我國(guó)微咸水灌溉研究進(jìn)展

王 輝

(北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，地表過(guò)程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，保障了13億人口的吃飯問(wèn)題，也為工業(yè)生產(chǎn)提供了原材料，因此維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定關(guān)乎我國(guó)的長(zhǎng)治久安。我國(guó)北方主要是旱作農(nóng)業(yè)類(lèi)型，灌溉農(nóng)業(yè)占據(jù)統(tǒng)治地位，需要大量的地表或者地下淡水水源，給當(dāng)?shù)氐乃Y源系統(tǒng)造成了巨大的壓力。當(dāng)干旱年份出現(xiàn)，面臨無(wú)水可用的局面的時(shí)候，也使得灌溉農(nóng)業(yè)本身的維系變得十分脆弱。因此，如何開(kāi)源節(jié)流成為灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大問(wèn)題。

微咸水灌溉是一種可行的開(kāi)源途徑，已為眾多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所佐證[1,2]。一般指礦化度2～5 g/L的含鹽水[1,2]，其下限值有時(shí)也會(huì)確定在1 g/L[3]，上限值在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有一定程度擴(kuò)展例如6 g/L等[4]，以淺層地下水的形式廣泛分布在我國(guó)華北、西北及沿海地帶[1]。為了更好地開(kāi)展微咸水灌溉實(shí)踐，全面而系統(tǒng)地總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)就變得十分重要。因此，本文基于華北平原大田灌溉農(nóng)業(yè)，兼及其他地域與農(nóng)業(yè)類(lèi)型，在可用微咸水礦化度閾值、降雨淋溶以及相關(guān)農(nóng)田管理措施對(duì)土壤鹽分累積狀況的影響和改善、微咸水灌溉對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)上的影響等方面進(jìn)行了分析和總結(jié)，為繼續(xù)深入開(kāi)展微咸水灌溉研究和實(shí)踐提供指導(dǎo)和幫助。

1 微咸水灌溉礦化度閾值標(biāo)準(zhǔn)

華北平原大田作物生長(zhǎng)期需要微咸水灌溉的主要是冬小麥和棉花，因此以冬小麥和棉花可用微咸水礦化度值為例來(lái)論述。

1.1 冬小麥

冬小麥生育期會(huì)遭遇到華北平原的干旱季節(jié)。干旱情況下土壤溶液濃縮，越干旱土壤溶液濃縮越厲害，濃度越高，滲透勢(shì)越高，嚴(yán)重影響作物根系的水分吸收和利用，而微咸水灌溉可以使得土壤溶液濃度大大降低。此時(shí)，微咸水灌溉可以確保土壤擁有較為適宜的水分條件，利于作物生長(zhǎng)。實(shí)測(cè)結(jié)果證明，春旱時(shí)土壤溶液濃度一般達(dá)到14 g/L，極端情況下甚至可以達(dá)到30～80 g/L；用礦化度3 g/L的微咸水灌溉后，土壤溶液濃度可以下降到6～10 g/L左右(根據(jù)作物生理學(xué)特征，小麥返青時(shí)土壤溶液濃度不得超過(guò)10 g/L，拔節(jié)期不得超過(guò)20 g/L)[5]，有利于作物的正常生長(zhǎng)。

使用微咸水灌溉冬小麥，其礦化度值有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如，2002-2005年間，河北滄縣1.53 g/L咸淡混合水灌溉試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)3年灌溉后，0～50 cm土壤平均含鹽量為0.09%，比普通地塊僅增加積鹽量0.05%，低于小麥正常生長(zhǎng)鹽分指標(biāo)(0.23%)。經(jīng)過(guò)1.53 g/L微咸水灌溉后，小麥單產(chǎn)為6 090 kg/hm2，均不低于普通地塊產(chǎn)量[6]。

