第35卷 第11期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 Vol.35 No.11 112 2019年 6月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2019 濱海重度鹽堿地微咸水滴灌水鹽調(diào)控及月季根系生長響應研究 李曉彬1，康躍虎1,2 （1. 中國科學院地理科學與資源研究所 陸地水循環(huán)及地表過程重點實驗室，北京 100101； 2. 中國科學院大學 資源與環(huán)境學院，北京 100049） 摘 要：濱海鹽堿地是濱海地區(qū)重要的土地資源，隨著濱海地區(qū)城鎮(zhèn)化進程及生態(tài)文明建設的發(fā)展，迫切需要低成本、快速、可持續(xù)的濱海鹽堿地原土植被構建技術。針對濱海鹽堿地原土建植與咸水/微咸水資源的利用，該研究以月季（Rosa chinensis）為例，采用微咸水滴灌技術進行濱海鹽堿地水鹽調(diào)控植被構建。試驗在渤海灣曹妃甸區(qū)吹沙造田形成的典型沙質(zhì)濱海鹽漬土上進行，設計了灌溉水電導率（ECiw）為0.8、3.1、4.7、6.3、7.8 dS/m的5個處理，研究滴灌水鹽調(diào)控對土壤鹽分淋洗及月季根系生長和分布特征的影響。結果表明：在渤海灣濱海地區(qū)氣候條件下，先進行淡水滴灌鹽分強化淋洗和緩苗灌溉，隨后采用1020 0.51 42.67 56.82 沙壤土 Sandy loam 1.43 28.73 7.83 55.53 2030 0.42 44.70 54.89 沙壤土 Sandy loam 1.55 28.11 7.86 55.14 3040 0.45 47.44 52.11 沙壤土 Sandy loam 1.69 27.62 7.97 53.53 4060 0.36 42.46 57.18 沙壤土 Sandy loam 1.65 25.41 8.09 52.43 6080 0.49 41.39 58.12 沙壤土 Sandy loam 1.70 26.75 7.99 47.89 80100 0.60 45.10 54.31 沙壤土 Sandy loam 1.66 26.84 7.98 49.85 平均 Average 0.44 43.52 56.04 沙壤土 Sandy loam 1.57 27.47 7.94 52.66 試驗期間（3月11月）20122014年的降雨量特征如表2和圖1所示，20122014年試驗期間降雨量分別為895.2、514.9和415.6 mm，呈逐年降低趨勢，參考研究區(qū)多年平均降雨量為554.9 mm，表明試驗經(jīng)歷了相農(nóng)業(yè)工程學報（http:/www.tcsae.org） 2019年 114 對多雨、等量和少雨3種降雨特征年。5月29日11月30日降雨量3年分別為895.2、458.9和371.5 mm，降雨頻率分別為4.43、5.64和8.07天/次，呈逐年增加趨勢。20122014年7月到9月的降雨量分別為530.0、384.9和275.2 mm，分別占3-11月總降雨量的69.9%、81.2%和61.2%。 表2 試驗期間的降雨量特征 Table 2 Rainfall during experimental period 各月份降雨量Rainfall/mm 年 Year 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 5-2911-30降雨總量 Rainfall during 5-2911-30/mm 7-19-30降雨總量 Rainfall during 7-19-30/mm 7-19-30降雨量占比 Rainfall percentage ratio during 7-19-30/% 2012 - - 12.0 187.0 188.0 262.0 80.0 68.4 97.8 895.2 530.0 69.9 2013 18.0 8.0 30.0 49.0 69.2 240.9 74.8 20.0 5.0 458.9 384.9 81.2 2014 0 3.3 40.8 42.8 38.6 112.6 124.0 27.5 26.0 371.5 275.2 61.2 圖1 試驗期間的降雨量特征 Fig.1 Rainfall characteristics during experimental period 1.2 試驗設計 試驗以鹽分敏感性月季（Rosa chinensis）為研究對象，于2012年6月進行栽植。