干旱地区排盐暗管优化布局关键参数研究

钱颖志，朱 焱※，黄介生，伍靖伟，敖 畅，何 帅

（1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072；2.新疆农垦科学院，石河子 832000）

0 引 言

土壤盐碱化是影响干旱地区农业发展的重要因素[1-2]，新疆作为典型的干旱地区，也饱受土壤盐碱化的困扰[3]。近些年，为了改良盐碱化土壤，暗管在干旱地区得到广泛使用[4]。干旱地区暗管主要用处是在非生育期配合淋洗排除土壤中的盐分，从而达到加速土壤脱盐的效果[5-6]。暗管起初用于降雨丰富、地下水位较高的地区，用于排除土壤中多余的水分，降低地下水位，以及加速排除地表积水，防止作物产量受到涝渍的影响[7]。对于排水的暗管布局，已有关于暗管排水效率和暗管埋深以及间距之间关系的理论公式[8-10]，也有基于这些理论开发的数值模型，如 DRAINMOD[11]，可用于指导这些地区的暗管布局[12-13]。此外，还有一些学者基于试验，研究了排水暗管的合理布局。陈诚等[14]提出了考虑多目标的暗管埋深间距参数，并对比了滨海区暗管布置“浅密型”与“深宽型”的优缺点；Jafari-Talukolaee等[15]监测了不同埋深和间距暗管条件下的地下水位、暗管流量及作物产量，并基于试验数据给出了适用于伊朗北部的合适布局参数。干旱地区气候、土壤及水文条件与湿润地区不同，沿海地区排水暗管的布局参数是否适用于干旱地区也有待考证。针对这个问题，许多学者开展了不同暗管间距或埋深的田间试验研究。苏挺[16]开展了不同埋深的暗管排盐田间试验，试验证明暗管能有效降低土壤含盐量，且当暗管埋深在1.5 m时脱盐效果最好；杨玉辉等[17]针对高地下水位的膜下滴灌农田开展田间暗管试验，并推荐了20 m作为暗管合理间距。尽管已有不少关于暗管排盐工程布局的试验研究，但目前的研究大多考虑因素和水平较少，不能综合考虑不同暗管布局参数对于土壤脱盐的影响；此外，目前的研究结论大多基于当地自然条件得出，对于自然条件存在差异的其他地区，已有的结论不一定具有适用性，Sreenivas等[18]指出，对于排盐暗管合理布局参数的选取，结合当地自然条件开展实地调研和试验是很有必要的。本文所关注研究区域位于新疆自治区焉耆盆地，当地具有干旱地区的典型气候特征，降水少，蒸发大[19]，同时由于其位于盆地，靠近博斯腾湖，与许多干旱地区不同，该地地下水位较高，埋深常年位于3 m以内。在这样的气候和水文地质条件下，当地农业发展受到土壤盐碱化的严重威胁。因此，有必要在研究区域开展考虑多因素、多水平不同暗管布局参数的暗管排盐试验，研究不同暗管布局参数对于土壤脱盐的影响。

对于干旱地区，暗管通常配合非生育期的淋洗进行排盐。已有研究表明，不同淋洗定额下，土壤脱盐效果及作物产量明显不同[20-21]。在布置暗管条件下，已有研究表明不同淋洗定额下，脱盐率也会明显不同[22]。但是关于布设暗管特别是不同布局参数的暗管条件下，淋洗定额对土壤脱盐的影响以及淋洗定额与暗管布局参数对于土壤脱盐的影响是否有交互作用仍缺乏研究，此外综合考虑各暗管布局参数以及淋洗定额的影响，建立能够指导干旱地区暗管布局及淋洗定额选取的经验公式是很有意义的。因此，有必要针对具有不同布局参数的暗管开展不同淋洗定额的淋洗试验，研究暗管排水排盐条件下淋洗定额对土壤脱盐的影响。

