微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响

牛文全，吕 望，古 君，梁博惠，郭丽丽，官雅辉



微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响

牛文全1,2,3，吕 望2,4，古 君3，梁博惠2，郭丽丽2，官雅辉1

（1. 中科院水利部水土保持研究所，杨凌712100；2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌712100； 3. 西北农林科技大学水土保持研究所，杨凌712100；4. 黄河水利科学研究院，郑州 450003）

为探求微润灌溉对于日光温室次生盐渍化土壤的影响，设置3种毛管埋深（10、20和30 cm）和3种毛管间距不同的布置（1管2行、2管2行、3管2行，2行指番茄行），以膜下滴灌（CK）为对照，分析日光温室土壤水盐分布的变化。结果表明，日光温室耕层土壤（0～20 cm）平均含盐量达2.745 g/kg，接近阻碍作物生长的临界点（2.75 g/kg），发生了轻度次生盐渍化。与CK比较，微润灌溉具有较高的脱盐效果，0～60 cm土层平均相对脱盐率较CK提高了32.49%，0～30 cm主根区较CK提高了76.30%（<0.05）。可用幂函数较好地描述微润灌溉日光温室番茄主根区土壤盐分随定植后天数的动态变化过程。微润管埋深是影响土壤水盐分布的重要因素，在微润管埋深处土壤形成一个高水低盐区，毛管浅埋有利于主根区土壤（0～30 cm）盐分的淋洗，深埋有利于次根区土壤（>30~60 cm）盐分的淋洗，埋深30 cm，1管2行组合番茄生育末期土壤含盐量有升高趋势，可能会加剧土壤次生盐渍化。结合日光温室盐分累积及番茄根系分布特征，埋深10 cm，3管2行为轻度次生盐渍化土壤适宜的应用模式（该组合综合脱盐效果最好，0～60 cm土层平均相对脱盐率为22.27%，主根区相对脱盐率为29.86%，比CK提高1倍以上）。该研究为微润灌溉在日光温室的应用提供参考。

含盐量；土壤水分；温室；微润灌溉；埋深；毛管间距；土壤次生盐渍化

0 引 言

日光温室是现代农业的重要组成部分，已成为农业经济发展的重要支柱产业[1]。日光温室长期处于封闭状态，相较于露天土地，温度高、湿度大，水分蒸发量大，加之缺少降雨的淋洗，易产生土壤板结、酸化和次生盐渍化等一系列问题[2-4]，严重影响土地生产力和可持续发展。土壤次生盐渍化已成为日光温室栽培中最为突出的问题[5]，随着种植年限的增长，耕作层盐分逐年累积[6-7]，严重制约设施农业的发展。

合理轮作[8]、客土置换[9]、增施有机肥[9]、暗管排水[11]等是目前缓解和治理温室土壤次生盐渍化的主要措施。土壤盐分一般伴随着土壤水分的运动而迁移，灌水洗盐是解决盐分累积问题最常见的方式[12]。已就通过调控灌水量、灌水频率和水质等抑制干旱区土壤盐渍化发展开展了大量研究[13-19]。日光温室的空气温度、湿度、通气条件以及土壤盐分离子的组成均与露天环境有较大差异[20]，且日光温室采用较高的灌水量和施肥量以获取较高的产量等更易导致土壤次生盐渍化的发生，因此调控日光温室土壤盐渍化的方式与露天有所不同。刘涛等[20]研究认为在10 d灌1次水既能保持设施土壤剖面水量平衡，又可达到淋洗土壤盐分的效果；杜磊等[21]试验表明在辣椒苗期和现蕾期采用中频适量灌水，生育后期采用高频少量灌水有利于盐分的淋洗；李卫等[22]土柱灌水试验表明，15～20 d灌1次水，有利于抑制设施土壤返盐，从防治土壤次生盐渍化的角度，设施土壤灌溉应该加大灌水量，然而灌水量过高时，但会使水分利用效率低下、导致盐分进入地下水体，对水体产生污染[23]。以上这些温室灌水洗盐的研究多集中于传统的浇灌（漫灌）方式，采用大面积灌水洗盐，而实际上只要淡化作物根区土壤盐分便可保证作物正产生长。

