全 文 ：中国生态农业学报 2015年 9月 第 23卷 第 9期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2015, 23(9): 11221130


* 中澳国际合作项目(SMCN/2002/094)和甘肃省农业科技创新项目(GNCX-2014-35)资助
** 通讯作者: 马忠明, 研究方向为作物栽培与节水农业。E-mail: mazhming@163.com
吕晓东, 研究方向为农田节水与温室气体排放。E-mail: dongxl1979@163.com
收稿日期: 20141121 接受日期: 20150330
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.141338
绿洲灌区固定道耕作对土壤盐分动态的影响*
吕晓东1 马忠明2**
(1. 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 兰州 730070; 2. 甘肃省农业科学院 兰州 730070)
摘 要 解决节水灌溉与控制土壤次生盐渍化的矛盾, 对干旱内陆绿洲灌区农田节水、防止土壤次生盐渍化
和保证绿洲农业稳定持续发展具有重要意义。本研究以传统翻耕(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道保护性耕作(PRB)和
固定道平作(ZT)4种耕作方式为研究对象, 研究了固定道耕作模式下的土壤盐分特征。结果表明: 与播前相比,
收获后 FRB处理 0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和 60~100 cm土层土壤含盐量分别提高 83.3%、77.2%、47.6%
和 84.0%, PRB处理分别提高 62.6%、46.3%、28.2%和 103.6%。ZT和 CT处理 0~200 cm土壤含盐量呈“脱盐”
和“聚盐”交替变化趋势, 0~60 cm各土层土壤含盐量随灌水显著降低, 而 60~200 cm各土层土壤含盐量随灌水
显著增加。0~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm土层是 PRB和 FRB处理土壤盐分的主要累积区, ZT和 CT处理
土壤含盐量随灌水最终积累在 100~160 cm土层。从头水后至收获各个时期, PRB处理 0~200 cm各土层土壤含
盐量均高于 FRB处理, 且差异显著。ZT处理 0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和 60~100 cm土层土壤含盐量均
显著高于 CT 处理。垄床不同位置土壤盐分运动水平方向上均呈“垄边向垄中”迁移特点, 但 PRB 处理迁移能
力强于 FRB处理。垂直方向上, FRB处理在土壤 60~80 cm处形成积盐峰, 而 PRB处理在土壤 40~60 cm处形
成积盐峰。随灌溉水分入渗再分布后 FRB处理土壤盐分向垄沟中部和垄床表层迁移, PRB处理土壤盐分在垄
床 40~60 cm土层处形成一个积盐层。结果说明, 垄作方式能显著增加土壤剖面盐分累积。随着垄作年限增加,
盐分向垄床中部积累的能力和含量均增强, 由此垄作种植应考虑适时漫灌以达到淋洗土壤盐分的目的。
关键词 固定道保护性耕作 土壤盐分 时空变化 盐分再分布 河西走廊
中图分类号: S156.4; S344.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)09-1122-09
Effects of permanent raised beds on soil salinity in oasis irrigation districts
LYU Xiaodong1, MA Zhongming2
(1. Institute of Soil, Fertilizer and Water-Saving Agriculture, Gansu Agricultural Academy of Sciences, Lanzhou 730070, China;
2. Gansu Agricultural Academy of Sciences, Lanzhou 730070, China)
Abstract Shortage of water resources and soil salinization threaten oasis agriculture ecosystem health and stability, which are
the two big problems in sustainable agricultural development in arid oasis irrigation areas. While there is need to adopt new
irrigation technologies in these regions, such actions could break up the balance of soil water and salt. This could eventually
cause secondary soil salinization of farmlands that will in turn decrease farmland productivity. To develop new water-saving
irrigation technologies, prevent secondary soil salinization and ensure sustainable agricultural development in irrigated arid
oasis areas of Northwest China, it is important to resolve existing conflicts between the adoption of water-saving irrigation
technology and the control of secondary soil salinization. Thus an experiment was conducted in spring wheat fields from 2005
to 2010 to monitor soil salinity characteristics under conventional tillage (CT), fresh raised-bed (FRB), permanent raised-bed
(PRB) and zero-tillage in flat fields (ZT, control). The results showed that soil salt content increased from sowing to harvest
under FRB by 83.3% in the 020 cm, 77.2% in the 2040 cm, 47.6% in the 4060 cm and 84.0% in the 60100 cm soil layers.