試驗小區(qū)布置及土壤處理如圖2所示，栽植前先對土壤進行處理，首先將鹽漬土深翻100 cm，然后在底部鋪設厚度為15 cm、粒徑47 cm 的礫石，礫石上鋪設厚度為5 cm、粒徑為0.20.4 cm的沙子，在礫石隔離層的傾斜末端放置PVC管用于排除礫石層以上土壤淋洗出的鹽分。隨后將原土回填，整平旋耕表層。試驗設計5個灌溉水電導率（ECiw）的處理，每個處理3個重復，每個重復小區(qū)規(guī)格為4.0 m4.0 m，月季栽植株距0.5 m，行距0.6 m，每個小區(qū)栽植56株月季。栽植的月季選用營養(yǎng)缽扦插的均質(zhì)苗，栽植時開挖直徑15 cm左右的苗穴，苗穴里填入非鹽漬土。 不同灌溉水電導率處理的灌溉水離子組成如表3所示，試驗設計灌溉水電導率分別為0.8（K1）、3.1（K2）、4.7（K3）、6.3（K4）和7.8（K5）dS/m共計5個處理，K1屬于淡水，K2-K5屬于微咸水。灌溉水由試驗區(qū)內(nèi)的深層地下水（EC=0.41.2 dS/m）和淺層地下水（EC=13.822.4 dS/m）配置而成，由于試驗區(qū)與周邊較為封閉，水質(zhì)變化比較穩(wěn)定。表3顯示隨著ECiw的增加，Na離子濃度和SAR（sodium adsorption ratio）呈增加趨勢，pH值由8.92降低為8.50。 圖2 試驗小區(qū)布置圖 Fig.2 Layout of experiment plot 表3 灌溉水離子特征 Table 3 Ionic composition of irrigation 離子濃度 Ionic concentration/mmol 處理 Treatments ECiw/ (dSm-1) Na+ K+ Ca2+ Mg2+ SO42- pH值 pH value 鈉吸附比 SAR/ (mmolL-1)0.5 K1 0.8 11.88 0.35 1.35 0.41 0.17 8.92 8.95 K2 3.1 25.07 0.52 2.50 2.10 2.51 8.67 11.69 K3 4.7 35.72 0.74 3.72 3.39 4.22 8.66 13.39 K4 6.3 48.61 1.04 3.89 5.39 6.21 8.59 15.96 K5 7.8 59.79 1.25 5.46 6.68 8.13 8.50 17.16 1.3 灌溉與農(nóng)藝管理 灌溉采用重力滴灌形式（圖2），每個處理布設一套獨立的重力滴灌系統(tǒng)，由容量2 000 L的微咸水儲水桶、容量200 L的重力滴灌桶和灌溉管道及滴灌帶組成，滴頭間距為20 cm，滴頭流量為2.7 L/h（0.1 MPa），重力滴灌桶放置在距離地面0.8 m高的土臺上，該高度下滴頭流量約為0.7 L/h。 月季栽植后即開始統(tǒng)一灌溉淡水，灌溉期間如果地面形成較大的明水，則停止灌溉，明水消失后繼續(xù)進行灌溉，在短時間內(nèi)通過鹽分強化淋洗將土壤鹽分快速淋洗到表層10 cm以下，防止栽植初期遭遇大雨時地表徑流將表層鹽分帶入樹穴中影響苗木生長。灌溉期間利用原位電導儀隨機選點進行鹽分監(jiān)測，當表層土壤鹽分均低于4 dS/m，則進入正常水鹽調(diào)控階段，此階段在每個處理的第二個小區(qū)中第11期 李曉彬等：濱海重度鹽堿地微咸水滴灌水鹽調(diào)控及月季根系生長響應研究 115 間區(qū)域選擇一滴頭，在其正下方20 cm深度處埋設負壓計（圖2），先按照控制土壤基質(zhì)勢為低于5 kPa時進行統(tǒng)一淡水灌溉緩苗處理階段，25 d的緩苗期過后開始微咸水灌溉處理，2012年控制土壤基質(zhì)勢不低于5 kPa進行灌溉，考慮到土壤鹽分隨時間的降低以及為使月季根系向深層生長以擴大水分養(yǎng)分空間進而有效利于雨水，20132014年土壤基質(zhì)勢控制分別不低于10和15 kPa進行灌溉。根據(jù)Sun等30和Chen等31在濱海地區(qū)的研究結果，本研究確定每次灌溉水量為6 mm（考慮到土壤持水性和植物耗水量）。