基于上述问题，本文在研究区域开展了淋洗条件下的暗管排水排盐试验，研究暗管布局参数中影响土壤脱盐的显著因素，对比不同淋洗定额下，相同暗管布局的暗管排水排盐量与脱盐率的差异，并在前述分析的基础上，通过拟合得到脱盐率经验公式，以期为干旱地区暗管合理布局选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验田位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境内焉耆盆地中心 27团 10连，地处北纬 41°54'、东经 86°27'，海拔1 052 m，属霍拉山沟口的开都河古冲洪积扇与开都河中下游冲积平原的缓变区。平均气温8.4 ℃，无霜期175 d，最大冻土深度95 cm。年平均降水量73.1 mm，年平均蒸发量1 890.1 mm，2018和2020年试验所在月份（10—11月）月平均蒸发量分别为47.2和47.0 mm，降水量分别为14.5和0 mm。需要说明的是，2019年该地块淋洗通过在玉米生育期最后一次灌水施加额外灌水定额完成，且灌溉期间，田间作物尚未完全成熟和收获，地表覆膜也未揭除，而2018和2020年冬灌时作物已经收获，地表为裸地。由于2019年淋洗方式以及上边界条件与2018和2020年差别较大，因此本文未分析其试验结果。研究区域土壤以粉砂土为主，黏粒、粉粒和砂粒含量分别约占50%、30%和20%。2018年和2020年试验前试验地地下水位分别为2.3和3.0 m，土壤0～40 cm平均含盐量分别为11.23和11.32 g/kg。研究区域主要作物为玉米，棉花，番茄，色素椒等。

1.2 试验设计及取样测试方案

试验在一块长约720 m、宽约86 m的试验田开展。试验设计考虑的暗管布局参数有间距、埋深和管径，每个变量设置 3个水平，其中，暗管埋深和间距主要根据已有文献中推荐的暗管埋深和间距结合当地实际情况进行设置[16,18]，暗管管径采用当地暗管生产厂家的常用管径。各个参数（变量）和水平之间采用正交试验设计进行组合，共 9个处理，各处理编号及具体暗管布局参数如表1所示（暗管坡降均为2‰）。每个试验处理包括3根暗管，其中左右 2根暗管作为保护暗管，中间暗管为监测取样暗管。各个处理共用 1条排水沟，排水沟深约2 m，各个小区沿暗管方向长度为86 m。各个试验处理、排水沟及农渠空间位置如图1所示。

表1 各试验处理暗管布局参数Table 1 Subsurface drainage pipe layout parameters of each experimental treatment

淋洗试验共进行2 a（2018和2020年），灌溉方式为淹灌。试验期淋洗由当地农户根据实际来水量控制灌水时长，通过在支渠监测流量过程，在灌水时间内求和计算得到总灌水量，并在整个试验田上进行平均得到灌水定额。经监测，2018和2020年淋洗定额分别为490和288 mm。2020年试验是在2018年基础上进行的，但是经过接近2 a生育期施肥引入的盐分以及土壤在强烈蒸发下的返盐作用，试验期土壤表层含盐量初始值均在10 g/kg左右，差别不大，且本文分析的主要指标脱盐率为去除了初始含盐量影响的均一化指标，因此不考虑 2018年试验对2020年试验的累加影响。

试验淋洗用水来自上游河流，通过灌区支渠输送至田间。经监测，2018和 2020年灌水电导率分别为 0.33和0.36μS/cm，折合矿化度分别约为0.44 和0.48 g/L，2 a灌水电导率差别不大，因此不考虑不同年份灌溉水矿化度不同对于试验结果的影响。结合灌水定额可知，2018和 2020年由于灌水引入田间的盐分分别约为 215和138 g/m2，该数值远小于灌水前土壤剖面2 m以内土壤盐分质量（约为 19 600 g/m2），因此不考虑灌溉水盐分对土壤盐分结果的影响。