河北欒城桶栽和大田試驗(yàn)表明，利用2 g/L以下微咸水灌溉冬小麥對(duì)冬小麥及后茬夏玉米全年產(chǎn)量無(wú)顯著影響[7]。

山東陵縣經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)表明，3 g/L以下微咸水灌溉冬小麥，只要增施肥料、加強(qiáng)管理，不致使土壤累積鹽分，就能保證冬小麥單產(chǎn)比不灌水情況下增產(chǎn)1倍[8]。河南封丘、河北南皮等地實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3 g/L微咸水可以作為冬小麥灌溉用水，但連續(xù)使用可能會(huì)導(dǎo)致土壤發(fā)生積鹽，應(yīng)避免連續(xù)使用微咸水進(jìn)行灌溉[9,10]。河北景縣咸水灌溉試驗(yàn)表明，利用3 g/L左右的微咸水連續(xù)灌溉5年后冬小麥根層土壤溶液濃度未超過(guò)其耐鹽能力，且作物產(chǎn)量有所增加。多年鹽分變化趨勢(shì)表明，1994-1997年間1 m深度內(nèi)土壤含鹽量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，總體變化不大；連續(xù)干旱的1997-1998年略呈上升趨勢(shì)；而微咸水灌溉結(jié)合麥秸覆蓋和施有機(jī)肥等農(nóng)田管理措施能有效減少根層土壤鹽分累積[11]。

河北深州試驗(yàn)表明，4 g/L咸水灌溉的小麥和玉米產(chǎn)量分別較淡水灌溉減產(chǎn)8.87%和7.16%，減產(chǎn)幅度較小；在0～40 cm作物根層，利用礦化度>4 g/L咸水灌溉的土壤鹽分增加幅度較大，增加值為2.13～2.56 g/kg；而利用礦化度<4 g/L咸水灌溉的土壤鹽分一直都<2 g/kg(低于鹽堿土標(biāo)準(zhǔn))[12]。

山東省巨野縣曾經(jīng)利用3～4.5 g/L微咸水在冬小麥拔節(jié)、抽穗、開(kāi)花、灌漿等生長(zhǎng)期每次灌水750～900 m3/hm2，對(duì)冬小麥生長(zhǎng)不但沒(méi)有危害，反而增產(chǎn)18%(相比不澆水地塊)[13]。

天津靜海試驗(yàn)結(jié)果表明，干旱年份，在保證冬灌條件下利用小于5 g/L咸水灌溉冬小麥?zhǔn)强尚械模軌颢@得350 kg/667 m2左右的產(chǎn)量。利用微咸水灌溉，應(yīng)選擇耕層含鹽量在0.1%左右的土壤，且灌溉水礦化度值要小于5 g/L[14]。根據(jù)李志杰等，小麥微咸水灌溉成功施行的5項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為：礦化度小于5 g/L；有健全的田間排水工程；灌水次數(shù)1～2次；每次灌水量60 m3/667 m2；小麥起身拔節(jié)后、玉米八片葉后、棉花蕾期后灌溉[15]。

除此之外，河北南皮實(shí)驗(yàn)區(qū)在小麥生長(zhǎng)初期使用淡水灌溉、拔節(jié)以后使用5～6 g/L咸水灌溉取得了好收成，小麥產(chǎn)量?jī)H比生長(zhǎng)期全部使用淡水減產(chǎn)2.2%[5]。

因此，微咸水灌溉冬小麥的適宜礦化度要根據(jù)土壤含鹽量條件、降雨淋溶條件以及相關(guān)的農(nóng)田管理措施(例如完善的農(nóng)田排水設(shè)施、秸稈覆蓋、合適的灌溉時(shí)機(jī)等)的有無(wú)等來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，3～4 g/L左右是較為可行的。

1.2 棉 花

河北衡水田間小區(qū)試驗(yàn)表明，2 g/L微咸水灌溉土壤剖面鹽分增加幅度沒(méi)有超過(guò)棉花的耐鹽閾值，且含鹽量能夠保持年際間平衡。2 g/L微咸水灌溉對(duì)棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)沒(méi)有影響，在河北低平原內(nèi)使用是安全的[16]。