For the same layers under PRB treatment, soil salt content increased by 62.6%, 46.3%, 28.2% and 103.6%, respectively. Main
salt accumulation zone under furrow irrigated FRB and PRB treatments was the 060 cm soil layer. However, main salt
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accumulation was the 100160 cm soil layer under flood irrigated ZT and CT treatments while there was alternative soil
desalination and accumulation in the 0200 cm soil profile. Soil salt content in the 060 cm soil layer decreased with
decreasing irrigation while it increased with decreasing irrigation in the 60200 cm soil layer. Soil salinity in root-layer soil
depth (0200 cm) was significantly greater from first irrigation to harvest under PRB treatment than under FRB treatment.
There was soil salt accumulation in the 6080 cm soil layer under FRB treatment and in the 4060 cm soil layer under PRB
treatment. Soil salinity was significantly greater under ZT than CT treatments in the 0100 cm soil layer. Following normal
irrigation, soil salinity became redistributed in the middle and surface of beds under FRB treatment. Soil salt migration from
the edge to the center of the beds was most notable under PRB treatment. Ridge tillage and bed farming significantly increased
salt accumulation in the soil profile. With increasing number of years of cropping and irrigation, salt increasingly migrated and
accumulated in the middle of the beds. Thus a fraction of the irrigation water leached salts from ridges/beds and from the soil
profile. There was need for at least one irrigation to be larger than normal (over the top of the beds) to enhance redistribution
of salts below root-zone soil layer.
Keywords Permanent raised bed; Soil salinity; Spatial and temporal change; Soil salinity redistribution; Hexi Corridor
(Received Nov. 21, 2014; accepted Mar. 30, 2015)
水资源紧缺和土地盐渍化已成为制约干旱绿洲
灌区农业可持续发展的两大瓶颈问题, 直接威胁到
绿洲生态健康与稳定, 而不合理的灌溉方式则会打
破土壤水盐平衡关系, 激化土壤水盐矛盾, 引起农
田土壤次生盐渍化的发生, 降低农田生产力。因此,
解决好合理采用节水灌溉新技术和控制土壤盐渍化
这一对矛盾 , 使节水和防止土壤次生盐渍化并举 ,
是保证绿洲农业稳定发展的一个重要问题。许多学
者[14]针对干旱灌区农田对不同地面灌溉方式、秸秆
覆盖以及微咸水灌溉等条件下土壤水、盐运移进行
了研究, 且取得一定成果。
固定道保护性耕作技术是集固定道耕作、垄作、
沟灌和少、免耕、秸秆覆盖等单项技术于一体的新
型耕作系统[5]。沟灌灌水时, 水分垂向和侧向入渗量
主要受土壤入渗水势梯度、沟断面几何形状、土壤
初始含水率、土壤容重和土壤特性参数的影响而不
同。长期采用固定道保护性耕作模式, 可降低作物
生长带 0~20 cm土层土壤容重 6.8%, 提高 0~40 cm
土层土壤总孔隙度 4.6%, 降低 0~30 cm土层土壤紧
实度 31.5%[68]。相对传统耕作, 这种耕作方式下土
壤物理结构和特性参数的变化使土壤水分运动过程
较为复杂。盐随水动, 也间接影响到土壤盐分的运
动过程。汪丙国等[9]对常规沟灌垄沟地形夏玉米地
土壤剖面水分、养分和盐分的动态数值模拟结果表
明, 土壤剖面水养盐的分布明显受土壤沟垄地形的
影响 , 在夏玉米生长期 , 土壤处于“耗养”和“脱盐”
