灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土水鹽運(yùn)移的影響

摘要： 為了探究灌水頻率與生物炭施用對(duì)濱海鹽漬土水鹽運(yùn)移特征的調(diào)控效應(yīng)，采用室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)，以濱海鹽漬土為供試土壤，在土壤表層（深度為0～20 cm）設(shè)置不同的生物炭施用量和灌水頻率，組合成9個(gè)處理方案，研究灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土水鹽運(yùn)移的影響。結(jié)果表明： 生物炭能提高單次灌水入滲速率，有效縮短累積水分入滲時(shí)間，提高表層土壤含水率，并能使土壤容重減小，表層土壤pH有所增加； 當(dāng)灌水頻率為中頻時(shí)，表層土壤含水率增加14.17～18.87個(gè)百分點(diǎn)，表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，脫鹽深度相對(duì)更深； 當(dāng)灌水頻率為低頻、 中頻時(shí)，施用一定量的生物炭有利于土壤鹽分淋洗，表層土壤脫鹽率提高9.99～15.62個(gè)百分點(diǎn)； 每8 d灌水1次的灌水頻率和生物炭施用量為5 g/kg的處理方案能夠顯著改善濱海鹽漬土的水鹽分布。

關(guān)鍵詞： 鹽漬土； 生物炭； 灌水頻率； 水鹽運(yùn)移； 脫鹽率

中圖分類號(hào)： S278

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

開(kāi)放科學(xué)識(shí)別碼（OSID碼）：

Effects of Irrigation Frequency on Water and

Salt Transport of Saline Soil Improved by Biochar

ZHU Changxin， PANG Guibin， WANG Tianyu， CAI Chenyang， YU Jing， YU Haoyang， PAN Weiyan

（School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China）

Abstract： To investigate the regulatory effects of irrigation frequency and biochar application on the water and salt transport characteristics of coastal saline soils，" an indoor soil column simulation experiment was conducted using coastal saline soils as the test soil， different biochar application rates and irrigation frequencies inthesurfacesoillayer （depthof0-20 cm） were set to combine into nine treatment schemes for studing the effects of irrigation frequencies on water and salt transport of biochar improved saline soil. The results show that biochar can increase the infiltration rate of single irrigation， effectively shorten the cumulative water infiltration time， increase the surface soil moisture content， reduce the soil bulk density， and increase the surface soil pH. When the irrigation frequency is medium， the surface soil moisture content increases by 14.17-18.87 percentage points， the surface soil desalination rate is 66.39%-86.31%， and the desalination depth is relatively deeper. When the irrigation frequency is low and medium， the application of a certain amount of biochar is beneficial to soil salt leaching， and the desalination rate of surface soil increases by 9.99-15.62 percentage points. The treatment scheme of irrigation frequency every 8 days and biochar application rate of 5 g/kg can significantly improve the water and salt distribution of coastal saline soil.

Keywords： saline soil； biochar； irrigation frequency； water and salt transport； desalination rate

黃河三角洲地區(qū)土壤質(zhì)地以粉砂和細(xì)砂為主，地下水埋藏較淺，且礦化度較高，易造成地下水鹽分集聚地表，導(dǎo)致土壤鹽漬化^［1］。土壤次生鹽漬化嚴(yán)重制約了設(shè)施土壤持續(xù)利用和設(shè)施農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。土壤鹽分及鈉離子含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致植物吸水困難，易使土壤板結(jié)，肥力差^［2］，影響植物正常生長(zhǎng)，威脅糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全。為了有效降低土壤的鹽漬化程度，改良土壤結(jié)構(gòu)， 緩解土壤積鹽問(wèn)題，進(jìn)而減少土壤次生鹽漬化對(duì)土壤和作物的危害，提高土壤鹽分的淋洗效率是很好的解決方案。