采自山東齊河縣的中壤土試驗(yàn)表明，旱季可以利用2～5 g/L微咸水直接灌溉棉花，不會(huì)使土壤含鹽量超過(guò)棉花的耐鹽度閾值。此外如果結(jié)合秸稈覆蓋，微咸水灌溉對(duì)土壤和棉花的影響將會(huì)降到最低[17]。

山東惠民田間小區(qū)試驗(yàn)表明，灌出苗水可以明顯降低棉田根層土壤電導(dǎo)率(EC)值，降低率在 26.8%～29%之間。與淡水滴灌相比，滴灌礦化度6 g/L以下咸水微咸水對(duì)棉花產(chǎn)量沒(méi)有明顯影響，而滴灌8 g/L以上咸水在降水偏少的年份能明顯降低棉花產(chǎn)量。從土壤鹽分積累情況來(lái)看，利用滴灌補(bǔ)灌一次6 g/L以下咸水后通過(guò)黃河水和夏季降雨淋洗，不會(huì)造成棉花根系分布層土壤鹽分的積累[18]。

河北低平原測(cè)試結(jié)果表明，僅就單株葉面積因素分析，畦灌方式下棉花幼苗能承受的底墑水礦化度最大值是2～4 g/L，溝灌方式為6～8 g/L。結(jié)合出苗率和幼苗生長(zhǎng)狀況，棉花播前底墑水可采用小于4 g/L的微咸水，灌溉方式以畦灌為好；小于8 g/L的高礦化度水亦有一定利用價(jià)值，但大于6 g/L時(shí)宜采用溝灌技術(shù)[19]。

因此，使用微咸水(1～5 g/L)灌溉棉花是可行的，一般不會(huì)超過(guò)棉花的耐受鹽度閾值。

1.3 玉 米

此外，華北平原夏玉米生長(zhǎng)期在干旱年份也會(huì)遭遇灌溉水源短缺問(wèn)題，微咸水灌溉也有一定的利用價(jià)值。例如，河南新鄉(xiāng)試驗(yàn)結(jié)果得出，微咸水礦化度不高于3 g/L時(shí)玉米產(chǎn)量較淡水灌溉減少低于6.4%，株高較淡水灌溉減少低于8.4%，同時(shí)0～20 m內(nèi)土壤鹽分與對(duì)照無(wú)顯著差異。因此使用礦化度低于3 g/L的微咸水進(jìn)行灌溉是可行的[20]。另外，在地下水埋深為2、3、4 m的地區(qū)，采用礦化度小于4 g/L的咸水進(jìn)行灌溉，在夏玉米整個(gè)生長(zhǎng)周期的0～100 cm土層內(nèi)不會(huì)形成積鹽現(xiàn)象[21]。因此，使用3～4 g/L微咸水在干旱年份灌溉夏玉米是可行的。

2 微咸水灌溉對(duì)土壤積鹽狀況影響

微咸水灌溉會(huì)將一部分鹽分帶入土體，在隨后的土壤水分蒸發(fā)過(guò)程中，容易將下層鹽分帶入上層，使得灌溉農(nóng)田發(fā)生次生鹽漬化危害。而另一方面，土壤積鹽又可以在汛期被降雨淋洗排出，從而有可能使得土壤周年內(nèi)鹽分累積狀況保持動(dòng)態(tài)平衡，保證微咸水灌溉既能夠抗旱增產(chǎn)又能夠不壞地。鹽堿地微咸水灌溉要隨時(shí)注意農(nóng)田土壤的鹽分狀況，確保作物生活期內(nèi)土壤溶液鹽分濃度不超過(guò)作物的正常生理耐受限度。