微润灌溉作为连续灌溉方式，在土壤中形成以微润管为中心的近似圆柱状的湿润体，并随通水时间的延长，湿润体不断向周围扩大[24]，基于“盐随水动”的理论，可持续淡化植物根系层的盐分，较之滴灌、畦灌更有利于降低土壤盐分，促进作物生长，达到节水抑盐的效果[25]。但微润管上部土壤在蒸发作用下，有盐分累积的可能，宜确定合理的微润灌溉技术参数，抑制表层土壤盐分累积趋势。薛万来[26]通过室内土箱模拟研究了入渗水矿化度、压力水头以及入渗水量对土壤水盐运移规律的影响，土壤湿润体特征直接影响盐分的运移与分布[27]，张子卓等[28]认为微润管埋深15 cm土壤脱盐效果较好，但关于微润管埋深与间距组合对日光温室土壤水盐运移的研究还较少。为此，本研究研究不同的微润管埋深和间距（通过不同的微润管间距来实现不同的灌水量）对日光温室番茄种植下土壤水盐运移的影响，旨在为合理设计和应用微润灌溉技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2015年10月—2016年4月，在陕西省杨凌农业高新技术产业示范区西北部的大寨镇（108°02¢E，34°17¢N）日光温室（长108 m，宽8 m，脊高3.8 m，建筑面积 864 m2）内进行试验。当地海拔520 m左右，年平均气温13 ℃，属暖温带半湿润气候带，年均降水量550～ 650 mm，主要集中在7—9月，年均蒸发量1 400 mm，年均日照时数2 163.8 h，全年无霜期210 d。

日光温室东西走向建造，北边为土墙，南边和顶部为塑料透光材料，没有安装专门的温度和湿度控制设备，主要依靠日照和排风调节温湿度。作物沿南北方向种植，净种植面积594 m2，种植年限5 a。土壤为粉砂质壤土，田间体积持水率为32.96%，干容重为1.39 g/cm3，土壤孔隙度为49.38%。试验前，采用“S”型随机取样方法，测定不同土层深度的初始含水率、含盐量、电导率及pH值，结果见表1。试验区地下水位大于20 m，可忽略地下水补给作用，因此土壤水分变化主要考虑灌溉、植株蒸腾。

表1 试验前日光温室不同土层深度的平均初始含水率、含盐量、电导率及pH值

1.2 试验设计及过程

试验用微润管（深圳市微润灌溉技术有限公司）为白色PE软管，管径16 mm，壁厚1 mm，管壁上分布有大量孔径为10～900 nm的微孔，单条毛管铺设长度为5.5 m，埋深为10、20和30 cm时，微润管平均流量分别为81.85、77.45和74.33 mL/(m·h)。供试作物为番茄（海地）。考虑微润管埋深和间距2个因素，根据番茄主要根系的分布范围和需水量情况，并结合前期试验结果[28]，埋深设置3个水平：10 cm（D10）、20 cm（D20）和30 cm（D30）；设置3个间距不同的管道布设水平：1管2行（P1）、2管2行（P2）和3管2行（P3），其中2行代指番茄行，二者采取完全组合设计。

微润灌溉属于微灌技术范畴。日光温室最常用的灌溉方式为滴灌，为了与当地生产实际对比，选膜下滴灌为对照组（CK）。滴灌带（甘肃大禹节水集团股份有限公司）为内镶式扁平滴灌，管径16 mm，壁厚0.3 mm，滴头间距30 cm，滴头流量为2.8 L/h。地膜（江苏靖江市新丰塑料厂）为白色透光高压低密度聚乙烯薄膜，膜厚0.014 mm，铺设在番茄种植垄上，宽约1.5 m。对照毛管按照1管2行方式布置，滴灌毛管铺设于地膜下方的番茄种植行中间。膜下滴灌的灌水下限为75%田间持水量（θ），上限90%θ。微润灌溉由日光温室内的水箱连续供水，水头在1.2~1.7 m之间。

本研究共10个处理，每个处理重复3次，共计30个小区，相邻小区之间留有100 cm宽的操作行，以避免小区之间的水分相互渗透，试验地两端均设置有保护行。采取当地典型的沟垄覆膜种植模式，种植小区长5.5 m，宽1.5 m，垄宽50 cm，垄高15 cm，2垄中心距离1.5 m，1垄种植2行番茄，番茄株距30 cm，行距30 cm，每个小区种植36株，种植密度为4.37株/m2。于2015年10月1日移栽，统一在缓苗12 d后开始试验处理，将番茄划分为苗期、开花坐果期、结果盛期和结果末期4个生育阶段。种植前施用有机肥125 kg，磷肥25 kg，复合肥37.5 kg，试验过程中没有施加肥料。2015年10月—2016年4月，日光温室内最高温度38.7 ℃，最低温度12.5 ℃，平均温度23.3 ℃。不同处理的总灌水量见表2。

