江苏滨海盐渍土区水稻秸秆暗沟排水降渍试验

杨延春　潘德峰　邹志国

摘要：在江苏滨海盐渍土区，采用水稻秸秆为材料制作田间暗沟，避免就地焚烧污染环境，通过设置不同间距暗沟试验组合及对照，观测各试区地下水位埋深及土壤含水率。结果表明，使用水稻秸秆制作的暗沟可在雨后快速排除田间积水，较快降低土壤含水率，减少涝渍灾害；增加降雨入渗量，加大地下水排泄量，促进土体中的易溶盐分随水排出，有效控制深层高矿化度地下水水位上升，降低盐渍土壤返盐概率，最终达到加速盐渍土改良的目的。

关键词：水稻秸秆；盐渍土改良；暗沟；排水降渍

中图分类号： S276.7+2 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）03-0373-03

水稻秸秆中含有约35%纤维素、25%半纤维素、21%木质素及其他物质，它们主要以细胞壁的形式存在。20世纪70年代以来，水稻秸秆作为农村主要燃料的局面发生了根本性变化，秋收季节，农民将秸秆就地焚烧，不但浪费了农业资源，而且严重污染了环境。秸秆还田，可以就地取材，广开有机肥源，变废为宝，是充分利用秸秆资源的有效途径之一。

秸秆在不同土壤质地中腐解速率不同[1]，覆盖在表层的秸秆，在轻壤土中腐解最快，中壤土次之，重壤土最慢；翻压在土壤中的秸秆在中壤土、重壤土中腐解较快，轻壤土较慢；秸秆翻压在土壤中比覆盖在表层腐解率快，且以埋深5 cm时腐解最快；秸秆在不同的腐解阶段下腐解速率不同，一般前期快，后期慢。水稻秸秆腐解速度慢且具有较好的孔隙度和透水性[2]，孔隙度为60.99%左右。水稻秸秆腐解至210 d时，被机械组织所包围的维管束变化不大，仍是部分断裂，表皮和机械组织也没有受到明显破坏。秸秆还田能有效增加土壤有机质含量[3]，改善土壤结构，培肥地力、减少化肥施用量，对降低农业面源污染、促进农业可持续发展具有十分重要的意义。本研究根据水稻秸秆孔隙度较大、透水性好、深埋后腐解速度较慢、腐解后能增加土壤团聚体及孔隙度等特点，在江苏滨海盐渍土地区将水稻秸秆还田与暗沟排水有机结合，先在大田开沟，再将水稻秸秆成捆埋入沟底覆土，形成稻草暗沟，用于田间排水降渍，在做到秸秆资源化利用的同时，还可增加耕地面积，加速盐渍土的改良进程。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻秸秆取自江苏省东台市东川农场。秸秆自然晒干，然后捆成直径20 cm、单根稻草自然长度的草捆。

试验区位于江苏省东台市梁垛河闸西南3.5 km，西邻G228国道，北依海堤公路。试验区内地势平坦，地面高程一般为3.7 m（黄海高程）左右。该区域于1998年围垦而成，土壤成陆时间较短，土壤在成陆过程中受海水浸渍，土体含盐量较高，0～100 cm土体平均含盐量在4.0 g/kg以上，为重盐土。土质为沙壤土，有机质平均含量为8.7 g/kg，土壤贫瘠且结构较差。试验区土壤理化性状见表1[4]。

1.2 试验方法

1.2.1 试验区平面布置 2012年10月下旬的稻收季节，在试验区内沿排水沟方向（东西向）选取300 m长、50 m宽的田块，设A、B、C、D共4个试验小区，每个试验小区宽50 m，做成50 m×50 m标准格田。A试区和D试区外侧各设50 m隔离带，各试验区之间除设置田埂外，另设置埋深1.2 m的塑料薄膜墙作为土壤剖面隔水带，阻断各试区间土壤水分侧渗。A试区每个格田布置3条吸水暗沟，沟距为17 m。B试区每个格田布置5条吸水暗沟，沟距为10 m。C试区每个格田布置8条吸水暗沟，沟距为6 m。D试区为对照区，不设吸水暗沟。紧邻固定排水沟的一侧设1条地下积水沟，与吸水暗沟垂直，与固定排水沟平行，距田埂1～2 m。设置排水管与积水沟垂直，排水管一端垂直插入积水沟，另一端从固定排水沟引出，并安装可控制出水量的阀门，用以控制农田地下排水。吸水暗沟末端埋深80 cm，出水口处埋深90 cm，坡降 1/1 000。各试验小区布置形式如图1所示。

