原生鹽堿土區(qū)暗管埋深和間距對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響*

王 瓊，尹飛虎，高志建，何 帥，劉 瑜

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆 石河子 832000）

暗管排水技術(shù)作為世界上改良鹽堿土的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，20世紀(jì)70年代荷蘭大規(guī)模應(yīng)用以來(lái)，得到廣泛的認(rèn)可。為了使暗管排水技術(shù)發(fā)揮最大的作用，不同區(qū)域的技術(shù)人員在暗管排水系統(tǒng)建設(shè)中有著差異，特別是不同土壤條件下對(duì)暗管的埋深和間距差別較大。有研究人員認(rèn)為，暗管埋深在大于1.75 m時(shí)，能更好的控制土壤次生鹽漬化，但是受到資金投入的影響，不易為大眾所接受[1-2]。 印度的Ritzema[3]等研究表明，暗管埋深在0.9 ～1.2 m，間距在45 ～150 m時(shí)，能夠降低地下水位和土壤鹽分，提高作物產(chǎn)量。 Evan Christen[4]認(rèn)為暗管埋設(shè)越淺，間距越窄，排出水的水質(zhì)越好，對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境越有利，但是暗管埋設(shè)過(guò)淺，對(duì)土壤中鹽分的淋洗作用越小，達(dá)不到土體排鹽要求。 Idris Bahceci 利用Saltmode 模型證明，暗管埋深在1.2 m 時(shí)，土體脫鹽效果與埋深1.5 m時(shí)相差不大，并且埋深淺能夠節(jié)省投資，減少灌溉用水量[5]。

我國(guó)的暗管排鹽技術(shù)還在進(jìn)一步的研究中[6-8]，特別是內(nèi)陸鹽堿地和次生鹽堿地的研究，更缺少足夠的試驗(yàn)積累。本研究通過(guò)試驗(yàn)探討灌區(qū)暗管埋深和間距對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響，為進(jìn)一步改良灌區(qū)土壤次生鹽堿化提供理論依據(jù)，同時(shí)也為灌區(qū)內(nèi)農(nóng)田生態(tài)的維護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于第三師紅旗農(nóng)場(chǎng)灌區(qū)，地處克孜勒蘇柯爾克孜自治州境內(nèi) （東經(jīng) 75°55′～ 76°16′，北緯39°13′～ 39°15′） ，光熱資源豐富，日照時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)霜期225 d左右。灌區(qū)地層巖性上部主要為含細(xì)粒土礫，下部為低液限粉土，農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜且鹽堿化嚴(yán)重。自然地面以下-3.5 m 以上土層均為粉土層（砂壤土），局部夾有薄層粉質(zhì)粘土和粘土層，有相對(duì)穩(wěn)定的隔水層，而粘性土滲透系數(shù)很小，所以灌溉水很難下滲，易鹽堿化。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)采集

小區(qū)設(shè)不同暗管埋深和不同暗管間距2個(gè)研究因素。埋深設(shè)2種，分別為1 m和2 m，間距設(shè)4種，分別為6 m、8 m、10 m 和12 m。以周邊非暗管排鹽地塊為對(duì)照。每次灌水前后分別采集各處理土樣，每個(gè)處理于兩條暗管之間定點(diǎn)采集，從暗管側(cè)方起相隔1 m采集一個(gè)樣點(diǎn)，直至相鄰兩條暗管中間。每個(gè)樣點(diǎn)以20 cm為間隔采樣，例如：1 m埋深暗管每個(gè)樣點(diǎn)采集 0 ～ 20 cm、20 ～ 40 cm、40 ～ 60 cm、60 ～ 80 cm、80 ～ 100 cm 和 100 ～ 120 cm 6 個(gè)土樣。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理方法

土壤電導(dǎo)率依據(jù)電導(dǎo)法測(cè)定，并運(yùn)用Excel 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同暗管埋深土壤電導(dǎo)率變化

對(duì)試驗(yàn)獲取的500余個(gè)土樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖1）可知，不同土樣電導(dǎo)率雖略有差異，但整體上：1 m埋深條件下，電導(dǎo)率范圍由暗管排鹽治理前的 100 ～ 180 μs/cm 下降到 40 ～ 120 μs/cm；2 m 埋深條件下，不同間距處理在治理前后，電導(dǎo)率范圍由治理前的 80 ～ 160 μs/cm 下降到 40 ～ 120 μs/cm。

