地下水埋深對(duì)膜下滴灌棉田水鹽動(dòng)態(tài)影響及土壤鹽分累積特征

明廣輝，田富強(qiáng)，胡宏昌

0 引 言

傳統(tǒng)漫灌條件下，地下水埋深比較淺，在干旱區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈的氣候條件下，地下水溶解的鹽分通過(guò)潛水蒸發(fā)在土壤表層發(fā)生累積，易引發(fā)鹽堿化（自下而上的鹽堿化）[1-2]。全疆耕地面積411萬(wàn)公頃中，因鹽堿化影響作物生長(zhǎng)的面積約100萬(wàn)公頃[3]，土壤鹽堿化始終是干旱區(qū)綠洲灌溉農(nóng)業(yè)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重大威脅[4-5]。新疆農(nóng)業(yè)用水占到總用水的 90%，為了節(jié)約用水，膜下滴灌于20世紀(jì)90年代在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)開(kāi)始應(yīng)用推廣。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，截止2014年全疆膜下滴灌面積已達(dá)200萬(wàn)公頃，取得了顯著的節(jié)水和增產(chǎn)效益[6]。

膜下滴灌條件下，灌水頻次增加而次灌水量減少，這導(dǎo)致土壤鹽分運(yùn)移出現(xiàn)新特點(diǎn)。滴灌對(duì)根系層鹽分具有一定的淋洗作用，可以為作物主根系創(chuàng)造一個(gè)良好的水鹽環(huán)境[7-8]。但由于滴灌流量小并沒(méi)有把鹽分排出土體[9]，在缺乏冬春灌淋洗的條件下長(zhǎng)期滴灌（尤其是微咸水滴灌）也可能導(dǎo)致鹽堿化（自上而下的鹽堿化）。羅毅[10]在瑪納斯河綠洲大量調(diào)查土壤剖面鹽分和滴灌歷史，得出在原荒地基礎(chǔ)上進(jìn)行滴灌，土壤呈脫鹽趨勢(shì)，原耕地基礎(chǔ)上長(zhǎng)期滴灌，土壤呈積鹽趨勢(shì)。譚軍利等[11]、胡宏昌等[12]、張偉等[13]、李明思等[6]分別對(duì)4a、5a、7a、13a的膜下滴灌農(nóng)田進(jìn)行取樣跟蹤觀測(cè)，分別得出土壤鹽分下降、沒(méi)有明顯累積、逐年累積和穩(wěn)定在某一水平的相互矛盾的結(jié)果。對(duì)比其試驗(yàn)條件可以發(fā)現(xiàn)，在只有膜下滴灌的情況下，鹽分會(huì)逐年累積，但結(jié)合非生育期漫灌和排堿渠排鹽等水利措施可以使鹽分保持在一定水平或下降。

以上膜下滴灌條件下的土壤鹽分運(yùn)移規(guī)律研究都是在地下水淺埋1～2 m左右的條件下開(kāi)展的，其地下水與土壤根系層之間存在較頻繁的水分和鹽分交換。大面積節(jié)水灌溉的推廣會(huì)導(dǎo)致對(duì)地下水的補(bǔ)給減少，地下水埋深不斷增加，影響土壤深層的水鹽交換，導(dǎo)致土壤水鹽運(yùn)移可能呈現(xiàn)新的特征，亟需開(kāi)展相關(guān)研究[14-15]。本文采用定點(diǎn)長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)的手段，自2012年以來(lái)對(duì)新疆庫(kù)爾勒綠洲的膜下滴灌農(nóng)田進(jìn)行了連續(xù) 5a的土壤取樣觀測(cè)，基于近年來(lái)地下水位持續(xù)下降的條件，探究膜下滴灌農(nóng)田土壤水鹽剖面分布特征和不同生育階段水鹽變化，揭示不同地下水埋深條件下土壤鹽分累積特征，以期為干旱區(qū)鹽堿化防治提供支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在位于新疆自治區(qū)庫(kù)爾勒市西尼爾鎮(zhèn)的清華大學(xué)綠洲農(nóng)田生態(tài)水文實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)站處于天山南麓塔里木盆地邊緣孔雀河沖積平原上（圖 1a，86°12′E，41°36′N(xiāo)），海拔886 m，屬暖溫帶大陸性荒漠氣候，多年平均降水量為50 mm，Φ20蒸發(fā)皿蒸發(fā)量為2788 mm。試驗(yàn)農(nóng)田以粉質(zhì)壤土（0～80 cm）和砂質(zhì)壤土（80～150 cm）為主，0～30 cm為耕作層，干容重為1.62 g/cm3，30～80 cm為黏土層，干容重為1.74 g/cm3，80～150 cm干容重為1.58 g/cm3。地下水礦化度在3.0～8.0 dS/m，灌溉水的礦化度約為0.9 dS/m。