2.1 降雨淋洗對(duì)微咸水灌溉土壤積鹽的緩解作用

山東省慶云縣試驗(yàn)表明，年內(nèi)灌溉3次微咸水后土壤耕層鹽分在特別干旱年份有微量增加，且增加幅度小于原土壤含鹽量的20%，在農(nóng)作物耐鹽閾值以下，最終年際不產(chǎn)生積鹽[22]。山東陵縣試驗(yàn)結(jié)果表明，在春季干早無(wú)淡水的情況下利用淺層地下微咸水灌溉1～2水，可保證作物不減產(chǎn)，而且在平水年1 m土體內(nèi)不會(huì)發(fā)生鹽分累積狀況[15]。魯西平原微區(qū)定位試驗(yàn)結(jié)果表明，利用3～5 g/L微咸水補(bǔ)充灌溉，冬小麥田兩年后沒(méi)有發(fā)生積鹽現(xiàn)象，微咸水灌溉帶入土體的鹽分通過(guò)咸淡水輪灌和雨季自然淋洗，1 m土體總鹽量達(dá)到周年平衡[23]。

河北南皮實(shí)驗(yàn)區(qū)的多年實(shí)踐表明，利用2～5 g/L的微咸水灌溉，經(jīng)過(guò)雨季淋洗后不會(huì)影響土質(zhì)，對(duì)緩解華北鹽堿區(qū)水資源短缺具有重要意義[24]。天津靜海咸水灌溉模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，3 g/L微咸水農(nóng)田灌溉可以全年持續(xù)進(jìn)行；在汛期降雨量豐富、有淡水冬灌條件下，4 g/L微咸水灌溉也可以周年運(yùn)行[25]。河北曲周試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤水鹽動(dòng)態(tài)受灌溉和降雨影響從而表現(xiàn)出短期波動(dòng)和受季節(jié)更替影響從而表現(xiàn)出長(zhǎng)期波動(dòng)兩種變化狀況。在正常降雨年份，使用微咸水進(jìn)行灌溉是可行的，不會(huì)導(dǎo)致土壤次生鹽漬化的發(fā)生。在降雨量達(dá)到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制訂合理的條件下，微咸水可用于冬小麥和玉米的田間灌溉[26]。

2.2 改善微咸水灌溉土壤積鹽狀況的可行措施

可行的改善微咸水灌溉土壤鹽分累積狀況的措施包括提高單次灌水量、淡水灌溉淋洗、秸稈覆蓋、施用土壤改良劑等。

加大灌溉水量可以提高土壤的脫鹽率。內(nèi)蒙河套灌區(qū)SWAP模型模擬結(jié)果顯示，正常灌溉定額和淋洗灌溉定額下土壤鹽分都有所增加，但淋洗灌溉定額比正常灌溉定額小麥、葵花和玉米模型土壤鹽分分別降低了6.5%、0.7%、4%[27]。正常灌溉定額下，小麥試驗(yàn)田(5 g/L灌溉)、玉米試驗(yàn)田(4 g/L灌溉)、葵花試驗(yàn)田(5 g/L灌溉)鹽分在20～70 cm土層明顯增加；淋洗灌溉定額下，小麥試驗(yàn)田(5 g/L灌溉)、玉米試驗(yàn)田(4 g/L灌溉)、葵花試驗(yàn)田(7 g/L灌溉)鹽分在40～100 cm土層明顯增加，淋洗灌溉比正常灌溉土壤鹽分下移明顯[28]。