圖1 不同暗管埋深土壤電導(dǎo)率變化曲線

圖2 暗管埋深1 m 時(shí)不同間距土壤電導(dǎo)率變化

圖3 暗管埋深2 m 時(shí)不同間距土壤電導(dǎo)率變化

2.2 不同間距布設(shè)條件下土壤電導(dǎo)率變化

通過(guò)不同間距暗管布設(shè)的試驗(yàn)研究可知，暗管埋深為1 m 時(shí)（圖2），隨著暗管布設(shè)間距的增加，治理前土壤電導(dǎo)率隨著土層深度的增加逐漸升高，治理后電導(dǎo)率值均有所下降，在6 m、8 m、10 m，和12 m 布設(shè)間距下，電導(dǎo)率值整體下降程度最大的為12 m間距，且隨著土層深度的增加，電導(dǎo)率值下降的程度不斷增加；電導(dǎo)率值下降較小的為6 m 間距。且不同間距寬度電導(dǎo)率值下降最小的均出現(xiàn)在40 ～60 cm土層深度。

暗管埋深為2 m 時(shí)（圖3），治理前后土壤電導(dǎo)率值均呈下降趨勢(shì)，且隨著布設(shè)寬度的增加，電導(dǎo)率下降的程度也不斷增加，土層深度為20 ～40 cm和80 ～100 cm時(shí)，治理前后土壤電導(dǎo)率值下降較小。

2.3 暗管排鹽治理前后土壤電導(dǎo)率空間變化

由圖4可知，當(dāng)暗管埋深為1 m時(shí)，在0 ～120 cm土壤剖面中，不同間距處理前后電導(dǎo)率值變化趨勢(shì)略有差異。治理前研究區(qū)土壤電導(dǎo)率普遍較高，且隨著土層深度的增加，電導(dǎo)率值曲線出現(xiàn)輕微波動(dòng)，略有下降，整體維持在 110 ～ 150 μs/cm 之間；治理后，電導(dǎo)率迅速下降至100 μs/cm 以下，且隨著土層深度的增加，電導(dǎo)率曲線波動(dòng)較為明顯，在0 ～40 cm 土層深度，間距為10 m 的暗管布設(shè)較其他3 個(gè)間距電導(dǎo)率下降的程度最大；在40 ～100 cm土層深度，6 m、8 m、10 m 和 12 m 間距暗管布設(shè)對(duì)電導(dǎo)率的降低程度最為接近；大于1 m時(shí)，電導(dǎo)率曲線均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。

圖4 不同間距處理土壤剖面曲線

3 結(jié)論與討論

分別對(duì)1 m 和2 m 埋深條件下，不同間距暗管布設(shè)對(duì)土壤電導(dǎo)率變化情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：（1）由于研究區(qū)為原生鹽堿土區(qū)，暗管排鹽治理前土壤鹽堿情況較為嚴(yán)重，電導(dǎo)率值也較高，暗管排鹽治理后電導(dǎo)率下降明顯，其中1 m 暗管埋深對(duì)土壤電導(dǎo)率降低的效果略優(yōu)于2 m 暗管埋深。 （2）1 m埋深，6 m、8 m、10 m 和 12 m 布設(shè)間距試驗(yàn)處理中，電導(dǎo)率值整體下降程度最大的為12 m 間距，且隨著土層深度的增加，電導(dǎo)率值下降的程度不斷增加；電導(dǎo)率值下降較小的為6 m 間距。不同間距寬度電導(dǎo)率值下降最小的均出現(xiàn)在40 ～60 cm土層深度。 （3）本試驗(yàn)研究表明，暗管排鹽過(guò)程中，在管徑和管材一致的條件下，不同埋深和布設(shè)間距對(duì)0 ～40 cm 土層電導(dǎo)率影響較大，對(duì)40 ～120 cm深度土層電導(dǎo)率影響相對(duì)較小。

利用暗管排鹽技術(shù)對(duì)鹽堿地進(jìn)行改良，暗管的埋深與間距是較為關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)[9-10]。已有研究大多參照濱海地區(qū)鹽堿地暗管鋪設(shè)的方式和技術(shù)參數(shù)，但是這些方式和技術(shù)參數(shù)在不同區(qū)域的表現(xiàn)具有差異，特別在內(nèi)陸原生鹽堿土區(qū)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)、土壤理化性質(zhì)、植被類型、氣象條件等因素，通過(guò)區(qū)域試驗(yàn)確定適合干旱區(qū)土壤、集水充分且排鹽效果較好的暗管設(shè)計(jì)方案。本研究初步探討了2 個(gè)埋深條件、4 個(gè)間距暗管布設(shè)對(duì)土壤鹽分指標(biāo)電導(dǎo)率的影響， 對(duì)鋪設(shè)暗管的管徑、材質(zhì)研究還沒有涉及；同時(shí)，本研究?jī)H對(duì)6 ～12 m的暗管布設(shè)間距進(jìn)行了研究，在埋深一定的情況下，大于12 m 的間距是否更優(yōu)，還有待進(jìn)一步研究探討。