为研究土壤水盐含量变化，在灌溉前和排水过程结束后，分别进行土壤取样。2018年试验灌水前后取样日期分别为10月11日和11月16日，2020年试验灌水前后取样日期分别为10月25日和11月13日。2 a取样时间差异主要由于灌水量不同造成，2018年灌水量（490 mm）明显大于2020年（288 mm），因此取样间隔较长。需要说明的是，本文的试验中，试验后期（进入11月后）气温较低，大约为5 ℃，日蒸发量很小，因此不考虑取样时间间隔造成的土壤水盐运移影响。而试验前期，地表存在积水层，水面蒸发主要影响地表积水层的厚度，此时，土壤水盐主要是在淹灌水层的作用下向下运移，因此不考虑水面蒸发对水盐运移的直接影响。关于水面蒸发对积水层厚度的影响，通过折减考虑。具体方法为基于田间观测得到的淹灌水层存在时间长度结合气象数据中日蒸发量，计算积水层存在期间的总蒸发水量，再用监测得到灌水定额减去水面蒸发量，即为折减后的灌水定额，折减后2018和2020年灌水定额分别为466和273 mm。

土壤样品通过土钻取样得到，取样深度为2 m（若地下水浅于2 m则取到地下水位深度为止）。竖直方向上每 20 cm取一次样，平面上在距离暗管不同位置设置 3个土壤取样点（宽度方向位于田块中央），以客观反映土壤脱盐效果。不同暗管间距对应的土壤取样的具体方案如表2所示。

表2 不同暗管间距土壤取样点位置Table 2 Soil sampling position with different subsurface pipe spacing

土壤质量含水率通过烘干法[23]测得，土壤体积含水率通过质量含水率乘以土壤容重获得。其中，土壤容重通过开挖土壤剖面并利用环刀取样获得，并同时利用激光粒径分析仪（Mastersizer 2000，英国马尔文仪器有限公司）测得黏粒、粉粒及砂粒含量，各层容重及颗粒组成如表3所示。对于土壤含盐量，通过电导率仪（雷磁DDSJ-308F，上海仪电科学仪器股份有限公司）测得土壤1:5浸提液电导率（EC1:5），并选取一定数量土样利用残渣烘干法[23]测得土壤全盐量（TDS），率定 EC1:5和TDS关系曲线后，将其余所测得EC1:5转化为TDS。经率定，试验所在地TDS和EC1:5关系曲线可以用式（1）来表示

表3 试验地土壤容重及颗粒组成Table 3 Soil bulk density and soil particle composition of experimental position

式中TDS为土壤全盐量，g/kg；EC1:5为土壤1:5浸提液电导率，μS/cm。

为了研究暗管出水流量及盐分浓度，在暗管排水过程中，对各个处理的中间暗管流量进行监测，并对暗管出水进行取样。暗管出水流量监测频率与暗管出水取样频率保持一致，为2～4次/d（排水初期频率大，后期频率小）。其中，暗管排水流量通过量筒测体积配合秒表得到，暗管出水水样通过离心管取得。暗管排水电导率（ECw）通过电导率仪测得，并选取一定数量水样利用残渣烘干法[23]测得矿化度（Cw），率定ECw和Cw关系曲线后，将其余所测得ECw转化为Cw。将暗管排水浓度与暗管排水流量相乘，并在排水时长内求和，得到暗管累积排盐量。经率定，试验所在地Cw和ECw关系曲线可以用式（2）来表示

式中Cw为暗管排水矿化度，g/L；ECw为暗管排水电导率，μS/cm。

1.3 土壤脱盐评价指标及分析方法

为了定量表征土壤脱盐效果，本文选取脱盐率作为评价指标。脱盐率是指研究区域土壤盐分的减小值占初始值的比例，它可以评价淋洗和暗管协同作用下土壤层的脱盐效果，在已有研究中得到广泛采用[3,24]。土壤脱盐率的计算公式为

式中N为脱盐率，%；S1为土壤盐分初始值，g/kg；S2为土壤盐分终值，g/kg。

由于土壤脱盐率与所选土壤深度有关，因此在计算前，需要指定土壤深度。本试验将土壤深度选定为80 cm，该深度为当地主要作物的根系最大深度。

由于本文试验不同变量不同水平采用正交试验进行组合，无法通过直接比较不同处理的试验结果分析显著影响因素。因此，本文2.4及2.5部分采用正交试验多因素方差分析法和极差分析法[25]分析影响试验结果的显著性因素以及试验结果和影响因素的相关性。

