咸水灌溉研究进展

张 伟

（新疆维吾尔自治区草原畜牧工程勘察规划设计院 新疆乌鲁木齐830049）

0 引言

目前，全世界可利用的淡水资源很少或只能有限地满足人类的需要。但是人类对于水资源使用量的增速却惊人。水资源的短缺已成为威胁国家和地区的生存与发展，甚至影响到国家和地区稳定的主要因子。农业用水在总的用水中占有很大的比重，随着工业化的发展，工业用水挤占和牺牲农业用水，此外，扩大耕地所需的灌溉水大大超过我们可以得到的水资源。使得农业用水供需矛盾愈加尖锐。

单纯依靠有限的淡水资源已不现实，必须另辟新径，着眼咸水资源，为农业增辟新水源，是实现农业可持续发展的希望所在，具有十分重要的现实意义。

国内外对微咸水灌溉己经进行的大量研究表明，适量微咸水用于农作物灌溉不仅能够提高作物产量，而且还具有改善品质的优势，在特别干旱的情况下，用微咸水灌溉比不灌溉可获得更大的经济效益。国内利用微咸水发展种植业、养殖业以及进行淡化等项实验研究均取得了成功，相关技术也日臻成熟。因此，咸水与微咸水开发利用不仅有利于缓解我国水资源短缺与需求量增加的矛盾，而且有利于地下水资源更新、淡水储存和生态环境的建设和保护。

1 国内外微咸水的研究与利用状况

一般来讲，含盐量1～5 g/L的水称低盐度咸水，微咸水（矿化度 1～3 g/L）和半咸水（矿化度 3～5 g/L）)；5～10 g/L叫中盐度咸水，10 g/L以上为高盐度咸水；含盐量50～500 g/L称之为卤水。

目前对于咸水的利用主要有两个方面：咸水直接利用和咸水淡化再利用，咸水的直接利用主要用于灌溉植物方面。

1.1 国外利用与研究现状

咸水利用在以色列、法国、意大利、美国、奥地利、中亚和欧洲国家已有很长时间，他们对于微咸水的利用技术到目前为止已相当完善。美国贝兹维尔地区研究利用被海水浸没的含盐水源灌溉草莓和蔬菜，没有导致植物死亡；加利福尼亚州至乔昆灌区将明沟、暗管和竖井排出的水与淡水混合灌溉也获得了成功；印度、西班牙、西德、瑞典的一些海水灌溉实验站用矿化度6.0～33.0 g/L的海水灌溉小麦、玉米、蔬菜、烟草等作物。突尼斯不仅用矿化度4.5～5.5g/L的地下水灌溉小麦、玉米等谷类作物获得成功，而且在撒哈拉沙漠排水和灌水技术条件方便的地区用矿化度1.2～6.2 g/L的地下水灌溉玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物，也有良好效果。

1.2 国内利用现状

我国对非常规水的利用研究目前尚处于探索阶段，研究成果还未普遍推广应用，但微咸水利用取得了一定经验，技术也日益成熟。而且随着技术的进步，开发海水淡化也具有良好的前景。

2 微咸水在农业灌溉上应用的研究

到目前为止，关于微咸水灌溉的研究，已经有很多学者做过，主要是以土壤和作物生长状况和产量作为研究对象，得出了很多具有实用价值的研究成果。

2.1 以土壤作为研究对象进行的研究

对于土壤的研究，大多数都是对于土壤水、盐分、离子变化及分布的研究：对于土壤入渗的研究表明，微咸水入渗的湿润锋运移深度比淡水更快，湿润锋与入渗水量呈线性关系[2]，随着入渗历时的增加，脱盐区深度、达标脱盐区深度、含盐量峰值位置、盐分浓度峰值位置也在增加，脱盐区土壤平均含盐量也越大，脱盐深度与脱盐效率越小[3]，盐分累积量随着矿化度的增加而增加[4]，累积深度与降雨量、灌水含盐量、灌水方式、灌水制度、土壤性质等密切相关。考虑不同灌溉定额的条件下，砂壤土与中壤土相比较：小定额易积盐，大定额易脱盐。在浅水位下实行高灌水频率易于将浅层土壤溶质快速淋移下去[6]。土壤溶液浓度与地下水矿化度呈正相关，土壤积盐与地下水埋深呈负相关[5]。小流量有利于减小灌溉点源污染，保护地下水水质，同时也易于盐分表聚，加上土壤淋洗深度变浅，使得表层盐分浓度相对较高，但也有研究表明小滴头流量的洗盐效果明显好于大滴头流量。土壤基质势越高，淋洗效果越明显。

