灌溉及土壤有機質(zhì)對土壤容重影響的研究

王 之，張夢婷

（河海大學(xué)，江蘇南京 210098）

灌溉及土壤有機質(zhì)對土壤容重影響的研究

王 之，張夢婷

（河海大學(xué)，江蘇南京 210098）

文章主要從灌溉方式、灌溉水質(zhì)、土壤有機質(zhì)含量等三個方面，研究其對土壤容重的影響，進而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

灌溉 水質(zhì) 方式 土壤有機質(zhì) 土壤容重

水是影響國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要因素。水資源缺乏是當(dāng)前我國社會可持續(xù)發(fā)展面臨的突出問題之一。水資源短缺同時也制約著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。2009年，全國總用水量為5 933億m3，農(nóng)業(yè)用水量為3 687億m3，占總用水量的62.1%。

目前，我國灌溉水利用系數(shù)平均為0.50，遠低于世界的先進水平0.7～0.8，這說明，我國灌溉水利用系數(shù)具有很大的提升空間。如果灌溉水利用系數(shù)從0.50提高到0.55，僅此一項，則可使我國每年節(jié)約水量達150億～200 億m3［1］。在農(nóng)業(yè)可用水量逐漸減少而糧食產(chǎn)量需求增加的客觀現(xiàn)實之下，農(nóng)業(yè)節(jié)水備受世人關(guān)注，因此，節(jié)水灌溉原理與技術(shù)研究進展較快［2］。

土壤是人類賴以生存的根本資源，土壤作為灌溉水長期載體，而引發(fā)自身質(zhì)量或環(huán)境的變化，并沒有引起人們足夠的重視。土壤容重作為土壤最為重要的土壤物理性狀之一，對研究灌溉水質(zhì)及灌水方式對土壤容重的影響十分必要。土壤容重是指一定容積的土壤（包括土粒及粒間孔隙）烘干后，重量與同容積水重的比值，不僅可以綜合反映土壤的松緊度和通氣透水性，還能間接反映土壤的肥力狀況和生產(chǎn)力水平［3］。

土壤有機質(zhì)是指存在于土壤中的所含碳的有機物質(zhì)。它包括各種動植物的殘體、微生物體及會分解和合成的各種有機物質(zhì)，是土壤固相部分的重要組成。盡管土壤有機質(zhì)的含量只占土壤總量的很小一部分，但它對土壤的形成、土壤的肥力、環(huán)境的保護及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面，都有著極其重要的作用［4］。而土壤容重是土壤最為重要的土壤物理性狀之一。因此，國內(nèi)外對土壤有機質(zhì)含量與土壤容重的關(guān)系展開了相關(guān)研究。

1 灌溉對土壤容重的影響

1.1 水質(zhì)影響

近年來，國內(nèi)外研究認為，不同灌溉水的水質(zhì)對土壤物理性質(zhì)影響極大，如Beltran［5］分析了咸水灌溉可能帶來的環(huán)境問題，提出了避免鹽分積累的多種措施。肖振華學(xué)者提出，以灌溉水礦化度和鈉吸附比（SAR）為兩個主要指標(biāo)，研究不同灌溉水質(zhì)對土壤化學(xué)性質(zhì)和作物生長的影響。肖振華、Tedeschi、吳忠東等人［6］的研究表明，咸水灌溉會對土壤物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，土壤積鹽程度與灌水化度相關(guān)，并且會使土壤飽和浸提液的SAR 升高。在短期咸水灌溉條件下，供水不足時，作物可以充分利用土壤水分，以贏為主；在非充分供水條件下，土壤水分以虧為主。長期高礦化度咸水灌溉下，使得土壤中鹽分嚴重沉積，土壤水分以贏為主，土壤含水量保持在較高的水平。葉海燕通過中科院南皮生態(tài)試驗站冬小麥微咸水灌溉試驗，研究出不同灌溉定額，對土壤水分利用效率、鹽分運移規(guī)律及作物產(chǎn)量的影響，并提出灌區(qū)適宜的灌溉制度。因此，可以認為，作物耗水量隨著灌溉水礦化度的提高而降低，土壤容重也隨著土壤含鹽量的增高而降低，且當(dāng)土壤含鹽量較高時，水分消耗量主要受灌溉水質(zhì)的影響。