2 结果与分析

2.1 淋洗前后土壤含水率变化

2018和2020 年各处理试验前后土壤剖面含水率分别如图2和图3所示，图中含水率为其相同深度取样点的平均值。由图2可知，对于2018年试验，灌水前各处理土壤剖面含水率呈现由上到下逐渐增加的趋势，0～40 cm深度含水率约为0.16 cm3/cm3，180 cm以下含水率接近饱和，约为0.40 cm3/cm3。试验结束后，各处理土壤剖面含水率仍然呈现由上到下逐渐增加的趋势，但 0～40 cm含水率明显增大，约为0.30 cm3/cm3，180 cm以下含水率变化不大，约为0.42 cm3/cm3左右，但由于地下水位的上升，饱和土壤深度明显上移。由图3可知，对于2020年试验，灌水前0～40 cm含水率约为0.13 cm3/cm3，180 cm以下含水率约为0.30 cm3/cm3左右，各处理土壤剖面含水率趋势与 2018年相似，但整体含水率特别是180 cm处含水率明显小于2018年（P＜0.01），分析原因可能是2020年取样时间较晚，取样时地下水位更深（2018年约为2.3 m，而2020年约为3.0 m）。试验后，土壤0～40 cm含水率约为0.30 cm3/cm3，180 cm处含水率约为0.40 cm3/cm3，趋势与2018年类似。

2.2 淋洗前后土壤含盐量变化

2018和2020 年各个试验处理试验前后土壤剖面含盐量分别如图4和图5所示，图中含盐量为其相同深度取样点的平均值。由图4可知，对于2018年试验，灌水前各处理土壤剖面含盐量呈现上大下小的趋势，其中不少处理呈现明显的表聚现象（如A5、A9）。各处理0～40 cm平均含盐量变化范围为 6.78～15.68 g/kg，＞40～200 cm平均含盐量变化范围为2.87～11.27 g/kg。试验结束后，由于淋洗作用，表层含盐量明显减小，各处理土壤剖面含盐量上大下小的趋势变为上小下大，各处理0～40 cm平均含盐量变化范围为2.72～6.12 g/kg，＞40～200 cm含盐量变化范围为3.88～7.72 g/kg。由图5可知，对于2020年试验，灌水前大多处理土壤剖面含盐量无明显趋势，且与 2018年不同，不少处理的土壤含盐量峰值出现在0.4 m深度位置附近（如A1、A3、A4、A8等），可能是农机在进行作物收获和去膜时对田间进行了浅耕，导致表层盐分结晶被翻入0.4 m位置。各处理0～40 cm平均含盐量变化范围为4.98～17.66 g/kg，＞40～200 cm含盐量变化范围为3.74～11.61 g/kg。试验结束后，由于淋洗作用，各处理表层含盐量均有不同程度的减小，但由于淋洗定额小于2018年，因此脱盐效果不如2018年明显。各处理土壤剖面含盐量无明显趋势，0～40 cm平均含盐量变化范围为1.83～14.60 g/kg，＞40～200 cm含盐量变化范围为4.14～11.36 g/kg。

2.3 暗管排水排盐量

由于试验暗管出口设置在排水沟中（图1），在排水过程中，部分处理（A1、A2、A4）暗管出口处由于排水沟中水位过深，无法进行暗管出流流量监测，故而无法分析相同淋洗定额下不同暗管布局参数的暗管出流流量之间的差异，但是仍然可以根据暗管流量和排水电导率随时间的变化分析暗管出流过程的变化规律，并通过比较 2 a试验的暗管累积排水排盐量的差异，分析淋洗定额对暗管排水排盐量的影响。2个试验年份不同处理的暗管流量和排水电导率随时间变化过程分别如图6和图7所示。需要注意的是，图6和图7中时间是以开始灌水时刻作为0时刻。各处理不同年份暗管累积排盐量如图8所示。