土壤鹽分淋洗效率不但受到灌水量和灌水方式的影響，而且與灌水頻率密切相關(guān)^［3］。Haj-Amor等^［4］研究不同頻率、 不同加水量、 不同水鹽度的灌溉制度對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響， 認(rèn)為采用高頻低水灌溉， 減少蒸發(fā)返鹽， 可使表層土壤電導(dǎo)率和土壤含水量維持在安全水平。灌水間隔時(shí)間在一定程度上影響土壤剖面的脫鹽或積鹽，不適宜的灌水頻率可能會(huì)使表層土壤鹽分離子集聚現(xiàn)象加劇^［5］。Du等^［6］研究了灌水頻率對(duì)辣椒的不同生育期中大棚土壤鹽分運(yùn)移規(guī)律的影響， 發(fā)現(xiàn)適宜的灌水量和中等的灌水頻率是較好的灌溉方式， 低頻、 大水量灌溉容易造成土壤剖面鹽分嚴(yán)重淋溶， 甚至對(duì)地下水環(huán)境造成污染。同時(shí)， 灌溉入滲和土壤蒸發(fā)能夠引起土壤含水率變化以及土壤鹽分再分布。根據(jù)土壤的返鹽周期確定適宜的灌水頻率以減少耕層土壤中的鹽分含量， 進(jìn)而減輕土壤鹽害， 具有廣泛的實(shí)用價(jià)值^［7］。

鹽漬化土壤板結(jié)嚴(yán)重，土壤透氣、 透水性較差，嚴(yán)重影響水鹽動(dòng)態(tài)運(yùn)移。生物炭具有良好的解剖結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)、 能源與環(huán)境等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)^［8］。施加生物炭能夠有效改變土壤孔隙結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)土壤水分的再分布，是改良鹽漬土的理想材料。近年來(lái)，生物炭在土壤治理方面的應(yīng)用成效顯著。Yang等^［7］研究發(fā)現(xiàn)，生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，在鹽堿土改良中能有效調(diào)控土壤鹽分，減少水分蒸發(fā)，減緩返鹽作用，為濱海鹽漬區(qū)的作物生長(zhǎng)提供良好的土壤環(huán)境。Duan等^［9］研究發(fā)現(xiàn)，改性生物炭能促進(jìn)土壤水穩(wěn)性宏觀團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定，通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)改善鹽堿地環(huán)境。在鹽漬土灌水洗鹽時(shí)，灌溉水的沖擊能量可以導(dǎo)致土壤表面密封和結(jié)皮，減小土壤滲透率，降低入滲速率。Xuan等^［10］的最新研究發(fā)現(xiàn)，在所有的有機(jī)改良劑中，生物炭對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響最為明顯，特別是在改善土壤連通性方面，能使潮土的容重減小，通過(guò)增加水穩(wěn)性大團(tuán)聚體數(shù)量來(lái)增大田間持水量。

由于鹽漬化土壤的滲透性較差，水分和鹽分無(wú)法在灌溉后深入到土壤中，同時(shí)灌溉水很容易形成地表徑流，加速農(nóng)田新施化肥的損失。為了研究灌水頻率對(duì)生物炭改良濱海鹽漬土的水鹽分布及土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律，本文中基于田間試驗(yàn)，采用土柱模擬試驗(yàn)將灌水頻率與施用生物炭處理相結(jié)合，探究?jī)烧咧g的相互關(guān)系，以及對(duì)鹽漬土壤水鹽動(dòng)態(tài)運(yùn)移的影響，制定適宜的組合處理，對(duì)夏玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的種植與灌溉制度的完善提供參考，為濱海地區(qū)鹽漬土、 耕層土壤的鹽分淋洗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與裝置

