全 文 ：文章编号:1007- 4929(2010)10- 0035-05
滴灌条件下枣树根区土壤水盐变化初探
朱　珠 ,马　洁 ,孙三民 ,姚宝林 ,朱连勇 ,叶含春
(塔里木大学水利与建筑工程学院 , 新疆 阿拉尔 843300)
　　摘　要:以田间试验为基础 ,在滴灌条件下 , 以不同灌水量处理对枣树进行水分调控 , 分析研究了不同灌水量条
件下的枣树根区土壤水分和盐分的变化规律。结果表明:充分灌溉处理(85%θF)增大了水分无效损失。亏缺灌水处
理(55%θF)枣树水分利用率高 ,土壤脱盐效果明显。并通过相关性分析推导出电导率与离子的模型方程 , 从而为干旱
区以水调盐等工程提供依据。
　　关键词:枣树;滴灌;水分调控;盐分变化
　　中图分类号:S275.6　　文献标识码:A
收稿日期:2010-05-11
基金项目:塔里木大学校长基金(TD2KCX09001);新疆生产建设兵团科技支疆项目(20090 J03)。
作者简介:朱　珠(1986-),女 ,硕士研究生 ,主要从事水资源研究。 E-mai l:t lmzhu zhu@sina.com 。
通讯作者:叶含春(1966-),男 ,教授。
　　我国属于水资源短缺的国家 , 其人均占有水资源量 2 210
m3 ,仅为世界人均占有量的 1/ 4。然而 , 农业用水中却存在着巨
大浪费 ,全国平均灌溉水利用率仅为 0.45 左右[1] , 其中田间水
利用率只有 0.6 ～ 0.7[ 2] ,西部干旱地区更低。而且盐碱化问题
已成为干旱区土地资源可持续利用和农业可持续发展的瓶颈。
因此节水和盐碱治理是解决干旱区农业发展的一个重要途径。
滴灌是一种先进的灌溉技术。它能严格按照土壤水允许
上下限指标进行控制灌溉的高效节水型灌溉新技术[ 3] , 高精度
地控制土壤水分和盐分。国内外许多学者在盐分淋洗方面进
行了大量研究。陈冰等[ 4] 在大田试验中研究了不同灌水量对
碱化土的影响 , 结果表明灌水量对土壤总盐及盐分组成中
Cl -、SO 2-4 的影响较大;随着灌水量的增加 , 表层土壤中
HCO-3 离子反而增加 , pH 上升。 Mmolawa[ 5]对滴灌条件下作
物根区盐分动态变化的研究成果作了概述 , 同时对这一过程进
行了模拟和实验验证 ,认为土壤溶质主要随土壤水以对流的形
式运移 ,盐分聚集在土壤湿润锋附近 , 而且电导率的变化与土
壤含水率的变化一致。Mmolaw a[6]在另一篇文章中对有作物
种植和无作物种植情况下的滴灌土壤盐分运移作了比较 ,发现
有作物种植时 ,土壤盐分浓度高于无作物种植时的情况 , 表明
作物根系吸水对土壤盐分运移的影响较明显。
从目前我国研究情况来看 ,针对内陆极端干旱荒漠区滴灌
条件下果树土壤水盐变化规律的研究还比较少 , 本论文以不同
灌水量处理为基础研究枣树根区土壤的水盐变化规律。
1　试验区基本情况
试验区位于天山南麓塔克拉玛干沙漠南缘阿拉尔市。 夏
季炎热 ,冬季寒冷 , 干旱少雨 ,属于典型大陆性极端干旱荒漠气
候。多年平均气温 10 ℃, 降水量为 67.2 mm , 降水量集中于
6 、7 、8 三个月 , 占全年降水的 60%以上 ;而全年蒸发量高达
2 110.5 mm , 4～ 10月作物生长期蒸发量为 1 797 mm , 占年蒸
发量的 85.19%[ 7] 。土壤平均田间持水量为 21.8%, 属于氯化
物-硫酸盐盐土。土壤初始情况见表 1。
表 1　土壤初始情况
土层深度/
cm
土壤质地 容重/(g· cm-3)
质量含
水量/%
钙离子
含量/ %
镁离子
含量/ %
重碳酸根
离子含量/ %
硫酸根离子
含量/%
氯离子
含量/ %
电导率/
(mS· cm -1) pH 值
0～ 20 沙壤土 1.38 18.94 0.010 0.002 5 0.039 0.023 3 0.007 6 0.16 8.48
20～ 30 沙土 1.42 10.48 0.005 0.001 9 0.036 0.027 2 0.007 2 0.11 8.71
30～ 60 沙壤土 1.45 26.17 0.015 0.001 9 0.039 0.023 3 0.014 4 0.24 8.61