表2 不同处理平均总灌水量

1.3 测定指标及方法

土壤含水率与含盐量均从番茄移栽定植12 d后开始测定。土壤含水率：每隔5 d，利用时域反射仪TDR（Spectrum公司，美国）测量（总深度60 cm，间隔10 cm），直至生育期末，探管（TRIME管）埋设于2行番茄垄中间，每个小区埋设1根TRIME管。

土壤含盐量：试验开始和结束前，分别在紧挨大棚的南边露天苗木（红叶李）地打土钻取样1次，测定0～60 cm深度范围的土壤含盐量分布情况。大棚内每隔30 d，在番茄根区附近采用土钻（总深度60 cm，按0～10、>10~20、>20~30、>30~40和>40～60 cm分层）取土，风干、研磨、过筛（1 mm）后，按照水（去离子水）土比5∶1的质量比进行震荡、离心、过滤，取其清液得到待测土壤的浸提液。由前期所取土样的电导率与含盐量之间的标定关系计算，电导率采用电导率仪（意大利哈纳多参数分析仪Hi-4522）测定；全盐含量采用离子加合法（Na+、K+—火焰光度计法，Ca2+、Mg2+—原子吸收分光光度法；Cl-—AgNO3滴定法；SO42-—EDTA间接滴定法；NO3-—酚二磺酸比色法；CO32-、HCO3-—双指示剂中和滴定法）[2]。

根据前期实测土壤含盐量与对应的土壤浸提液电导率，拟合得到标定关系式为

=0.007EC5:1-0.533 (=29，R=0.997，<0.05) （1）

式中为土壤含盐量，g/kg；EC5:1为土壤浸提液电导率，S/cm。

土壤含盐量与定植天数按照如下公式拟合：

=·t（2）

式中为定植后天数，d；，分别为拟合参数。

在番茄移栽前进行了翻耕，移栽后用传统的沟灌方式进行灌水缓苗，造成了土壤盐分的扰动和重分布，又不同灌溉处理在缓苗12 d后开始实施，故采用定植后12 d的土壤含盐量作为计算相对脱盐率的初始值，洗盐效果用下式计算：

S=(190d-12d)/12d×100% （3）

式中S为相对脱盐率，%；12d为定植后12 d土壤含盐量，g/kg；190d为定植后190 d土壤含盐量，g/kg。当S>0，表示积盐；S<0，表示脱盐。

1.4 数据处理

试验数据用Excel2010软件进行整理，用SPSS22.0统计软件进行显著性检验和函数方程拟合，利用OriginPro2015软件作图。

2 结果与分析

2.1 日光温室与露天土壤含盐量对比

日光温室与临近的露天土壤剖面含盐量分布情况见图1。露天土壤在0～60 cm土层深度中各层含盐量无显著性差异（>0.05），分布相对均一，各剖面盐分含量均较低，平均含盐量仅为0.61 g/kg。日光温室土壤0～60 cm土层深度中平均含盐量为1.81 g/kg，是露天土壤的2.95倍，各土层的含盐量分别是露天土壤的5.04倍、3.28倍、2.36倍、2.01倍和1.72倍（<0.05），且越靠近地表这种差异性越大。温室中0～20 cm土壤盐分积聚最为严重，占整个60 cm土层深度全盐量的60%以上，说明温室土壤盐分随着水分的蒸发在表层土壤聚积严重。相关研究表明[8]，土壤EC超过500S/cm（按本试验所得到的电导率与含盐量之间的标定关系转化计算，即土壤全盐量超过2.75 g/kg）是阻碍设施作物生长的警戒线（对于番茄，生育受阻时的土壤EC值在400～700S/cm），土壤盐分超过2.0～5.0 g/kg时，将会影响一般植物的正常吸水[2]。试验温室种植5 a番茄耕层土壤（0～20 cm）含盐量均值达到2.745 g/kg，已经接近该临界点，发生了轻度的次生盐渍化现象，因此应引起重视，有必要采取相应措施以降低土壤盐分含量，以保障作物的正常生长。