試驗(yàn)于2021年8月—2021年11月上旬在濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院氣象站進(jìn)行。試驗(yàn)土壤取自山東省濱州市沾化縣濱海沉積鹽堿地， 從多個(gè)取樣點(diǎn)取土層深度為0～100 cm的土壤， 將其風(fēng)干后過(guò)孔徑為2 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩備用。根據(jù)《濱海鹽漬土的改良和利用》^［11］中的數(shù)據(jù)， 該土壤全鹽質(zhì)量比為2.38 g/kg， 為輕度鹽漬土， 酸堿度pH為7.17， 土壤與水的質(zhì)量比為1∶5時(shí)的電導(dǎo)率為242 S/m， 土壤容重為1.37 g/cm3。 根據(jù)國(guó)際土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)， 該土壤顆粒組成中黏粒、 粉粒、 砂粒的比例分別為62.96%、 26.78%、 10.26%，為黏土。試驗(yàn)中的生物炭購(gòu)自山東銘宸環(huán)衛(wèi)設(shè)備有限公司，以棉花秸稈為原材料，在750 ℃經(jīng)熱解72 h制成， 為不完全燃燒生成的黑色粉末， 含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為73%，pH為8.6， 密度為0.297 g/cm3。 土柱高度為120 cm， 直徑為24 cm，柱壁為有機(jī)玻璃，側(cè)邊每隔10 cm開(kāi)直徑為4 cm圓孔，用于原始土樣采集，供水裝置為馬氏瓶，高度為40 cm，內(nèi)徑為10 cm。土壤入滲試驗(yàn)裝置如圖1所示。

1.2 土柱安裝

在土柱底部填入厚度為10 cm碎石子層， 將風(fēng)干鹽漬土按每層5 cm的厚度逐層安裝至土柱內(nèi)（側(cè)壁均勻涂抹凡士林， 用于消除邊壁效應(yīng)）， 土層厚度為100 cm， 并用方木棍錘擊12～15次， 將散土搗實(shí)， 最終測(cè)定土柱中土層平均容重為1.36 g/cm3。 按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)比例， 將生物炭均勻混合到深度為0～20 cm土壤中， 后安裝至土柱表層， 并在試驗(yàn)前用橡膠塞將土柱側(cè)方小孔塞住。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

一維垂直入滲試驗(yàn)在室內(nèi)完成，依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及前人研究^{［5，12］}，在土壤表層（深度為0～20 cm）設(shè)置3個(gè)生物炭水平： C0——無(wú)生物炭； C1——生物炭施用量為5 g/kg； C2——生物炭施用量為10 g/kg。 設(shè)置3種灌水頻率： 低頻（V1）——每16灌水1次； 中頻（V2）——每8 d灌水1次；高頻（V3）——每4 d灌水1次。 共設(shè)置9組試驗(yàn)， 每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次， 取3次試驗(yàn)的平均值。試驗(yàn)設(shè)定總灌水量為320 mm，試驗(yàn)期為40 d。試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。安裝完土柱后，從土柱側(cè)方小孔取樣，測(cè)量土柱土樣的背景值后，于2021年8月25日對(duì)各土柱進(jìn)行第1次灌水試驗(yàn)，之后在每一次灌水前一天對(duì)各土柱取樣，并測(cè)試相應(yīng)的指標(biāo)。

1.4 測(cè)量指標(biāo)及方法

1.4.1 測(cè)量指標(biāo)

通過(guò)馬氏瓶讀取不同時(shí)間各土柱的累積入滲量，用秒表記錄單次灌水入滲所需時(shí)間即得土壤入滲速率。土樣含水率采用稱量法測(cè)量并計(jì)算，將土樣裝入已知質(zhì)量鋁盒中，稱取初始質(zhì)量，在105 ℃溫度時(shí)烘干8 h后再進(jìn)行稱量，經(jīng)計(jì)算得到含水率。將取得的土樣按照土與水的質(zhì)量比為1∶5配樣，用磁力攪拌器攪拌5 min，靜置30 min，后用電導(dǎo)率儀［HQ30d型，哈希水質(zhì)分析儀（上海）有限公司］測(cè)量土樣的含鹽量、 電導(dǎo)率； 使用便攜式pH酸度計(jì)［ST3100型，奧豪斯儀器（上海）有限公司］測(cè)量土樣水溶液的酸堿度。脫鹽率為各脫鹽區(qū)域土壤的脫鹽量與原始含鹽量的質(zhì)量比。使用有刻度的開(kāi)口注射器，從土柱側(cè)邊取土樣10 cm3，放入鋁盒中，烘干稱取質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算得到容重。

