全 文 ：林业科学研 究 ,
户, 。 , 沁
内蒙古瞪 口 引黄灌溉对土壤影响的研究 ‘
王葆芳
摘耍 内蒙古破 口河套地区 灌溉试验表明 采用日前生产上的 , ,
· 。 灌溉量 , 使土壤表层的含盐量由灌溉前的 。 二升到 以上 按合理灌水定额
公式计算 , 年灌溉量以 , , 为宜 最佳含水率 下限 ”写 在灌水期地下水位为
, 变幅 左右 。 年灌水次数应控制在 次 。
关镇词 瞪 口灌区 灌溉量 土壤物理性质 土壤盐演化
灌溉是干旱区林业生产中的主要经营措施 , 由于过去对灌溉缺乏科学的理论指导 长期应
用超量灌溉 , 造成大面积土地盐溃化 , 使盐碱危害成为西北地区三大自然灾害之一 。 据统计川 ,
全国次生盐溃土面积约 万 、 主要发生在干旱 、 半干旱和亚湿润干旱地 区 耕地就有
。万 , 。 如 瞪口县农业区有耕地 “ , 而年引水量高达 亿 , , 每公顷
耕地毛用水量 。 由于长期超量淹灌 , 导致该地区土地盐渍化迅速蔓延 。 当前 , 河套平
原土地盐溃化每年以 的速度增长闭 。 据 年统计 , 内蒙河套灌区有耕地 万
, , 其中 土地盐渍化 , 农 田弃耕’。
河套干旱区农 、林业靠黄河水灌溉 , 由于农 、林业已由单一的粮食生产向多种经营转变 移
民的大量迁入和大量开发土地 使有限的水资源 日益短缺 。 因此 , 研究河套瞪 口灌区的灌溉对
土壤的影响意义十分重大 。
试验 区 自然条件
试验地处内蒙古 巴盟瞪 口县中国林科院沙漠林业实验中心第一实验场 , 位于乌兰布和沙
漠东北缘 , ‘ , , , 海拔 。 年平均气温 , 最高气温 〔、 , 最低气温
一 , 积温 , 异 天数 无霜期 日照时数 ! 年
平均降水量 , 雨量多集中在 月 年平均蒸发量 , 年蒸发星约为降水
量的 倍 相对湿度 太阳总辐射 。 、, 平均风速 , 、 , 最大风速
主风向西北风 , 年扬抄 日 , 年沙暴日 , 级大风 日数 一 冰雹日数
。
试区地势平坦 , 以冲积洪积平原为主 , 地形由东南向西北倾斜 , 局部有小河床海子分布 、通
体漏沙 , 土壤主要是荒漠土区向棕钙土区过渡的漠钙土 。 该区地 下水资源丰富 , 主要有冲积潜
水层 , 地下水位 , 地下水以重碳酸镁型和氯化钾 、钠型为主 。
该地 栽 植的主要 乔木树种 是杨树 !∀ , 其次是柳树 行 、 沙 枣
一 一 收稿
王葆芳副研究员 中国林 业科学研究院林业研究所 北京 , 。
, 该研究为国家“ 七五 ”攻关课题“干早半干旱区造林与水分平衡关系 ”子专题 “杨树人工林灌溉量研究 ”部分内容
期 王葆芳 内蒙古磁 〕引黄灌溉对土壤影响的研究
￡ 亡 。 、 榆树 。 试 区防护林面积 包括用材林 占总面积的
总面积 , , 经济林为 , 灌木林为 。 群众杨尸 二 人 。 ,
‘ ‘ ’ 在该地生长良好 , 每公顷年生长量用材林为 , 以
下 防护林在 以上 。
研究方法与实验设计
结合区域性调查 , 对内蒙古河套地区瞪口县中国林科院沙漠林业实验中心 , 进行杨树人工
林灌溉量试验 。 供试树种为群众杨 , 实验小区面积 , , 随机区组排列 , 重复 次 , 密度
又 , 沟灌 。 灌溉定额分为 个处理 , 即 、 、 · , 对照区采用目前
生产中应用的 、 、 、 · 灌溉量和淹灌方式 。 以上简称 一 、 、 、 。
一 年 , 月 , 每月 次定期用烘干法测 定土壤水分 , 测定土 层深度 。
、 , 每个处理重复 次 定期定点用环刀法分层取样测定土壤容重 , 每块样地设牲 个测点 ,
次重复 土壤盐分由本所土壤室分析 。
最佳含水率下限 田间持水量 火 。
根据下式分别计算 个处理的合理灌水定额
合理灌水定额 , , 土层厚度 义容重 又 田间持水量 叼 火 又
结果与分析
