粉垄深松破障对新疆盐碱地土壤洗盐脱盐效果

迪力努尔·阿布拉，黄 建，祁 通，冯耀祖，王治国

(1.新疆农业科学院科技成果转化中心，乌鲁木齐 830052.2.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】新疆盐渍化耕地面积 1.62×106hm2[1]，盐渍化耕地占灌区耕地的37.72%，南疆的占比达到了49.6%，土壤盐渍化是制约新疆灌溉农业可持续发展的主要因素[2]。研发粉垄深松破障装备技术，破除阻碍土壤盐分淋溶的障碍层，对有效提高灌溉洗盐效果，以为提高低产田产量和品质。【前人研究进展】农业上常用盐渍化土壤改良方式为，水利工程改良、农业改良措施、生物改良以及化学改良四类[3]，农业改良措施是盐渍化土壤改良的重要措施，主要包括作物种植、平整土地、深耕深翻、客土改良、秸秆回田和增施追施有机肥等[4]。深松耕作方式能打破犁底层，改善土壤结构和通透性、增加土壤含水率、减少土壤紧实度[5-6]，研究表明，深松可疏松耕层土壤，降低 15～45 cm 土层土壤容重和紧实度，显著改善了土壤孔隙度和温度等物理性状[7]；耕作后良好的土壤结构能够减少径流并提高降雨利用率，进一步促进灌溉水和雨水等在地表的运移和进入土壤后进行再分布的速度和程度[8-9]，有利于降雨和灌溉水的入渗等[10-11]，改良盐碱土，提高水分利用效率[12]。【本研究切入点】盐碱地改良的根本是把有害盐分离子淋洗或控制到耕作层以下或螯合固定，降低盐碱危害。不同土壤类型和常年耕作，耕作层以下存在粘土层或犁底层，阻碍了盐分离子向下淋洗。研究粉垄深松破障装备技术，破除不同类型土壤中的障碍层，以及破除障碍层后对土壤盐碱的改良效果。【拟解决的关键问题】利用粉垄深松破障设备，在中度以上盐碱地中深松破障深度达到110 cm，深松破障间距200 cm，冬灌前后取样，取样点为水平间距为距离深松破障0、30和90 cm，取样深度为0～30、30～60和60～90 cm，检测分析土壤总盐。研究灌溉前后不同点位土壤盐分变化，分析粉垄深松破障技术对盐碱地的淋溶脱盐效果。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验位于喀什地区岳普湖县色也可乡11村，该区域属于暖温带大陆性气候，年均降水量75.8 mm，多集中在6～8月。该区域地下水特征为上咸下淡，地下水在130 m以上为微咸水，130 m以下为淡水，灌溉水源为地下水灌溉，灌溉水矿化度一般在2.1～3.1 g/L，属于微咸水。土壤为盐渍化土壤，沙土表层土壤总盐含量在10～13 g/kg，壤土表层土壤总盐含量在8～12 g/kg，粘土表层土壤总盐含量在19～23 g/kg。在2018年11月13日进行粉垄深松破障，同时取灌前土样，2018年11月25日冬灌，灌溉额度为200 m3/667 m2，2019年3月20日在灌前取样点周边取灌后样。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用1模4行的棉花株行距配置，秋季冬灌之前，在覆膜区域进行粉垄深松破障，设计粉垄深松破障深度为100～110 cm，宽度为40 cm，深松间隔为2 m，选择不同土壤质地(壤土、沙土、粘土)的地块，各处理区面积为133.4 hm2，各处理取样深度为90、30 cm一层进行取样，取样间距为深松区中心点0 cm点、30 cm点和90 cm，分别在冬灌前和冬灌后取样原位取样，检测分析土壤总盐变化。土样测定项目为土壤总盐，分析方法为烘干残渣法。

2 结果与分析

2.1 深松对沙土土壤盐分的影响

研究表明，无论是距离深松区不同间距还是不同深度下，在灌溉后土壤含盐量总是低于灌溉前，表层和60～90 cm灌前灌后土壤盐分差显著。距离深松区越近，灌前灌后土壤总盐差值越高，淋洗脱盐率也越高；特别是深松区(0 cm)处不同深度土壤盐分变化量梯度差异显著，总体脱盐效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脱盐率0 cm=78%>60 cm=34%>90 cm=31%。而不同深度下，表层0～30 cm区域灌前灌后土壤淋洗脱盐显著，深度在60～90 cm处灌前灌后土壤淋洗脱盐量较大，总体脱盐效果60～90 cm>0～30 cm>30～60 cm；平均脱盐率60～90 cm=69%>0～30 cm=43%>30～60 cm=32%。图1～3