1.4.2 土壤儲(chǔ)水量與平均儲(chǔ)鹽量的計(jì)算

土壤儲(chǔ)水量的計(jì)算公式^［13］為

W=10rhhθ ，（1）

式中： W為該層儲(chǔ)水量； h為該土層厚度； rh為該土層的土壤容重； θ為該土層質(zhì)量含水率。

土壤單位儲(chǔ)鹽量的計(jì)算公式^［14］為

Su=10^-3Qrhh ，（2）

式中： Su為某土層單位儲(chǔ)鹽量； Q為某土層平均含鹽量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件整理數(shù)據(jù)，用Origin 2019軟件作圖，使用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（SPSS）26.0軟件分析土壤中水鹽動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土水分入滲的影響

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土累積水分入滲時(shí)間的影響如圖2所示。由圖可以看出： 在3種灌水頻率下，隨著生物碳施用量的增加，累積灌水入滲時(shí)間均逐漸縮短； 在相同的生物炭水平條件下，不同灌水頻率的累積水分入滲時(shí)間有所差異，相較于低頻及高頻灌水處理，中頻灌水處理水分累積入滲時(shí)間相對(duì)較短，在3個(gè)生物炭施用水平下，水分累積入滲時(shí)間分別為295、 246、 221 min。

灌水頻率生物炭改良鹽漬土水分入滲速率的影響如圖3所示。由圖可知： 土壤水分入滲速率隨著灌水次數(shù)的增加呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，只有高頻處理方案中，第2次灌水相較于第1次灌水時(shí)入滲速率增加了12.5%～25%。在3種灌水頻率中，第1次灌水時(shí)施用生物炭的土壤的水分入滲速率明顯大于未施用生物炭的，且隨著生物炭施加量的增加，水分入滲速率隨之增加，但不同生物炭施用量對(duì)土壤水分入滲速率影響差別不大。在高頻處理第2次灌水時(shí)，高頻、低頻灌水處理的土壤水分入滲速率相差不大，低頻灌水處理的土壤水分入滲速率相對(duì)較大。

2.2 灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土酸堿度及容重的影響

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土各土層酸堿度的影響如圖4所示。由圖可以看出： C0處理中，中頻、 低頻灌水處理時(shí)土壤酸堿度變化不大，高頻灌水處理時(shí)土壤pH明顯增大，尤其在深度為0～40 cm土層， pH達(dá)到9.89，明顯大于中頻、 低頻灌水處理的。在表層土壤中，施加生物炭處理相較于未施加生物炭處理的土壤pH明顯增大，且生物炭施用量為10 g/kg時(shí)pH上升更快，且數(shù)值較大。在深度為gt;20～40 cm土層中，生物炭施用量為10 g/kg時(shí)中頻灌水處理的土壤pH由8.17急劇上升到10.27，而低頻、 高頻處理的pH變化不大； 生物炭施用量為5 g/kg時(shí)，高頻灌水處理時(shí)的土壤pH比中頻、 低頻灌水處理時(shí)的小，且各處理方案中的pH變化不大。隨著土層深度的增加，不同處理方案的土壤pH無(wú)顯著變化，且數(shù)值都相差不大。

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土土壤容重的影響如表2所示。由表可知： 生物炭的施用可以使施用層的土壤容重減小， 并且隨著施用量的增加容重減小幅度越大。 在深度為0～20 cm土層中， C0處理的土壤容重增幅為9.45%～12.94%， C1處理的土壤容重增幅為4.69%～8.66%， C2處理的土壤容重增幅較小， 為1.57%～4.65%。隨灌水頻率的增加， 表層土壤容重逐漸增大， C0處理中， 處理方案V3C0的土壤容重增幅最大， 為12.94%； C1處理中，處理方案V1C1與V2C1的土壤容重增幅差異較小， 為4.69%～5.56%，小于處理方案V3C1的； C2處理中， 處理方案V2C2的土壤容重增幅最小， 為1.57%； 處理方案V3C2的土壤容重增幅最大，為4.69%?？梢?jiàn)，施用生物炭后中頻灌水處理對(duì)土壤容重明顯減小。 所有處理方案在深度為gt;60～100 cm土層中的土壤容重?zé)o明顯變化。