由图6可见，各处理的暗管峰值流量变化范围为38～320 L/h，出流时长变化范围为245～441 h，但各处理出流过程均呈现先增大后减小的趋势，且暗管流量上升过程很迅速，时间短，其中2020年不少处理由于开始出流时间位于晚上（大约为开始灌水100 h后），因此没能监测到暗管出流的上升阶段。暗管流量上升速度快而下降速度慢的原因可能是许多淋洗水由大孔隙通过优先流的方式直接补给地下水，导致地下水迅速上升，暗管达到峰值流量；在短时间上升到峰值流量后，随着暗管不断排水，地下水位不断降低，暗管流量缓慢减小，直至停止出流，流量下降过程很长的原因是虽然试验田一侧设置有排水沟，但由于田块宽度较大（86 m），排水沟影响有限，地下水下降主要靠暗管排水，因此地下水下降速度慢。对比同一个处理不同年份的暗管出流过程可以发现，2020年各处理的暗管排水过程时长和过程流量均小于2018年（A3处理个别时间点除外），从图8也可以看出，相对于2018年，2020年各处理的暗管累积排水量均有不同程度的减小，主要原因是2020年淋洗定额较小。此外由图8可见，2020年暗管出流开始时间相对于2018年较晚，分析原因是2020年灌水前地下水位较深，因此地下水上升到暗管埋深位置较晚。

由图7可见，不同年份各处理的暗管水流电导率在出流过程中相对平稳，无明显变化趋势，经计算，平均排水电导率为 12.65 mS/cm。仅有部分处理的电导率在暗管刚开始出流及排水过程快结束时存在一定波动，原因是暗管刚开始排水时，排出的水大部分为通过大孔隙渗流到暗管的优先流，由于优先流在土壤中流速快，淋洗出的盐分少，所以电导率小，因此此时暗管出流电导偏小；而当暗管排水快结束时，暗管流量很小，此时暗管排水水样的电导率受暗管出口附近淤积的盐分影响较大，导致部分处理测得的暗管排水末期电导偏大。此外，对比2018和2020年相同处理的暗管排水电导率平均值可以发现，各处理的暗管排盐浓度差别不大，但2020年各处理的暗管排盐平均浓度略大于2018年平均浓度，原因是 2020年各处理的土壤盐分含量，特别是0.8 m以下的土壤盐分含量略微大于2018年。由图8 可见，相对于2018年，2020年各处理的暗管累积排盐量均明显下降，这是因为 2020年淋洗定额减小导致各处理的暗管累积排水量明显下降，而不同淋洗定额下各处理的排盐浓度差别不大，因此 2020各处理暗管累积排盐量明显减小。

2.4 土壤脱盐率显著性影响因素极差分析和方差分析

根据公式（3）计算2018和2020年各处理脱盐率，并根据正交试验极差分析方法，分别分析2018和2020年暗管布局参数对土壤脱盐率的影响及相关关系，如表4所示。由表4可见，对于2018和2020年，随着暗管间距减小，土壤脱盐率逐渐增大（K3＞K2＞K1），随着暗管埋深增大，土壤脱盐率逐渐增大（K3＞K2＞K1），说明 2018和 2020年80 cm土壤脱盐率均与暗管间距为负相关关系，与暗管埋深为正相关关系，但对于暗管管径，2018和2020年K值大小与暗管管径变化趋势不一致。2018和2020年土壤脱盐率在不同暗管埋深下的极差分别为18.35%和14.99%，不同暗管间距下的极差分别为12.11%和10.19%，在不同暗管管径下的极差分别为3.77%和5.44%，说明暗管埋深和间距均对土壤脱盐率有一定影响，且暗管埋深对于土壤脱盐率的影响程度大于暗管间距，而管径对脱盐率影响较小。根据极差分析结果，为了达到最大脱盐率，对于2018年暗管间距、埋深和管径应分别取为6 m、1.4 m 和160 mm，而对于2020年，暗管间距、埋深和管径应分别取为6 m、1.4 m 和110 mm，由极差分析结果得到的2 a最优暗管布局不完全一致，原因可能是暗管管径在试验设计范围内对土壤脱盐率的影响无显著性，导致2 a结果不一致，因此在极差分析的基础上，仍需要通过方差分析检验个试验因素对土壤脱盐率影响的显著性。

表4 不同暗管布局参数下土壤脱盐率极差分析Table 4 Range analysis of soil desalinization rate under different subsurface drainage layout parameters