1.2.2 技术要求 吸水暗沟：吸水暗沟沟底埋深控制在地面以下80～90 cm（靠积水沟一侧90 cm），开挖沟槽时尽量做到沟底平整，坡降1/1 000，铺垫捆扎结实的直径20 cm的水稻秸秆捆，后覆土。积水沟：埋深90 cm，沟中铺垫秸秆要求与吸水暗沟一致。排水管：采用直径11 cm的PVC管，与积水沟相接处采用PVC扩口三通相连。出水口：装塑料球阀，控制出水并计量，在农沟边坡设置砖砌阀门井，以便管理维护。

1.2.3 观测内容及观测时间 （1）田间剖面土壤含盐量：每个试验小区在土壤剖面10、30、50、70 cm深各取3处平行土样，集中到实验室分析，每月检测1次。（2）

田间剖面土壤水分：雨后3 d取3处平行土样，烘干法测定土壤剖面5～10、15～20、35～40、60 cm土层的含水率。（3）

地下水位：在每个试区中间位置打一眼深度3 m地下水位观测井，观测试验区地下水位情况，井口高出地面0.5 m，滤水管长1 m，用棕皮包扎为反滤层。

2 结果与分析

2.1 水稻秸秆暗沟明显提升地下水排降速度

观测秸秆表明，用水稻秸秆铺垫的暗沟具有加速排降地下水及协调土壤水分的作用。2013年7月20—21日降雨量为58 mm，雨后3～7 h地面基本无积水，雨后3 d，各试区平均地下水位降至埋深0.85 m，而对照区在相同时间内只降至埋深0.30 m，暗沟有效地提高了地下水的排降速度（速率提高64.7%），同时也更好地协调了土壤水分。由平均地下水位埋深过程线图可以看出（图2），地下水位埋深较浅时，暗沟试区地下水位下降速度明显快于对照区，当地下水位埋深超过0.9 m时，暗沟试区和对照区地下水位差距开始缩小，逐渐趋于一致；当地下水位埋深超过1.5 m时，暗沟区和对照区地下水位基本相同。

2.2 暗沟间距与土壤含水率关系

由表2各处理雨后3 d土壤平均含水率的对比可以看出，暗沟间距设置越小，其剖面土壤含水率下降速度也越快。其中，暗沟间距6 m的试区，土壤含水率下降幅度最大，平均下降率达14.85%，而对照区平均下降率仅3.71%。各区土壤剖面平均含水率变化见图3。

2.3 暗沟排水加速土壤脱盐

暗沟可降低土壤含水率，增加降雨入渗量，加大地下水外排量，促进土壤中的易溶盐分随水排出，同时也可有效控制深层高矿化度地下水上升，降低土壤返盐返碱的概率，最终达到加速盐碱土改良的效果。各试验区不同层位盐分变化趋势见图4、图5、图6、图7。

2.4 暗沟间距越小土壤盐分下降速度越快

通过对2013年5月至10月各试区土壤剖面平均盐分对比分析，暗沟间距设置不同，其脱盐效果也有差异，土壤脱盐效果随暗沟间距缩小而逐步提高（图8）。

3 结论与讨论

本研究表明，用水稻秸秆做暗沟是秸秆资源综合利用的途径之一，有助于解决秸秆焚烧污染环境的问题。秸秆暗沟能提升地下水排降速度，而且暗沟间距越小，地下水排降速度越快[5]。当地下水降到暗沟埋设深度时，地下水排降速度将会下降，并逐渐与对照区趋于一致；增加降雨入渗量，加快盐碱土改良的速度，同时还可以降低返盐返碱的概率。但是用水稻秸秆做暗沟有一定时间局限，由于秸秆在土壤中会慢慢腐解，时间长了其作为暗沟的功能会丧失，水稻秸秆暗沟的时效性尚待进一步研究。本研究仅选用水稻秸秆为材料做暗沟，今后可以探索选用其他耐腐解植物秸秆做暗沟，以提高暗沟排水降渍的时效性。

参考文献：

[1]武 际. 水旱轮作条件下秸秆还田的培肥和增产效应[D]. 武汉：华中农业大学，2012.

[2]李逢雨. 秸秆还田养分释放规律及稻草化感作用研究[D]. 雅安：四川农业大学，2007.

[3]王海景，康晓东. 秸秆还田对土壤有机质含量的影响[J]. 山西农业科学，2009，37（10）：42-45，63.

[4]中国科学院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海：上海科学技术出版社，1977.

[5]房宽厚，赖伟标. 农田灌溉与排水[M]. 北京：水利电力出版社，1993：209.endprint