利用微咸水灌溉，可在每季作物生長(zhǎng)季結(jié)束后采用一次大定額淡水灌溉的方法使土壤鹽分淋出根層，減小鹽分對(duì)作物根系的危害[29]。山西省運(yùn)城盆地湖區(qū)灌區(qū)實(shí)踐表明，咸水灌溉成功關(guān)鍵是播前灌1次較大定額(2 700～3 600 m3/hm2)的河水儲(chǔ)灌壓鹽，能夠使土壤表層0～60 cm范圍脫鹽20.7%～33.6%，從而最終使土壤含鹽率維持在0.60%以下，保證小麥的正常出苗生長(zhǎng)[30]。如要保障小麥整個(gè)生命周期的正常生長(zhǎng)，灌區(qū)上游礦化度小于3 g/L的微咸水灌水次數(shù)以4次為宜；灌區(qū)中游礦化度3～5 g/L的咸水灌水次數(shù)以2～3次為宜，此外還需隔年增加1次小定額(1 200 m3/hm2)河水灌溉兼壓鹽；灌區(qū)下游5～7g/L的咸水灌溉次數(shù)最多1次或根本不能利用，此外每年需配給1～2次小定額(1 500 m3/hm2)河水灌溉兼壓鹽[30]。內(nèi)蒙河套灌區(qū)以試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及SWAP模型為基礎(chǔ)構(gòu)建的區(qū)域土壤水鹽運(yùn)移模型模擬結(jié)果顯示，春小麥生育期內(nèi)各咸水灌溉方案都會(huì)發(fā)生積鹽，但經(jīng)過(guò)秋澆灌溉后土壤積鹽大幅度減少，研究區(qū)整體處于脫鹽狀態(tài)。河套灌區(qū)鹽漬土條件下對(duì)區(qū)域土壤環(huán)境影響較小的咸淡水輪灌優(yōu)化方案為1水90 mm(淡水)、2水75 mm(淡水)、3水115.5 mm(3.84 g/L微咸水)、4水115.5 mm(3.84 g/L微咸水)的“淡咸咸”灌溉模式[31]。

秸稈還田能使土壤耕層結(jié)構(gòu)疏松，容重降低，非毛管孔隙度增加，減少土面蒸發(fā)，具有很好的保墑效果，有效抑制土壤鹽分表聚，使作物主要根系活動(dòng)層保持較低鹽分水平而不影響作物正常生長(zhǎng)[32]。能夠有效減輕微咸水灌溉對(duì)棉花生長(zhǎng)的不良影響[17]。魯北低平原田間試驗(yàn)結(jié)果表明，麥季利用2～4 g/L微咸水補(bǔ)灌1～2次，秸稈還田的小區(qū)沒(méi)有發(fā)生明顯積鹽現(xiàn)象，對(duì)糧食產(chǎn)量基本無(wú)影響。利用咸淡水輪灌壓鹽、秸稈還田抑鹽、雨季降水淋鹽綜合措施，能使土壤鹽分保持周年平衡，保證微咸水補(bǔ)灌的安全高效運(yùn)行[32]。

此外，微咸水灌溉下施用改良劑能提高土壤滲透性，降低土壤pH值和土壤電導(dǎo)率(EC)，降低土壤含鹽量[33]。例如天津靜海試驗(yàn)表明，重壤質(zhì)淺位厚層夾黏土壤施用沸石、磷石膏、風(fēng)化褐煤等改良劑能夠改善灌溉淺層地下微咸水(4.7 g/L)對(duì)土壤的影響，其中對(duì)灌溉微咸水后的土壤有較好改良效果的土壤改良劑配方為：100%膨潤(rùn)土；40%沸石+60%磷石膏；20%沸石+60%磷石膏+20%風(fēng)化褐煤；15%磷石膏+85%草炭；10%過(guò)磷酸鈣+90%牛糞[34]。

3 微咸水灌溉可以改善地下水水質(zhì)及鹽堿地分布狀況

開(kāi)采地下微咸水水源進(jìn)行灌溉，可能會(huì)有助于地下水水質(zhì)的改善以及鹽堿地分布面積的減小。河北南皮試區(qū)開(kāi)發(fā)利用淺層地下咸水，井灌井排與渠灌溝排相結(jié)合，使得鹽堿地面積由1974年的931 hm2減少到1983年的77 hm2，減少比例達(dá)92%。將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到更大范圍的南皮農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目區(qū)(13 333 hm2)后，更一舉使得鹽堿地面積在1983-1987年間減少57%。同時(shí)，淺層微咸水的開(kāi)發(fā)也顯著地改變了當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，使其?0世紀(jì)70年代的1～2 m下降到80年代的3～5 m以下，地下水位的下降進(jìn)一步促進(jìn)了鹽堿地的治理和開(kāi)發(fā)。1983-1987年間，南皮試驗(yàn)區(qū)淺層地下淡水(2 g/L以下)面積從20%增加到50%，有些地段表層至8m深度咸水已經(jīng)改造成可用淡水[5]。