鹽分強化淋洗和緩苗階段的滴灌帶間距布置為30 cm，試驗處理開始后滴灌帶間距調(diào)整為60 cm，即每行月季1條滴灌帶。每年11月，對所有處理均進行淡水冬灌，20122013年冬灌灌水量為24 mm，其后冬灌灌水量18 mm，每年4月，對所有處理均進行淡水春灌，20122013 年灌水量24 mm，其后春灌灌水量18 mm。 正常水鹽調(diào)控階段灌溉時同時施肥，按照每年尿素、工業(yè)用磷酸和磷酸二氫鉀的用量分別為73、60和59 kg/ha的量施肥灌溉，處理間的施肥量設計相同，灌溉時將肥料溶解到重力滴灌桶內(nèi)進行施肥灌溉。每年12月將試驗區(qū)月季修剪到統(tǒng)一高度（離地面15 cm左右），在試驗的第一個冬天進行防護。其他如除草、殺蟲按照月季正常綠化防護處理。 1.4 觀測指標與方法 1）降雨。試驗基地于2012年5月安裝1套標準雨量筒測定降雨量。 2）土壤基質(zhì)勢。每天上午8：00和下午17：00觀測負壓計讀數(shù)，超過設定的閾值則進行灌溉。 3）土壤容重。土壤處理完后，在試驗區(qū)選擇3個點，按照040 cm每間隔10 cm和40100 cm每間隔20 cm取樣測定容重。 4）土壤化學指標。試驗開始前和開始后定期每個小區(qū)內(nèi)用土鉆取樣，取樣為水平距離滴頭0、10、20、30 cm和垂直深度為010、1020、2030、3040、4060、6080、80100 cm的一個剖面。土樣風干后碾磨過篩，制作成土壤飽和泥漿，然后用DT5-1離心機（北京時代北利離心機有限公司）離心獲得飽和泥漿提取液，用 DDS-11A電導率儀測定飽和泥漿提取液的電導率（ECe），用PHS-3C酸度計測定pH，用ICP-OES電感耦合等離子體光譜儀測定水樣中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-，然后計算SAR值。 5）植物指標。2013年10月，在每個小區(qū)選擇兩株具有代表性的月季，以月季植株為中心形成一個邊長30 cm的正方形，每10 cm一層取土至50 cm處，然后洗根測定根的干質(zhì)量。 1.5 統(tǒng)計分析與數(shù)據(jù)處理 1）土壤脫鹽過程描述方程 F(x)=a/(1+exp(k(xxc) （1） 式中xc為方程曲線的折點，a為方程曲線的最大Y值，k為方程曲線的陡度。 2）根系分布系數(shù)（），表征植物根系生長特征。計算公式如下 Y=1d （2） 式中Y為從地表向下根系的累計百分率，%；d為土層深度，cm。 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行處理，用OriginPro 8.0軟件作圖。土壤鹽分在分析數(shù)據(jù)時采用水平加權平均值法，加權平均值（樣品含量水平距離/整個水平范圍）。文中平均值均指加權平均值。 2 結果與分析 2.1 灌水量 月季試驗期間灌溉情況如表4所示。月季栽植后即進行鹽分強化淋洗，當表層010 cm土壤鹽分低于4 dS/m后，開始25 d的緩苗灌溉階段，從鹽分強化淋洗到緩苗灌溉階段的總灌水量為138 mm。緩苗過后開始微咸水灌溉，20122014年試驗期灌溉天數(shù)分別為133、217和218 d，5個處理的灌水量分別為198228、222288和180264 mm，灌溉頻率分別為3.54.0、4.55.9和5.07.3天/次，6月11月灌水量分別為198228、132168和102138 mm。 表4 20122014年試驗期內(nèi)灌溉情況 Table 4 Irrigation during experimental period in 20122014 試驗處理期間 During treatment 年份 Year 處理 Treatment 總灌水量 Total irrigation amount /mm 強化淋洗水量/春灌水量 Water depth for intensive salt leaching/spring irrigation/mm 冬灌水量Water for winter irrigation/mm 灌水次數(shù) Irrigation times 灌水量 Irrigation amount /mm 611月灌水量 Water depth