注：不同小写字母表示同一类土壤不同土层深度含盐量差异显著（P<0.05）。

2.2 微润管埋深与间距对温室土壤水分的影响

番茄根系主要集中在0～30 cm土层范围[29]，将该层称之为番茄主根区，将>30～60 cm土层称为次根区。主要分析了主根区和次根区土壤水分的动态变化（图2）。由图2a～图2c可知，膜下滴灌条件下（CK），番茄主根区土壤含水率呈较大的锯齿状波动变化，生育期前段土壤水分变幅较大，结果末期逐渐趋于稳定，全生育期平均含水率为26.39%。微润灌溉下，不同处理土壤水分随时间的变化趋势较一致。从番茄苗定植开始，土壤含水率逐渐升高，基本在定植45 d左右达到最大，然后随着番茄耗水量增加而开始缓慢降低。CK处理的土壤含水率每个灌水间隔之间剧烈变化，而微润灌溉土壤水分变化较为平稳，变化范围基本保持在70%～90%田间持水量之间。与CK对比，毛管铺设间距为P3处理的灌水量基本相同，但番茄全生育期最大土壤含水率高于CK。相同微润管间距下，埋深为10、20和30 cm的微润灌溉土壤含水率分别在番茄定植后41、51和56 d之前迅速增加。定植41～56 d之后，微润灌溉土壤含水率呈较为稳定的微波状变化状态。随着微润管埋深的增加，土壤水分达到峰值的时间逐渐滞后，可能由于微润管埋深越大，水分运移至上层土壤的时间越久，且微润管埋深越大，微润管的流量越小[30]，埋深10、20和30 cm的平均出流量为81.85、77.45和74.33 mL/(m·h)。当微润管埋深相同时，土壤含水率随微润管间距增加而增加。当微润管间距相同时，埋深10 cm的土壤含水率高于埋深20和30 cm：微润管间距为P1、P2、P3时，分别高4.56%和5.94%，3.91%和4.68%，1.81%和3.81%（<0.05）。整个生育期中，P1D30处理平均土壤含水率最低，P3D10处理平均含水率最高，比P1D30处理高20.60%（<0.05）。由图2d～图2f可知，番茄次根区土壤含水率低于主根区，且次根区土壤含水率随时间变化幅度较小，如P1D10处理，其主根区土壤含水率在22.36%～27.42%之间，而次根在19.99%～23.55%之间。与主根区相反，随微润管埋深的增加，平均土壤含水率增大，埋深30 cm含水率最高（图2f）。当毛管间距为P1、P2和P3时，埋深30 cm的土壤含水率分别比埋深20和10 cm高3.62%和6.33%，2.85%和6.55%，3.11%和5.57%（<0.05）。微润灌土壤含水率随时间的变化幅度大于CK。整体上，微润灌番茄主根区土壤含水率变化较次根区剧烈，可能由于主根区土壤水分被根系吸收利用程度随番茄生育期的推进差异逐渐增大，而次根区土壤水分被番茄所吸收利用的较少，不同处理之间的差异也较小。

注：P及D含义同表2。下同。

将番茄全生育期土壤含水率取平均值，分析垂直方向土壤水分及变异系数的变化情况，见表3。不同处理对番茄根区垂向土壤含水率影响显著（<0.05）。番茄主根区（0～30 cm土层），CK的土壤含水率CV值大于10%，明显高于微润灌溉，这是由于滴灌属于间歇性灌溉，微润灌属于连续性灌溉，土壤水分分布比滴灌在时间和空间上都均匀，与张珂萌等[31]Hydrus-2D模拟结果基本一致。毛管埋深相同时，CV值随微润管间距的增加而降低，毛管间距为P3的最低，说明3管2行微润灌溉土壤水分分布最均匀。毛管埋深为10 cm，主根区土壤CV值最小（3.62%），埋深20 cm次之（4.11%），30 cm最大（4.51%）。方差分析结果表明，微润管埋深和间距对不同土层土壤含水率影响均为极显著水平（<0.01），且间距影响大于埋深的影响，而二者交互作用对土壤含水率的影响不显著（＞0.05）。

表3 不同处理番茄根区土壤垂向含水率及变异系数

注：SWC为土壤体积含水率，CV为变异系数。同列平均值±标准差后不同小写字母表示显著差异（<0.05）。*和**，<0.05和<0.01。ns为差异不显著（>0.05）。

Note: SWC is soil moisture, CV is coefficient of variation. Mean ± SD followed by different lowercase letters in the same column mean significant difference (<0.05). * and **，<0.05 and<0.01. ns means>0.05.