4 微咸水灌溉對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)影響

4.1 冬小麥

山東省慶云縣微咸水灌溉試驗(yàn)表明，干旱條件下利用2～4 g/L微咸水灌溉農(nóng)作物，灌溉與不灌溉對(duì)比，小麥增產(chǎn)3 750 kg/hm2，不低于同類(lèi)農(nóng)田條件下淡水灌溉糧棉產(chǎn)量的90%[22]。

河北曲周試驗(yàn)研究表明，利用微咸水灌溉對(duì)冬小麥生長(zhǎng)有一定的抑制作用，使其地上部干物質(zhì)量只有淡水灌溉處理的75%左右，但對(duì)最后的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響不大，相應(yīng)地提高了收獲指數(shù)[35]。

河北欒城桶栽和大田試驗(yàn)表明，微咸水灌溉降低了小麥千粒重，但對(duì)穗粒數(shù)和穗數(shù)無(wú)顯著影響[5]。河北曲周咸淡輪灌與灌淡水操作試驗(yàn)表明，相比灌溉淡水操作，咸淡水輪灌使得冬小麥早期干物質(zhì)積累慢，葉面積指數(shù)(LAI)低，但后期積累養(yǎng)分能順利轉(zhuǎn)移到穗部，灌漿速度較快，也能獲得高產(chǎn)。而且冬后關(guān)鍵期咸淡輪灌比灌淡水處理莖葉干物質(zhì)積累量較多的轉(zhuǎn)移到籽粒中，灌漿速度快，兩者籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著差異。在此基礎(chǔ)上，施肥處理的LAI、灌漿速度和籽粒產(chǎn)量顯著大于不施肥處理[36]。一般作物苗期對(duì)鹽分脅迫的抵抗能力最差，因此利用微咸水灌溉應(yīng)該避開(kāi)作物的幼苗期，在苗期使用淡水，在非苗期使用咸水，充分發(fā)揮淡水和咸水的功效，是最優(yōu)的選擇。中科院南皮生態(tài)試驗(yàn)站研究結(jié)果表明，冬小麥拔節(jié)期應(yīng)盡量避免使用微咸水灌溉，淡(拔節(jié)水)淡(抽穗水)咸(灌漿水)的組合順序?yàn)樽顑?yōu)方案[10]。從水分利用效率大小、年內(nèi)鹽分平衡以及作物需水規(guī)律綜合考慮，小麥生育期內(nèi)全咸水灌溉適宜灌溉定額可以如下分配：拔節(jié)水50 m3/667 m2、抽穗水40 m3/667 m2、灌漿水30 m3/667 m2[37]。

此外，魯西平原微區(qū)定位試驗(yàn)結(jié)果表明，與淡水灌溉比較，微咸水灌溉配合麥秸覆蓋對(duì)冬小麥年產(chǎn)量無(wú)顯著差異，而不配和麥秸覆蓋則會(huì)造成減產(chǎn)[23]。天津靜海田間試驗(yàn)表明，微咸水灌溉時(shí)施用改良劑可以顯著增加小麥穗數(shù)和玉米穗粒數(shù)，提高作物產(chǎn)量。采用3.7 g/L微咸水灌溉配合施用改良劑是該地區(qū)適宜的微咸水灌溉模式[33]。因此，應(yīng)該采取相應(yīng)的田間措施并選擇適宜的時(shí)機(jī)，將微咸水灌溉對(duì)冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響降至最低。