from June to November/mm 灌溉天數(shù)Irrigation time/day 灌溉頻率 Irrigation frequency/day/one time K1（0.8 dSm-1） 390 138 24 38 228 228 3.5 K2（3.1 dSm-1） 378 138 24 36 216 216 3.7 K3（4.7 dSm-1） 384 138 24 37 222 222 3.6 K4（6.3 dSm-1） 372 138 24 35 210 210 3.8 2012 K5（7.8 dSm-1） 360 138 24 33 198 198 133 4.0 K1（0.8 dSm-1） 336 24 24 48 288 168 4.5 K2（3.1 dSm-1） 306 24 24 43 258 150 5.0 K3（4.7 dSm-1） 288 24 24 40 240 138 5.4 K4（6.3 dSm-1） 270 24 24 37 222 132 5.9 2013 K5（7.8 dSm-1） 276 24 24 38 228 138 217 5.7 K1（0.8 dSm-1） 300 18 18 44 264 138 5.0 K2（3.1 dSm-1） 270 18 18 39 234 108 5.6 K3（4.7 dSm-1） 300 18 18 44 264 126 5.0 K4（6.3 dSm-1） 276 18 18 40 240 132 5.5 2014 K5（7.8 dSm-1） 216 18 18 30 180 102 218 7.3 農(nóng)業(yè)工程學報（http:/www.tcsae.org） 2019年 116 可以看出，灌溉水量呈逐年降低趨勢，灌溉頻率呈逐年增加趨勢，這主要是由20122014年土壤基質(zhì)勢控制閾值分別為5、10和15 kPa呈逐年降低造成的。灌水量隨著ECiw增加呈降低趨勢，灌溉頻率隨著ECiw增加呈增加趨勢，這可以歸結于兩個方面的原因，一是隨著ECiw增加，月季植株長勢顯著減小，植物耗水減少，二是隨著ECiw增加，灌溉后土壤水滲透勢降低，土壤水勢降低，植物根系吸水能力降低，根系吸水的減少會減弱土壤基質(zhì)勢的變化，使得負壓計讀數(shù)相比低ECiw處理達到灌溉閾值的時間更長，因而灌溉量降低。 2.2 土壤鹽分變化 栽植月季之前，土壤040和0100 cm剖面上的初始鹽分ECe值分別高達28.33 dS/m和27.13 dS/m（表1和圖3、4），且在整個剖面上鹽分分布較為均勻。經(jīng)過20122014年的滴灌水鹽調(diào)控和降雨的鹽分淋洗，各個處理的土壤鹽分均顯著降低，鹽分呈現(xiàn)隨土層深度增加而增大的向下淋洗趨勢。2014年11月，0100 cm土層的鹽分均小于8 dS/m（圖3）。 如圖4所示，經(jīng)過鹽分強化淋洗和月季緩苗灌溉接近1個月的時間，2012年7月K1-K5處理040和0100 cm土壤剖面的ECe平均值分別為8.67和14.69 dS/m，與初始值相比，分別降低了69.41%和46.69%，土層整個剖面尤其是040 cm表層的鹽分顯著降低。2012年10月，K1-K5處理040和0100 cm剖面的ECe平均值分別為3.17和7.25 dS/m，與初始值相比，分別降低了88.81%和73.27%。隨后鹽分淋洗過程中，表層040 cm的鹽分趨于穩(wěn)定，0100 cm的鹽分仍在降低，至2013年11月后趨于穩(wěn)定。 圖3 月季種植前與2014.11灌溉結束后土壤鹽分分布剖面圖 Fig.3 Spatial distribution of soil ECe before transplanting rose and in November 2014 圖4 各處理不同取樣時間040 cm和 0100 cm土層電導率ECe變化 Fig.4 Average ECe values of 0-40 cm and 0-100 cm soil profile during experimental period 如圖4所示，2012年10月以后，K1-K4處理040 cm土壤ECe平均值均小于4 dS/m，K5處理則小于5 dS/m。K1-K4處理0100 cm土壤ECe均值均小于6 dS/m，K5處理則小于7 dS/m。