簸箕李灌區(qū)引黃泥沙治理鹽堿土地試驗(yàn)研究

［關(guān)鍵詞］ 鹽堿地；黏質(zhì)鹽土；配沙改良；簸箕李引黃灌區(qū)

［摘要］ 為有效改善鹽堿土物理力學(xué)性質(zhì)、提升鹽堿地農(nóng)田的農(nóng)作物產(chǎn)量，利用引黃沉積泥沙對(duì)簸箕李引黃灌區(qū)黏質(zhì)鹽土進(jìn)行配沙改良試驗(yàn)。結(jié)果表明：利用引黃泥沙中的極細(xì)砂粒和粗粉?？梢杂行Ц纳起べ|(zhì)鹽土的顆粒級(jí)配和孔隙分布情況，降低表層土壤的含鹽量，提升飽和導(dǎo)水率和農(nóng)作物產(chǎn)量。雖然引黃泥沙可以有效改善黏質(zhì)鹽土，但是若配沙過(guò)多，則可能導(dǎo)致保水、保肥能力降低，因此配沙量宜適量。

［中圖分類號(hào)］ S278［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1000－0941（2023）06－0061－03

土壤鹽堿化是當(dāng)前全球面臨的嚴(yán)重生態(tài)問(wèn)題之一，也是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要原因之一，嚴(yán)重影響土地的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全，因而有必要對(duì)鹽堿土進(jìn)行改良研究[1]。土壤物理性質(zhì)是導(dǎo)致土壤鹽堿化的核心因素之一，對(duì)土壤功能、質(zhì)量、肥力和水分運(yùn)動(dòng)情況起著關(guān)鍵影響作用。目前而言，對(duì)于鹽堿土的改良方式主要包括生物改良、物理改良兩種，根據(jù)改良材料又可分為化學(xué)改良、有機(jī)改良、無(wú)機(jī)改良等[2-4]。不同地區(qū)鹽堿地的改良方法應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥?、地形、水文條件綜合考慮，在保證改良效果的前提下，還要考慮經(jīng)濟(jì)性和改良材料取材便利性等[5-6]。本研究以簸箕李引黃灌區(qū)黏質(zhì)鹽土為改良對(duì)象，采用灌區(qū)引黃泥沙作為改良主材，進(jìn)行配沙改良試驗(yàn)，以期能為當(dāng)?shù)佧}堿地的改良提供方法借鑒。

1研究區(qū)概況

簸箕李引黃灌區(qū)位于山東省北部，南起黃河下游左岸，北以漳衛(wèi)新河為界，設(shè)計(jì)灌溉面積7.87萬(wàn)hm2。灌區(qū)農(nóng)作物以冬小麥、夏玉米、棉花為主，作物種植比例中冬小麥50%、春作15%、夏玉米50%、棉花35%，復(fù)種指數(shù)1.50。灌區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量567.7 mm，其中6—9月平均降水量457.0 mm，10月至次年5月降水量較少。灌區(qū)土壤中的鹽分很難向下層淋洗和向外部遷移，土壤積鹽嚴(yán)重，鹽堿化問(wèn)題突出，鹽堿土主要為黏質(zhì)鹽土和黏土[7-8]。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料主要包括灌區(qū)黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙，將黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙按照顆粒組成細(xì)分為石礫（粒徑1～2 mm）、粗砂粒（粒徑0.5～1 mm）、中砂粒（粒徑0.25～0.5 mm）、細(xì)砂粒（粒徑0.1～0.25 mm）、極細(xì)砂粒（粒徑0.05～0.1 mm）、粗粉粒（粒徑0.01～0.05 mm）、細(xì)粉粒（粒徑0.005～0.01 mm）、粗黏粒（粒徑0.002～0.005 mm）和細(xì)黏粒（粒徑<0.002 mm）等，見表1。從表1中可以看出，黏質(zhì)鹽土以粗粉粒和細(xì)黏粒為主，引黃泥沙以極細(xì)砂粒和粗粉粒為主。原狀黏質(zhì)鹽土總孔隙度為45.74%，其中通氣孔隙度、毛管孔隙度和無(wú)效孔隙度分別為2.96%、37.62%和5.16%。田間試驗(yàn)種植農(nóng)作物均為冬小麥。

2.2試驗(yàn)小區(qū)

在研究區(qū)內(nèi)選擇1塊試驗(yàn)田（平均海拔7.2 m），分為6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的規(guī)格均為24 m×8 m，共設(shè)對(duì)照處理（不采取配沙處理，編號(hào)N0）、配沙處理1（配沙量10 kg/m2，編號(hào)N1）和配沙處理2（配沙量20 kg/m2，編號(hào)N2）3種處理方式，每種方式間隔重復(fù)2次，試驗(yàn)小區(qū)布置方式見圖1。配沙處理小區(qū)（N1、N2）是在冬小麥播種前將引黃泥沙均勻地灑在土壤表面，利用旋耕犁來(lái)回翻耕4次，直至0～20 cm深度范圍內(nèi)的黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙充分?jǐn)嚢杈鶆?，之后播種冬小麥，直到小麥成熟收獲，種植方式與當(dāng)?shù)匦←湻N植方式完全一致。不采取配沙處理小區(qū)（N0）作為對(duì)照。