状态。Bakker等[10]报道了地中海气候 3个试验点淹
水条件下固定道耕作对土壤盐分的影响，认为垄作
对土壤盐分变化主要受降雨和灌溉条件限制。固定
道保护性耕作技术自 2005年引入河西绿洲灌区, 在
机械作业、栽培耕作管理和灌水等方面经过适应改
进, 与国内和国外其他区域推广的技术模式均不相
同。目前, 有关该模式下土壤盐分过程研究还鲜见
报道。
本文以设立在典型绿洲灌溉区张掖市的固定道
保护性耕作长期定位试验为平台, 以传统耕作、常
规垄作沟灌、平作固定道和固定道保护性耕作 4 种
耕作模式为研究对象, 研究 4 种耕作模式下春小麦
整个生育期土壤盐分变化与分布规律, 揭示固定道
保护性耕作盐分分布和运移特征, 为制定固定道保
护性耕作节水控盐技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
试验于 2010 年 3—8 月在张掖绿洲灌区农业生
态环境重点野外科学观测试验站固定道保护性耕
作长期定位试验区(100°10′E, 38°50′N)进行。试验
区地处河西走廊中段 , 海拔 1 570 m, 具有无灌溉
即无农业的典型特征。种植作物以小麦和玉米为
主 , 大田生产长期采用平作大水漫灌。该区气候属
温带大陆性气候 , 年均温 7.0~7.6 ℃ , 年降水量
104~200 mm, 年蒸发量 1 638.4~2 341.0 mm。土壤
类型为灌漠土, 质地为砂质壤土。试验前 0~20 cm
耕层土壤养分平均含量为有机质 12.49 g·kg1, 全氮
0.87 g·kg1, 速效磷 13.72 mg·kg1, 速效钾 223.7 mg·kg1,
pH 8.58。试验区地下水平均埋深 90 m, 土壤盐渍化
类型为苏打硫酸盐型, 0~20 cm 全盐量大于 0.2%,
属轻度盐渍化。
1.2 试验设计
定位试验从 2005年开始, 设 4个处理: 1)传统翻
耕(CT); 2)垄作沟灌(FRB, 上茬作物收获后翻耕, 秸
秆全部移出, 翌年开春播前按垄面宽 70 cm, 垄沟宽
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30 cm, 垄高 20 cm规格起垄机起垄, 采用 2BLM-4
型小麦垄作免耕播种机一次完成播种和施肥操作 ,
播种后进行土壤压实操作, 垄床种植小麦 5 行, 灌
水方式沟灌); 3)固定道保护性耕作(PRB, 2005 年
起垄, 规格同 FRB处理, 连续多年不翻耕, 收获时小
麦留茬 20 cm收割, 秸秆还田量 2 250 kg·hm2); 4)固
定道平作(ZT, 具体操作与 PRB 处理一致, 仅改垄
作为平作, 改沟灌为漫灌)。种植制度采用当地农户
习惯 2年春小麦1年春玉米轮作方式。小区面积 18 m×
12 m=216 m2, 随机区组排列, 4次重复。2010年春小
麦供试品种为‘陇幅 2 号’, 播种量均为 450 kg·hm2。
施肥量均为纯 N 225 kg·hm2, P2O5 180 kg·hm2。氮
肥 40%做基肥, 60%做追肥, 结合第 1水和第 2水施
入; 磷肥全部做基肥施入。2010 年 3 月 24 日播种,
2010年 7月 25日收获。
灌水量由灌水定额计算公式确定 [11], 计算公
式为 :
m=10ρbH(ij) (1)
式中: m为灌水量(mm); H为该时段土壤计划湿润层
的深度(cm), 本试验计划湿润层深度为出苗期至拔
节期 0~40 cm, 拔节期至抽穗期 0~60 cm, 抽穗期至
灌浆成熟期 0~100 cm; ρb为计划湿润层内土壤容重
(g·cm3); i为目标含水量(田间持水量乘以目标相对
含水量); j为灌溉前土壤含水量。灌溉量由 Oddysee
量水槽量水控制。Oddysee 量水槽呈“V”字形, 有水
位自动记录仪。Oddysee 记录水位高度, 根据“V”字
口的大小, 可以计算出水流的速度和水量。小麦全
生育期灌水 3次, 分别为 2010年 5月 8日、6月 10
日和 7 月 4 日。传统翻耕、垄作沟灌、固定道保护
性耕作和固定道平作 4 个处理全生育期总灌溉量分
别为 3 817 m3·hm2、2 908 m3·hm2、2 677 m3·hm2
和 3 618 m3·hm2。
1.3 土样采集与盐分测定
土样采集时间为播种前, 第 1次灌水前, 第 1次
灌水后 3 d、6 d、9 d, 第 2次灌水前, 第 2次灌水后
6 d, 第 3次灌水前, 第 3次灌水后 6 d和收获后 6 d,
整个生育期共 10次。垄作处理采样位置: 从垄中(第
①点)向垄边(第③点)每隔 10 cm 取 1 个点, 共取 3
个点, 依次编号①、②、③。垄沟中间取 1个点, 编
号④(图 1)。分别采集 0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、
40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm、100~120 cm、120~
160 cm、160~200 cm土层土样。平作处理采样深度
同上，采样呈对角线五点采样法，同层土样混合。
称取通过 1 mm筛孔相当于 100.0 g烘干土的风干土,
制备水土比 1︰1 的土壤浸提液, 利用 HACH Q40d
电导仪测定其电导率。根据试验站资料, 将电导换
算为全盐含量 [土壤全盐 (%)=0.148EC1 ︰ 1+0.002,
r2=0.927, P<0.001]。


图 1 两个垄作处理的土壤采样示意图
Fig. 1 Diagram of soil sampling sites of two raised-bed treatments
①、②、③、④为取样点位置。①, ②, ③ and ④ show positions of soil sampling points.
