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定额喷灌对滨海盐碱地的改良效果研究

2022-12-10 来源:步旅网
中国磨学c墨揠 2018,34(27):137—141 Chinese Agricultural Science Bulletin 定额喷灌对滨海盐碱地的改良效果研究 魏文杰,程知言,胡建,杨晋炜,姜夏烨,葛云,陈澎军,张刚,解君艳,吴琦,程艳丽,薛皓清 (江苏省有色金属华东地质勘查局/地球化学勘查与海洋地质调查研究院,南京210007) 摘要:为明确喷灌洗盐对滨海盐碱地土壤盐分的淋洗效果。通过田间试验,研究了喷灌洗盐对滨海盐 碱地0~10、l0~20、20-40、40~60、60~80、80~100 cm土层盐度的淋洗效果。试验结果表明:洗盐水量与脱 盐效果成正比,即用水量越多洗盐效果越明显。经过喷灌洗盐后,不同土层盐分含量均有所降低,且 脱盐效果随土层深度的增加而呈下降趋势。试验地1(SY1)在0-10、10 ̄20、20 ̄40、40 ̄60、60-80、80- l00 cm土层脱盐率分别为55.34%、53.80%、20.89%、2.04%、3.59%、6.59%;试验地2(SY2)分别为 56.72%、48.53%、25.05%、5.24%、5.63%、6.10%。结合数据分析,喷灌洗盐对SY1和SY2在0-10、10~ 20 cm土层盐分淋洗效果最佳,其脱盐率在48.53%~56.72%之间。该研究可为喷灌技术合理和可持续开 发利用滨海盐碱地提供一定参考。 关键词:滨海盐碱地;喷灌洗盐;不同土层;土壤脱盐率 中图分类号:¥275.5 文献标志码:A 论文编号:casb17100058 Improvement Effect of Quota Sprinkling Irrigation on Coastal Saline。。alkali Soil Wei Wenjie,Cheng Zhiyan,Hu Jian,rang Jinwei,Jiang Xiaye,Ge Yun,Chen Pen ̄un, Zhang Gang,Xie Junyan,Wu Qi,Cheng Yanli,Xue Haoqing (East China Mineral Exploration&Development Bureaufor Non—Ferrous Metals/ ]nstitu ̄ofGeochemicalExplorationandMarineGeologicalSurvey,Nanjing210007) Abstract:Sprinkling irrigation salt——leaching experiments were carried out on coastl saaline—‘alkali soil to evaluate its improvement effect on different soil layers.The results showed that the amount of salt—lcaching water was directly proportional to the effect of desalination,the more the salt—leaching water,the better the salt—leaching effect.After the sprinkling irrigation,salt content of different soil layers decreased,and the desalination effect decreased with the inerease of soil depth.The desalination rates of experimental ground 1 (SY1)at 0—10,10~20,20—40,40—60,60—80 and 80—100 cm were 55.34%,53.80%,20.89%,2.04%,3.59% and 6.59%,and that of experimentla ground 2(SY2)were 56.72%,48.53%,25.05%,5.24%,5.63%and 