土壤水分物理性质与灌溉
各处理的土壤水分物理性质存在明显的差异 表 , 由表 1看出 , 除处理 W 外 , 各处理上
层田间持水量大小顺序为 皿 、 . 、 l ; 50 一 10 cm 土层 , 随土层深度增加 , 田间持水量呈递减趋
势;处理 刊各土层田间持水量均低于处理 m , 说明在一定供水范围内 , 在土壤干旱的条件下 , 随
着灌溉量的增加 , 田间持水童也增加 , 当供水超过土壤吸力和植物消耗的水分时 , 多余水以重
力水形式下渗和侧渗 , 降低了土壤水分 含里(表 1) 。 表 1表明 , 0 一 10 。m 土层有效 含水量顺序
是处理 一 、 . 、 Iv 、 l 。 邓西平等人{‘〕研究表明 , 在干旱半干旱地区 .灌水量为 60 n , rn 时 , 可以显
著提 高对土壤储水的利用;当灌水量 从 60 m m 增加到 20 m m 时 , 对土壤 储水的利用程度增
大作用不明显 。 这一结果与本试验结果相似 。
根据土壤水分物理性质测定结果 (表 1) , 由合理 灌水定额计算公式 (田间持水量(m m )丫
0 . 3 火 1 0 )计豹:.得到处理 一 、 皿 、 m 、 IV 的合理 灌水定额 分别为 1 218.9 、 1 2 7 2 . 3 、 1 3 3 0 . 1 、
1 2 5 2
.
2 m
3
/ 1
; n , z ; 最佳 含水率下限分别为 18.91% 、 2 0 . 2 9 乡6 、 2 1 . 5 6 乡。 、 1 9 . 9 9 步乙。
3. 2 灌溉与地下水位
试验表明 , 在林木生长期内 、不同灌溉童处理的土壤水分 含量和分布存在明显差异 , 供水
址不同其水分入渗速度和下渗深度亦不同 。 从图 1看出 , 在 20 一洲 。m 土层范围内 , 土壤最高
含水量处理 ! 为 13% , 分布深度 46.8一 50 .7 cm , 持水期 6 d 处理 . 为21 % , 分布深度 47.5~
51. 3 cm , 持水期 12 ‘1 。 处理 瓜为 20% , 分布深度 20 .0一 52 .5 cn 、, 持水期 17 (l。 处理 四为 22% ,
分布深度 45 .0 一 52 . 6 c n 、, 持水期 4 d 。 在 54 ~ 10 (二 土层范围内 , 土壤最高 含水童处理 ! 为
12 % , 分布深度 54.0~ 5 5.0 enl , 分布时序为 6 月 17 日一 7 月 3 日(16 d ) ;处理 . 为 20旦勺.分布
深度 54.0~ 55.0 。m , 分布时序为 6 月 14 日一 7 月 3 日(1{) (1);处理 m 为 21 % , 分布深度 54.0
林 业 科 学 研 究 10 卷
表 1 1, 8 5 ~ l , 8 8 年不同灌溉t 的土雄水分指标
处理 年灌溉量(n , 3/ l、n 一2 )
土层深度(enl)
0~ 20
20 ~ 50
50~ 70
70~ 100
0~ 100
平均
0~ 20
20~ 50
50 ~ 7()
70~ 100
0~ 100
平均
0~ 20
20 ~ 50
50 ~ 7()
70~ 100
0 ~ 10()
平均
0 ~ 20
20 ~ 50
50~ 70
70~ 100
0~ 100
含水率(% )
容重
(g /en:3)
田间待水量 有效含水量 合理灌水定倾 最佳含水率(% ) (n , 3 ) ( n 、3 / h n 一2 ) 下限 (% )
10 8
10.7
7.5
8.4
307 、 l
4 4 9
.
5
2 】6 . 1
3 7 1.
1 3 4 4
24 5 、 3 1
3 6 3
.
1 0
2 3 4
.
8 1
3 7 5
.
6 5
2 1 8
.
8 7
1 9
.
2 1
1 9
.