2.3 灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土水鹽運(yùn)移的影響

2.3.1 土壤含水率

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土不同深度土壤含水率的影響如圖5所示。 由圖可以看出： 在C0、 C1處理水平下， 不同處理方案的土壤含水率隨著土層深度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)， 且低頻、 中頻、 高頻灌水處理的土壤含水率分別在深度為gt;60～80、 gt;40～60、 gt;20～40 cm土層中達(dá)到最大，分別為18.41%、21.79%、 16.75%； 在C2處理水平下，不同處理方案的土壤含水率隨土壤深度的增加呈逐漸減小趨勢(shì)， 且表層土壤含水率明顯較高。 在表層土壤中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻、 高頻灌水處理的分別低6.59～10.92、 4.19～6.37個(gè)百分點(diǎn)， 且隨著生物炭施加量的增加， 不同灌水頻率處理的表層土壤含水率逐漸增大， 當(dāng)灌水頻率為中頻時(shí)， 表層土壤含水率增加14.17～18.87個(gè)百分點(diǎn)。 在深度為gt;20～40 cm土層中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻、 高頻灌水處理的分別低1.52～8.29、 3.08～3.96個(gè)百分點(diǎn)； 而在深度為gt;40～60 cm土層中， 低頻灌水處理的土壤含水率比中頻灌水處理的低2.46～6.80個(gè)百分點(diǎn)， 但比高頻灌水處理的高1.10～3.02個(gè)百分點(diǎn)。由此可見(jiàn)，生物炭施用量較大時(shí)，表層土壤含水率較高，深層土壤含水率較低，該現(xiàn)象在高頻灌水處理時(shí)尤其明顯； 不施用生物炭的表層土壤含水率較低，深層土壤含水率較高，該現(xiàn)象在低頻灌水處理時(shí)比較明顯。

2.3.2 土壤儲(chǔ)水量

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土深度為0～40 cm土層土壤儲(chǔ)水量的影響如圖6所示。 由圖可見(jiàn)： 不同處理方案的深度為0～40 cm土層土壤儲(chǔ)水量均明顯增加， 生物炭施用量的增加使不同灌水頻率處理的土壤儲(chǔ)水量增大， 中頻灌水處理時(shí)， 深度為gt;20～40 cm土層土壤儲(chǔ)水量由大到小的處理方案排序?yàn)閂2C1、 V2C0、 V2C2，其中處理方案V2C1的土壤儲(chǔ)水量為64.89 mm， 為該土層儲(chǔ)水量的最大值。 在表層土壤中， 處理方案V2C1、V2C2、V3C2的土壤儲(chǔ)水量相對(duì)較大，為63.38～65.23 mm，生物炭施用量相同時(shí)，土壤儲(chǔ)水量由大到小的灌水頻率排序?yàn)閂2、 V3、 V1，且C2處理的土壤儲(chǔ)水量相對(duì)較大。