6.10%.Combined with data analysis.the sprinkling irrigation had better effect on SY1 and SY2 at 0—10 and 10—20 em soil layers.and the desalination rate was between 48.53%and 56.72%.The study could provide reference for the reasonable and sustainable exploitation of the coastl asaline—alkali soil. Key words:coastl salaine—alkali soil;sprinkling irrigation salt-leaching;different soil layers;soil desalinization rate 0引言 土壤含盐量高是盐渍土资源开发利用的主要制约 因素,灌水洗盐是土壤改良利用的先行途径和有效措 施,一直以来灌溉淋洗和排水改良措施是重盐碱土改 基金项目:2015年度国土资源部公益性行业科研专项“滨海盐碱地快速改良技术及标准研究”(201511086);2017年度江苏省海洋科技创新专项“江苏 典型滨海湿地几种修复技术试验及对比研究”(HY2017-4) 第一作者简介:魏文杰,男,1989年出生,山东青岛人,工程师,硕士,主要从事土壤环境修复研究。通信地址:210007南京市秦淮区光华路石门坎102 号,E·mail:853930783@qq.corn。 通信作者:程知言,男,1973年出生,河南人,研究员级高级工程师,博士,主要从事水工环地质。通信地址:210007南京市秦淮区光华路石门坎102 号,E—mail:243922462@qq.tom。 收稿日期:2017.10.18,修回日期:2017.12.21。 ‘138’ 中国农学通报http://www.casb.org.ca 良的有效手段 。地面灌溉和喷灌是重要的灌溉措 施,地面灌溉水有效利用率低,在淡水资源短缺的滨海 0 ̄100 cm土壤剖面层普遍分布着盐分。 1.2试验方法 盐碱地无法大面积实施,喷灌作为高效节水灌溉技术 是滨海盐碱地的必然选择n “ 。其优点具有用水少、灌 水均匀度高” ,灌水时间和灌水量可控性好,对土壤 结构影响小” 、对作物扰动小,淋盐周期短,脱盐效果 好,操作管理简单,能有效减少土地平整工作量等优 势 。本文通过喷灌节水技术对滨海盐碱地进行改 试验进行前,将试验地进行深耕30 cm左右。每 日选择中午进行定额喷水洗田,每次喷水量为 199.95 nl。/am2,喷水时间约1 h,喷灌时明显观察到部 分水沿地表径流流入沟渠,连续喷灌3天,第4或5天 取剖面样观察盐度在垂直方向的迁移变化,取样时,用 槽型钻在实验田取3个柱状样分别将0~10、10 20、20~ 40、40-60、60 ̄80、80-100 cm不同土层土样各自混合, 然后土样45 ̄C下烘干,粉碎、去杂、过筛(1 mm)后,测定 盐分含量。 1.3数据分析 良,不但提高水分的利用率,而且通过观察喷灌对滨海 盐碱地不同土层的淋洗效果,了解土体盐分在垂直方 向的迁移规律,以期为喷灌技术在合理和可持续开发 利用滨海盐碱地提供一定参考。 1材料和方法 全盐含量使用DDS.11A型电导率仪测定(土水比 为1:5);试验数据采用Excel软件进行统计分析,采用 Origin8.0进行处理作图,根据公式(1)计算不同土层的 土壤脱盐率。 (B )×100/B………………………………(1) 其中 为洗田处理后盐分含量,B为洗田前盐分含量, D为脱盐率 ”。 2结果与分析 2.1洗盐过程中地下水位变化 1.1试验地背景 试验地位于南通市如东县海边滩涂土地,原为水 产养殖鱼塘,后原地推平复垦。土壤中含较多的贝壳 侵入体,地下水位高,地下水埋深0.92~1.64 m之间,土 壤类型为砂壤土,盐分主要以NaC1为主,其中Na 、CI‘ 之和约占总离子量的80%以上。试验区0~20 cm耕作 层土壤pH 8.86、有机质含量为3.34 g&g、全氮含量为 0.26 g/l(g、有效磷含量为3.63 mg/kg、速效钾含量为 360 mg/kg;如图1所示,试验区共设置两块试验地分 地下水位的变动与土壤盐碱化及表层土积盐的发 生有着密切的关系,当地下水位升至一定范围时,即达 到临界深度,地下水和土壤中盐分才能随毛管水上升 积聚于地表n 。