明溝排水對鹽漬化棗田土壤鹽分的影響

張開祥, 馬宏秀, 孟春梅, 李宗飛, 王開勇

(石河子大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 新疆 石河子 832003)

新疆自治區(qū)是全國數(shù)量最大、種類最多的鹽漬化土壤分布區(qū)，土壤鹽漬化嚴(yán)重制約著新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，所以鹽堿地的改良在新疆是一項(xiàng)不可忽視的重任。改良鹽堿地的方法主要有物理、化學(xué)、生物和工程方法。明溝排水是根據(jù)“鹽隨水來，鹽隨水去”的水鹽運(yùn)移特點(diǎn)，挖掘深度低于地下水位的明溝，排灌相結(jié)合,即土壤水溶性鹽隨灌溉水下滲、側(cè)滲進(jìn)入溝渠，并由溝渠排出農(nóng)田，從而使地下水位下降到臨界返鹽深度以下,從而最終達(dá)到脫去適量土壤水溶性鹽的目的[1-3]。挖掘、維護(hù)工程簡單等特點(diǎn)也使得明溝排水成為改良鹽堿地的一項(xiàng)重要農(nóng)業(yè)水利工程措施[4-6]。棗樹在南疆廣泛種植,一方面因?yàn)樗袕V泛的用途和較高的經(jīng)濟(jì)價值,另一方面是它在中度鹽化土壤上比柳樹、楊樹、榆樹和白蠟樹等更能適應(yīng)于鹽堿荒灘的生存環(huán)境,也可起到改良鹽漬化土壤的作用[7]。因此，棗樹的種植對提高干旱區(qū)植物覆蓋率,使生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)發(fā)展具有重大意義。適當(dāng)?shù)柠}分、pH值脅迫有利于提高棗樹的果實(shí)品質(zhì)[8]，但過高的土壤鹽分、pH值也會抑制棗樹種子萌發(fā)、使果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，嚴(yán)重的會造成棗樹無法正常生長，甚至死亡[9]。為此，研究明溝排水對鹽漬化棗田土壤鹽分分布規(guī)律的影響[10-14],明確明溝排水降鹽效應(yīng)，不僅可提高棗樹經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)防護(hù)效應(yīng)[15]，也為今后鹽漬土長期改良治理措施提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十四師二二四團(tuán)七連(北緯37°20′N，東經(jīng)79°17′E)，位于塔克拉瑪干沙漠南緣，距和田市75 km，屬于典型的暖溫帶干旱荒漠氣候，土壤類型以風(fēng)沙土為主，年平均氣溫12.2 ℃，年降水量33.5 mm，當(dāng)?shù)匾约t棗為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，滴灌紅棗486.67 hm2，研究區(qū)即為多年連植棗田。區(qū)域內(nèi)明溝縱橫交錯，明溝深度5～7 m，寬度15～30 m，據(jù)棗田地勢條件而定。

1.2 試驗(yàn)方案

1.3 研究方法

土壤水溶性性鹽的浸提：采用5∶1的水土比震蕩5 min浸提溶鹽。

土壤水溶性鹽的測定：鈣和鎂的測定采用EDTA滴定法；鉀和鈉的測定采用火焰光度法；碳酸根和碳酸氫根的測定采用雙指示劑—中和滴定法；硫酸根的測定采用EDTA間接絡(luò)合滴定法；氯離子的測定采用硝酸銀滴定法測定；電導(dǎo)率值的測定采用DDS-307電導(dǎo)率儀測定；pH值的測定采用PHS-3C型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel 2010 軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；采用IBM SPSS Statistics 19在單因素方差分析的基礎(chǔ)上，對離明溝不同距離和不同土層間土壤鹽分離子含量、pH進(jìn)行多重比較，以距離和深度兩個因素分別對以上指標(biāo)的影響進(jìn)行單變量多因素方差分析；采用Origin 8.5進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 明溝排水對土壤pH值的影響

由表1可知，不同距離和深度對土壤pH值的影響極顯著(p<0.01)，pH值變化范圍在7.36～9.16之間。同一土層深度隨距離的增加，pH值呈先減小后增加再減小，在40 m處pH值最高，10 m處pH值最低。同一距離隨深度的增加，pH值先減小后增加再減小，但pH值變化幅度小于0.5個單位，變化幅度較小。

2.2 明溝排水對電導(dǎo)率值的影響

由表2可知，距離和深度對土壤電導(dǎo)率值的影響極顯著，電導(dǎo)率值變化范圍在119.6～4963.8 μS/cm之間。同一深度土層隨距離的增加，電導(dǎo)率值呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢：在0 m處電導(dǎo)率值最大，之后開始逐漸減小，在40 m處電導(dǎo)率值達(dá)到最小，40 m以后開始逐漸增加，說明明溝排水對減少40 m內(nèi)土壤鹽分作用效果明顯，而在40 m后明溝的排鹽作用明顯減弱，導(dǎo)致土壤鹽分含量逐漸升高，說明明溝的最佳排鹽距離在40 m左右。相同距離下隨土層深度的增加，土壤電導(dǎo)率值先減小后增加，可能由于滴灌影響，鹽分在0—20 cm和60—100 cm聚集。

