內(nèi)蒙古河套灌區(qū)耕地與鹽荒地鹽分變化規(guī)律研究

王文達(dá)　蘭敬芳

摘要 以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為背景對(duì)耕地與鹽荒地鹽分變化展開研究。在野外實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析多因素影響下耕地和鹽荒地鹽分變化規(guī)律。結(jié)果表明，鹽荒地和耕地0～100 cm土層中都含有60～80 meq/100 g的非水溶性鈣鹽，而鹽荒地水溶性鹽的含量明顯升高。年度變化顯示，耕地可溶鹽年均提高了4.46%；鹽荒地可溶鹽年均提高了4.48%；耕地非可溶鹽年均提高了2.99%；鹽荒地非可溶鹽年均提高了3.87%，灌區(qū)每年灌溉水帶入的鹽分有少量在鹽荒地中積聚。鹽分變化對(duì)作物生長(zhǎng)的影響以及發(fā)展改良措施具有重要意義，為灌區(qū)水鹽管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)；耕地；鹽荒地；土壤鹽分

中圖分類號(hào) S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）03-0156-03

Abstract This paper studied the salinity variation of cultivated land and salt wasteland in Hetao Irrigation District in Inner Mongolia.Based on the field data and laboratory testing data，the paper analyzed the change rule of salinity in cultivated land and salt wasteland under multi-factor influence.The results showed that the 60～80 meq/100 g non-water-soluble salt Ca existed in 0～100 cm soil layer both in salt wasteland and cultivated land while the content of water-soluble salt in the wasteland increased significantly.The annual change showed that the water-soluble salt in the cultivated land increased by 4.46% annually，while the data in the salt wasteland was 4.48%.The non-water-soluble salt in the cultivated land increased by 2.99% annually，while the data in the salt wasteland was 3.87%，which meant that a small amount of the salt brought by the irrigation water into the irrigated area accumulated in the salt wasteland.The salt variation is important to the crop growth and draft of improving measures.It can provide scientific basis for the management of soil moisture and salt content in the irrigated area.

Key words Hetao irrigation district in Inner Mongolia；cultivated land；salt wastelend；soil salinity

1 試驗(yàn)區(qū)概況

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)位于干旱、半干旱地區(qū)，總控制面積達(dá)11 190 km2，是全國(guó)三大灌區(qū)之一[1]，灌溉面積5 743 km2 [2]，鹽荒地面積8.76 km2。降水多集中在6—8 月，年降水量139～222 mm，年蒸發(fā)量2 200～2 400 mm。蒸降比在10以上[3-5]。灌區(qū)年均地下水埋深1.24～1.79 m[6]。試驗(yàn)于2004—2009年在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)沙壕渠試驗(yàn)站光榮二隊(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行，試驗(yàn)期為每年4月末至10月初，選擇耕地間隙分布的鹽荒地，荒地面積1 497.6 m2。試驗(yàn)田土壤質(zhì)地為粉質(zhì)黏壤土，平均干容重為1.466 t/m3。

2 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

2.1 地下水水位與水質(zhì)的觀測(cè)

共設(shè)3個(gè)觀測(cè)井，孔深4 m，用于觀測(cè)地下水埋深和獲取水樣（圖1），用速測(cè)儀測(cè)定水質(zhì)樣的 EC值（圖2）及pH值，孔以距離南側(cè)地堰的距離命名分別為D5、D10、D15號(hào)孔。

2.2 土壤鹽分測(cè)定

采用田間取土，試驗(yàn)室自然風(fēng)干以1∶5土水混合提取液速測(cè)EC值、pH值和全鹽量（八大離子：CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+）的測(cè)定[7-9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 地下水影響

由圖3可以看出，在地下水埋深基本相同（分別為1.76、1.78、1.79、1.81 m），蒸發(fā)強(qiáng)度基本不變的情況下，地下水鹽分越大，浸入土壤的鹽分也就越多，地表土壤鹽分越大[10-15]。

由圖4可知，在地下水含鹽量基本相同（分別為8.2、8.0、7.6、7.8 mS/cm），蒸發(fā)強(qiáng)度基本不變的情況下，地下水埋深越淺，地表土壤鹽分越大。