2.3.3 土壤含鹽量

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土不同土層土壤含鹽量的影響如圖7所示。 由圖可知： 在低頻灌水處理中， 相較于C0、 C2處理， C1處理的土壤脫鹽深度較淺， 表層土壤含鹽量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 下同）相對(duì)較小， 為1.08‰， 鹽分累積在深度為40 cm土層， 含鹽量為3.07‰。 C0、C2處理的土壤脫鹽深度相差不大， 鹽分累積深度有所增加， 含鹽量為3.54‰， 但與C0處理相比，施加生物炭處理的土壤含鹽量在深度為gt;60～80 cm土層中仍然較大。在中頻灌水處理中，表層土壤含鹽量均較低， 其中C1處理的最低，為0.46‰， C0、 C1處理的土壤脫鹽率較高， 鹽分累積在深度為60 cm土層以下； 在深度為gt;20～40 cm土層， C1處理的土壤含鹽量明顯小于C0處理的，為0.79‰，而C2處理的土壤脫鹽深度相對(duì)較淺， 鹽分累積在深度為40 cm土層，含鹽量達(dá)到3.79‰。在高頻灌水處理中，不同處理方案的土壤脫鹽效果差異不明顯，C2處理的土壤脫鹽深度相對(duì)較淺，鹽分累積在深度為40 cm土層之上，C0、 C1處理的土壤鹽分累積在深度為40 cm土層。生物炭施用量相同時(shí)，高頻灌水處理的表層土壤含鹽量比低頻灌水處理的小0.04～0.25個(gè)千分點(diǎn)，但土壤脫鹽深度比低頻灌水處理的淺。整體來(lái)看，生物炭施用量較小的土壤脫鹽效果相對(duì)較好，中頻灌水處理的土壤脫鹽效果最為明顯。

2.3.4 土壤脫鹽率

脫鹽率為不同脫鹽區(qū)域土壤的脫鹽量與原始含鹽量比值。 灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土不同土層土壤脫鹽率的影響如圖8所示。 由圖可以看出： 在低頻灌水處理中， 處理方案V1C1、 V1C2的表層土壤脫鹽率分別為67.13%、 65.87%， 差異不顯著，相較于處理方案V1C0，表層土壤脫鹽率分別提高了11.25、 9.99個(gè)百分點(diǎn)； 鹽分在深度為gt;40～60 cm土層中累積， 處理方案V1C1的土壤鹽分累積量最大， 脫鹽率為-38.31%。 在中頻灌水處理中， 表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，處理方案V2C1在深度為0～40 cm土層的土壤脫鹽效果優(yōu)于處理方案V2C0、 V2C2的，深度為0～20、gt;20～40 cm土層的土壤脫鹽率分別為86.31%、 47.89%；相較于處理方案V2C0、 V2C2，方案V2C1處理的表層土壤脫鹽率分別提高了15.62、 1.26個(gè)百分點(diǎn)。在高頻灌水處理中，處理方案V3C1、 V3C2的表層土壤脫鹽率為63.76%、 62.89%， 差異不顯著； 在深度為gt;20～40 cm土層中， 處理方案V3C2的土壤脫鹽率為-51%， 鹽分累積， 處理方案V3C0、 V3C1的土壤脫鹽率分別為-27.27%、 -31.27%， 兩者差異不顯著。

2.3.5 土壤單位儲(chǔ)鹽量

灌水頻率對(duì)生物炭改良鹽漬土深度為0～40 cm土層土壤單位儲(chǔ)鹽量的影響如圖9所示。 由圖可見(jiàn)： 當(dāng)生物炭施加量相同時(shí)，在深度為0～20 cm土層土壤單位儲(chǔ)鹽量由小到大的灌水頻率排序?yàn)閂2、 V3、 V1，在深度為gt;20～40 cm土層的相應(yīng)排序?yàn)閂2、 V1、 V3，只有C2處理的深度為gt;20～40 cm土層土壤單位儲(chǔ)鹽量有所不同，相應(yīng)排序?yàn)閂1、 V2、 V3，且處理方案V2C2、 V3C2的土壤單位儲(chǔ)鹽量明顯大于處理前的。在深度為gt;20～40 cm土層中，處理方案V2C1的土壤單位儲(chǔ)鹽量較處理前的明顯減小，為0.22 kg/m2，其他處理方案的土壤單位儲(chǔ)鹽量均較大。在表層土壤中，各處理方案的土壤單位儲(chǔ)鹽量均明顯減小，其中處理方案V2C1的土壤單位儲(chǔ)鹽量最小，為0.12 kg/m2。