60 cm 以下 重壤土 1.47 28.95 0.014 0.003 1 0.055 0.040 8 0.013 5 0.25 8.57
2　材料与设计
2.1　试验材料
供试枣树品种为阿克苏地区枣农普遍种植的骏枣树苗 , 树
龄为 1 年。施用肥料采用农家肥 、尿素 、磷酸二铵及硫酸钾配
比施肥。
2.2　试验设计
本研究采用大田试验。试验地枣树于 2009 年 5 月 2 日栽
35节水灌溉· 2010 年第 10 期
种 ,采用矮化密植模式标准化建园 , 株行距 1.5 m×2 m , 每公
顷定植 3 300 株。年末秋季收果后进行修剪 , 株高保持在 1 ～
1.5 m。试验方案为灌水量单因素 3 水平设计:设充分灌水
(85%田间持水量)、适宜灌水(75%田间持水量)和亏缺灌水
(55%田间持水量)3 个水平 , 4 个生育期各处理施肥量相同 , 3
次重复。
灌水装置为 5 L 饮料瓶和医用输液管(去针头 ,用塑料管
模拟滴头)组成 , 通过医用输液管上的调节阀控制滴头流量 , 用
秒表和 5 m L量筒调节滴头流量 ,严格控制流量及流速 , 确保供
水稳定性。自幼果期 7 月 28 日开始每 10 d 灌水一次 , 灌前灌
后测定枣树根区土壤水分和盐分。
2.3　测定项目与方法[ 8]
土壤含水量:用土钻离根区水平方向 0 ～ 10 , 10 ～ 20 , 20 ～
30 cm 并且沿深度方向 0～ 10 , 10 ～ 20 , 20 ～ 30 , 30 ～ 40 , 40～ 60
cm 取土 ,烘干法测定土壤质量含水量。
土壤盐度:ECtest电导计测定 1:5 浸提液的电导率。
土壤离子:重碳酸根离子:指示剂滴定法测定;氯离子:硝
酸银滴定法测定;硫酸根离子:EDTA 容量法测定;钙 、镁离
子:EDTA 容量法测定。
3　结果与分析
3.1　土壤水分时空变化
由于受重力和张力的作用 , 水分由高水势到低水势不断向
纵向及横向移动 , 在枣树根区剖面发生再分布。由图 1、图 2、
图 3各不同水分处理条件下各次灌水前后土壤质量含水量变
化剖面图可以看出:随着时间的变化土壤含水量逐渐减少且均
小于初始含水量。不同灌水量处理条件下 , 沿土壤纵深方向各
次灌水前后变化规律相似 , 30 cm 沙土土层水分变幅大 , 出现明
显的拐点。可以看出湿润峰距滴头水平 25 cm 纵深 30 cm 处。
充分灌水处理条件下 , 灌水前土壤表面蒸发失水量较大 , 水分
集中在 20 ～ 40 cm 范围内 , 40 cm 以下土壤含水量急剧下降。
灌水后距离滴头水平距离 30 cm 处土壤含水量较距滴头水平
距离 20 cm 处增大 6.7 %。说明充分灌水处理灌水量超过了
根区土壤有效水量增加了水分侧向流失。 第四次灌水前土壤
明显干旱 ,质量含水量在 10 %左右浮动 ,是因为此时为果实膨
大期气温升高蒸发强烈加之枣树生理需水量增大 , 导致土壤缺
水 ,灌水后补水作用显著。因此可说明随着灌水量增加水分利
用效率减小 ,这与张忠学[9]研究结果一致。与充分灌水处理相
同, 适宜灌水处理条件下水平距根区 10 cm 处各层土壤水分变
化明显。这是因为根区侧向吸水作用的影响。而水平方向土壤
水分变异较小 ,没有明显的干旱现象。较之充分灌水与适宜灌
水处理 ,亏缺灌水处理条件下各次灌水前后土壤质量含水量变
化均不明显 ,土层含水量均保持在 75%田间持水量范围内 , 水分
侧向损失少 ,提高了水分利用效率, 利于枣树根系吸收水分。
3.2　土壤盐分空间变化
在土壤水势梯度 、植株蒸腾 、棵间蒸发作用下 , 随着土壤水
图 1　充分灌水处理各次灌水前后土壤质量含水量变化
图 2　适宜灌水处理各次灌水前后土壤质量含水量变化
36 滴灌条件下枣树根区土壤水盐变化初探　　朱　珠　马　洁　孙三民　等
图 3　亏缺灌水处理各次灌水前后土壤质量含水量变化
分的再分布盐分随之运移。各次灌水土壤盐分变化规律一致 ,
通过分析第二次灌水各水分处理土壤浸提液 EC 值剖面变化
