為13.44%。

對于中度鹽堿土，泡田中Cl-的溶出濃度范圍為43.07～56.52mg/L，平均溶出濃度50.82mg/L，溶脫率范圍為8.46%～14.96%，平均溶脫率為11.52%。

而對于輕度鹽堿土，泡田中Cl-的溶出濃度范圍為27.43～35.59mg/L，平均溶出濃度為32.26mg/L，溶脫率范圍為5.07%～8.00%，平均溶脫率為6.83%。

從表4 可以看出，水中主要離子及總鹽特征溶出率溶脫效果差異很大，HCO3-、Na+本身含量高，溶脫率也高；K+含量低，溶脫率也低。通過各鹽分離子總?cè)苊撀实挠?jì)算，陽離子的易于溶脫順序是：Na+＞Mg2+＞Ca2+＞K+，陰離子的易于溶脫順序是：Cl-＞HCO3-＞SO42-＞CO32-。