2.3 微润管埋深与间距对温室土壤盐分的影响

2.3.1 番茄根区土壤盐分动态变化

与水分类似，分别测定番茄主根区（0～30 cm）和次根区（＞30～60 cm）土壤盐分动态变化（图3）。由图3a～图3c可知，CK处理番茄主根区土壤含盐量随时间呈反复“降-升”波动的下降趋势。微润灌溉土壤含盐量随时间呈逐渐降低趋势，且均在定植45 d之前土壤含盐量下降最快，该时段内土壤水分增加最快，土壤盐分下降也最快。定植45 d后，土壤含盐量下降速率减缓。土壤含盐量随微润管间距的增加而减小，如埋深为10 cm时，毛管间距为P3的土壤含盐量分别较P1和P2平均减小了6.62%和3.32%（<0.05）。土壤含盐量随微润管埋深的增加而增加，毛管间距分别为P1、P2和P3时，埋深10 cm土壤平均含盐量最低，分别比D20和D30低0.25%和7.60%，1.58%和5.31%，1.93%和3.59%（<0.05）。生育期末，P3D10处理土壤含盐量最低。埋深30 cm时，土壤含盐量较埋深10和20 cm随时间下降缓慢，P1D30处理在生育末期含盐量略有升高之趋势，可能会引发次生盐渍化。番茄主根区含盐量与定植时间符合幂函数关系，采用式（2）拟合的决定系数均在0.90以上，参数拟合结果见表4。表明幂函数能够较好地描述微润灌溉番茄主根区土壤盐分的动态变化过程。

表4 微润灌溉下番茄主根区土壤含盐量随时间的变化关系

图3 不同处理番茄根区土壤盐分动态变化

由图3d~图3f可知，在全生育期，CK的番茄次根区土壤含盐量呈下降趋势。微润灌溉番茄次根区土壤含盐量随时间的变化受毛管埋深与毛管间距的影响，埋深10或者20 cm时，毛管间距为P1或者P2时，土壤含盐量随时间呈逐渐增加趋势，即次根区土壤处于积盐状态，毛管间距为P3的土壤含盐量则呈降低趋势，即次根区土壤处于脱盐状态。这是毛管间距为P3的次根区土层土壤含水率高于P1和P2（图2d～图2f），土壤盐分随水分迁移到更深层的土壤。埋深30 cm时，次根区土壤含盐量随灌水时间增加而逐渐降低。次根区土壤含盐量随微润管间距的增加而降低，随微润管埋深的增加而减小，埋深30 cm含盐量最低。在本试验条件及土壤类型（塿土）下，微润管埋的越深，越有利于深层土壤盐分的淋洗。2.3.2 不同处理番茄生育末期土壤含盐量及脱盐率

生育期末不同处理的含盐量与脱盐率分别见图4。由图4可知，番茄生育期末，CK处理主根区（0～30 cm）土壤含盐量较高，基本保持在1.5 g/kg以上，>30～40 cm土壤含盐量快速下降到1.3 g/kg左右，>40～60 cm土壤含盐量基本保持稳定；而微润灌溉下表层土壤含盐量小于深层含盐量，在微润管埋深处（10、20和30 cm）形成一个低盐区，如图4a中深度为10 cm的土壤含盐量最小，图4b和图4c中深度为20和30 cm的土壤含盐量最小。番茄主根区（0～30 cm）微润灌的土壤含盐低于CK。次根区（>40～60 cm）埋深为D10的微润灌含盐量高于CK，而D20和D30的含盐量，随毛管间距的增大，从小于CK逐渐变化为大于CK。对土壤主根区相对脱盐率方差分析结果表明，微润管埋深和间距均对番茄生育末期的相对脱盐率有显著性影响（<0.05），二者交互作用对相对脱盐率影响不显著（>0.05）。

