長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對農(nóng)田影響的研究綜述

甘泉

【摘要】膜下滴灌技術(shù)是覆膜種植技術(shù)與滴灌技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新的灌溉技術(shù)，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)從1996年開始引進(jìn)膜下滴灌技術(shù)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、示范和推廣已經(jīng)18個年頭，該技術(shù)在應(yīng)用后是否存在衍生問題和潛在威脅，專家學(xué)者們對此問題進(jìn)行了哪些方面的研究，研究進(jìn)展和研究結(jié)果怎么樣。本文從長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對土壤鹽分及pH值的影響、對環(huán)境的影響等方面綜述了國內(nèi)有關(guān)長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對農(nóng)田影響的研究的研究進(jìn)展和成果，以期科學(xué)評價和推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】膜下滴灌；滴灌年限；土壤鹽分；此生鹽漬化；殘膜

引言

膜下滴灌技術(shù)，顧名思義，是在膜下應(yīng)用滴灌技術(shù)。它是將以色列滴灌技術(shù)和國內(nèi)覆膜技術(shù)相結(jié)合的一種新的灌水技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)灌水方法和鹽堿地開發(fā)的思維方式，集地膜覆蓋與滴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一身，同時克服了單獨(dú)覆膜或滴灌時的不足。本文對長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行闡述。

1、長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對土壤鹽分及pH值的影響

追本溯源，要想搞清楚長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對土壤鹽分及pH值的影響就必須弄明白膜下滴灌土壤水鹽運(yùn)移的影響因子有哪些以及膜下滴灌土壤水鹽運(yùn)移的機(jī)理等。土壤中鹽分的運(yùn)移是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程，眾多專家學(xué)者對此進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。土壤鹽分隨著土壤水分的運(yùn)動而遷移，在滴灌條件下，土壤鹽分運(yùn)移受到滴頭流量、灌水量、灌水歷時、土壤質(zhì)地和初始含水量的影響。在研究了膜下滴灌技術(shù)參數(shù)后，當(dāng)?shù)晤^流量大、超出點(diǎn)源人滲能力時，土壤表面將會積水，形成水平濕潤范圍大于垂直向下濕潤深度。這種情況下不利于鹽分向下移動，同時隨著灌水強(qiáng)度增加，人滲水分將在較大毛管中運(yùn)動，不利于攜帶較多鹽分向深層遷移，降低了淋洗水效率。布設(shè)滴頭時，必須使?jié)駶欝w進(jìn)行交替，故滴頭間距取計(jì)劃深度的2/3，即15-20cm較宜。研究了灌水頻率對膜下滴灌土壤水鹽分布和棉花生長的影響后，結(jié)果表明：在灌水量相同的情況下，高含鹽量土壤花鈴期高頻灌溉與低頻灌溉相比，棉花增產(chǎn)28%，而對于低鹽土，灌溉頻率對產(chǎn)量沒有顯著影響。研究了土壤質(zhì)地對膜下滴灌鹽分的運(yùn)移規(guī)律后，結(jié)果表明：土壤質(zhì)地條件不同鹽分運(yùn)移規(guī)律也是不相同的，壤土的棉田中鹽分分布在0-60cm土層呈逐漸增多趨勢，而在60-100cm土層呈逐漸減少趨勢。但在黏土中此規(guī)律則并不明顯。

2、長期應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)對環(huán)境的影響

如今，生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為全球關(guān)注的重大問題，利用現(xiàn)有土地進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作、發(fā)展經(jīng)濟(jì)，同時也要恢復(fù)綠洲是新疆發(fā)展農(nóng)業(yè)應(yīng)該遵循的原則。傳統(tǒng)的灌溉方法主要有渠灌和噴灌，雖然這些方法會造成水資源的大量浪費(fèi)，但另一方面這種傳統(tǒng)方法的灌溉也使得許多水分滲入田邊的土壤中，為田邊的生態(tài)林提供了生存的水分。膜下滴灌作為新型的精準(zhǔn)灌溉，沒有過多的水源浪費(fèi)，使得田邊的生態(tài)林缺少水分，長此以往會造成生態(tài)林大面積退化，可將結(jié)余下來的水灌溉田邊的生態(tài)林和流域下游生態(tài)用水將會產(chǎn)生更大的生態(tài)效益和社會效益。