2014年11月，K1-K5的040 cm剖面的ECe均值分別為3.14、2.30、3.37、3.12和4.32 dS/m，0100 cm土壤剖面對應的值分別為5.05、3.97、4.93、4.09和5.49 dS/m。在整個淋鹽過程中，表層040 cm土層鹽分表現(xiàn)出隨著ECiw的增加而增大的趨勢，但0100 cm整個剖面的土壤鹽分則沒有明顯變化趨勢。 2.3 土壤脫鹽特征 通過對040 cm土壤鹽分動態(tài)變化分析，如圖5a所示，5個處理的土壤脫鹽過程隨時間變化均符合logistic函數(shù)方程，即脫鹽過程呈現(xiàn)快速脫鹽、緩慢脫鹽和趨于穩(wěn)定3個階段。從表5可以看出，隨著ECiw的增加，表層040 cm土壤趨于穩(wěn)定的鹽分數(shù)值呈增加趨勢，除了第11期 李曉彬等：濱海重度鹽堿地微咸水滴灌水鹽調(diào)控及月季根系生長響應研究 117 ECiw為7.8 dS/m處理的土壤鹽分最終穩(wěn)定在4.01 dS/m以外，其他處理均小于4 dS/m。各個處理趨于穩(wěn)定所需時間和土壤鹽分4 dS/m時所需時間無顯著差異，均在一個月左右的時間。 通過分析累計灌水量與脫鹽率的關系，如圖5b所示，5 個處理的土壤脫鹽過程隨灌水量變化也均符合logistic函數(shù)方程。從表5可以看出，利用累計灌水量和時間兩個因變量因素與脫鹽率的擬合方程，獲得的各個處理的表層040 cm土壤趨于穩(wěn)定的鹽分數(shù)值基本相同。隨著ECiw的增加，趨于穩(wěn)定鹽分時所需灌水量呈先增加后降低趨勢，在土壤鹽分趨于穩(wěn)定時整個淋鹽過程降低1 dS/m所需灌水量也呈先增加后降低趨勢。在渤海灣濱海地區(qū)氣候條件下，采用短期淡水滴灌鹽分強化淋洗和緩苗淡水滴灌隨后利用ECiw為0.87.8 dS/m的水進行滴灌水鹽調(diào)控，表層040 cm土壤由28.33 dS/m降低到 4 dS/m所需灌水量為160220 mm左右，降低1 dS/m所需灌水量為820 mm左右。 圖5 各處理040 cm土層脫鹽率均值隨時間和 累積灌水量的變化圖 Fig.5 Response of desalination rate in 0-40 cm soil profile for all treatments to time and accumulated irrigation water depth 表5 各處理040 cm土層土壤脫鹽率與時間和累積灌水量擬合特性 Table 5 Fitting characteristics for desalination rate 0-40 cm soil profile with time and accumulated irrigation water depth Yt=a/(1+exp(-k(X-Xc) 參數(shù) Parameters 處理 Treatments ECiw/ (dSm-1) a Xc k r2 Sig 趨于穩(wěn)定鹽分數(shù)值 Stable ECe/ (dSm-1) 趨于穩(wěn)定時所需時間/灌水量 Time/irrigation water depth needed for stable ECe 4 dSm-1所需時間/ 灌水量 Time/irrigation water depth needed for ECe 4 dSm-1 降低1 dSm-1所需 灌水量 Irrigation water depth needed for decreasing 1 dSm-1 K1 0.8 0.90 26 0.743 9 0.997 2 * 2.82 48 d 30 d - K2 3.1 0.89 27 0.497 9 0.995 8 * 3.05 37 d 33 d - K3 4.7 0.88 27 0.701 9 0.998 8 * 3.31 34 d 32 d - K4 6.3 0.88 27 0.774 2 0.999 5 * 3.33 34 d 32 d - 淋洗時間 Leaching time K5 7.8 0.86 28 0.723 2 0.999 3 * 4.01 34 d 39 d(4.02) - K1 0.8 0.90 118 0.042 3 0.997 6 * 2.78 