图4 生育末期各土层含盐量（SS）及相对脱盐率（RD）

从图4可以看出，微润灌溉0～60 cm土层的脱盐率效果高于CK，平均脱盐率较CK提高32.49%（<0.05）。3管2行淋盐、脱盐效果最好，在0～30 cm土层，均表现为脱盐状态，微润灌溉主根区（0～30 cm）土壤相对脱盐率比CK高76.30%（<0.05）。离微润管越近脱盐率越高，盐分淋洗越充分，离微润管越远，土壤脱盐率越低。埋深10 cm或者20 cm，毛管布置间距为P1或者P2时，40～60 cm土层呈积盐状态。这是由于微润管的湿润体体积随毛管间距增加而减小，毛管间距越大洗盐深度越小。生育末期，P3D10处理0～30 cm土层平均脱盐率最高，为29.86%，比CK高100.27%（<0.05）；P3D30处理＞30～60 cm土层平均脱盐率最高，为23.24%（<0.05）。说明浅埋密管方式，有利于番茄主根区土壤盐分的淋洗，可抑制日光温室土壤次生盐渍化的产生，为番茄生长创造适宜的环境。0～60 cm土层内，P3D30处理的平均脱盐率最高，为24.13%，P3D20处理（22.96%）和P3D10处理（22.27%）次之。

综上，P3D10处理0～60 cm土层相对脱盐率比P3D30处理低7.71%（<0.05），但主根区土壤脱盐效果最好，考虑番茄根系分布特征以及实际种植中挖沟、埋管及填土的工作量，建议埋深10 cm、3管2行为最优处理。

2.4 不同处理番茄经济成本分析

表5为不同处理单个日光温室番茄的投入与收入成本，其他投入为犁地、移栽幼苗、挖沟填埋微润管等的人工费，其中毛收入按照折算的单个日光温室（面积为7´108 m2）的番茄总产量与平均销售价格（4.72元/kg）的乘积，净收入为毛收入与投入总成本的差值，净利润率为净收入与投入总成本的比值。

表5 单个日光温室番茄投入与收入成本

从表5可看出虽然微润灌溉管道成本平均是膜下滴灌的6.38倍，但由于其具有较好的节水（表5中水电费）、脱盐及增产效果，在肥料及农药、番茄幼苗、其他投入等一样的前提下，微润灌溉下番茄的净收入显著高于膜下滴灌处理，平均净收入较CK提高了54.93%。番茄的净利润率随着微润管间距减小而降低，随微润管埋深的减小而增加，这是因为微润管铺设越密集，管道成本投资随着增加，而浅埋脱盐效果较好，产量较高，所造成的净利润率的差异。在本试验中，净收入最高的是埋深10 cm、2管2行组合，3管2行组合次之。综合来看，微润灌溉处理下埋深10 cm处理下番茄的总产量和净收益较高，其中P1D10处理的净利润率最高。由上文水盐运动分析可知埋深10 cm番茄主根区土壤水分较高，脱盐效果最好，为番茄的生长创造了适宜的水盐环境，进而促进了产量的形成，最终取得了较好的收益。从表5还可看出，埋深30 cm，1管2行处理下，番茄的总产量及净收益均最低，这与前文盐分的分析相印证，该处理下盐分淋洗最差，至番茄生育末期盐分呈现出了升高的趋势，抑制了番茄的生长发育，导致了总产量的降低。

3 讨 论

合理的灌溉是保证作物正常生长的关键，灌溉水量直接影响土壤中水分和盐分状况。赵波等[16]研究表明土壤水分和盐分的影响深度随着冬灌灌水定额的增加而加深，滴灌下灌水定额3 000 m3/hm2较为适宜，可将盐分淋洗至300 cm处。王增丽等[18]试验表明春玉米灌水定额为420 m3/hm2，灌溉定额为4 200 m3/hm2时，可达到节水、压盐、增产的最优效益。胡宏昌等[32]认为在膜下滴灌条件下非生育期375 mm的淋洗量可有效控制土壤盐分。本研究结果表明，土壤脱盐和积盐与灌水量即微润管的间距有很大关系。微润管间距越小，土壤含水率越高，含盐量越低，相对脱盐率越高。3管2行淋盐、脱盐效果最好，在0～30 cm土层，均表现为脱盐状态，平均脱盐率较CK提高了76.30%，这充分证实了小流量连续灌溉的优势，可持续淡化作物根区的盐分，避免了间歇灌溉过程中，蒸发和盐分淋洗同时存在，土壤呈反复的“脱盐-返盐-积盐”状态[26]。埋深10和20 cm时，1管2行和2管2行，在＞30～60 cm土层有积盐现象，且1管2行积盐程度要高于2管2行，说明单管时湿润体范围小而浅，淋盐深度较小，盐分在次根区土层累积，这与汪昌树等的结论一致[33]。毛管间距为P3的出流量大，大约为233.63 mL/(m·h)，土壤剖面含水率较高（表3），0～60 cm土层全呈脱盐状态，且该地区的地下水位在50 m以下[34]，不足以造成地下水源的污染，但在地下水位埋藏较浅的盐渍化地区应慎重考虑。