微咸水灌溉受蒸发影响而使得盐分表聚明显，减少蒸发，随着灌溉和降雨表层盐分被淋洗下移，底层盐分逐渐积累，滴灌引入的盐分随水分运移，对于低盐土壤，主要增加深层土壤的盐分含量[7]；对于高盐土壤，主要导致土表下20 m深处的盐分含量大幅度升高。短期微咸水灌溉还能破坏土壤水稳性团聚体，长期微咸水灌溉使土壤的理化性质有恶化趋势，土壤初始入渗率逐年降低，土壤表层聚盐、Cl-/Na+比例提高。

不同盐分离子在土壤中的分布特性主要与离子的浓度与电荷数有关，Ca2+、Mg2+与三种离子主要分布在湿润体外围，Na+、Cl-和三种离子则恰恰相反[8]；Na+和Cl-易被灌溉水淋洗，主要分布在湿润体的边缘，Mg2+、Ca2+、含量受土壤基质势影响较小，在土壤剖面分布相对均匀。海水灌溉轻质砂壤土，Na+和Cl-主要分布在5～20cm土层,而Ca2+和Mg2+主要在20～40 cm土层,K+则极易被淋洗而迁移到40cm以下土层。咸水灌溉的土壤中可溶盐分大部分积累在非饱和土壤层，土壤中的70%～90%的、Na+和Cl-，随灌溉水沉积在剖面上部2～4m区域[9]。

灌水量大小不仅影响湿润范围，而且直接决定上层土壤盐分含量，在相同的灌水量下，较大的地下水埋深更易于造成土壤溶质在土表的累积，入渗水量越大，脱盐深度与脱盐效率越大，脱盐区土壤平均含盐量越小；咸水带入土中的盐分渗滤到作物根层以下的盐量随灌水定额的增加而增加；与粉壤土相比，水质对粉质黏土影响相对较小。

选择咸水灌溉应选择透水性强的轻质地土壤，不宜在潜水位黏土农田进行咸水灌溉，，不宜使用大于6g/L的咸水对农田灌溉；利用微咸水灌溉其一次性灌溉量不宜过低，否则会使一部分盐分滞留在表层土壤，影响作物的正常生长发育。

咸水滴灌条件下，盐结皮厚度逐渐增加，滴头的上坡向盐结皮的厚度和电导率大于下坡向；地下滴灌处理土壤盐分表聚程度较地表滴灌要轻[1]；膜下滴灌有利于表层脱盐，但效果会随着年限的增加而降低，加剧大田盐分空间上的变异，使膜间聚盐层连在一起形成地表膜间聚盐带。

2.2 以作物作为研究对象进行的研究

以作物为对象的研究，多数为水盐对于作物产量和生长特征方面：

1）小麦、玉米

微咸水(矿化度为3g/L左右)连续灌溉5年根层土壤溶液浓度仍在小麦的耐盐能力范围之内，且此时微咸水灌溉使作物能够增产，矿化度为5g/L的水灌溉小麦时，随着灌溉时间推移与对照（淡水）相比根系数量由相差不大变为偏小，根系密度与对照相比由偏小变为偏大，根系长密度由略大于对照变为明显小于对照。春小麦耗水量和水分利用效率均随着灌水矿化度的增加而降低。与渠灌相比，井渠混灌模式的春小麦减产较小，井灌处理的减产为20%～30%。随盐浓度的增加，小麦株高、根长、叶片数均减少，春小麦根系受危害比地上部分更大，两年微咸水累积灌溉对作物年产量没有造成明显的不利影响。低压(小于10m水头)供水条件下沙地滴灌种植甜玉米，小流量有利于提高单位土体根系分布密度。两年微咸水累积灌溉对作物年产量没有造成明显的不利影响。