(见图 4 、5 、6),可以看出 ,各处理前后电导率值均大于土壤初始
值 ,这是灌水使土壤盐分充分溶解 ,致使固态盐转化为溶解态
盐分的原因。但由于灌水洗盐的作用灌水后电导率有减小趋
势。充分灌水前后电导率值均较低 , 没有表层积盐现象。灌水
前盐分聚积在20 ～ 30 cm深度范围内 , 灌水后盐分淋洗至距离
根区 25 cm 范围以外湿润峰处。适宜灌水前后盐分变化显著 ,
灌水前有表层积盐现象 , 灌水后盐分全部淋洗到湿润峰以外 ,
呈现明显的脱盐区。亏水处理前后积盐现象并不突出。灌水
后盐分随水运移在湿润峰处停留 , 深度 60 cm 以外有压盐效
果。呈现明显的积盐区。客观地反映出“盐随水来 、水去盐存”
的变化规律。
图 4　充分灌水前后土壤 EC值剖面变化
图 5　适宜灌水前后土壤 EC值剖面变化
37滴灌条件下枣树根区土壤水盐变化初探　　朱　珠　马　洁　孙三民　等
图 6　亏缺灌水前后土壤 EC值剖面变化
3.3　土壤离子变化及与电导率相关关系
分析比较各处理前后离子变化关系图(图 7、8 、9)可以看
出 ,各处理条件下 , 各离子在土层 20 cm 范围内变化幅度较大 ,
这与电导率空间变化规律一致。充分灌水处理后各离子均有
增加趋势 ,而氯离子和硫酸根离子增加幅度较大 , 平均增加了
7.48 %和 2.68 %,这可能是水分运移使各离子在湿润峰处聚
集而且灌水量超过枣树需水量 , 从而土壤中孔隙被水充满 , 大
大减小了土壤透气性 ,阻碍了阳离子交换作用和土壤胶体对离
子的吸附作用。客观反映了各个离子在土壤中稳定性不同的
规律。适宜灌水处理前后各离子变化不明显 ,灌后各离子有稍
微增加趋势。亏水处理灌水后各离子均相对减少 , 钙 、镁 、重碳
酸根 、硫酸根及氯离子分别减少了 4.03%, 4.86%, 2.38%,
1.46%及 5.26%,表现了充分洗盐效果。
　　为进一步研究各离子与电导率的关系 ,通过对 316 个样本
相关分析得出电导率与钙离子 、镁离子 、硫酸根离子和氯离子
极相关。见表 2。
图 7　充分灌水处理灌水前后各离子变化
图 8　适宜灌水处理灌水前后各离子变化
38 滴灌条件下枣树根区土壤水盐变化初探　　朱　珠　马　洁　孙三民　等
图 9　亏水灌水处理灌水前后各离子变化
表 2　电导值与各离子间相关关系(N=316)
相关性 EC C a2+ Mg2+ HCO -3 SO2-4 C l-
EC 1 0.59＊＊ 0.72＊＊ -0.03 0.51＊＊ 0.18＊＊
Ca2+ 0.59＊＊ 1 0.86＊＊ 0.05 0.39＊＊ 0.16＊＊
Mg2+ 0.72＊＊ 0.86＊＊ 1 -0.02 0.54＊＊ 0.21＊＊
HCO -3 -0.03 0.05 -0.02 1 -0.25＊＊ -0.04
SO 2-4 0.51＊＊ 0.39＊＊ 0.54＊＊ -0.25＊＊ 1 0.18＊＊
Cl- 0.18＊＊ 0.16＊＊ 0.21＊＊ -0.04 0.18＊＊ 1
　注:＊p<0.05显著性水平检验;＊＊ p<0.01显著性水平检验。
　　拟合模型如下:
EC=0.445 329 Ca2++0.479 562 Mg2++
0.324 988 SO2-4 -0.682 704 Cl-
4　结　语
基于滴灌条件下 ,通过对枣树根区土壤水盐变化规律的研
究可知:
(1)随着灌水量增加 , 水分利用率降低。试验表明:充分灌
水处理反而增加了水分无效损失 ,降低了水分利用率。与充分
灌水及适宜灌水相比较 ,亏缺灌水处理各次灌水前后土壤含水
量变化均不明显 ,侧向损失少。
(2)在土壤水势梯度 、植株蒸腾 、棵间蒸发作用下 , 各处理
盐分空间变化规律一致。灌水前盐分集中在枣树根区 10 ～ 20
cm 范围内 ,灌水后淋洗到湿润峰处聚集 , 呈现明显的脱盐区及
积盐区。适宜灌水前有明显表层积盐现象 , 亏缺灌水处理洗盐
效果较好。
(3)通过相关分析得出电导率与钙离子 、镁离子 、硫酸根离
子和氯离子极相关。
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