1,加重土壤盐渍化现象。结合图2得, 别为SY1、SY2,形状为长15 in,宽10 rfl的长方形,喷 灌管道采用直径为5 cm的PE管道,相邻两根管道距 离3 m(图1)。两试验地样品为3点土样混合,试验 地I(SY11在0-10、10-20、20,-40、40-60、60-80、80- 试验地初始地下水位在1.51 m,地下水位随着喷灌次 100 cm土壤剖面盐度分别为5.24‰、6.32‰、5.41‰、 6.37‰、6.69 0、6.98 o,试验地2(SY2)在0~10、10~20、 20-40、40~60、60~80、80~100 cm土壤剖面盐度分别为 5.43‰、5.11 o、5.19%0、6.11 0、7.46 o、7.38 0;试验地 数增加呈上升趋势,原因是喷灌向试验地加入大量水, 水分下渗引起地下水位上升。整个试验过程中地下水 位在0.92~1.64m之间,潜水水位较浅,若蒸发量过大, 试验区土壤易产生返盐现象。 沟 3m ■— 渠 ● ● ● S Y ● l ● S Y ● 2 ●采样点位置 图1试验地管道和采样点布置图 魏文杰等:定额喷灌对滨海盐碱地的改良效果研究 6 \ 4 · l39· 着淋洗次数的增多,SY1和SY2在0一l0、10-20 cm土 日期/d _层土壤盐度明显呈降低趋势,前期脱盐速率较大(快速 脱盐),但随洗盐次数增加,降低幅度变小,这是由于洗 盐初期土壤溶液盐分离子浓度较高,溶脱非常迅速而 高效,少量水即能淋溶掉土壤中大量的盐分,再继续淋 O·6 0·8 _委 0 -1.2 -洗,随着盐分离子浓度变稀,溶脱效率(单位供水量的 淋盐量)也随之变低,即在相同用水量作用下,土壤盐 1.4 1·6 l·8 2.O 度越高,土壤脱盐率越高。为此,洗盐后期脱盐效果变 弱 。 -当喷灌水量为1800 m3/hm2,SY1和SY2在0~ 10 cm土层盐度分别由5.24‰和5.43‰降低为2.34‰ 和2.35‰,土壤脱盐率高达55.34%和56.72%;10-20 cm土层土盐度分别由6.32%o和5.11%o降低为2.92‰和 图2地下水位变化图 ·.2.63‰,土壤脱盐率高达53.80%和48.53%。两层土壤 2.2洗盐期间土壤剖面盐分变化过程 脱盐率较大,洗盐后土壤盐度低,说明喷灌洗盐对 10、10-20 cm土层的盐分洗脱效果明显。 \ O 8 6 4 2 0 2.2.1 0~10、10~20 cm土层盐度变化结合图3分析,随 l0 8 2 O 0 600 1200 1800 o 600 12oo 1800 水量/(m /hIn2) 水量,(m3/hm2) 图3不同水量对。一lO、lO~20 em土层盐分的淋洗效果 2.2.2 20-40、40-60 cm土层盐度变化结合图4分析 层盐度分别由6.37‰和6.11‰降低为6.24‰、5.79 ̄.4oo, 土壤脱盐率为2.04%和5.24%;说明喷灌洗田对20~ 40、40~60 cm土层盐分淋洗有一定效果。 2.2-3 60--80、80~100 cm土层盐度变化结合图5数据 得,SY1和SY2在20-40、40~60 cm土层盐度较初始盐 度略有降低,但是整体脱盐率变化幅度较小:试验过程 中,盐度变化出现不降反升现象,主要是水分下渗将上 层土壤的部分盐分带入下层引起下层盐度暂时升高, 同时受土质及外界影响,下层土壤板结、孔隙度小、渗 透性差,水分下渗所需时间较长,过程中盐分积累在 该层土壤,即洗盐过程产生上层脱盐,下层积盐的现 分析可知,SY1和SY2在60~80、80~100 cm土层盐度 略有降低;但淋洗结束后盐度值仍较高,结合试验地地 下水位在1.03~1.51 m,地下水位较浅,地下水沿毛细 管上升,为此,该两层土壤盐度较高主要受地下水盐度 影响较大,盐度较高。 当喷灌水量为1800 m’/hi2,SY1和SY2在60~80 cm 土层盐度分别由6.69‰和7.46‰降低为6.45‰、 7.04‰,土壤脱盐率为3.59%、5.63%;80 ̄i00 cm土层 盐度分别由6.98‰和7-38‰降低为6.52‰、6.93‰,土 象【 ;但是随时间和淋洗水量的增大,盐分随上层水渗 入下层,引起上层土壤盐度降低。 