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2003和 SUFER 8.0软件对
数据进行处理和绘图。采用 SPSS 11.0统计分析软件
对数据进行差异显著性检验(LSD法, α=0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同耕作方式下土壤盐分的时空变化特征
垄作处理不同土层土壤盐分为垄床采样 3 点平
均值。从同一处理土壤盐分的时间变化来看(表 1),
播种至收获, FRB和 PRB处理 0~100 cm各土层土壤
含盐量显著增加。与播前相比, 收获后 FRB 处理
0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和 60~100 cm土层
土壤含盐量分别提高了 83.3%、77.2%、47.6%和
84.0%, PRB处理分别提高了 62.6%、46.3%、28.2%
和 103.6%。FRB处理 100~160 cm和 160~200 cm土
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壤含盐量略有降低, 而 PRB 处理土壤含盐量显著增
加。这表明垄作沟灌种植特点下, 灌水促进了垄床
0~100 cm各土层土壤盐分的累积，且 0~60 cm土层
新起垄处理盐分累积量高于多年固定垄作处理。ZT
和 CT处理 0~200 cm土壤含盐量呈“脱盐”和“聚盐”
交替变化趋势, 0~60 cm各土层土壤含盐量随灌水显
著降低, 而 60~200 cm 各土层土壤含盐量随灌水显
著增加, 说明平作大水漫灌条件下, 灌水对 0~60 cm
土层土壤盐分的淋洗作用明显, 但灌水渗漏促进了
盐分在深层土层的积聚。
从同一处理土壤盐分的垂直变化来看 (表 1),
PRB 处理不同灌水期土壤盐分的垂直分布特点与
FRB处理相似, 0~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm是
两者土壤盐分的主要累积区, 但 PRB 处理盐分的累
积比 FRB 处理严重。总体来看, 垄作沟灌种植模式
对 0~100 cm土壤剖面盐分分布的影响较大, 盐分易
于在垄床 0~60 cm 小麦根密集区累积。播种前, 平
作处理 ZT和 CT土壤含盐量主要累积在 0~60 cm土
层, 随着灌水土壤盐分向 100~200 cm 各土层移动,
主要积累在 100~160 cm土层。
从各处理间土壤盐分的差异来看(表 1), 播种前
PRB处理 100~160 cm和 160~200 cm土层土壤含盐
量与 FRB 处理无显著差异, 但从头水后至收获的各
个时期, PRB处理 0~200 cm各土层土壤含盐量均与
FRB 处理差异显著且显著高于 FRB 处理, 说明与 1
年垄作相比, 连续多年固定道垄作能显著增加垄床
土壤盐分的累积。不同灌水期, ZT处理 0~20 cm、
20~40 cm、40~60 cm和 60~100 cm土层土壤含盐量
均显著高于 CT处理, 100~160 cm土层两者无显著差
异, 160~200 cm土层 CT处理显著高于 ZT处理, 表
明与传统耕作相比, 平作固定道方式也促进了盐分
在 0~100 cm土壤的累积。
表 1 不同灌溉期各处理不同土层深度土壤含盐量
Table 1 Soil salt contents of different soil layers under different treatments at different irrigation stages %
土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment
播种前
Before sowing
1水后
After the first
irrigation
2水前
Before the second
irrigation
2水后
After the second
irrigation
3水前
Before the third
irrigation
3水后
After the third
irrigation
收获
Harvest
FRB 1.38a 1.77a 2.02a 2.08a 2.39a 2.28a 2.53a
PRB 1.79b 2.50b 2.78b 2.50b 2.79b 2.64b 2.91b
ZT 2.12c 1.43c 1.59c 1.26c 1.85c 0.87c 1.56c
0~20
CT 0.69d 0.52d 0.70d 0.51d 0.62d 0.46c 0.56d
FRB 1.45a 1.73a 1.92a 2.18a 2.31a 2.43a 2.57a