微润管埋深影响着土壤水分的空间分布，进而影响到土壤盐分的淋洗情况。本试验中，在微润管埋深处存在一个低盐区，这与薛万来[26]土箱试验结果一致。浅埋毛管有利于主根区（0～30 cm）土壤盐分的淋洗，埋深10 cm淋盐效果最好，由前文水分可知，埋深10 cm表层土壤的含水率最高，基于盐随水动，该处理盐分淡化效果最好。深埋毛管有利于次根区（30～60 cm）土壤盐分的淋洗。埋深30 cm，1管2行微润灌溉的番茄生育末期，土壤含盐量有增加的趋势，长期采用这种微润灌溉模式会产生土壤次生盐渍化。王淑红等[35]认为渗灌管埋深越深，表层水溶性盐分累积越少，这与本研究结论刚好相反。可能是由于王淑红选择的渗灌属于间歇性灌 溉[36]，流量较微润灌大，在灌水间歇期，埋深越浅，蒸发作用越强，水去盐留，造成表层积盐，而埋深越大，蒸发作用越弱，表层盐分累积越少。而微润灌溉为持续小流量湿润土体，将一直淡化土壤盐分，并将盐分运移至膜外的裸地[28]，因而浅埋时在主根区不存在盐分的表层累积问题，反而有利于对主根区盐分的持续淋洗。

微润管埋深和间距对土壤水分有显著性影响，而二者交互作用不显著。埋深主要影响微润管湿润土壤的总体深度，而间距主要影响微润管湿润土壤的范围和相对位置，即不同深度的平均土壤含水量。微润管为小流量灌溉，埋深和间距没有对土壤含水率产生影响的相互作用，故两者的交互作用不显著。由于土壤中盐随水动，微润管埋深与间距对土壤脱盐率均有显著影响，而二者交互对相对脱盐率的影响不显著。

本试验是轻度盐渍化的日光温室土壤，取得的结论与蒸发较为强烈的露天大田土壤不同。另外，本研究仅分析了秋冬茬番茄根部附近垂直方向的水盐分布，而春夏茬与秋冬茬棚内温湿度、蒸发等均有较大差异，结果还有待进一步研究。

4 结 论

研究微润管埋深和不同间距的布置对日光温室秋冬茬番茄土壤水盐运移的影响，结论如下：

1）试验区日光温室土壤含盐量显著高于露天大田土壤，耕层土壤（0～20 cm）平均含盐量达2.745 g/kg，接近阻碍作物生长的临界点（2.75 g/kg），存在轻度的次生盐渍化。

2）微润灌溉的脱盐效果优于CK。微润灌溉的0～ 60 cm土层平均脱盐率较CK提高了32.49%，主根区（0～30 cm）较CK提高了76.30%。

3）微润管间距越小，土壤含水率越高，相对脱盐率越高；微润管埋深处土壤形成一个高水低盐区，微润管浅埋有利于主根区土壤盐分的淋洗，深埋有利于次根区土壤盐分的淋洗。

4）结合日光温室盐分累积的特征与番茄根系的分布情况，浅埋密管方式有利于抑制番茄主根区土壤盐分累积。微润管埋深10 cm、3管2行模式的综合脱盐效果最好，0～60 cm土层平均相对脱盐率为22.27%，主根区相对脱盐率高达29.86%，比CK提高1倍以上（<0.05）。

5）日光温室采用微润灌溉时，为防止土壤次生盐渍化的发展，建议轻度次生盐渍化土壤微润管的间距为3管2行，埋深为10 cm。

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牛文全，吕 望，古 君，梁博惠，郭丽丽，官雅辉. 微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(19)：131－140. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.017 http://www.tcsae.org