表1 明溝排水下不同距離和土層pH值

注：小寫字母表示橫行同一土層距離變化之間pH值0.05水平顯著性比較；大寫字母表示豎列同一距離不同土層深度pH值0.05水平顯著性比較。* 表示p<0.05水平上因子影響顯著，** 表示p<0.01水平上因子影響極顯著。下同。

表2 明溝排水下不同距離和土層電導(dǎo)率值

注：小寫字母表示橫行同一土層距離變化之間電導(dǎo)率值0.05水平顯著性比較； 大寫字母表示豎列同一距離不同土層深度電導(dǎo)率值0.05水平顯著性比較。

2.3 明溝排水對土壤陽離子鹽分分布的影響

由圖1可知，不同距離對棗田土壤陽離子鹽分含量影響差異極顯著(p<0.01)，總體呈現(xiàn)0—40 m顯著降低，40—100 m逐漸升高的趨勢。在相同距離不同深度土層中，土壤陽離子含量總體呈現(xiàn)“先減后增”的趨勢，在0—20 cm和60—100 cm存在鹽分聚集現(xiàn)象。本研究測得研究區(qū)K+含量變化在11.7～232.0 mg/kg之間。隨距離的增加，各個土層K+含量均表現(xiàn)為“先減后增”：0 m處K+含量最高，隨距離的增加K+含量顯著降低，40 m處達(dá)到最低，之后開始升高，說明明溝排水降低0—40 m范圍內(nèi)K+含量效果顯著。相同距離下，土壤K+含量隨土層深度的增加先降低后增加，在0—20 cm發(fā)生了K+聚集現(xiàn)象。由圖1可知，隨距離的增加，各個土層的Na+含量變化表現(xiàn)為“先減后增”：0 m處Na+含量最高，隨距離的增加Na+含量開始顯著降低，40 m處最低，40 m后Na+含量開始顯著增加，說明明溝排水可以顯著降低0—40 m范圍內(nèi)Na+含量。相同距離下，土壤Na+含量隨土層深度的增加先降低后增加，在0—20 cm發(fā)生Na+聚集現(xiàn)象。相同土層，隨距離的增加，Ca2+含量變化表現(xiàn)為“先增加后降低再增加”：Ca2+含量從0 m處開始顯著增加，10 m處達(dá)到最高，之后隨距離的增加Ca2+含量顯著降低，40 m處達(dá)到最低，之后隨距離的增加Ca2+含量又顯著增加。Mg2+含量隨距離的增加，各土層表現(xiàn)為“先降低后增加”趨勢，表層Mg2+含量最高，之后隨距離的增加Mg2+含量顯著降低，40 m處達(dá)到最低，40 m后隨距離的增加Mg2+含量逐漸增加。相同距離下土壤Mg2+含量隨土層深度的增加逐漸降低，在土壤表層以下未發(fā)生明顯的Mg2+聚集現(xiàn)象。

2.4 明溝排水對土壤陰離子鹽分分布的影響

圖1 明溝排水下不同距離和土層土壤陽離子鹽分分布

圖2 明溝排水下不同距離和土層土壤陰離子鹽分分布

2.5 明溝排水對土壤鹽基離子當(dāng)量比的影響

表3 明溝排水下不同距離和土層土壤鹽基離子當(dāng)量比

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，明溝排水可以顯著降低土壤含鹽量，從而改良鹽堿土，此結(jié)果與前人研究結(jié)果一致[16]。研究發(fā)現(xiàn)距離排水明溝40 m范圍內(nèi)土壤含鹽量明顯高于40 m之外，可能是由于滴灌的原因，40 m之外的土壤鹽分向排堿溝運(yùn)移，鹽分聚集在距離排堿溝40 m范圍內(nèi)；也可能是由于排堿溝大小的限制，使得明溝內(nèi)的水無法及時排出重新滲入土壤，將鹽分離子重新帶入土壤。由圖1—2可得，0—20 cm土層和40—60 cm土層容易造成鹽基離子的聚集現(xiàn)象，本研究認(rèn)為，鹽基離子在0—20 cm土層聚集是由于新疆南疆地區(qū)蒸發(fā)量大及不合理灌溉，將土壤底部的鹽基離子帶入表層引起的，此結(jié)論與謝海霞等[17]的研究結(jié)果一致，而40—60 cm土層鹽基離子的聚集與人為滴灌密不可分，滴灌的次數(shù)和一次滴灌量均影響著鹽基離子的移動。因此，本研究發(fā)現(xiàn)，排堿溝的大小深度、灌溉量、灌溉方式及當(dāng)?shù)氐乃牡乩憝h(huán)境均直接影響著明溝排水降鹽效果。針對此問題，后期將繼續(xù)深入研究。

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