與常規(guī)灌溉相比，膜下滴灌棉花苗期進(jìn)水早，蹲苗時間短，根系發(fā)育差，加上滴灌頻率高，導(dǎo)致根系生長量小且分布淺，80%以上的根系均集中在0-40cm土層內(nèi)。根系總量少且深層土壤根系分布少，不利于棉花根系吸收深層土壤的水分和養(yǎng)分，是阻礙低產(chǎn)棉田產(chǎn)量提高的主要因素。此外，棉花根冠比過小，加上鹽漬化等外界因素的影響，導(dǎo)致根系對鉀的吸收量減少，在生育后期不能滿足蕾鈴發(fā)育需要，如管理不慎，會造成其抗旱性、抗倒伏性減弱，生理后期容易導(dǎo)致蕾鈴脫落和植株早衰現(xiàn)象的發(fā)生。一旦發(fā)生早衰，對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的形成十分不利，輕度早衰常減產(chǎn)10%左右，重度早衰則可減產(chǎn)20%-50%，而且纖維品質(zhì)指標(biāo)也相應(yīng)降低。

運(yùn)用膜下滴灌技術(shù)很重要的一部分就是大量塑料膜的使用，覆膜具有顯著的增溫、保墑作用，可以大大提高農(nóng)業(yè)用水效率，但由于目前使用的地膜屬于不可降解的材料，需要回收清理，但存在不能完全回收的問題，所以隨著膜下滴灌技術(shù)運(yùn)用年限的增加，土壤中殘膜將會造成土壤污染。自20世紀(jì)70年代末，新疆便引進(jìn)了棉花塑料地膜栽培技術(shù)，有報道指出，1980-2007年，新疆共使用地膜約145萬t，其中，2005年膜下滴灌面積達(dá)到175×104hm2，約占播種面積的40.3%。盡管采用人工和機(jī)械回收等措施，但由于地膜厚度小、強(qiáng)度弱，回收困難大，每年仍然有大量地膜殘留在土地中。同時由于殘膜降解速度極慢，阻礙棉花生長和產(chǎn)量提高。土壤中殘膜量與覆膜年限有關(guān)，覆膜年限越久，殘留量越高，污染越嚴(yán)重，連續(xù)覆膜10年和20年單種棉花棉田中地膜殘留量可分別達(dá)（259.7±36.78）kg/hm2和（307.9±35.84）kg/hm2，當(dāng)土壤中殘膜量達(dá)75kg/hm2時，棉花單株鈴數(shù)即減少0.8-1.0個，導(dǎo)致棉花產(chǎn)量降低7.3%-21.6%，其危害程度不容小覷。以碎片形式大量存在于土壤中的殘膜會產(chǎn)生物理阻隔作用，導(dǎo)致土壤孔隙度下降、容重上升等土壤物理性質(zhì)變化，從而破壞耕層土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致爛種和爛芽率大幅度提高，根系生長受阻或畸變，不利于作物吸收土壤水分及養(yǎng)分，進(jìn)而降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)。另外，殘膜還影響機(jī)械耕作，并可能導(dǎo)致水分難以下滲、鹽難以被向下淋洗，從而造成根系層土壤鹽堿化程度加重等危害。

3、結(jié)語

下滴灌技術(shù)使用以來，因?yàn)槿コ伺艍A渠這種排鹽堿設(shè)施，使得土壤鹽分只進(jìn)不出。雖然節(jié)省了水資源，可以把作物根區(qū)的鹽分淡化，但是這只是一種治標(biāo)不治本的調(diào)節(jié)土壤鹽分分布的措施。有研究指出膜下滴灌條件下鹽分始終在農(nóng)田累積，到一定程度容易在強(qiáng)烈蒸發(fā)或者灌溉措施不合理等條件下，通過毛管作用強(qiáng)烈地聚集在地表，造成嚴(yán)重的農(nóng)田次生鹽漬化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響棉田可持續(xù)發(fā)展。也有研究指出長期膜下滴灌條件下，土壤濕潤鋒處的鹽分不會長期積累，不可能造成土壤次生鹽，造成土壤次生鹽堿化的原因不是膜下滴灌技術(shù)本身，而是水質(zhì)和不合理的灌溉制度。由于沒有完善的灌區(qū)水鹽監(jiān)測和灌溉試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，無長系列的監(jiān)測資料，目前研究成果還不能充分說明膜下滴灌技術(shù)應(yīng)用后衍生問題的潛在威脅。時間可以證明一切，隨著膜下滴灌技術(shù)應(yīng)用時間的推移，它所帶來的問題也將日益突出，孰對孰錯到時一目了然。

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