当喷灌水量为1800 m3/hm2,SY1和SY2在2o ̄ 40 cm土层盐度分别由5.41‰和5.19‰降低为4.28‰、 3.89‰,土壤脱盐率为20.89%和25.05%;40~60 cm土 ·140· \ 钼 O 8 6 4 中回农学通报http://www.casb.org.ca \ 2 O O 8 6 4 2 O 10 8 6 钼 4 2 0 0 600 1200 1800 0 600 1200 1800 7g! ̄-/(m3/hm2) 7J ̄Jtl(m /hm2) 图4不同水量对20.,40、40~60 cm土层土壤盐分的淋洗效果 \ O 8 6 4 2 O O 1200 1800 0 600 1200 l800 水量/(m]/hIn2) 水量/(m3/hIn2) 图5不同水量对6O一80、8O一100 cm土层土壤盐分的淋洗效果 壤脱盐率为6.59%、6.10%,说明喷灌洗田对60~80、80~ 100 cm土层盐分淋洗有一定效果。 2.3累计洗盐后土壤剖面盐分变化 表1喷灌对O一100 cm土壤盐分的影响 结合表1分析,在经过喷灌洗盐后,土壤强度脱盐 深度为0~20 cm,土壤脱盐率高达48.53%~56.72%,且 盐度均降至为3%o以下,达到耕地质量评定要求,部分 作物能够生长;中度脱盐深度为20-40cm,土壤脱盐率 为20.89% ̄25.05%;弱度脱盐深度60~100 cm,土壤脱 盐率整体仅在2.04%~6.59%之间。0~100 cm不同土层 脱盐率明显呈现上高下低的现象,并呈现出表层土壤 脱盐速度比深层土壤脱盐速度快。具体原因为试验地 进行深耕处理,土质松散,透水性好,连续喷灌时,土壤 表层补充始终是淡水,可加速盐分溶解并随水向深层 移动。而深层土壤(低于40 cm土层)脱盐率较低原因 魏文杰等:定额喷灌对滨海盐碱地的改良效果研究 是土质板结、渗透性差,水分下渗速度慢,盐分无法快 速随水下渗;由于地下水位较高,下层土壤受由于地下 水盐度影响,盐度较高。为此,表层土壤脱盐效果比深 层土壤脱盐效果好。符合滨海盐土在淋洗脱盐过程中 包含3个明显阶段:表土脱盐、盐锋下移和底土脱盐阶 段 】。 3讨论与结论 通过田间试验,对比分析在相同(水量、时间相同) 喷灌条件下,观察0~10、10 ̄20、20--40、40-60、60-80、 80~100 cm不同土层盐分的变化规律,主要得到以下 结论: (1)喷灌洗盐可以有效的降低滨海盐碱地不同土 层土壤盐分含量,尤其对表层土壤(0-20 cm)洗盐效果 显著,洗盐后土壤盐度降到3%0以下;而底层土壤受地 下水影响,整体土壤含盐量较高。 ㈣ (2)在相同用水量下,起始土壤盐度越高,土壤脱 盐率越高,洗盐效果越好;在洗盐过程中表现为洗盐前 期,土壤脱盐速率明显,后期缓慢,主要与土壤溶液离 子浓度有关。 (3)在0~100 cm土壤中,土壤强度脱盐深度为0— 20 cm,土壤脱盐率高达48.53%~56.72%;中度脱盐深 度为20-40 cm,土壤脱盐率为20.89%~25.05%;弱度脱 盐深度为60~100 cm,土壤脱盐率仅在2.04%-6.59% 之间。 (4)在喷灌洗盐过程中,土壤盐分在土体内随水迁 移进行着复杂的运动,上层土壤盐分有可能淋洗至下层 导致下层盐分累积,而底层土壤盐分也存在着向上层移 动的可能,这与樊丽琴【 等的观点一致。因此,在滨海盐 碱地改良过程中,必须实时监测盐分在水平与垂直方向 上的运动,依据盐分变化规律,合理安排的改良措施。 参考文献 [1】Talsma Leaching of itle·drained saline soils[J].Australian Journal ofSoil Research,1967,5(1):37-46. 【2】 Abdel—Dayem S,Rycroft D、v'Ramadan E et a1.REclamation of saline clay soils in the tina plain,Egypt[J].ICDC Journal,2000,49(1): 17—28. 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