付小勇等人通過對造紙廢水灌溉沙漠人工林土壤容重和孔隙度的研究表明，隨著灌溉時間的增加，土壤容重呈減小的趨勢，而土壤孔隙度表現(xiàn)為明顯增大的趨勢。土壤經(jīng)造紙廢水灌溉后，廢水中含有的大量有機質(zhì)進入土壤，可促進土壤的酶活性，從而增強了土壤的透氣性和透水性。李家業(yè)等研究表明，長期使用造紙污染水灌溉，會對土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，土壤的容重降低，土壤的孔隙度增加。但，土壤的有機質(zhì)含量增加，有利于改善土壤的理化性質(zhì)。

因此，相同深度土壤的容重，隨著灌溉年限的增加逐漸降低；土壤孔隙度，隨著灌溉年限的增加而增加。此外，近年來對于灌溉水質(zhì)的研究，則主要集中在污水灌溉、咸水灌溉、再生水灌溉及工業(yè)廢水灌溉方面，而灌溉水質(zhì)中，含有的重金屬元素在土壤中的轉(zhuǎn)化、遷移機制及土壤重金屬起始含量與灌溉水質(zhì)的關(guān)系，對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響關(guān)注較少?；谕寥啦煌睦砘瘲l件，制定不同灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有重要的指導(dǎo)作用。

1.2 方式影響

目前，國內(nèi)外關(guān)于灌水方式對土壤容重的影響，進行了大量的研究，取得了相當(dāng)多的成果。

王建東等人通過多年的田間試驗，研究出在充分灌水和非充分灌水條件下，土壤容重的影響變化。在充分灌水條件下，灌水方式對各層土壤容重的影響不顯著，但長時期內(nèi)，不同灌水模式下的各土層容重，必然會產(chǎn)生明顯差異，從而會造成土壤結(jié)構(gòu)和土壤松緊度的各異。地面灌水相比地表滴灌具有更大灌水定額，地面灌水5～10 cm土壤容重，大于地表滴灌5～10 cm土壤容重；非充分灌水條件下，無論是地面灌水，還是地表滴灌方式，3 年內(nèi)的容重平均最小值，均出現(xiàn)在5～10 cm 土層。非充分灌時，灌水方式對表層土壤0～10 cm的土壤容重影響相對較小。

李蕊在研究不同灌溉方式下，林地的土壤水分物理性質(zhì)時，分析得到，林地實行噴灌方式，較無水灌溉和大水漫灌，土壤容重有所下降，噴灌能在一定條件下，降低土壤容重，改善土壤孔隙狀況，提高土壤的持水能力，從而改善土壤水分的理化性質(zhì)。此外，大水漫灌不僅不能改善土壤水分的物理性質(zhì)，而且還會導(dǎo)致水的利用率下降。

費良軍等人研究渾水波涌灌和連續(xù)灌條件下，田間土壤容重、泥沙顆粒組成、沉積厚度等沿畦長的分布規(guī)律時提出，對于渾水波涌灌和連續(xù)灌，除了沉沙厚度大于2 cm的田，土壤容重大小接近外，其它位置的田，土壤容重大小和沉沙厚度基本呈正相關(guān)系。渾水波涌畦灌和連續(xù)畦灌后，平均容重大小相差不大，而清水連續(xù)畦灌和波涌畦灌后，整塊田間土壤平均容重基本相同。

針對上述灌水方式對土壤容重影響的研究表明，在充分灌水的長時間內(nèi)，地面灌對上層耕作土壤（0～30 cm）容重變化的影響，要大于非充分灌水條件作用下的，說明地面灌水方式提高了表層土壤（0～10 cm）的緊實度。在非充分灌水條件下，無論是地面灌，還是地表滴灌，都對表層耕作土壤（0～10 cm）的土壤容重影響相對較小。在林地灌溉中，應(yīng)首選噴灌方式，噴灌可使土壤容重下降，使土壤的總孔隙度增加，進而改善土壤的理化性質(zhì)。在渾水波涌灌和連續(xù)灌水條件下，田間畦首和畦尾沉沙厚度和容重大，畦中部沉沙厚度和容重小。

