不同排水措施对盐碱地改良效果的分析

张怀斌

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

土壤的盐渍化会导致土壤结构退化，影响作物的生长及水文地质条件，近年来，许多专家学者针对盐碱地的改良与治理进行了相关研究。

付同刚等[1]以内蒙古某地区灌区为研究对象，采用多元逻辑回归法，研究影响当地盐渍化土壤改良的主要因素。田长彦等[2]以新疆某地区盐碱地为研究对象，提出干旱区盐碱地生态治理模式。王亚娟等[3]利用无纺布对盐碱地进行治理，结果表明，采用无纺布对盐碱地的含盐度改善效果显著。刘阳春等[4]利用现代化监测技术，研究各种因素对盐碱地改良技术的影响。王晓丽等[5]利用反渗透技术对盐碱地淋洗水进行改良，结果表明，反渗透技术对盐碱地淋洗水的水质改善效果显著。

本研究采用毛细透排水带和波纹管两种排水措施，研究不同淋洗次数、不同灌水量、不同土壤深度对盐渍化土壤的脱盐率和盐分离子量的影响。

1 试验区概况

本研究以新疆某地区试验区为研究对象，该地位于北疆玛纳斯河流域，降雨量较少，蒸发量较大，气候条件较为干燥，主要种植棉花、红枣和甜菜等作物。该试验区总面积为91.3 km2，土壤类型为氯化物—硫酸盐型盐土，地下水位线位于1.3 m左右，主要分为中度盐渍化区和重度盐渍化区，其土壤相关性质如表1所示。

表1 试验区土壤理化性质

2 试验设计

该试验区的排水管网主要为波纹管和毛细透排水带。波纹管长度为90 m，并搭配长度为430 m的集水管组成波纹管排水系统。毛细透排水带在PVC管上连接毛细排水带，其长度为100 m，搭配470 m的集水管组成毛细透排水带排水系统。

采取田间试验对其淋盐效果进行研究，采取漫灌的方式对试验区进行灌溉。取30块格田进行试验研究，分别选择不同的灌水量对田块进行淋洗，每4 d进行一次淋洗，淋洗后，测试不同土层深度的土盐碱度。

波纹管的设置深度主要与脱盐深度(D)有关，为确定波纹管的设置深度，计算D如式(1)：

D=ΔH+Δh

(1)

式中：ΔH为根系层深度，m；Δh为剩余水头，m。

波纹管的间距主要有排水设计流量(Q)确定，其计算如式(2)：

Q=C·q·A

(2)

式中：C为流量系数；q为设计排水模数，m/d；A为排水控制面积，m2。

根据上述公式计算设计排水流量如表2所示。

表2 设计排水流量

吸水管管径(d1)和集水管管径(d2)需分别满足式(3)～式(4)。

(3)

(4)

式中：n为管内糙率；Q为设计排水流量，m3/d；α为充盈度相关系数；i为排水比降。

根据式(3)、式(4)计算吸水管内径如表3所示。

表3 不同吸水管内径

3 结果与分析

3.1 排水措施对盐渍化土壤盐分的影响

图1 中度盐渍化试验区的脱盐率

图1为中度盐渍化试验区的脱盐率。由表可知，采用毛细透排水带为排水措施的脱盐率比采用波纹管的脱盐率高。随着淋洗次数的增加，盐渍化土壤的脱盐率逐渐增大。当采用毛细透排水带时，1次淋洗与2次淋洗间的脱盐率最大，最大差距为94.1%，说明2次淋洗对盐渍化土壤的盐分去除效果较好。当进行第4次淋洗，灌水量为1500 m3/hm2时，脱盐率有最大值，其值为98.99%，在此排水措施下，盐渍化土壤的脱盐效率最好，相对于第5次淋洗来讲，具有一定的经济性。

图2为重度盐渍化试验区淋洗后的脱盐率。由表可知，采用毛细透排水带为排水措施的脱盐率比采用波纹管的脱盐率高。随着淋洗次数的增加，盐渍化土壤的脱盐率逐渐增大。当采用毛细透排水带时，1次淋洗与2次淋洗间的脱盐率最大，最大差距为55%。采用毛细透排水带与波纹管的脱盐率变化规律不一致。当采用毛细透排水带，灌水量为1650 m3/hm2，第3次淋洗时，有最大脱盐率，其值为94.6%。随着淋洗次数的增大，少数盐渍化土壤的脱盐率有下降的情况，为返盐现象。这是由于该地区降雨量较小，蒸发量较大，且气候炎热干燥，使盐渍化土壤出现返盐的情况。

3.2 毛细透排水带全盐量变化

图3为毛细透排水带全含盐量变化。由图可知，中度盐渍化试验区每次淋洗后的含盐量变化趋势具有各异性，重度盐渍化试验区含盐量变化趋势较为一致，且含盐量变化曲线较为集中。随着土壤深度的增大，两个试验区的含盐量变化总体呈下降趋势，在中度盐渍化试验区0～10 cm中，经过第1次淋洗后含盐量下降程度最大，为96.62%；在重度盐渍化试验区0～10 cm中，经过第1次淋洗后含盐量下降程度最大，为81.19%。说明采用毛细透排水带作为排水措施对降低土壤的含盐量效果显著。

图2 重度盐渍化试验区淋洗后的脱盐率

图3 毛细透排水带全含盐量变化

3.3 毛细透排水带土壤盐分离子的变化

表4 毛细透排水带最优脱盐率淋洗下土壤盐分离子量 g·kg-1

4 结 论

(1)在中度盐渍化试验区中，采用毛细透排水带为排水措施的脱盐率比采用波纹管的脱盐率高。随着淋洗次数的增加，盐渍化土壤的脱盐率逐渐增大。当采用毛细透排水带时，1次淋洗与2次淋洗间的脱盐率最大，说明2次淋洗对盐渍化土壤的盐分去除效果较好。当进行第四次淋洗，灌水量为1500 m3/hm2时，脱盐率有最大值，其值为98.99%，在此排水措施下，盐渍化土壤的脱盐效率最好，相对于第五次淋洗来讲，具有一定的经济性。

(2)在重度盐渍化试验区，两种排水措施下，随着淋洗次数的增大，少数盐渍化土壤的脱盐率有下降的情况，为返盐现象。这是由于该地区降雨量较小，蒸发量较大，且气候炎热干燥，使盐渍化土壤出现返盐的情况。

(3)随着土壤深度的增大，两个试验区的含盐量变化总体呈下降趋势，在中度盐渍化试验区0～10 cm中，经过第一次淋洗后含盐量下降程度最大，为96.62%；在重度盐渍化试验区0～10 cm中，经过第一次淋洗后含盐量下降程度最大，为81.19%。说明采用毛细透排水带作为排水措施对降低土壤的含盐量效果显著。