3 討論

土壤鹽漬化嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展， 為了充分開(kāi)發(fā)利用鹽漬化土地資源， 鹽漬土改良受到人們的廣泛關(guān)注。 生物炭可以提升土壤肥力，促進(jìn)土壤脫鹽^［15］， 同時(shí)， 根據(jù)土壤返鹽周期確定適宜的灌水頻率也可以提高鹽分淋洗效率， 減輕土壤鹽害^［7］。

本文中將灌水頻率與生物炭施用相結(jié)合，設(shè)置合理的處理方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)耕層土壤鹽分高效率淋洗的同時(shí)，又能減緩?fù)寥缾夯潭?，降低土壤板結(jié)的危害。生物炭的施用增加了不同深度土壤水分含量，縮短累積水分入滲時(shí)間，且隨著生物炭施用量的不同，水分入滲過(guò)程有所不同，與Wang等^［16］研究一致。施加生物炭后，深層土壤含水量有所減少， 表層土壤含水量有所增加， 原因是土壤在潤(rùn)濕和去潤(rùn)濕狀態(tài)交替后會(huì)形成致密層， 尤其是表層土壤的結(jié)構(gòu)通常隨著更多的潤(rùn)濕和去濕潤(rùn)循環(huán)而變得更致密、 更穩(wěn)定， 這種變化可以在短時(shí)間內(nèi)阻止水分入滲土壤，從而使深層土壤含水量有所減少^［17］。生物炭可以增大土壤通透性， 使土壤容重減小， 同時(shí)生物炭能改變表層土壤的孔隙結(jié)構(gòu)， 改善土壤水分的入滲能力， 更容易將鹽分淋洗到土壤下層^［18］。岳燕等^［19］的室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)結(jié)果顯示， 在鹽漬化土壤中加入生物質(zhì)炭， 不僅能縮短鹽分洗脫時(shí)間， 而且能提高洗鹽效率。本文中的研究結(jié)果表明，生物炭的施用改善了不同灌水頻率下的鹽漬土的鹽分淋洗效果，同時(shí)脫鹽率有所提高，但隨著生物炭添加量的增加，淋洗效果趨于劣化。黃明逸等^［5］研究得出相似結(jié)論，生物炭能促進(jìn)咸水-淡水輪灌下的水分運(yùn)移，提高脫鹽率及脫鹽區(qū)深度系數(shù)，有利于土壤鹽分淋洗，且降低微咸水的危害，鹽分淋洗效果在生物炭施用量為15 t/hm2時(shí)達(dá)到較優(yōu)。

生物炭對(duì)土壤鹽分運(yùn)移的影響與其自身含有大量可溶性陽(yáng)離子以及對(duì)鹽漬土壤性質(zhì)的改變有關(guān)。 本文中的研究結(jié)果表明， 生物炭主要影響施用層（深度為0～20 cm）土壤酸堿度的變化。 生物炭施用量較大時(shí)， 施用層土壤pH顯著增大。由于生物炭熱解溫度較高， 灰分含量增加， 因此導(dǎo)致土壤堿性增強(qiáng)^［20］。