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2 6
1 9
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2 4 9
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3 4
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3 5 3 . 1 7
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平均 一 玲.性冷
主t :处理 l湘水时间 5~ 6 月.处理 l 、 , 灌水时间 5~ 8 月;处理 W 澎水时问 3 ~ 7 月;l() 月灌冬水 .
~ 7 6 . 5 cm , 分布时序为 6 月 25 日~ 9 月 30 日(6 s d ) ;处理 rv 为 20 % , 分布深度 54 .0 ~ 57. 8
e:n , 分布时序为 6 月 16 日~ 8 月 2 日(4 8 d ) 。
生长期土壤水分等值线变化趋势是 , 灌溉量越大 , 土壤水分梯度越大 。 土壤水分的提高在
于增加灌溉址 , 而土壤水分的持水性能取决于增加灌溉次数 。 由图 1看出 , 处理 Iv的土壤含水
量在 8 月以后急剧下降 , 下降幅度为 巧个百分点 , 原因是因为 8 月份没有灌水所造成的 。
与 ‘ ? . ‘ 7 . ( 月)
玲巧1.沁以n助J,八.勺 ‘0 么.,‘‘,J -.,. . .‘.几.吕1口O娜侧赚”
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图 l 冲、同灌溉处J里」_壤 .’t 水缝等叭线
lv (女橄 ,
期 王葆芳:内蒙占瞪 口引黄灌概对土壤影响的研究
以上说明 , 合理安排灌溉量 、灌水时间是提高土壤水分 , 保证土壤水分持水性的关键 。
由上页图 2 看出 , 地下水位在灌溉的作用下.从五月份灌水后地下水位迅速抬高.在 6一 8
(l,娜书卜切
月灌水期 、地下水位升至高峰值 , 8 月份停止灌
水后 , 地下水位迅速下降 , 至 10 月灌冬水后 , 地
下水位 又升高 , 10 月份 以后地 下水位开始下
降 , 至翌年 4 月降到最低点 , 灌水期地下水位在
1.97 ~ 3.02 m 之间 , 生长期内地下水位年变化
幅度 I n , 左右 。 据调查 , 瞪口 县林地灌水期.地
下水位 2. 39 ~ 2. 46 m , 非灌水期 3.24 ~ 3.78
m ;五原县 ” 林地灌水期 , 地 下水位 。. 5 ~ 0 . 6
m , 非灌水期 1.0一 1.s m 。 由此可见 , 灌溉是引
起地下水位抬高的主要原因 。
3
.
3 灌溉对土地盐溃化的影响 月匕 1%
, 一 l洲5 勺试胶 区地 卜水 位动态变化过程
3 . 3 . 1 淹灌对 土峨盐溃化的 影响 由于现行生产中的灌溉方式不当 (淹灌)和超量灌溉 (约
15 0。。 一 2 s o o m , 八h m , · a ) ) , 已造成大面积的土地盐溃化 。 研究表明 , 超量灌溉和淹灌是产
生土地欲渍化的主要原因 , 表层土壤盐分随灌溉量增加而增加 (表 2) , 各处理的变化趋势 为
rv 、 m 、 “、 1 . 处理 Iv 表层土壤盐分已超过 1.0 9/k g 。 另据高尚武先生 f习在该 中心二实验场研
究表明 .在长期采用 98 3 10 一106 96 5 m , / (h m Z · a) 超量灌溉定额和淹灌方式的灌溉条件下 ,
荒漠新开发区 8 :、后 , 30 一 10 0 cm 土层含盐量均超过 1. 0 9 /k g , 已构成土壤盐渍化的潜在危
险 。 截止 19 94 年 , 盐渍化土地面积达 91 .2 hm , , 占耕地 偿、面积的6.13 % 。
表 2 灌溉 4 。 后的土壤含盐t (单位 :, / k , ) 据内蒙水利厅测定「‘! , 耕地潜水位征.七
l乙层深度 灌溉 前 处 理
(Cr, , ) 含盐 石1 1 1 , 刊
【) ~ 2 了) 0 . 5 3 r). 7 1 哎). 8 2 〔) 9 3 1 (、l
2《} ~ 5 {1 砚). 6 1 () 6 3 (j. 6 2 (). 7 0 〔)
. 9吕
5 ()~ 7 《一 (1. 3 亏) (). 57 (). 6 1 (卜 6 9 《). 7 8
7 0 ~ 【印 ) 0 . 2 5 0 . 2 7 () . 5 2 0 . 18 0 . 7 2
升lo cn、 , 。~ 1 0 0 c m 土层内每昼夜积盐星达
70 一 100 k g /hn 、, , 当地下水位达 3 n飞时 , 开
始参 予积盐作用 ;小于 Z m 时.积极参予盐
分积 累 。 瞪 口 灌 区 .耕地 灌溉 员普遍高达
15 ooo n飞3 / ( l、n 飞2 · a ) 以上 , 使北部垦区地下
水上升至 1一 Z n、 , 导致全县 1.3 万 hm 之 灌溉面积中约有 2/ 3 的耕地 , 呈不同程度的次生盐渍
化 , 并且有 3.59 万 l、m , 未垦荒地被盐化 。 土壤表层含盐址大部分在 3~ 35 9/k g 之问 , 最高可
达 70 ~ 90 9 /kg 。
3
.