PRB 2.16b 2.41b 2.85b 2.99b 3.06b 3.29b 3.16b
ZT 2.03c 1.39c 1.72c 1.61c 1.65c 1.20c 1.28c
20~40
CT 0.99d 0.77d 0.98d 0.53d 0.79d 0.47d 0.73d
FRB 1.68a 1.98a 2.14a 2.27a 2.36a 2.59a 2.48a
PRB 2.34b 2.52b 2.86b 3.01b 2.90b 3.15b 3.00b
ZT 2.43b 1.89a 1.53c 2.03c 1.56c 1.68c 1.82c
40~60
CT 1.31c 1.14c 0.99d 0.86d 0.96d 0.79d 0.75d
FRB 1.31a 1.57a 1.70a 1.82a 1.87a 2.06a 2.41a
PRB 1.37b 1.95b 1.86b 2.21b 2.15b 2.27b 2.79b
ZT 1.77c 1.33a 1.62a 1.60a 2.04b 1.75c 2.12c
60~100
CT 1.01d 0.92c 0.99c 1.04c 1.05c 0.93d 0.77d
FRB 0.95a 0.95a 0.94a 0.95a 0.95a 0.96a 0.94a
PRB 0.88a 1.09b 1.12b 1.12b 1.17b 1.13b 1.05b
ZT 0.63b 0.93a 0.78c 0.94a 1.19b 1.31c 1.12c
100~160
CT 0.76b 0.83a 0.84c 1.11b 1.20b 1.27c 1.16c
FRB 0.89a 0.87a 0.87a 0.89a 0.89a 0.88a 0.87a
PRB 0.89a 1.10b 1.09b 1.08b 1.05b 1.11b 1.03b
ZT 0.56b 0.46c 0.59c 0.58c 0.68c 0.80a 0.65c
160~200
CT 0.80a 0.95a 0.83a 0.97a 1.07a 1.11b 1.03b
FRB、PRB、ZT、CT分别表示常规垄作沟灌、固定道保护性耕作、平作固定道和传统耕作处理。不同小写字母表示不同灌水时间相同土
层深度不同处理间差异显著(P<0.05)。垄作处理土壤含盐量为垄床①到③点(图 1)平均值。FRB, PRB, ZT, CT indicate fresh raised-bed, permanent
raised-bed, zero tillage with control traffic on flat field and conventional tillage. Different small letters in the table mean significant difference at 0.05
level. The average value of the soil salt content of ridge treatment is the average from ① to ③ (Fig. 1) .
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2.2 垄作处理不同位置土壤盐分运动特征
从图 2看出, FRB处理 1水前, 测点①到③含盐
量及其分布基本相同。随着灌水, 0~100 cm土层土
壤盐分均逐渐增加。水平方向上, 0~60 cm土层土壤
盐分向测点②积累的能力最强, 而 60 cm 以下土壤
盐分向测点①积累的能力最强。垂直方向上, 随着灌
水, 60~80 cm土层土壤盐分累积速度快于 0~60 cm土
层, 且最终测点①到③均在土壤 60~80 cm处形成积
盐峰。上述结果表明, FRB处理沟灌后, 土壤盐分易
于在接近垄中和土壤深层累积。垄沟(测点④)土壤盐
分总体呈下降趋势, 0~60 cm土壤盐分处于积盐和脱
盐交替变化过程中, 最终至 3水后降低。

图 2 不同灌水时期常规垄作沟灌处理(FRB)土壤盐分剖面分布特征
Fig. 2 Distribution of soil salinity along soil profile under treatment of fresh raised-bed (FRB) at different irrigation stages
从图 3 看出, PRB 处理各测点土壤盐分迁移和
积累的趋势与 FRB 是一致的, 均从垄边向垄中积
累。不同的是, 随着灌水, PRB处理垄床土壤含盐量
均是测点①>测点②>测点③, 且测点间含盐量差异
较大。与 FRB相比, PRB处理各测点土壤盐分远高
于 FRB处理, 且灌溉后盐分主要累积在 0~60 cm土
层, 最终测点①到③均在土壤 40~60 cm处形成积盐