圖1 研究區(qū)和取樣圖示Fig.1 Schematic diagram of study area and sampling points

2008年開(kāi)始，該灌區(qū)農(nóng)田灌溉方式從漫灌轉(zhuǎn)變?yōu)槟は碌喂?。?010，該灌區(qū)90%以上的農(nóng)田均采用膜下滴灌。試驗(yàn)田面積為3.9 hm2，采用當(dāng)?shù)貜V泛運(yùn)用的“一膜一管四行”的棉花種植方式（如圖 1e）。當(dāng)?shù)匾话阍?11月和 3月根據(jù)來(lái)水情況，采用大水漫灌的形式進(jìn)行一次冬灌或春灌，灌溉量在300～375 mm之間。棉花一般在4月10日左右播種，6月10日左右開(kāi)始進(jìn)行滴灌，一直到棉花吐絮，共滴灌 12次，其中蕾期每次灌溉量為 30～40 mm，花鈴?fù)滦跗诿看?0～60 mm，全生育期滴灌總量為565 mm左右。

1.2 試驗(yàn)方法

本文采取原位定點(diǎn)、長(zhǎng)時(shí)間取樣觀測(cè)的方法研究土壤水鹽的變化規(guī)律，觀測(cè)時(shí)間從2012年到2016年。在地頭設(shè)置一臺(tái)雨量計(jì)和一口水井。雨量計(jì)離地面70 cm，采用自計(jì)式翻斗雨量筒（TE525MM）進(jìn)行觀測(cè)。地下水埋深利用水井中的自動(dòng)水位計(jì)（HOBO U20）觀測(cè)，同時(shí)用電導(dǎo)率儀測(cè)試地下水的電導(dǎo)率。在田間埋設(shè)兩套土壤水分連續(xù)觀測(cè)剖面。土壤水分探頭（Hydra Probe）分別埋設(shè)在膜間和膜下 5、10、20、30、40、50、60、80、100，120 cm深度處。

采用對(duì)角線取樣的方法在試驗(yàn)田膜下和膜間分別取樣，每次取樣設(shè)置10個(gè)重復(fù)，取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。取樣位置見(jiàn)圖1d和1e。取樣深度為5、10、20、30、40、50、60、80、100，120，150 cm。2012到2013年每月用土鉆取樣一次，2014年由于儀器故障導(dǎo)致地下水埋深和鹽分取樣缺測(cè)，2015年在生育期前后各取樣一次，2016年于生育期前取樣一次，生育期后取樣兩次。將采集的土樣在實(shí)驗(yàn)室 105度烘箱烘干，去除石子、草根等雜質(zhì)后進(jìn)行研磨，過(guò)2 mm篩子。稱取20 g土樣，按照5∶1水土配置混合液，振蕩和靜置各 30min后取其上清液，以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心30min，采用電導(dǎo)率儀測(cè)定其電導(dǎo)率。土壤質(zhì)量含鹽量的測(cè)算參考蔡阿興等[16]得到的新疆南部土壤電導(dǎo)率與土壤含鹽量的關(guān)系，如下