3
.
2 竖井提灌防止 土 攘盐溃化 据测定.试区黄灌水矿化度为 0. 556 9八 .如果灌溉址 合
理 , 灌溉水的补给与排泄和消耗大体平衡时 , 则不会造成土地盐 渍化 , 否则 , 向相反方向发展 。
据研究 , 矿化度与灌溉水童有关 , 矿化度与地下水有明显的对应关 系 , 随地下水位增高 , 矿化度
也增高‘’」。 实验表明 , 地下水矿化度随季节和灌水期而变化.在丰水期矿化度高 , 在枯水期低 ,
其中在 10 月灌冬水时期矿化度最高 , 为 1.49 9/l一 ;在 5 月初灌春水之前最低 , 为 1.()7 g/l J。 在
本实验中 , 沟灌处理采用井水灌溉 , 井水含盐虽 0.578 9/L , 淹灌处理采用黄河水灌溉 , 河水含
盐量 0.33 9八J , 经过 4 a 灌溉 , 沟灌处理的土壤含盐星反而低于淹灌(见表 2) , 这就是超址灌
l) 崔国端.河套地区盐碱地t)L 械汗i匀造林技术 , 巴盟林业治沙 资料选编.1982 , 1 36 一 1 4 1
林 业 科 学 研 究 10 卷
溉所引起的必然后果 。 说明虽然灌溉水含盐量对土壤次生盐演化有一定影响 , 但不是主导因
子 。 另外 , 对瞪 口杨树速生丰产林井灌区调查结果表明 , 林地经过 Z a 的竖井沟灌 , 可使 lm 土
层内平均土壤含盐量由0.072 % 降至 0.0 38 % 。 可见 , 超量灌溉引起地下水位抬高 , 在强烈的干
旱气候条件下 , 水分蒸发掉将盐分留在土壤表层 , 使土壤产生次生盐渍化 。 采用竖井提灌可直
接涉取地下水 , 降低地下水位 , 并对上层土壤产生淋溶作用 , 使盐分下移 , 并且可以调控灌水时
间 , 能够有效的抑制土壤盐溃化 。
3
.
3
.
3 灌水与洗盐效果 在盐碱地改造中 , 灌水洗盐是一项重要的措施 , 但是 , 如果灌溉冲洗
量不当 , 也会造成土壤表层积盐 。 据研究 , 当每公顷冲洗量为 飞 so o m , 时 , 土壤蒸发 30 d 后 , 表
层土壤含盐量变化 不显著 , 当冲洗量为 90 O m , 时 .蒸 发 30 d 后 , 表层土壤 出现不同程度积
盐〔8」, 这说明灌溉冲洗量越大 , 则土壤脱盐效果越好 。 然而 , 我们在研究中发现 , 增加灌水次数
会使土壤脱盐效果更好 。 实验表明 , 冲洗次数少 , 即冲洗间隔期长 , 那么土壤就积盐多(表 3).