灌水頻率影響水分的入滲和再分布過(guò)程，進(jìn)而影響土壤鹽分的變化。馬軍勇等^［21］研究結(jié)果表明，灌溉周期為7 d時(shí)，可有效降低濕潤(rùn)體土壤含鹽量，抑制土壤返鹽，有助于棉花生長(zhǎng)。彭振陽(yáng)等^［22］的土柱試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在一定灌水頻率范圍內(nèi)，間歇入滲會(huì)在不影響淋洗效率的情況下加速溶質(zhì)的排除速率，但間歇入滲過(guò)于頻繁會(huì)在一定程度上減弱其攜帶溶質(zhì)遷移的能力，導(dǎo)致淋洗效率降低。在本文中，生物炭施用量較小時(shí)的土壤脫鹽效果較好，且中頻灌水處理的效果最為明顯，中頻、 高頻灌水處理的表層土壤含鹽量較低，深度為60～100 cm土層土壤含鹽量較高，與劉濤等^［23］的研究結(jié)論較一致。這可能與土壤鹽分的反向運(yùn)動(dòng)有關(guān)，灌水頻率影響水分和鹽分在土層內(nèi)的運(yùn)移及蓄存，灌溉間隔期間表層土壤的脫水會(huì)產(chǎn)生更大的吸力梯度，從而在下一次灌溉的早期階段產(chǎn)生高滲透率，促進(jìn)水分和鹽分運(yùn)移^［12］。適宜的灌水頻率可增加土壤總蓄水量，增大土壤水分和鹽分的二次重分布范圍和強(qiáng)度，提高中、表層土壤的脫鹽率^［24］。與高頻灌水處理相比，低頻灌水處理單次灌水量大，入滲水動(dòng)力強(qiáng)，入滲驅(qū)動(dòng)的第1次鹽分重分布過(guò)程有利于表層土壤脫鹽，但與中頻灌水處理相比，灌水間隔較長(zhǎng)，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，蒸發(fā)擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)水分和鹽分的二次重分布過(guò)程，導(dǎo)致其表層脫鹽效果劣化。中頻灌水處理的灌水間隔相對(duì)適宜，能夠縮短累積水分入滲時(shí)間，提高入滲速率，在短時(shí)間內(nèi)增加深度為0～60 cm土層的土壤含水率，為土壤鹽分淋洗提供足夠的水動(dòng)力。本文中的試驗(yàn)時(shí)間選定在夏天，氣溫較高，表層土壤含水率變化大，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，因此在后續(xù)研究表層土壤蒸發(fā)時(shí)須要關(guān)注試驗(yàn)溫度、 濕度的情況。

4 結(jié)論

本文中基于田間試驗(yàn)，采用土柱模擬試驗(yàn)將灌水頻率與施用生物炭處理相結(jié)合，探究?jī)烧邔?duì)鹽漬土水鹽動(dòng)態(tài)運(yùn)移的影響，得到如下主要結(jié)論：

1）生物炭能提高鹽漬土的入滲性能與持水能力， 有效縮短單次灌水入滲時(shí)間與累積水分入滲時(shí)間， 且使土壤脫鹽深度和脫鹽率增大。 當(dāng)灌水頻率為低頻、 中頻時(shí)， 施用一定量的生物炭有利于土壤鹽分淋洗， 表層土壤脫鹽率提高9.99～15.62個(gè)百分點(diǎn)。 生物炭施用量為5 g/kg時(shí)土壤脫鹽效果最佳， 增加生物炭施用量至10 g/kg則會(huì)劣化鹽分淋洗效果。 增加灌水頻率有利于水分入滲及提高土壤含水率， 減少表層土壤含鹽量， 增大脫鹽深度。 灌水頻率為每8 d灌水1次時(shí)，表層土壤含水率增加14.17～18.87個(gè)百分點(diǎn)，表層土壤脫鹽率為66.39%～86.31%，鹽分淋洗效果較優(yōu)，當(dāng)灌水頻率減少到每16 d灌水1次時(shí)，土壤水分入滲性能略有下降，脫鹽效果有所減弱。

2）隨著生物炭的施加量的增加，表層土壤的pH增加較為明顯，與施用量為10 g/kg時(shí)相比，生物炭施加量為5 g/kg更為合適，此時(shí)不同灌水頻率處理對(duì)土壤pH的影響差別不大。生物炭的施加導(dǎo)致表層土壤容重明顯減小，每8 d灌水1次的灌水處理有利于減少土壤容重。

3）每8 d灌水1次的灌水頻率與生物炭施用量為5 g/kg的處理方案有利于濱海鹽漬土的水鹽運(yùn)移，可作為實(shí)現(xiàn)鹽漬土耕層土壤鹽分高效率淋洗的參考方案。

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（責(zé)任編輯：于海琴）