式中y是土壤電導(dǎo)率，dS/m；x是土壤含鹽量，g/kg。

1.3 土壤貯水量、累積含鹽量和深層水分交換量的計(jì)算

土壤貯水量的計(jì)算為

式中，S為150 cm深度內(nèi)土壤貯水量，mm；θ為各層土壤體積含水率；h為各層土壤厚度，cm。

單位面積150 cm深度土壤累積含鹽量的計(jì)算為：

式中 Ss為單位面積 150 cm深度土壤土壤累積含鹽量，kg/m2；c為各層土壤含鹽量g/kg，ρb為土壤容重，g/cm3。

由于連續(xù)的土壤水分觀測(cè)探頭的最大埋設(shè)深度為90 cm，本研究選擇90 cm的土壤控制體，采用農(nóng)田水量平衡法計(jì)算深層土壤水分交換量[17]，計(jì)算公式為：

式中I為灌溉量，mm；P為降水量，mm；ET為蒸散發(fā)量，mm；EF為深層水分交換量，mm；ΔS為灌溉前后土壤貯水量變化，mm；R為地表徑流，mm，干旱區(qū)降雨量小且滴灌流量有限，地表徑流一般不會(huì)發(fā)生，可以忽略；FL為側(cè)向交換量，mm，把膜下和膜間看作一個(gè)整體，滴灌濕潤(rùn)區(qū)在膜下，地膜阻礙了地表積水區(qū)向膜外擴(kuò)展，側(cè)向交換可以忽略。根據(jù)以上判斷，膜下滴灌土壤深層水分交換量可以簡(jiǎn)化為

水量平衡各項(xiàng)中，灌溉量通過(guò)滴灌系統(tǒng)中的壓力水表測(cè)量獲得，蒸散發(fā)利用渦度相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，土壤貯水量的變化根據(jù)土壤水分探頭連續(xù)觀測(cè)的土壤水分進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分和地下水埋深的變化

圖 2顯示了試驗(yàn)期內(nèi)膜下滴灌棉田表層土壤水分對(duì)降雨和灌溉的響應(yīng)，以及地下水埋深的動(dòng)態(tài)變化，表 1列出了逐年棉花不同生育階段的90 cm深度土壤控制體的水量平衡各項(xiàng)以及潛在蒸發(fā)量?？偟膩?lái)說(shuō)，5a來(lái)降水灌溉量之和差別不大，平均586 mm。滴灌主要在6月初到8月底進(jìn)行，由圖2可以看出膜間和膜下土壤水分對(duì)灌溉和降水的響應(yīng)，受滴灌影響膜下水分明顯大于膜間且變化較膜間劇烈。5a來(lái)，地下水位下降明顯，滴灌期間地下水埋深從2012年的2.5 m增加到2013年的3.0 m，2015和2016年滴灌期地下水埋深在5.0～6.0 m之間。2012、2013、2014和2015年于3月份進(jìn)行的春灌（灌水量見(jiàn)表1）導(dǎo)致土壤水分快速增加，地下水位迅速升高然后又很快下降。在苗期地下水位繼續(xù)下降，隨著滴灌的進(jìn)行地下水位趨于穩(wěn)定，在生育末期及收獲以后地下水位又迅速下降，在冬季凍融期地下水位趨于穩(wěn)定。2015年和2016年周?chē)剡M(jìn)行的冬灌使得地下水位大幅度上升，但該農(nóng)田由于未冬灌土壤水分則未發(fā)生劇烈變化。

表1 土壤控制體（90 cm深度）內(nèi)水量平衡、地下水埋深和潛在蒸發(fā)量Table 1 Soil water balance, water table depth and potential evapotranspiration for controlled soil profile (90 cm depth)