峰。垄沟(测点④)土壤盐分一直处于积盐过程, 并逐
渐在 60 cm处形成积盐峰。上述结果说明 , 与 1 年
垄作相比 , 连续多年固定道保护性耕作促进了土
壤盐分在根区持续累积。同时由于水分水平侧渗
能力的提高 , 减少了盐分向下淋溶 , 而更易于在
根区累积。
2.3 垄作处理一次灌溉入渗结束后盐分的运移特征
沟灌时, 土壤盐分的主要迁移方式是随水流动
的运移。一次灌溉后 72 h、144 h和 216 h土壤剖面
土壤盐分的分布与变化可以反映一个灌溉周期内土
壤盐分的具体迁移特征及其过程。由图 4可以看出,
第 1 次灌水对 FRB 和 PRB 处理土壤盐分的影响均
主要在 80 cm 土层以上, 灌溉对土壤盐分迁移的影
响后者比前者更为活跃。FRB 处理灌水后 72 h, 在
垄沟 40 cm形成一个积盐中心, 受水分再分布驱动,
随后 144 h和 216 h, 盐分逐渐向垄沟中部和垄床表
层迁移, 但垄床中部没有明显盐分累积。与 FRB 处
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图 3 不同灌水时期固定道保护性耕作处理(PRB)土壤盐分剖面分布特征
Fig. 3 Distribution of soil salinity along soil profile under treatment of permanent raised-bed (PRB) at different irrigation stages
理明显不同的是, PRB处理受初始土壤含盐率影响,
垄床 0~60 cm本身存在一个积盐区, 随水分再分布,
盐分不断向垄床 40~60 cm 迁移, 最终形成一个积
盐层。
3 讨论与结论
研究结果表明, 无论是新起垄还是多年固定道
耕作, 灌水均促进垄床 0~100 cm各土层土壤盐分的
累积。而平作处理 ZT和 CT 0~60 cm各土层土壤含
盐量随灌水显著降低, 而 60~200 cm 各土层土壤含
盐量随灌水显著增加。主要原因在于, 一方面在干
旱、半干旱地区强烈蒸发条件下, 土壤盐分或地下
水可溶性盐类通过水的垂直或侧向运动向地表累
积 [12]。另一方面, 种植方式由平作改为垄作, 灌水
方式由常规大水漫灌改为沟灌后, 降低了漫灌对盐
分的淋洗作用。张金珠等[3]研究认为, 表层秸秆覆盖
能有效抑制耕作层盐分聚集。尽管固定道耕作法要
求收获后秸秆高留茬和覆盖, 但由于试验地在经过
8 个月的休闲后, 许多春小麦秸秆在经历整个冬天
后已被大风吹走, 且部分秸秆已腐烂, 高留茬秸秆
覆盖的抑蒸保墒效果已不太明显, 增加了盐分表聚
的可能。此外, 与传统耕作相比, 保护性耕作通过免
耕、减少耕作或增加地表覆盖等措施, 达到蓄水保
墒、改善土壤结构的作用[1314], 但免耕短期内会促
使土壤结构变差[1516], 不进行翻耕不能消除土壤中
的毛管作用, 春季易使盐分上返[17], 而灌溉期土壤
盐分很难排洗充分。因此, 在实际灌水中垄作种植
应考虑土壤盐分淋洗的需求, 适当增加灌溉量。
有研究认为, 土壤盐分垂直剖面分布受灌溉水
量和初始含盐量的影响 [18]。在非充分灌溉条件下,
当灌水定额小于一定量时, 蒸发量大于灌水量, 对
下层土壤盐分有提升作用, 使上层土壤可溶性盐增
加[19]。本研究中, 0~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm
均是 PRB和 FRB处理土壤盐分的主要累积区, 但从
头水后至收获各个时期, PRB处理 0~200 cm各土层
土壤含盐量均显著高于 FRB处理, 主要原因是两者
初始含盐量存在差异。而对于 ZT和 CT处理采用漫
灌来讲, 土壤含盐量随灌水向 100~200 cm各土层移
动。郭全恩等[20]认为灌溉后土壤积盐最严重的部位
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图 4 灌溉前(a, e)和灌水后 72 h(b, f)、144 h(c, g)、216 h(d, h)常规垄作沟灌处理(a, b, c, d)和固定道保护性耕作处理
(e, f, g, h)土壤盐分再分布
Fig. 4 Soil salinity redistribution under treatments of fresh raised-bed (a, b, c, d) and permanent raised-bed (e, f, g, h) before
irrigation (a, e) and after irrigation 72 h (b, f), 144 h (c, g) and 216 h (d, h)
图中数据为土壤含盐量(%)。Data in the figure are soil salinity (%).