4.2 其 他

山東省慶云縣微咸水灌溉試驗(yàn)表明，干旱條件下利用2～4 g/L微咸水灌溉農(nóng)作物，灌溉與不灌溉對(duì)比，夏玉米增產(chǎn)3 375 kg/hm2，棉花增產(chǎn)750 kg/hm2(籽棉)，不低于同類(lèi)農(nóng)田條件下淡水灌溉糧棉產(chǎn)量的90%[22]。

新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)一師試驗(yàn)結(jié)果表明，微咸水灌溉對(duì)棉花單鈴重的影響相對(duì)較小[38]。新疆巴州灌溉試驗(yàn)站測(cè)試結(jié)果表明，微咸水滴灌有利于促進(jìn)棉花前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及后期生殖生長(zhǎng)，棉花干物質(zhì)、單鈴重、單位面積鈴數(shù)及籽棉產(chǎn)量均高于淡水處理。而且微咸水中含有一定量的微量元素，合理利用微咸水灌溉不僅不會(huì)對(duì)棉花生長(zhǎng)造成脅迫，相反還能有效抑制土壤中Na+增長(zhǎng)，增強(qiáng)棉花對(duì)鹽分脅迫的抵抗能力，提高棉花產(chǎn)量[39]。

天津靜海田間試驗(yàn)表明，油葵蕾期采用3 g/L的微咸水灌溉非但不會(huì)抑制其生長(zhǎng)，反而還會(huì)促進(jìn)油葵品質(zhì)的提升，使其株高、莖粗、盤(pán)粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量均超過(guò)淡水處理；而油葵蕾期采用礦化度5 g/L以下的微咸水進(jìn)行灌溉時(shí)，產(chǎn)量也不會(huì)顯著降低。在淡水資源不足的情況下，6 g/L咸水也可以考慮用于油葵蕾期灌溉之用。雖然會(huì)造成一定程度的減產(chǎn)，但與蕾期缺水的情況相比較仍然可以較大程度地提高產(chǎn)量[40]。

河北臨西實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2、3 g/L微咸水與0.72 g/L淡水灌溉的大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)都沒(méi)有差異，4.3 g/L咸水直接灌溉比淡水灌溉產(chǎn)量降低約9%，而品質(zhì)方面沒(méi)有差異[41]。北京通州試驗(yàn)表明，在年降雨量約600 mm的半濕潤(rùn)地區(qū)，當(dāng)沒(méi)有足夠的淡水用于作物灌溉時(shí)可以利用5 dS/m以下的微咸水來(lái)灌溉黃瓜、番茄等對(duì)鹽分中等敏感的作物[42,43]。

此外，山西忻州試驗(yàn)表明，微咸水灌溉可以提高番茄果實(shí)的密度、可溶性固形物、總酸、Vc和糖酸比[44]。山東萊州測(cè)試表明，低濃度海水養(yǎng)殖廢水與地下微咸水混合水灌溉對(duì)菊芋根系和塊莖的生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)的積累有一定的促進(jìn)作用[45]。河北曲周試驗(yàn)結(jié)果表明，2 g/L咸淡混合水灌溉對(duì)蘋(píng)果和梨樹(shù)果實(shí)產(chǎn)量沒(méi)有影響，而且提高了蘋(píng)果和梨的果實(shí)質(zhì)量例如降低了蘋(píng)果可滴定酸含量、提高了梨果的果實(shí)硬度和可溶性固形物含量[46]。

由此可見(jiàn)，微咸水灌溉對(duì)作物的產(chǎn)量會(huì)造成一定的影響，但對(duì)于作物產(chǎn)品的品質(zhì)卻有可能沒(méi)有影響甚至有利于作物產(chǎn)品品質(zhì)的改善。