2.2 膜下滴灌土壤水鹽剖面特征

圖3a、b、c、d給出了膜下和膜間土壤水鹽剖面特征。由圖可知，不同時(shí)間膜下和膜間水分和鹽分剖面具有一致性，所以將所有的剖面進(jìn)行平均（圖 3e、f），使其更容易觀察和分析。從圖3e中可以看出，0～150 cm膜下水分明顯大于膜間，但膜下和膜間的水分剖面均呈反“S”型，0～50 cm土壤水分逐漸增大，50～120 cm土壤水分逐漸降低，150 cm膜下水分有少許增加。40～60 cm土壤水分明顯大于其他各層，其原因是40～60 cm處于耕作層以下的黏土層，土壤容重和田間持水量較高。

圖2 膜下滴灌農(nóng)田表層土壤水分（5 cm深度處）對(duì)灌溉與降水的響應(yīng)和地下水埋深的變化Fig.2 Response of soil water in depth of 5 cm to irrigation and precipitation and variation of water table depth

膜下和膜間的土壤鹽分剖面均為典型的表聚型分布，也被稱為“酒杯”狀分布[6]。而在地下水埋深較淺的耕地，由于漫灌的長(zhǎng)期淋洗，土壤鹽分剖面呈現(xiàn)倒“酒杯”狀[18]。從圖3f可以看出，膜下膜間剖面鹽分主要積聚在0～40 cm土層范圍內(nèi)，0～40 cm鹽分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于下層土壤含鹽量，隨深度增加土壤鹽分大致呈指數(shù)型遞減分布。與膜間0～40 cm鹽分持續(xù)下降不同，膜下鹽分在20～30 cm處積聚，主要是因?yàn)楦材?duì)表層土壤鹽分累積有一定的抑制作用[7]。膜間鹽分含量在0～30 cm明顯大于膜下，30 cm以下兩者差別不大，反映了滴灌淋洗和覆膜抑制返鹽的綜合影響。對(duì)比不同時(shí)間的鹽分變化，還可以看出滴灌對(duì)土壤鹽分的影響，例如2012年8月10日由于8月8日60 mm灌溉量的影響使得土壤鹽分相比2012年7月9日，在0～40 cm下降而在50～60 cm處累積。

值得注意的是，2015和2016年膜下膜間土壤水分和鹽分都明顯小于2012和2013年。如圖1b、c照片中反映的現(xiàn)象，2012年3月份地表積鹽非常明顯，而2016年3月鹽分表聚現(xiàn)象消失，表明5a來(lái)鹽堿化程度顯著減輕。根據(jù)羅毅[10]報(bào)道的鹽堿化程度等級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，該農(nóng)田已由中度鹽化土變?yōu)榉躯}化土或輕度鹽化土。據(jù)孫肇君等[20]報(bào)道的膜下滴灌棉花耐鹽預(yù)警值，該農(nóng)田的膜下土壤電導(dǎo)率值不會(huì)對(duì)棉花的生長(zhǎng)造成傷害。

2.3 土壤水鹽變化及其與地下水埋深的關(guān)系

根據(jù)土壤水鹽變化及其影響因素，將膜下滴灌土壤水鹽動(dòng)態(tài)在全年的變化分為苗期（4月中旬播種到6月初滴灌開(kāi)始前）、滴灌期（6月初到8月底灌溉結(jié)束）、收獲期（8月底到11月底棉花收獲結(jié)束）和非生育期（11月底到次年4月中旬播種前），結(jié)果如圖4所示。土壤貯水量的變化為：苗期和收獲期貯水量下降、滴灌期貯水量保持不變，非生育期的冬灌或春灌導(dǎo)致土壤貯水量增加。但2015和2016年滴灌期土壤貯水量下降，應(yīng)該是地下水埋深增加所導(dǎo)致。鹽分的變化情況為：苗期由于蒸發(fā)返鹽，滴灌期由于淋洗下降，收獲期土壤鹽分迅速降低，非生育期由于蒸發(fā)、凍融、春灌共同作用下鹽分升高。但隨著地下水埋深的增加，苗期返鹽現(xiàn)象基本得到緩解，比如2012年鹽分增加25%，但隨著地下水埋深增加2013年苗期鹽分只增加了4%。在滴灌期，隨著地下水埋深增加淋洗效率提高，比如 2013年鹽分比 2012年下降多12%。收獲期的鹽分動(dòng)態(tài)在胡宏昌等[12]的研究中首先揭示了其反常下降的特點(diǎn)，本研究進(jìn)一步確認(rèn)了該現(xiàn)象的存在，2012年下降34%，2016年觀測(cè)期較短，也下降了19%。隨著地下水位下降，非生育期返鹽現(xiàn)象得到緩解，2012年增加了11%（其中包括春灌使鹽分降低6%），2015年只增加 1%（2015年收獲期和非生育期鹽分總共減少18%，假設(shè)2015年如2016年收獲期鹽分減少19%）。

