河西走廊灌区膜下滴灌对土壤环境的影响

吴克倩，肖 让，张永玲，俞海英

（河西学院土木工程学院/ 河西走廊水资源保护利用研究所，甘肃张掖734000）

河西走廊地区干旱少雨, 全年降水量少于200 mm，气候变化波动较大[1]，对作物种植十分不利，严重制约着当地农业的可持续发展。玉米因其适应性较强、产量较高在河西绿洲地区广泛种植，是当地农民主要的经济来源。传统的大水漫灌方式造成了水资源的严重浪费，导致作物产量与水分利用效率较低。因此，如何采用合理的灌溉方式提高水分利用效率，从而提高玉米产量和品质，成为了河西绿洲地区研究的重要方向。已有研究发现在玉米[2]、马铃薯[3]、小麦[4]、棉花[5]等作物的种植中采用膜下滴灌方式可以有效提高作物产量，节约水资源且对品质有利。膜下滴灌是一种有效结合覆膜的农艺措施和滴灌技术的种植方式，通过管道输水至作物根区，可减少输水损失，起到有效节水、提高水分利用效率的作用。滴灌时水流缓慢、均匀渗入作物根区，不会造成土壤板结，破坏土壤结构。此外，在一定程度上还能减少深层渗漏损失、防止地下水位上升、缓解土壤盐渍化，水分利用系数可达90%以上，较传统的灌溉方式可节水40%～60%。

1 土壤温度

作物生长发育都必须要有适宜的土壤温度，大多数作物都是喜温作物，其正常生长发育受土壤温度的影响较大，且整个生育期都要有较为适宜的温度，当土壤温度低于或高于一定值时作物种子发芽缓慢或者停止发芽。研究表明膜下滴灌具有增温作用，这是因为地膜覆盖可阻止土壤中的热量进入大气，土壤与大气之间没有热量转化循环，土壤表层热量来源于光照辐射，太阳能穿过地膜时通过热量传递作用，地温会有一定程度的上升，同时滴管道中的水流进入土壤后会增温。由于地膜覆盖，汽化热损失较少，温度降低速率缓慢。有关研究发现膜下滴灌可使玉米的全生育期积温上升150～200℃[6]。综上所述，膜下滴灌技术有助于土壤维持适宜温度，为作物根系生长发育提供良好的土壤环境，从而可以有效提高作物产量。

2 土壤水分

玉米植株高大，叶子大且多，为维持整个植株的形态和正常生长，整个生育期需水较多，因此干旱会严重影响玉米的产量与品质。膜下滴灌技术在节约水资源的同时能够给予植株正常生长的适宜水分，通过覆膜阻隔了土壤与大气两个界面之间的水循环与转化，使水分在膜下进行“液—汽—液”的转化，使得膜下表层土壤较为湿润，为作物根系的生长发育提供有利的微环境。与无覆膜沟灌相比，膜下滴灌可以防止土壤表层直接受雨水冲击而发生板结，对土壤结构具有保护作用，少量降水被植株直接拦截，大量水分通过垄沟横向渗入膜下土壤中，可提高土壤含水量，最终被植株吸收利用。

3 土壤养分

膜下滴灌技术的保水、保墒、增温作用为土壤微生物的生长、活动提供了良好环境，能够加速微生物的新陈代谢，加速有机物和养分的分解，提高土壤养分含量，在一定程度上还可以避免雨水对土壤表面的冲击和浸润，从而使土壤养分不受破坏[7]。对于一些植株生长旺盛、有较大根系且对养分需求量高的作物（如玉米、油葵等），土壤自身肥力可能不足以维持其正常生长发育，导致作物早衰和倒伏，从而使产量降低。因此，需施加一定基肥，并适时定量进行追肥，膜下滴灌技术可以很好地解决这一问题，在滴灌中设置施肥罐，使肥料通过水流进入作物根区，促进植株正常生长，这一操作简单、便捷、省力[8，9]。

4 土壤含盐量

与传统灌溉方式相比，膜下滴灌改变了农田灌溉水的流动路径。在水浸润土壤的同时，土壤中的盐分开始扩散，水流浸润土壤四周的盐分含量逐渐降低，形成了有利于植株根系生长的淡盐区，对植株生长有利。相关研究表明随着灌水量的增多，土壤盐分变化幅度较大，在土壤水分减少或植物蒸腾作用加强时，土壤盐分含量上升，土壤表层有积盐现象，中间土壤盐分含量较少，深层土壤盐分含量趋于稳定状态[10]。在不同的灌水方式下，土壤盐分含量的总体表现趋势是天然降水＞滴灌＞漫灌，因滴灌具有保水脱盐作用，可用于盐渍化严重地区降低土壤含盐量；天然降水灌溉方式下的土壤大多未经人工改造，植被稀疏，光照直射地表，土壤蒸发强烈，因此土壤盐渍化严重；漫灌方式下灌水较多，压盐效果明显，但用水浪费严重，不利于河西绿洲地区农业经济的发展。综上所述，与其他灌溉方式相比，膜下滴灌对植株生长发育最为有利。此外，在作物膜下滴灌技术大量应用发展过程中，为防止土壤次生盐渍化的发生，应建立具有排盐压盐作用的灌排系统。