为了验证各布局参数对脱盐率影响的显著性水平，结合正交试验多因素方差分析方法，分别计算 2018和2020年各影响因素对应F值及显著性，如表5所示。由表5可见，对于2018和2020年2 a不同淋洗定额的试验，暗管埋深和暗管间距对80 cm土壤脱盐率均有显著影响，这是因为随着暗管间距减小，单位土体拥有的暗管越多，因此能排出的盐分越多，而暗管埋深越大，其能够将地下水降到的位置就越深排出的水分也就越多，与之对应排出的盐分也就越多。由表5还可以看出，不同淋洗定额试验下，暗管管径在试验设计范围内均对80 cm土壤脱盐率无显著性影响，原因是试验所设置的暗管管径水平为常用的 3种暗管直径，对于常用管径，最小管径也能满足暗管充分排水，因此管径对80 cm土壤脱盐率无显著性影响。这也解释了前述由极差分析结果得到的2 a最优暗管布局不完全一致的原因。

表5 土壤脱盐率影响因素F检验值Table 5 F-test value of influence factors of soil desalination rate

此外，分析表4中2018和2020年各处理脱盐率数据可以发现，相对于2018年，2020年由于淋洗定额减小，各个处理脱盐率显著减小（P＜0.01）。为检验淋洗定额与暗管布局参数对于土壤脱盐率影响是否具有交互作用，利用SPSS计算可得淋洗定额与暗管间距、埋深和管径对于土壤脱盐率的交互作用F值分别为0.1、0.8和0.6，均小于临界值，可见淋洗定额与暗管布局参数对土壤脱盐率变化无交互影响。

2.5 脱盐率经验公式及其应用

根据2.4部分研究结果，在试验条件下，为了达到最大脱盐率，暗管间距和埋深应分别取为6和1.4 m，而暗管管径则对土壤脱盐率无显著影响，可在90～160 mm范围内取值。然而该布置参数是基于试验设置的三个变量三个水平得到的结论，受限于试验水平数的影响。此外，该布置仅以增加土壤脱盐率为目标，而未考虑暗管施工费用的影响。在实际工程中，最优暗管布置应为在满足脱盐目标下的最经济暗管布局。因此，本部分将基于前述试验数据和结论，拟合得到土壤脱盐率与暗管布局参数的定量关系，在此基础上，考虑暗管施工费用，研究最优暗管布局参数。

根据2.4部分结论，土壤脱盐率与暗管间距和埋深呈近似负相关和正相关关系，与暗管管径无显著关系，且淋洗定额与暗管布局参数对土壤脱盐率变化无交互影响。因此考虑用如式（4）形式的多元线性方程对脱盐率（N）进行拟合

式中L为暗管间距，m；D为暗管埋深，m；I为灌溉定额，m；a、b、c、d为待拟合参数。

将2018和2020年各处理脱盐率分别作为率定值和验证值。经拟合，a、b、c、d分别为-0.8、28、58、-14。将根据试验结果计算得到的脱盐率（观测值）与根据该经验公式拟合得到的脱盐率（模拟值）作在 1:1直线附近，如图9所示。经计算，对于2018年率定值，脱盐率模拟值与观测值R2为0.96，RMSE=2.95%，对于2020年验证值，脱盐率模拟值与观测值R2为0.94，RMSE=5.89%，说明率定和验证的模拟值与观测值趋势一致，且误差均较小，所得经验公式可以用于指导研究区域的暗管工程布局。

以本研究区域为例，该区域试验前土壤0.8 m深度以内平均含盐量为8.6 g/kg，而新疆地区棉花的耐盐阈值可以取为5.5 g/kg[26-27]，则目标脱盐率为36%。为节约水资源，将灌溉定额设置为300 mm[24]，则此时由式（4）得出，暗管合适间距和埋深满足D=0.03L+1.16。实际工程中，暗管工程造价由土方量及暗管材料费决定，如式（5）所示

式中L0为待铺设暗管农田的总宽度；Q、Q1和Q2分别为总费用、土方费用及材料费用，元；q1为土方单价，元/m3；q2为单根暗管价格，元/m；w为暗管施工时开挖沟的宽度， m。