圖3 膜下滴灌農(nóng)田膜下和膜間的土壤 水鹽剖面及其動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Vertical distribution of moisture and salt in soil profiles

圖4 不同時(shí)期膜下和膜間土壤貯水量和土壤累積含鹽量及地下水埋深的變化Fig.4 Variation of soil water storage and accumulated soil salt and water table depth at different periods

由以上分析可知，地下水埋深對(duì)土壤鹽分累積特征有顯著影響，為此進(jìn)一步對(duì)土壤貯水量和累積含鹽量與地下水埋深的關(guān)系進(jìn)行定量分析，結(jié)果如圖 5所示。從圖中可知，5a來(lái)隨著地下水埋深的增加，膜下和膜間土壤貯水量和累積含鹽量均逐漸降低，土壤貯水量、累積含鹽量與地下水埋深呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。本文土壤貯水量與地下水埋深的關(guān)系與郭占榮等[21]報(bào)道的塔里木河干流天然植被區(qū)的一致，均呈指數(shù)型分布且系數(shù)相近。當(dāng)?shù)氐叵滤V化度較小，其電導(dǎo)率在3～8 dS/m之間，小于塔里木盆地六縣的地下水礦化度[18]，且遠(yuǎn)小于新疆天山北坡沖積平原下游的地下水礦化度[22]；地下水礦化度在試驗(yàn)期內(nèi)有波動(dòng)，5a來(lái)整體上呈下降趨勢(shì)（圖6），這可能是由于低礦化度的河水灌溉導(dǎo)致地下水淡化。由擬合曲線可知，當(dāng)?shù)叵滤贿_(dá)到3.5 m時(shí)土壤含鹽量小于3 g/kg，該區(qū)土壤已成為非鹽化土[10]。

2.4 土壤深層水分交換量變化

土壤深層水分交換是鹽分交換的動(dòng)力來(lái)源。為了探明近年來(lái)地下水埋深增加條件下水分交換量的變化，依據(jù)水量平衡對(duì)各個(gè)階段90 cm處的水分交換量進(jìn)行計(jì)算。由表 1可以看出，在蒸發(fā)的作用下苗期和收獲期土壤深層水分交換均為向上的通量，滴灌期和春灌期水分交換量均向下。在地下水埋深較淺條件下，潛水蒸發(fā)返鹽是次生鹽漬化的主要原因，所以對(duì)苗期和收獲期的水分交換量與潛在蒸發(fā)和地下水埋深的相關(guān)性進(jìn)行分析（圖7）。苗期和收獲期水分交換量隨著潛在蒸發(fā)量的增大而增大，但是其與地下水埋深的變化關(guān)系不大。需要注意到的是，試驗(yàn)期內(nèi)大部分苗期和收獲期的平均地下水埋深都大于3 m，而依據(jù)文獻(xiàn)當(dāng)?shù)氐臉O限潛水埋深在3 m左右[18-19]。由此可以推斷，本地的上升水主要來(lái)源于土壤水，地下水埋深增加使得潛水蒸發(fā)導(dǎo)致的返鹽已經(jīng)十分微弱。

圖5 試驗(yàn)農(nóng)田土壤貯水量、含鹽量和地下水埋深的相關(guān)關(guān)系Fig.5 Relationship of soil water and salt storage in ridges and furrows with water table depth

圖6 5a間地下水電導(dǎo)率變化情況Fig.6 Variation of electric conductivity (EC) of local groundwater in five year