Niu Wenquan, Lü Wang, Gu Jun, Liang Bohui, Guo Lili, Guan Yahui. Effects of moistube depth and spacing on soil water and salt transports of tomato in solar greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(19): 131－140. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.017 http://www.tcsae.org

Effects of moistube depth and spacing on soil water and salt transports of tomato in solar greenhouse

Niu Wenquan1,2,3, Lü Wang2,4, Gu Jun3, Liang Bohui2, Guo Lili2, Guan Yahui1

(1.712100,; 2.712100,; 3.712100,;4.450003,

Soil secondary salinization has become the most prominent problem in solar greenhouse cultivation. The utilization method of moistube irrigation, a underground irrigation technology with semi-permeable membrane as the core material to supply slow and continuous water flow to crop root zone in soils should be considered to avoid the secondary salinization. In order to explore the effect of moistube irrigation on secondary salinization soil in solar greenhouse, a field experiment was carried out from October 2015 through April 2016 in a 108-m by 8-m solar greenhouse (E108°02′, N34°17′) in Yangling Agricultural Hi-tech Industries Demonstration Zone, Shaanxi Province, China. A total of 3 soil depths (10, 20, 30 cm) and 3 moistube layouts with different spacing (1 tube with 2 lines, 2 tube with 2 lines, 3 tube with 2 lines, the 2 lines refer to the line of tomatoes) were set up to study the changes of soil water and salt distribution in solar greenhouse. Meanwhile, the mulched drip irrigation was used as control in order to analyze the difference of moistube irrigation from the conventional irrigation method. The open field soil nearby the greenhouse was sampled to investigate the soil salinization degree caused by the greenhouse cultivation. The results showed that the soil salinity in solar greenhouse was significantly higher than that in open field, the average salinity of the cultivated layer (0-20 cm) reached 2.745 g/kg after 5 years of tomato cultivation, which was close to the critical point (2.75 g/kg) of crop growth. The mild soil salinization had been occurred in the tested solar greenhouse soil. Under the CK condition, the soil moisture largely fluctuated in the main root zone. The fluctuation was big but stable at the end of the stage. The soil moisture changed in a similar trend for all the moistube irrigation treatments. The soil moisture increased until 45 days of planting and then decreased slowly. The coefficient of variation in the 0-30 cm depth was larger than 10% for the CK treatment, which was obviously higher than the moistube irrigation. Among all the moistube irrigation treatments, the 3 tubes with 2 lines had the more even soil moisture distribution and the coefficient of variation at the depth of 10 cm was smallest (3.62%). Both the buried depth and moistube layout significantly (<0.05) affected the soil moistube but they didn’t show significant interactive effect (>0.05). Compared with the CK treatment, moistube irrigation had a high degree of desalination. The average relative desalinization rate of the moistube irrigation was 32.49% at 0-60 cm soil layer and 76.30% in the main root zone (0-30 cm) (<0.05) higher than that of CK. The buried depth of moistube was an important factor affecting the distribution of soil water and salt, a high water and low salinity zone appeared in the soil layer at the moisture buried depth. It was beneficial to the soil salt leaching in the main root zone (0-30 cm) under shallow buried conditions, and in the minor root zone under deep conditions. The soil salinity was increased at the late growth stage of tomato for the treatment of 30 cm buried depth and 1 tubes with 2 lines, which could exacerbate soil secondary salinization. Considering the characteristics of salt accumulation and tomato root distribution in solar greenhouse, we suggested that 10 cm depth and 3 tube with 2 lines were the best for moistube irrigation with the average relative desalinization rate of 0-60 cm soil layer of 22.27% and the relative desalinization rate of 29.86% in the tomato main root zone. This study can provide valuable information for the application of moistube irrigation in solar greenhouse.

salinity; soil moisture; greenhouse; moistube irrigation; buried depth; moistube spacing; soil secondary salinization

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.017

S152+.7

A

1002-6819(2017)-19-0131-10

2017-01-14

2017-08-10

国家自然科学基金项目（51679205）；国家重点研发计划资助项目（2016YFC0400202）

牛文全，男，甘肃甘谷人，博士，研究员，博士生导师，主要从事灌溉理论与节水技术研究。杨凌 西北农林科技大学水土保持研究所，712100。Email：nwq@nwafu.edu.cn