由公式（5）可见，工程造价与暗管间距呈负相关，即暗管间距越大，工程造价越低。实际施工时，暗管最大埋深取决于当地地下水位、铺管机最大开挖深度等，对于本研究，冬灌前地下水位位于2 m以下，而试验所设置最大暗管埋深为1.4 m，因此在试验研究范围内，暗管最合适埋深可以取为1.4 m，根据经验公式，此时暗管间距为8 m，由于暗管管径在试验范围内对土壤脱盐无显著性影响，且暗管管径越大，单价越高，因此为节约工程造价，暗管管径可以取为90 mm，此时采用300 mm的淋洗定额进行冬灌，即可以满足36%的目标脱盐率。

3 讨 论

暗管排盐条件下土壤脱盐率受到暗管布局参数的影响，根据本文分析结果，暗管管径在常见的管径范围内对于土壤脱盐率无明显影响，而管径较小的暗管成本较低，因此可以选用90 mm的波纹管作为暗管；暗管间距和埋深均对土壤脱盐率有显著性影响，脱盐率与暗管间距和埋深分别呈负相关和线性正相关。除暗管布局参数外，土壤脱盐率还受到淋洗定额的影响。根据本文分析结果，相同暗管布局参数下，较大淋洗定额对应的土壤脱盐率显著高于较小淋洗定额的土壤脱盐率，但暗管布局参数与淋洗定额对土壤脱盐率的影响无交互作用。脱盐率和暗管间距、埋深以及灌水定额近似满足N=-0.8L+28D+58I-14。对于研究区域，考虑节约水资源和节省工程造价，在目标脱盐率为 36%条件下，合适暗管埋深为1.4 m，间距为8 m，暗管管径为90 mm，此时采用300 mm的淋洗定额进行冬灌，即可以满足脱盐要求。

本文推荐的暗管布局参数与陈诚等[14]推荐的 120～150 cm 作为沿海地区滩涂地区暗管埋深以及苏挺[16]推荐的1.5 m适宜埋深作为合适埋深均较为接近，但与杨玉辉等[17]推荐的20 m作为高地下水位的膜下滴灌农田暗管合理间距存在一定差异，分析原因主要是杨玉辉等[17]研究区域地下水埋深（0.6～1.0 m）明显小于本文研究区域（2.0 m以下）。已有研究考虑暗管布局参数不够全面，本文所推荐的暗管布局是综合考虑暗管间距、埋深以及管径三种布局参数对土壤脱盐影响后得到的结论，且该结论得到了2 a试验的验证。本文还证明增加淋洗定额会显著增加土壤脱盐率，这与窦旭等[22]的研究结果一致。但已有的这方面研究大多基于同一种暗管布局研究淋洗定额对土壤脱盐的影响，本文还证明暗管布局参数和淋洗定额对土壤脱盐率影响无交互作用，并将淋洗定额作为脱盐率的影响因素，和暗管布局参数一同考虑在拟合得到的脱盐率经验公式中。考虑到暗管布局参数也受到土质等其他因素的影响，因此不同土质情况下的合适暗管布局参数还需要进一步研究。此外，本文设置的淋洗定额水平数较少，得到的脱盐率经验公式在不同淋洗定额下的模拟效果还需要进一步验证。

4 结 论

通过布置不同暗管布局参数的暗管排盐工程，并配合不同淋洗定额进行淋洗试验，结合试验数据进行分析，结论如下：

1）暗管排水过程中，暗管排水流量先迅速增加，后缓慢减小，而暗管排水电导率相对平稳，其主要与所在土壤剖面含盐量水平有关，而与淋洗定额及暗管流量无关，且暗管排水和排盐总量均随着淋洗定额的减小而减小。

2）80 cm以上土壤脱盐率与暗管间距呈显著负相关，和暗管埋深呈显著正相关，而和管径无显著性关系，和淋洗定额呈显著负相关，且淋洗定额与暗管布局参数对土壤脱盐率影响无交互作用。

3）综合研究区脱盐率经验公式，考虑节约水资源和节省工程造价，在目标脱盐率为 36%条件下，合适暗管埋深为1.4 m，间距为8 m，管径为90 mm。此时采用300 mm的淋洗定额进行冬灌，即可以满足脱盐要求。