圖7 苗期、收獲期土壤深層水分交換量與潛在蒸發(fā)和地下水埋深的相關(guān)關(guān)系Fig.7 Relationship of exchange water flux and potential evapotranspiration and water table depth, respectively at seedling and harvesting periods

3 討 論

本文相較于很多不同滴灌年限土壤鹽分的研究并非針對(duì)同一塊農(nóng)田[23-24]，和室內(nèi)試驗(yàn)不能反映大田實(shí)際情況的特點(diǎn)，基于近年來(lái)地下水位持續(xù)下降的有利條件，采用原位取樣觀測(cè)的方法，研究膜下滴灌農(nóng)田土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及其與地下水埋深的關(guān)系。本研究膜下膜間均為典型的鹽分表聚型分布特征，即“酒杯”狀。由于覆膜的影響，膜間的表聚現(xiàn)象明顯高于膜下[25]。由于滴灌流量有限，滴灌以后膜下0～40 cm鹽分被淋洗到50～60 cm濕潤(rùn)鋒處（圖3b），這與很多研究[6-13]的試驗(yàn)結(jié)果一致。40 cm深度以下土層含鹽量遠(yuǎn)小于上層含鹽量，而且近似垂線分布，與李明思等[6]報(bào)道的未受灌溉影響的地頭的鹽分剖面相似，說(shuō)明此處的土壤鹽分狀態(tài)趨于平衡狀態(tài)，而不是從下到上鹽分逐漸增大的次生鹽堿化分布特點(diǎn)[6]。值得注意的是，盡管受到滴灌和冬春灌的影響，我們 5a來(lái)所有取樣的鹽分剖面都趨于這種平衡態(tài)的特征，而不是地下水埋深較淺條件其他研究所報(bào)道的土壤鹽分剖面受外界環(huán)境影響波動(dòng)很大[6]。這說(shuō)明在地下水深埋條件下，由于地下水的影響減弱，土壤鹽分剖面達(dá)到了不同于地下水淺埋條件新的平衡態(tài)。

地下水淺埋條件下，在沒(méi)有冬春灌和水利排鹽等措施的滴灌農(nóng)田，由于滴灌的淋洗深度有限，根據(jù)灌溉水的礦化度和地下水返鹽的情況，田間處于不同的積鹽情況。一些研究中報(bào)道的多年滴灌年限鹽分穩(wěn)定在某一范圍或降低[6-11]，是在非生育期漫灌或水利排鹽的條件下實(shí)現(xiàn)的，并能簡(jiǎn)單認(rèn)為滴灌本身起到了洗鹽的作用。相較于有的研究只關(guān)注生育期內(nèi)鹽分的變化[25]，沒(méi)有考慮非生育期蒸發(fā)返鹽和冬春灌淋洗的影響，因而不能反映田間的實(shí)際情況，本文根據(jù)土壤水鹽變化及其影響因素，將膜下滴灌土壤水鹽動(dòng)態(tài)在全年的變化分為苗期、滴灌期、收獲期和非生育期，并分析各個(gè)階段鹽分與地下水埋深的變化規(guī)律。對(duì)比胡宏昌等[12]2008年到2012年地下水埋深1～2 m 條件下各生育期膜下滴灌鹽分變化，隨著地下水埋深增加到5～6 m，苗期和非生育期返鹽現(xiàn)象得到緩解，滴灌期淋洗效率提高，收獲期鹽分下降的現(xiàn)象仍然存在。5a來(lái)土壤含鹽量已經(jīng)從6.5 g/kg下降到1 g/kg。本文研究表明，在地下水深埋條件下，膜下滴灌結(jié)合冬春灌的淋洗可以大大減輕土壤鹽堿化。