443 mm 189 mm 17 mm K2 3.1 0.90 142 0.038 3 0.998 3 * 2.85 500 mm 222 mm 20 mm K3 4.7 0.89 131 0.046 7 0.999 1 * 3.26 422 mm 206 mm 17 mm K4 6.3 0.88 160 0.408 5 0.999 5 * 3.33 193mm 169 mm 8 mm 累積灌水量 Accumulated irrigation water depth K5 7.8 0.86 161 0.412 5 0.999 3 * 4.01 193 mm 168 mm 8 mm 注：Yt為脫鹽率；Xc分別為淋洗時間（d）和累積灌水量（mm）。 Note: Yt represents desalination rate; Xc represent leaching time and accumulated irrigation water depth, respectively. 2.4 植物根系 如圖6所示，隨著ECiw的增加，月季根系干質(zhì)量在050 cm整個土層和每個10 cm間隔的分層均呈降低趨勢，050 cm整個土層上月季根系干質(zhì)量由39.12 g降低到12.11 g。隨著土層深度增加，月季根系分布越少，經(jīng)過2012.62013.10大約17個月的時間，月季根系主要分布在020 cm的土層。K1-K5處理020 cm土層根系干質(zhì)量分別占比94.65%、94.69%、94.07%、95.49%和97.81%。 圖6 各處理050 cm土層干質(zhì)量分布統(tǒng)計圖 Fig.6 Distribution of root dry weight in 0-50 cm soil profile 通過對根系干質(zhì)量累計占比與土層深度進行擬合分析，隨著ECiw增加，擬合出的根系分布系數(shù)數(shù)值呈先增加后降低（7.8 dS/m出現(xiàn)降低）趨勢，表明了隨著ECiw增加，月季根系呈現(xiàn)向土壤深處生長的趨勢。而在7.8 dS/m出現(xiàn)降低，表明月季根系受到嚴重的鹽分脅迫，已經(jīng)影響到月季根系生長和分布。 圖7 各處理050 cm土層根系干物質(zhì)累計比隨土層深度的變化 Fig.7 Response of root dry weight cumulative percentage to soil depth in 0-50 cm soil profile 農(nóng)業(yè)工程學報（http:/www.tcsae.org） 2019年 118 3 討 論 在進行春灌之前（2013-03），2012 年冬季到2013年春季時段內(nèi)仍然存在淋鹽現(xiàn)象。但是在2014年的春季（2014-03），土壤剖面出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象。這可能是由于2013年10月以后降雨量相比2012年10月后期顯著減少（圖1），以及2013年減少了冬灌水量造成的，因此，建議對于降雨量較少尤其是臨近灌溉結束時段的年份，應該增加冬灌水量。此外，2012年冬天對月季進行了蒙蓋防護布的冬季防護，而2013年以后不再進行防護，這可能是造成積鹽的另外一個原因。通過蒙蓋防護布措施不僅有助于植物抵抗嚴寒，還可以減小土層表面水分蒸發(fā)，進而有助于消減土壤鹽分表聚32。 在整個試驗階段（2012.62014.11），通過鹽分強化淋洗和土體整體脫鹽調(diào)控，與原狀土相比，K1-K5 處理040 cm土壤剖面的ECe均值分別降低了88.93%、91.90%、88.11%、88.98%和84.74%，數(shù)值均小于5 dS/m，0100 cm土壤剖面ECe 均值分別降低了81.39%、85.36%、81.82%、84.94%和79.78%，數(shù)值均小于7 dS/m。通過對土壤脫鹽過程分析表明，采用控制土壤基質(zhì)勢閾值進行滴灌水鹽調(diào)控的鹽分淋洗過程可以分為快速脫鹽階段、緩慢脫鹽階段和鹽分穩(wěn)定階段。本試驗在一個月左右便實現(xiàn)了表層040 cm土壤鹽分由28.33 dS/m降低到4 dS/m以內(nèi)，隨后鹽分數(shù)值趨于穩(wěn)定。