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

图2 灌溉前后沙土盐分变化量

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

2.2 深松对壤土土壤盐分的影响

研究表明，无论是距离粉垄深松破障距离还是不同深度下，壤土在灌溉后土壤含盐量总是低于灌溉前，表层和0～30 cm灌前灌后土壤脱盐显著。距离深松区越近，灌前灌后土壤总盐差值越高，淋洗脱盐率也越高；特别是深松区(0 cm)和30 cm处不同深度土壤盐分变化量梯度差异显著，90 cm处差异不显著，总体脱盐效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脱盐率60 cm=22%>0 cm=20%>90 cm=7%。而不同深度下，表层0～30 cm区域不同距离间土壤淋洗脱盐显著，总体脱盐效果0～30 cm>30～60 cm>60～90 cm；平均脱盐率0～30 cm=30%>30～60 cm=12%>60～90 cm=6%。图4～6

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

图5 灌溉前后壤土盐分变化量

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

2.3 深松对粘土土壤盐分的影响

研究表明，无论是距离粉垄深松破障距离还是不同深度下，粘土在灌溉后土壤含盐量总是低于灌溉前，表层0～30 cm灌前灌后土壤脱盐显著。深松区(0 cm)处不同深度土壤盐分变化量梯度差异显著，总体脱盐效果0 cm>60 cm>90 cm；平均脱盐率0 cm=33%>60 cm=29%>90 cm=21%。而不同深度下，表层0～30 cm区域不同距离间土壤淋洗脱盐显著，总体脱盐效果0～30 cm>60～90 cm>30～60 cm；平均脱盐率0～30 cm=40%>60～90 cm=27%>30～60 cm=17%。图7～9

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

图8 灌溉前后粘土盐分变化量

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

2.4 不同土壤类型下土壤盐分变化量

研究表明，在不同土壤质地条件下，随着距离粉垄深松破障区域的距离增加脱盐率不断降低；沙壤土平均脱盐效率最高达到48%，粘土为28%，壤土为18%。深松区0 cm平均脱盐率为44%，30 cm处为28%，90 cm处脱盐率为20%。不同深度表现为表层0～30 cm平均脱盐率为38%，30～60 cm为20%，60～90 cm为34%。图10

a 水平距离 Horizontal distance b 垂直距离 Vertical dimension

3 讨 论

盐碱地改良的根本是把有害盐分离子淋洗或控制在耕作层以下或螯合固定，降低盐碱危害。通过大水漫灌是淋溶洗盐脱盐的经典改良措施之一，但是，由于常年耕作或不同质地构型，耕作层以下存在粘土层或犁底层，阻碍了盐分离子向下淋洗，从而使得洗盐脱盐效果不佳，返盐严重，给盐碱地改良带来了巨大的挑战。通过研发应用粉垄深松破障设备，对盐碱地障碍层进行深松破障，达到淋溶洗盐脱盐目的。粉垄深松破障后，3种土壤类型的土壤均表现出洗盐脱盐效果显著高于非深松区域，并且，随着距离粉垄深松破障距离越远，洗盐脱盐效果逐渐降低的趋势；这个结果和暗管排盐效果类似，漫灌时控制区土壤与暗管水平距离越小，水力梯度越大，水分入渗强度越大，洗盐脱盐效果越好，反之则越小[13-14]。沙土和壤土深松破障后，洗盐脱盐效果显著。粘土为28%，壤土为18%，粘土脱盐率高于壤土，可能存在于土壤盐分含量差异较大有关。

4 结 论

不同土壤质地条件下，随着距离粉垄深松破障区域距离的增加，脱盐率不断降低；沙壤土脱盐效率最高达到48%，粘土为28%，壤土为18%；粉垄深松破障区脱盐率为44%，30 cm处脱盐率为28%，90 cm处脱盐率为20%；不同深度表现为表层0～30 cm脱盐率为38%，30～60 cm脱盐率为20%，60～90 cm脱盐率为34%。