2）油葵、瓜果

滴灌条件下矿化度低于6.3ds/m的油葵出苗率变化不大，矿化度高于6.3ds/m时每升高1ds/m出苗率就降低2.0%。60%和80%海水(高浓度)灌溉两次后，收获期时5～20cm土层仍残留较多盐分，且造成油葵生长受到一定程度抑制，产量降低，故此浓度不宜用来直接灌溉；40%海水处理虽不致严重影响本茬油葵生长，但如果连续多年灌溉，则有土壤次生盐渍化的危险；油葵苗期的耐盐阈值在3g/kg以下,为保证油葵正常出苗,在油葵十二叶期前,绝对不能用高浓度的海水直接灌溉,否则会严重影响油葵的经济产量。在NaCl胁迫下，甜瓜幼苗的高度、株叶面积、地上部分鲜重和干物质积累均受到抑制，且这种抑制作用具有浓度和时间依赖性，在0～100mmol/L浓度以内，甜瓜幼苗对NaCl胁迫有缓冲、调节、适应的能力。

3）棉花

采用微咸水灌溉条件下，中频率灌溉棉苗所受的水分与盐分综合胁迫最小；低灌溉频率有利于根系的发展。盐胁迫下，棉花出叶速度减慢，叶片发软、色暗、功能期变短，侧根发生少，生长势下降；在低盐环境下，棉花根系优先向下生长；在高盐环境下，棉花根系向下生长缓慢，主要表现为横向扩展，前期主要分布于30 cm以上土壤中；土壤盐分含量越高，根系伸入的时间越迟。在播种前，一定要采取相应措施,以有效降低该区域的盐分，或者播种时避开膜间聚盐带，否则有可能影响到棉花出苗，并推迟棉花生育期。

4）胡杨、红柳、梭梭

在初始盐胁迫下，胡杨叶片蒸腾速率和净光合速率相应迅速下降，诱导气孔关闭，从而降低经由蒸腾流进行的根冠盐离子运输；根系拒盐是柽柳最重要的抗盐机制；泌盐作用对柽柳地上部分抗盐能力提供重要贡献。民勤梭梭的耐盐能力最强，塔木苏格次之，阿右旗梭梭最差。盐胁迫明显抑制杨树幼苗生长，其高生长速率随胁迫时间延长和浓度增加而减小。

3 小结与展望

咸水灌溉对土壤的结构和入渗能力有影响，小定额，小流量易于积盐；大定额，高频率灌水易于洗盐；盐分离子在土壤中的分布与离子电荷有关，不宜于使用大于6 g/L的咸水进行大田灌溉，各种植物及植物的各组织对于盐分的适应能力不同，咸水灌溉要综合考虑。

综上所述，到目前为止，对于咸水或者微咸水灌溉利用所做的研究已相当多，许多的研究成果对于实际的生产有很重要的指导意义，但是目前的研究还有很多需要完善的地方：

1）理论方面的研究，区域性和针对性太强，在广泛适用性方面有待于进一步研究。

2）土壤的研究多数只考虑一到两个因素，如水和盐，水和温度，多因素综合分析的研究很少；作物研究多侧重于增产，而对于植被保护与生态恢复重建的研究少。

3）针对作物宏观上的研究多，微观生理结构变化上的研究较少。

今后应该侧重于更微观、更基础、更通用的作物增产与生态保护并举的研究方向。

［1］王艳娜.咸水资源农业灌溉应用研究进展与展望［J］.中国农学通报，2007，2（23）：393-397

［2］吴忠东，等.不同矿化度微咸水对土壤入渗特征的影响研究［J］.人民黄河，2005，27（12）：12.

［3］马东豪,等.微咸水入渗土壤水盐运移特征分析［J］.灌溉排水学报2006,25(1):24.

［4］王书凤，李悦.咸水灌溉浅层土壤盐分运移规律［J］.节水灌溉,2007,(7):18.

［5］罗廷彬.咸水灌溉条件下干旱区盐渍土壤盐分变化研究［J］.土壤学报,2006,38(2):166-170

［6］乔冬梅，吴海卿.不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究［J］.水土保持学报,2007,21(6):23

［7］史晓楠,等.微咸水水质对土壤水盐运移特征的影响［J］.干旱区地理,2005,28(4):16.

［8］苏莹等微咸水不同入渗水量土壤水盐运移特征研究［J］.干旱地区农业研究,2005,23(4):6.

［9］管孝艳,等.咸淡水交替灌溉下土壤盐分再分布规律的室内实验研究［J］.农业工程学报,2007,23(5):8