并非在表层, 而是在亚表层, 且具有很强的隐蔽性。
本研究结果表明 PRB 和 FRB 处理土壤盐分垂直分
布特点相似, 0~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm是盐
分主要累积区 , 各层土壤含盐量大小依次为 20~
40 cm>40~60 cm>0~20 cm, 这和郭全恩等的研究结
论一致。也有研究认为沟垄种植条件下, 近地表处
土壤可溶盐的分布具有明显的沟垄地形特征, 垄上
的可溶盐分布比垄沟大, 对土壤可溶盐的影响深度
在 50 cm 左右[9]。本研究结果表明, 第 1 次灌水对
FRB和 PRB处理土壤盐分的影响均主要在 80 cm土
层以上, 灌溉对土壤盐分迁移的影响后者比前者更
为活跃。FRB处理灌水后 72 h, 在垄沟 40 cm形成
一个积盐中心, 受水分再分布驱动, 随后 144 h 和
216 h, 盐分逐渐向垄沟中部和垄床表层迁移, 但垄
床中部没有明显盐分累积。与 FRB处理明显不同的
是, PRB处理受初始土壤含盐率影响, 垄床 0~60 cm
本身存在一个积盐区, 随水分再分布, 盐分不断向
垄床 40~60 cm迁移, 最终形成一个积盐层。与已有
研究结论不同之处在于对土壤盐分分布影响深度不
一样, 这可能与试验所采用的沟垄断面形状以及当
季供试作物有关, 因为沟断面几何形状是影响土壤
入渗水势梯度的重要因素之一[21]。
盐随水动, 沟灌条件下土壤盐分的运移受土壤
水分运动制约。何进[22]研究表明, 采用 1 年固定垄
沟灌时, 水分在固定垄垄沟内垂直入渗的速率快于
水平侧渗的速率, 而在地表以下 0~50 cm 范围的水
平侧渗速度快于 50~100 cm, 并推断采用多年固定
垄保护性耕作后, 由于垄床土壤结构得到改善, 同
时垄沟被人工、机具作业逐渐压实, 水分的垂直下
渗速度会降低 , 水分侧渗速度会提高。本研究结果
表明 , 与 PRB 处理相比 , FRB 处理垄床在水平方
向上盐分迁移的能力较低 , 垂直方向上从表层向
80 cm土层累积的能力较高, 最终在 80 cm形成积盐
峰, 这正是盐分随垄沟水分垂直入渗迁移能力强于
第 9期 吕晓东等: 绿洲灌区固定道耕作对土壤盐分动态的影响 1129


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水平入渗迁移而形成的结果。与之相反, PRB处理灌
溉后盐分主要累积在 0~60 cm 土层 , 最终在土壤
40~60 cm处形成积盐峰面, 主要原因是盐分随垄沟
水分水平入渗迁移能力强于垂直入渗迁移。此外 ,
由于沟灌灌水 , 水分在垄床形成交汇入渗峰面 [23],
也促进了盐分在垄床中部的累积。
固定道保护性耕作是一项很有前景的节水耕作
技术, 本文虽然通过田间试验初步揭示了 4 种耕作
模式下春小麦整个生育期土壤盐分变化与分布规律,
考虑提出固定道耕作条件下定期实行大水漫灌, 以
达到消除盐分危害、调节水盐平衡的目的。但由于
技术的适应性受到各区域情况的限制, 比如在地下
水埋藏浅的种植区。因此, 今后应进一步加强对固
定道保护性耕作条件下土壤水盐关系的研究, 进一
步对本文结果进行验证和确认, 以更利于该项技术
推广。
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