由表 3 看出 , 灌水间.隔期为 15 d 的林地 , 灌水后平均含盐量为 6.682 9/k g ;而间隔期为30 d 的
林地 , 为 7.390 9/kg 。 前者土壤脱盐率为 2 .1% ;后者为 15 .8% 。 从 30 d 后的土壤含盐量来
看 , 前者较灌水前减少 0. 020 9 /k g ;而后者却增加了 3.003 9 /k g 。 显然前者的灌水洗盐效果大
大好于后者 。 上述结果表明 , 适宜的灌水冲洗和灌水间隔期是防止土壤盐渍化的关键 。
表 3 不同灌水间隔期的群众杨林地滋水后 O一 10 cm 土层盐分变化
淑水抢
戈n 13 /卜n 12 )
{
“0 0
卜 6 3 U
灌溉方式 灌水月份 灌水次数
竖井沟灌 5 2
淹 灌 5 1
灌水间隔 灌水后 含盐盆(创k妒
期 (d) 10 d 20
;:
灌水前
含盐量
8.573
8.781
4.59 1
3.0 11
7.873
4. 982
5 。 7 1 2
9
.
7 8 4
3 0 d
8
.
5 5 3
1 1
.
7 8 4
3
.
4 灌溉t 与林木生长
研究还表明 , 群众 杨具有生长迅速 、 耐
寒 、 耐旱 、耐清薄等优 良特性 , 尤其在水肥条
件较好的土壤中生长更快 , 这二结论在本试
验中得到进一步验证 。 在 1 50 ~ 2 50 m , /
( h
rl 、2 · a ) 灌溉量范围内 , 灌溉量越大 .林木
生长量越大 (表 4) 。 由表 4看出 , 处理 IV 的年
生产材积最高 , 但材积需水系数也最高 , 耗水
衰 4 不同灌溉t 的材积产t 与材积需水系数
处理
年瀚
溉 鱿(n一丫11ni2) 禁 坦奄、I ] l ) 黔 各戴 {需:数水系
50() 8 8.
50() 8 9.
7 50()
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:
.
0 12
.
6 1
5 13
.
6 5
8 14
.
2 3
9 17
.
7 8
( n 一3 /卜n, z ) ( 一/ n 1 3 )
3 . 0 4 3 8 4 1 3
. 9
4 . 0 8 1 3 3 7
.1 . 3
1 . 5 1 2 5 4 右0 . 6
8 . 7 2 5 0 5 7 1. 5
量是其它处理的 3~ 15 倍 。 从材积生长来看 , 处理 刊最高( s a 的杨树根深而庞大 , 需水多 , 但
上层的盐分对其影响不大 )。 但是 , 目前 , 西北河套灌区 , 由于对土地资源的开发利用和种植结
构的调整 , 用水量加大 , 引黄水量已明显不足 , 已成为影响林木生长和制约当地农 、 林业生产的
主要因素 。 处理 W 灌溉量为处理 . 的 3 倍 , 若按处理 班的供水标准灌溉 , 可扩大灌溉地面积 3
hm 之 , 年生产材积可达 13.5 37 5 m 3 , 比处理 刊增产 4. 81 2 s m ’木材 。
另外.由于长期采用 2 so o m , / (h m , · a ) 灌溉量和淹灌方式 , 已构成潜在的土地次生盐馈
化危险 。 因此 , 笔者认为该地区的杨树人工林灌溉量以 7 50 m , / (h 耐 · a ) 为宜 。
4 结论与建议
(l) 该地区 目前生产上所采用的 15 00 一2 50 m , / (h m , · 。 ) 灌溉量是造成土地盐溃化
期 王葆芳:内蒙占瞪 口引黄灌溉对土壤影响的研究 69
的主要原因 , 经过 s a 灌溉 , 使土壤表层的含盐量达 1.0 9/kg 以上 。
( 2) 地下水位随灌溉量和次数而变化 ‘ , 灌水期地下水位抬高 , 非灌水期地下水位下降 , 灌水
期地下水位在 1.97~ 3.’O2 m , 地下水位变幅 l m 左右 。
( 3) 干旱区强烈的水分蒸发也是产生土壤次生盐溃化的重要原因之一 , 在气候干燥 , 水分
强烈蒸发时期 , 应增加灌水次数 , 防止地下水位上升 , 抑制盐分积累 。年灌水次数应控制在 8~
12 次 , 年灌溉量以 7 5 00 m 3/h n12为宜 。
参 考 文 献
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S t u d y o n E f f e e t o f D r a w i n g W
a t e r f r o m t h e Y e l l o w R i v e r t o
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A l, s t r a e t T I、e r e 、e a r e h o n e f f e e t o f d r a w in g w a t e r f r o m t h o Y e l l o w R i v 。、r t o i r r i g a r o t h 。
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