3.2 降雨、積水對(duì)土壤鹽分的影響

若降雨不積水，耕地土壤中的鹽分都有普遍降低，耕地鹽分被淋洗到深層土壤或地下水中，荒地鹽分也被淋洗，但由于表層土壤鹽分過大，鹽分被代入下層土壤，降雨量越大，代入土層越深（圖5）。

在地表積水時(shí)，耕地土壤鹽分變化不大，但若長(zhǎng)時(shí)間積水，地下水鹽分則會(huì)上升至上層土壤；鹽荒地積水時(shí)鹽分向下運(yùn)移，浸入地下水或深層土壤中，若長(zhǎng)時(shí)間積水，會(huì)導(dǎo)致地下水、土壤及地表積水中的鹽分近似相同（圖6）。因此，雨季鹽荒地土壤鹽分降低，地下水鹽分增加。

3.3 灌溉水的影響及不同鹽分土壤的比較

只受蒸發(fā)影響下的土壤鹽分（圖7），高鹽度為鹽荒地；中鹽度為種植耐鹽堿作物耕地；低鹽度為耕地?？梢钥闯觯苷舭l(fā)作用的影響，深層土壤的含鹽量基本相同，鹽分主要積聚在表層土壤（0～20 cm），而且積聚量越多，鹽分也就越大。

耕地中有灌溉水，而鹽荒地中無灌溉水，所以灌溉水對(duì)土壤鹽分非常重要（圖8）。耕地土壤灌水后鹽分被代入地下水，并抬高地下水位，同時(shí)灌溉水水平滲透，鹽分直接浸入鹽荒地；鹽荒地中無灌溉水，且在強(qiáng)蒸發(fā)作用下，地下水水分強(qiáng)度增加，其攜帶的鹽分浸入鹽荒地，增加土壤鹽分，同時(shí)深層土壤增幅較大，表層較小，一段時(shí)間后，表層土壤鹽分增加，深層降低，灌溉水對(duì)鹽荒地的影響逐漸減弱。由此可見，灌水量越大，水平滲透量越大，地下水位越高，鹽荒地積鹽量越大；反之相同。因此，作物生育期耕地鹽分降低，鹽荒地鹽分增加。

4 鹽分變化分析

土壤中的鹽分可用電導(dǎo)法和醋酸銨溶解法分別測(cè)出水溶性鹽分與非水溶性鹽分，并比較2005年、2006年、2009年耕地與鹽荒地可溶鹽與非可溶鹽的變化（圖9）[16-18]。

4.1 耕地鹽分分布

耕地中0～100 cm土層中水溶性K、Na、Ca、Mg陽離子總含量為1～2 meq/100 g，而同一土樣，用醋酸銨提取測(cè)得。0～100 cm土層中非水溶性陽離子總量均在60～80 meq/100 g，且以Ca離子含量占絕大多數(shù)，占陽離子總量的80%以上。即耕地0～100 cm土層中非水溶性Ca鹽是該層中水溶性鹽的30～40倍。

4.2 鹽荒地鹽分分布

鹽荒地0～100 cm土層中水溶性K、Na、Ca、Mg陽離子總量4～5 meq/100 g，且以0～10 cm土層最為集中。而同一土層中非水溶性K、Na、Ca、Mg陽離子總含量60～80 meq/100 g，且以Ca離子為主，占到總量的80%以上，與耕地相近。

5 結(jié)論

研究顯示，鹽荒地和耕地0～100 cm土層中都含有60～80 meq/100 g的非水溶性鈣鹽，而鹽荒地水溶性鹽的含量明顯升高。年度變化顯示，可溶性鹽和非可溶性鹽耕地與荒地都有增加，耕地可溶鹽年均增加0.13 meq/100 g，提高了4.46%；鹽荒地可溶鹽年均增加0.3 meq/100 g，提高了4.48%；耕地非可溶鹽年均增加8 meq/100 g，提高了2.99%；鹽荒地非可溶鹽年均增加11 meq/100 g，提高了3.87%。灌區(qū)每年灌溉水帶入的鹽分有少量在鹽荒地中積聚[19-21]。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 郝芳華，歐陽威，岳勇，等.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水循環(huán)特征及對(duì)土壤水運(yùn)移影響的分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（5）：825-831.