2.3測(cè)定項(xiàng)目

（1）土壤顆粒組成。采用濕篩—吸管法對(duì)配沙改良后的土壤顆粒組成進(jìn)行測(cè)定，粒徑大于0.1 mm的顆粒采用濕篩法測(cè)定， 孫蓬蓬：簸箕李灌區(qū)引黃泥沙治理鹽堿土地試驗(yàn)研究粒徑小于0.1 mm的顆粒采用沉降法測(cè)定。

（2）土壤孔隙度。土壤孔隙包括毛管孔隙、通氣孔隙和無(wú)效孔隙。利用Hood Infiltrometer入滲儀測(cè)定飽和導(dǎo)水率，每個(gè)小區(qū)測(cè)試3次（不同的測(cè)試點(diǎn)），每次用不同的水頭壓力，每個(gè)小區(qū)所用的水頭壓力保持一致，取3次試驗(yàn)的平均值。

（3）土壤含鹽量。將過(guò)1 mm篩的田間土與水按照1∶5的比例混合，再將混合物充分震蕩，取其浸提液，然后將浸提液過(guò)濾，最后利用電導(dǎo)率儀來(lái)測(cè)試過(guò)濾液的電導(dǎo)率，從而得到土壤含鹽量。

（4）冬小麥產(chǎn)量。對(duì)各試驗(yàn)小區(qū)的小麥產(chǎn)量進(jìn)行單位面積有效穗數(shù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)平均穗粒數(shù)、1 000粒穗粒質(zhì)量，計(jì)算小麥產(chǎn)量。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1顆粒組成

不同配沙改良措施下各試驗(yàn)小區(qū)土壤粒徑分布情況見圖2。由圖2可知：各小區(qū)>0.1 mm的顆粒占比均極少，幾乎可以忽略不計(jì)，在其余粒徑顆粒中，0.01～0.05 mm粒徑顆粒占比最大，N0、N1、N2小區(qū)0.01～0.05 mm粒徑顆粒占比分別為57.39%、53.69%和52.54%，相比原狀黏質(zhì)鹽土，粗粉粒含量略有增加，分別增加了9.34、5.64和4.49個(gè)百分點(diǎn)；N0、N1、N2小區(qū)的0.05～0.1 mm極細(xì)砂粒占比分別為7.22%、9.46%和12.95%，相比原狀黏質(zhì)鹽土，極細(xì)砂粒比例也有明顯增加，分別增加了3.62、5.86和9.35個(gè)百分點(diǎn)；0.005 mm以下粒徑顆粒占比相比原狀黏質(zhì)鹽土變化情況不明顯。由此可見，采用引黃泥沙對(duì)灌區(qū)黏質(zhì)鹽土改良時(shí)，主要是利用引黃泥沙中的極細(xì)砂粒和粗粉粒對(duì)黏質(zhì)鹽土的顆粒級(jí)配進(jìn)行改良，從而達(dá)到降低土壤含鹽量的目的。

3.2土壤孔隙度

不同配沙改良措施下各試驗(yàn)小區(qū)土壤孔隙度見圖3。由圖3可知，不采取配沙改良（N0）時(shí)，翻耕后黏質(zhì)鹽土的總孔隙度為46.10%，相比原狀黏質(zhì)鹽土僅增加了0.36個(gè)百分點(diǎn)，而配沙改良后N1、N2小區(qū)的總孔隙度分別為49.13%和52.54%，相比原狀黏質(zhì)鹽土分別增加了3.39和6.80個(gè)百分點(diǎn)。從孔隙組成來(lái)看，經(jīng)過(guò)配沙改良后N1小區(qū)主要降低了無(wú)效孔隙的占比，通氣孔隙度達(dá)到8.96%，相比N0的2.96%增加了6.00個(gè)百分點(diǎn)；N2小區(qū)主要降低了毛管孔隙的占比，通氣孔隙度達(dá)到16.7%，相比N0小區(qū)增加了13.74個(gè)百分點(diǎn)。一般而言農(nóng)田的總孔隙要求達(dá)到50%以上，N2小區(qū)經(jīng)過(guò)改良總孔隙度達(dá)到了一般農(nóng)田的標(biāo)準(zhǔn)，毛管孔隙降低、通氣孔隙增加，可以有效改善土壤的通氣狀況，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。

3.3飽和導(dǎo)水率

根據(jù)不同配沙改良措施下各試驗(yàn)小區(qū)飽和導(dǎo)水率對(duì)比可知，不采取配沙改良（N0）時(shí)，土壤的飽和導(dǎo)水率僅為3.5×10-7m/s；采用配沙改良后，N1、N2小區(qū)的土壤飽和導(dǎo)水率分別達(dá)到3×10-6m/s和4.77×10-6m/s，數(shù)值均約提升了1個(gè)數(shù)量級(jí)，這主要得益于土壤孔隙度的增加，特別是通氣連通孔隙的增加，使水分快速下滲，增加了土壤的滲透速率。但是，土壤滲透速率過(guò)大也會(huì)產(chǎn)生不利影響，會(huì)造成土壤保水、保肥能力下降，因此配沙改良也應(yīng)該適度，從而將飽和導(dǎo)水率控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。