在地下水埋深較小時(shí)，土壤與地下水鹽交換密切，在大氣蒸發(fā)能力和土壤特性一定的情況下，土壤積鹽程度受到地下水埋深和礦化度的綜合影響[22]。如張江輝等[18]對(duì)0～2.5 m地下水埋深情況的塔里木盆地六縣土壤鹽分的研究發(fā)現(xiàn)，土壤鹽分與地下水埋深和礦化度分別呈指數(shù)和線性關(guān)系；王全九等[22]對(duì)0～2 m地下水埋深的排水地段研究表明，經(jīng)過(guò)地下水礦化度矯正的土壤含鹽量與地下水埋深存在明顯的負(fù)指數(shù)關(guān)系。我們的試驗(yàn)表明，地下水埋深從2～3 m 增加到5～6 m，土壤鹽分與地下水埋深的相關(guān)性達(dá)到0.8（圖5）表明土壤鹽分主要受地下水埋深的影響。同樣的規(guī)律也在3.5 m地下水埋深條件下的河套灌區(qū)被發(fā)現(xiàn)[26]。地下水埋深增加使得潛水蒸發(fā)導(dǎo)致的返鹽已經(jīng)十分微弱，土壤鹽分受地下水礦化度的影響也逐漸減小。而陳永寶等和夏江寶等分別在野外和室內(nèi)試驗(yàn)得出的土壤積鹽受到地下水埋深和礦化度的雙重影響是在60 cm和1.8 m低地下水位埋深條件下[27-28]。

值得注意的是，盡管地下水埋深持續(xù)增加使得土壤鹽堿化極大減輕，但也引起了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，例如自然植被退化，下游湖泊補(bǔ)給量減少和綠洲荒漠化現(xiàn)象[14-29]。有研究表明，西北內(nèi)陸地下水埋深超過(guò)7～8 m時(shí)，所有植物幾乎都不能生存[21]。塔里木盆地干流區(qū)、黑河流域、河西走廊自然植被的適宜地下水埋深分別0.5～6，2～7[21]，和2～5 m[30]。由本文地下水埋深與土壤含鹽量的關(guān)系可知，地下水埋深3.5 m左右時(shí)，本研究農(nóng)田土壤的含鹽量已小于3.0 g/kg，成為了非鹽化土壤，故可以把此水位作為鹽堿地轉(zhuǎn)化為非鹽堿地的臨界埋深，此埋深略高于鄰近的焉耆盆地臨界埋深3.25 m[31]。因此，在地下水埋深3.5 m左右時(shí)，膜下滴灌結(jié)合冬春灌淋洗可以抑制鹽分升高，又不會(huì)對(duì)周?chē)匀恢脖恍杷斐晌：Α?/p>

4 結(jié) 論

利用地下水位持續(xù)下降的有利條件，基于連續(xù)5a的定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)，對(duì)膜下滴灌結(jié)合冬春灌棉田的土壤水鹽運(yùn)移和累積規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)地下水深埋條件下水鹽運(yùn)移呈現(xiàn)的新特點(diǎn)：

1）土壤水鹽剖面分布特征：土壤150 cm深度范圍內(nèi)膜下膜間水分呈反“S”型分布，且膜下水分大于膜間。膜間0～40 cm鹽分明顯大于膜下，40 cm以下相差不大，是典型的鹽分表聚“酒杯”型剖面。

2）棉花各生育期的鹽分累積規(guī)律為：隨著滴灌期地下水埋深從2～3 m增加到5～6 m，苗期和非生育期土壤返鹽程度顯著降低，收獲期鹽分呈現(xiàn)顯著下降規(guī)律，5a來(lái)土壤含鹽量已經(jīng)從6.5 g/kg下降到1 g/kg。

3）土壤貯水量和土壤累積含鹽量與地下水埋深呈負(fù)的指數(shù)關(guān)系，非生育期土壤深層水分交換量表明土壤水和地下水之間的水力聯(lián)系隨地下水埋深增加而逐漸減弱。

4）在地下水埋深3.5 m左右時(shí)，膜下滴灌結(jié)合冬春灌淋洗可以抑制鹽分升高，又不會(huì)對(duì)周?chē)匀恢脖恍杷斐晌：Α?/p>

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