[2] 王學(xué)全，高前兆.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水鹽平衡與干排水脫鹽分析[J].地理科學(xué)，2006，26（4）：455-460.

[3] 包森，孟慶喜，龐潤(rùn)玲.淺談發(fā)展河套灌溉及提高利用率的措施[J].內(nèi)蒙古水利，2008，144（2）：42-44.

[4] 李洪，黃國(guó)強(qiáng)，李鑫鋼.自然條件下土壤不飽和區(qū)中水含量分布模擬[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23（6）：1232-1234.

[5] 李保國(guó)，胡克林，黃元仿.土壤溶質(zhì)運(yùn)移模型的研究及應(yīng)用[J].土壤，2005，37（4）：345-352.

[6] 喬冬梅，史海濱，霍再林.淺地下水埋深條件下土壤水鹽動(dòng)態(tài)BP網(wǎng)絡(luò)模型研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（9）：42-44.

[7] HANSSON KLAS，LUNDIN LARS-CHRISTER.Equifinality and sensit-ivity in freezing and thawing simulations of laboratory and in situ data[J].Cold Regions Science and Technology，2006，44：20-37.

[8] DAHIYA RITA，INGWERSEN JOACHIM，STRECK THILO.The effect of mulching and tillage on the water and temperature regimes of a loess soil：experimental findings and modeling[J].Soil and Tillage Research，2007，96：52-63.

[9] AJDARY K，SINGH D K，SINGH A K，et al.Modelling of nitrogen leac-hing from experimental onion field under drip fertigation[J].Agricultural Water Manage，2007，89：15-28.

[10] GRUNBERGER OLIVIER，MACAIGNE PEGGY.Salt crust developme-nt in paddy fields owing to soil evaporation and drainage：contribution of chloride and deuterium profile analysis[J].Joumal of Hydrology，2008， 348：110-123.

[11] 白忠，徐旭.河套灌區(qū)解放閘灌域地下水?dāng)?shù)值模擬[J].節(jié)水灌溉，2008（2）：28-31.

[12] 史文娟，沈冰，汪志榮，等.蒸發(fā)條件下淺層地下水埋深?yuàn)A砂層土壤水鹽運(yùn)移特性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（9）：23-26.

[13] 夏衛(wèi)生，劉賢趙.土壤蒸發(fā)的動(dòng)力學(xué)分析[J].灌溉排水，2001，20（3）：17-20.

[14] 胡克林，肖新華，李保國(guó).不同類型下邊界條件對(duì)模擬灌溉農(nóng)田水分滲漏的影響[J].水科學(xué)進(jìn)展，2006，17（5）：665-670.

[15] 夏衛(wèi)生，雷廷武，楊文治，等.蒸發(fā)條件下土壤水分再分布的動(dòng)力學(xué)研究[J].水利學(xué)報(bào)，2002（7）：37-41.

[16] 王學(xué)全，高前兆，盧琦.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水資源高效利用與鹽漬化調(diào)控[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2005，19（6）：118-122.

[17] RITA DAHIYA，JOACHIM INGWERSEN，THILO STRECK.The effect of mulching and tillage on the water and temperature regimes of a loess soil：Experimental findings and modeling[J].Soil and Tillage Research.2007（96）：52-63.

[18] SHALHEVET J.Using water of marginal quality for crop porduction：Major issues[J].Agricultural Water Management，1994，25（3）：233-269.

[19] 李亮.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)耕荒地間土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[20] 李亮，史海濱，赤江剛夫，等.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)耕地與荒地間水鹽補(bǔ)排規(guī)律的研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2010（5）：73-77.

[21] 李亮.基于遙感技術(shù)與HYDRUS-1D模型河套灌區(qū)鹽荒地水鹽運(yùn)移規(guī)律研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.