3.4土壤含鹽量

不同配沙改良措施下各試驗(yàn)小區(qū)不同季節(jié)土壤含鹽量隨土壤深度變化規(guī)律見圖4。由圖4可知：秋季土壤含鹽量隨土壤深度變化的規(guī)律并不明顯，春季土壤含鹽量隨土壤深度增加整體上呈減小的變化趨勢(shì)，但無(wú)論冬季還是春季，相同土壤深度下土壤含鹽量均表現(xiàn)為N0>N1>N2小區(qū)，說(shuō)明土壤含鹽量隨著配沙量的增大而逐漸減小，配沙改良對(duì)于表層土壤含鹽量的降低發(fā)揮了較為顯著的作用。此外，經(jīng)過(guò)一季冬小麥的種植，春季土壤中的含鹽量相比秋季土壤明顯增加，尤其是淺層土壤的含鹽量增加較為明顯。

3.5冬小麥產(chǎn)量

根據(jù)各試驗(yàn)小區(qū)冬小麥產(chǎn)量對(duì)比可知，不進(jìn)行配沙改良（N0）時(shí)，冬小麥產(chǎn)量?jī)H為4 254.8 kg/hm2，采用配沙改良后冬小麥的產(chǎn)量有較大幅度提升，其中：N1小區(qū)冬小麥產(chǎn)量增加至5 657.9 kg/hm2，增幅為33.0%；N2小區(qū)冬小麥產(chǎn)量增加至7 174.8 kg/hm2，增幅為68.6%。通過(guò)合理的配沙改良，土壤黏質(zhì)鹽土含鹽量明顯降低，土壤顆粒級(jí)配和孔隙得到有效改善，農(nóng)作物產(chǎn)量也得到了有效提升。4結(jié)語(yǔ)

利用引黃泥沙對(duì)簸箕李引黃灌區(qū)的黏質(zhì)鹽土進(jìn)行配沙改良試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：①利用引黃泥沙中的極細(xì)砂粒和粗粉?？梢詫?duì)黏質(zhì)鹽土起到較好的改良作用，通過(guò)提升通氣孔隙來(lái)提升土壤的總孔隙度，大大改善了土壤的通氣情況。②通過(guò)配沙改良，土壤的飽和導(dǎo)水率提升了約1個(gè)數(shù)量級(jí)，但是為了確保土壤具有較好的保水、保肥能力，配沙量應(yīng)適量，從而將飽和導(dǎo)水率控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。此外，通過(guò)配沙改良可顯著降低淺層土壤的含鹽量，有效改善土壤鹽堿情況。③通過(guò)配沙改良，黏質(zhì)鹽土農(nóng)田農(nóng)作物產(chǎn)量明顯提升，相比不采取配沙改良的小區(qū)，10 kg/m2和20 kg/m2配沙改良小區(qū)冬小麥產(chǎn)量分別增加了33.0%和68.6%。④由于試驗(yàn)周期較長(zhǎng)和試驗(yàn)場(chǎng)地有限，因此本研究并未對(duì)黏質(zhì)鹽土進(jìn)行更多配沙量情況下的改良試驗(yàn)，只是為灌區(qū)此類土提供一種改良方式，關(guān)于最佳配沙量將在未來(lái)進(jìn)一步試驗(yàn)。

[參考文獻(xiàn)]

［1］ 劉洋.鹽堿地濱水景觀土質(zhì)改良技術(shù)研究與應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2019（6）：127-128，132.

[2] 徐婷，柳延濤，王海江.不同改良劑對(duì)鹽堿地花生生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，36（1）：62-74.

[3] 張懷斌.不同排水措施對(duì)鹽堿地改良效果的分析[J].水利科學(xué)與寒區(qū)工程，2022，5（11）：22-25.

[4] 李偉，徐忠華，鄭鳴潔.淋溶及有機(jī)肥對(duì)鹽堿地改良及無(wú)患子生長(zhǎng)的影響研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2022，38（32）：32-37.

[5] 康美怡，陰曉珊，高逸霏，等.濱海新區(qū)鹽堿地改良技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2022，42（9）：16-20.

[6] 張龍.節(jié)水灌溉在新疆灌區(qū)鹽堿地改良治理中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2020（5）：70-73.

[7] 張?jiān)婪?，趙慧明，王崇浩，等.利用灌區(qū)泥沙改良北海新區(qū)鹽堿地可行性初探[J].人民黃河，2021，43（12）：155-159.

[8] 房本巖，魏守民.加大流量對(duì)簸箕李引黃灌區(qū)泥沙輸移影響分析[J].水利建設(shè)與管理，2022，42（9）：46-49.

［作者簡(jiǎn)介］ 孫蓬蓬（1979—），女，山東惠民人，工程師，學(xué)士，主要從事水利研究工作。

［收稿日期］ 2023-04-01

（責(zé)任編輯李楊楊）