通過研究可以看出，國內(nèi)針對灌水方式，對土壤肥容重的影響研究較多，進而研究對種植作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。但是，絕大多數(shù)實驗只研究了單一影響因素對土壤理化性狀的影響。因此，在今后的研究中，可以加強多因素灌水方式對土壤容重的影響，進而提出符合田間實際情況的灌溉制度。

2 有機質(zhì)含量對土壤容重的影響

農(nóng)作物的生長是從土壤中獲得生長發(fā)育所需的有機物及其它營養(yǎng)物質(zhì)。土壤有機質(zhì)雖只占土壤總質(zhì)量的極小比重，但卻嚴重影響著土壤的理化性質(zhì)［4］。土壤有機質(zhì)含量作為土壤固相的重要組成部分，而土壤容重則是土壤最為重要的土壤物理性狀之一。Logsdon認為，容重可以反映土壤的緊實度和孔隙情況，是評價土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。因此，研究土壤有機質(zhì)含量與土壤容重的關(guān)系，對于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

馬麟英等人以廣西東蘭縣退耕還林地和荒山林地的土壤剖面為研究對象，用重鉻酸鉀法-外加熱法，測定土壤有機質(zhì)的含量；采用環(huán)刀法，測定土壤容重。研究表明，隨著林地土壤有機質(zhì)含量的增加，其土壤容重值下降，土壤疏松多孔，即土壤總孔隙度增加。但土壤容重的下降量，卻與有機質(zhì)含量的增加量不相關(guān)。耕作層土壤有機質(zhì)含量較之其它土層土壤的有機質(zhì)含量，土壤容重變化更為密切。

Arvidsson，J等人研究了春季播種后，耕地中有機質(zhì)與土壤容重之間的關(guān)系。Ruehlmann，J等人運用非線性回歸模型，分析了有機質(zhì)含量對土壤容重的影響。劉明等人通過對桂林市10個典型剖面所代表的農(nóng)田耕作層土壤樣品的容重和有機質(zhì)測定數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，得出桂林市典型農(nóng)田耕作土壤的容重和土壤有機質(zhì)含量的時空變異性規(guī)律。

土壤中有機質(zhì)含量越多，土壤孔隙度越小，土壤容重越小。因此，土壤進行有機質(zhì)處理，能提高土壤孔隙度，降低土壤容重，顯著改善土壤的物理性質(zhì)。推測土壤有機質(zhì)含量變化，將影響整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，并將最終影響到食物安全。

3 結(jié)語

文章著重從灌溉水質(zhì)、灌水方式和土壤有機質(zhì)含量等，分析了土壤容重關(guān)系和時空變異性規(guī)律，并論述了近年來國內(nèi)外對土壤容重的研究進展及可行之處。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，當(dāng)今水資源短缺，成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問題。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，要善于借鑒并吸收國內(nèi)外的先進農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，應(yīng)用科學(xué)理論，制定出適宜的灌溉制度。要重視土壤容重和相應(yīng)理化性質(zhì)的變化，調(diào)控土壤的有機質(zhì)含量，從而確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收。

［1］ 彭世彰，高曉麗.提高灌溉水利用系數(shù)的探討.中國水利，2012，01）：33～35

［2］ 周春生，史海濱.節(jié)水灌溉技術(shù)研究綜述.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，12：314～320

［3］ 劉繼紅，蘭傳賓，陳杰.區(qū)域土壤容重轉(zhuǎn)換函數(shù)構(gòu)建與預(yù)測結(jié)果評價——以河南省封丘縣為例.土壤通報，2013，01）：77～82

［4］ 喬照華.土壤有機質(zhì)含量與土壤物理性能參數(shù)的相關(guān)性分析.中國農(nóng)村水利水電，2008，（2）：3～4

［5］ Beltran J M.Irrigation with saline water：benefits and environmentalimpact. Agricultural Water Management，1999，（40）：183～194

［6］ 肖振華，萬洪富，鄭蓮芬.灌溉水質(zhì)對土壤化學(xué)特征和作物生長的影響.土壤學(xué)報，1997，34（3）：272～284