5 結(jié)論與討論

由前述可知，微咸水用于灌溉是可行的。在使用一定礦化度閾值以下的微咸水水源以及正確的田間管理情況下，土壤鹽分累積狀況不會(huì)威脅到作物的生長(zhǎng)，不會(huì)造成作物產(chǎn)量的嚴(yán)重減產(chǎn)，且使用一定礦化度值的微咸水灌溉還有可能會(huì)改善作物產(chǎn)品的品質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，首先要針對(duì)不同的農(nóng)作物種類(lèi)分別確定適宜的可資灌溉的微咸水礦化度值閾值，例如對(duì)于冬小麥來(lái)說(shuō)，一般礦化度3～4 g/L微咸水用于灌溉是可行的，棉花不超過(guò)6 g/L咸水微咸水也可以用于灌溉。其次，對(duì)于選定的作物種類(lèi)，適宜礦化度的微咸水進(jìn)行灌溉也將鹽分帶入土壤，除了降雨淋溶有助于土壤鹽分狀況改善以外，必須采用合理的灌溉措施，結(jié)合相應(yīng)的農(nóng)田管理，才能確保農(nóng)田土壤不積鹽，保障農(nóng)田生產(chǎn)體系的維持。例如，冬小麥苗期和拔節(jié)期盡量不使用微咸水進(jìn)行灌溉而選擇在作物生長(zhǎng)后期使用，只在作物生長(zhǎng)關(guān)鍵需水期遭遇到干旱時(shí)才考慮使用微咸水澆灌足量少次的救命水，要有好的農(nóng)田排水條件以保證降雨淋融、灌溉洗鹽等及時(shí)將農(nóng)田土壤中的鹽分淋洗排出，在作物生育期前或生育期后大水灌溉淋洗土壤鹽分改善田間鹽分狀況，在作物受到鹽害表現(xiàn)出一定萎蔫狀況下結(jié)合秸稈覆蓋控鹽、使用土壤改良劑等措施改善鹽分在根層的垂直分布情況等。為此，應(yīng)該加強(qiáng)田間土壤含鹽量以及分層分布情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以反饋調(diào)節(jié)田間種植系統(tǒng)包括灌溉水量、礦化度大小、灌溉時(shí)機(jī)、是否需要秸稈覆蓋控鹽、增施改良劑等各項(xiàng)參數(shù)，規(guī)避微咸水灌溉對(duì)土壤含鹽量及作物生長(zhǎng)狀況施加的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)田間管理的科學(xué)化。

微咸水灌溉作為一種極具潛力的開(kāi)源途徑，自然也面臨著一些不利后果，可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。包括最有可能的(微咸水)利用不當(dāng)帶來(lái)的土壤鹽堿化問(wèn)題，以及灌溉淋洗將部分土壤鹽分帶入淺層地下含水層從而造成淺層地下水的污染等。此外，微咸水灌溉會(huì)不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)品品質(zhì)造成影響也需要我們持續(xù)地加以關(guān)注。未來(lái)，應(yīng)該將微觀的田間土壤鹽分監(jiān)測(cè)以及作物生長(zhǎng)狀況監(jiān)測(cè)與宏觀的區(qū)域地下水環(huán)境健康狀況監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)，綜合考慮微咸水灌溉的適宜性問(wèn)題。

我國(guó)尤其是北方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著嚴(yán)峻的缺水問(wèn)題，微咸水利用為灌溉農(nóng)業(yè)的維持和發(fā)展提供了潛在的水源，是一種可行的開(kāi)源途徑。未來(lái)，應(yīng)繼續(xù)深入研究微咸水灌溉對(duì)土壤、作物以及地下水環(huán)境可能的影響，制定相關(guān)的灌溉水源礦化度和土壤鹽分標(biāo)準(zhǔn)，確保作物產(chǎn)量、品質(zhì)不受微咸水灌溉影響，也確保土壤鹽分條件不會(huì)惡化，最終使得間或利用微咸水進(jìn)行灌溉的我國(guó)北方灌溉農(nóng)業(yè)持續(xù)健康地發(fā)展。

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