研究表明，通過進行短期的淡水滴灌鹽分強化淋洗和緩苗淡水滴灌灌溉，隨后利用7.8 dS/m的水進行滴灌水鹽調(diào)控時，土壤鹽分尤其是表層鹽分會隨著灌溉水礦化度增加而呈增加趨勢，但均達到了良好的鹽分淋洗效果，驗證了滴灌在鹽堿地淋鹽方面的有效性及其在咸水/微咸水利用方面的優(yōu)勢9-20。隨著ECiw的增加，040 cm表層土壤趨于穩(wěn)定的鹽分數(shù)值呈增加趨勢，這主要是由于高礦化度的灌溉水進入土壤的同時帶入了鹽分。 從圖4和圖5可以看出，0100 cm土層土壤鹽分淋洗主要發(fā)生在控制土壤基質(zhì)勢閾值不低于5 kPa的第一年（2012年），即栽植后滴灌水鹽調(diào)控的4個月內(nèi)為土壤的快速脫鹽階段，尤其是表層040 cm的土壤鹽分在40天內(nèi)（表5）便可由初始的28.33 dS/m降低到均小于4 dS/m。2012年6月份栽植后到10月底試驗期內(nèi)降雨量接近900 mm，且在栽植后進行了短期的淡水滴灌鹽分強化淋洗和緩苗灌溉，期間灌溉總水量138 mm，分析認為期間降雨和淡水滴灌強化淋洗和緩苗灌溉對土壤脫鹽具有重要作用。隨著土壤鹽分的逐漸降低，表層040 cm土壤趨于穩(wěn)定鹽分數(shù)值均小于4.5 dS/m（表5），20132014年各處理年末的040 cm土壤鹽分數(shù)值也均小于4.5 dS/m（圖4），但本試驗涉及了4.77.8 dS/m的灌溉水，由于冬灌均在取樣后灌溉，因此年末的土壤鹽分主要受生長季內(nèi)的灌溉和降雨影響。研究表明除了灌溉水自身的鹽分淋洗作用外，降雨對灌溉水帶入的一定量的鹽分進行了淋洗，由此說明降雨對微咸水灌溉后帶入土壤中的鹽分具有一定淋洗作用，進而表現(xiàn)出年末高礦化灌溉水處理的試驗區(qū)表層土壤鹽分小于灌溉水礦化度的現(xiàn)象。在渤海灣濱海地區(qū)的氣候條件下，本試驗040 cm表層土壤鹽分由28.33 dS/m降低到4 dS/m所需灌水量為160220 mm左右，從28.33 dS/m降低至趨于穩(wěn)定的鹽分淋洗過程中，降低1 dS/m所需灌水量為820 mm左右。Prichard等研究表明漫灌條件下，土壤鹽分降低70%，所需灌水量為土層深度的同等單位的數(shù)值33，即040 cm土層鹽分降低70%時漫灌條件下大概需要400 mm的水量，而本研究所采用滴灌的方法，相比漫灌顯著節(jié)約了水資源。 從表5可以看出，趨于穩(wěn)定鹽分時所需灌水量和整個淋鹽過程降低1dS/m所需灌水量，整體呈現(xiàn)降低趨勢，這可能是由于隨著ECiw的增加，月季的植株長勢降低34，灌溉水造成的土壤滲透勢降低，月季根系吸水減少，更多的灌溉水用于了鹽分淋洗，根系吸水的減少同時減弱土壤基質(zhì)勢的變化，使得負壓計讀數(shù)達到灌溉閾值的時間更長，因而高ECiw處理的灌水量減少，隨著ECiw的增加，灌溉水在土壤中的入滲性能有增加趨勢35，促進了鹽分淋洗，綜合表現(xiàn)出灌水量減少，但淋鹽效果沒有降低。文中的整體降低趨勢表現(xiàn)出了先增加在K2處理時最大，隨后降低的現(xiàn)象，這可能是由于月季本身存在一定的耐鹽閾值3，已有研究表明月季耐鹽閾值大約在3 dS/m左右，因此在一定鹽分范圍內(nèi)，月季植株長勢不會顯著減弱，試驗觀測中也驗證了第一年K2處理的長勢與K1處理之間沒有顯著差異，因此K2處理在增加了灌溉水帶入土壤鹽分的同時需要的淋洗水量增加。 根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，根系的生長與分布對植物地上部分的生長有著重要影響，研究表明試驗進行17個月后，所有處理94%的月季根系分布在020 cm的表層，這主要是由滴灌灌溉條件下水分運動分布特征造成的，隨著ECiw的增加，月季根系生長和分布受到鹽分的顯著影響，050 cm根系干物質(zhì)質(zhì)量顯著降低，這也是造成地上部分干物質(zhì)質(zhì)量顯著降低的一個原因，根系表現(xiàn)出了向深層生長的趨勢，這可能是在鹽分脅迫造成生理干旱影響下，促進根系下扎來擴大根系吸水的空間，但當ECiw超過一定范圍時，會對根系生長產(chǎn)生嚴重影響，導致根系干物質(zhì)顯著降低，根系不會再表現(xiàn)出向深層生長的趨勢。試驗觀測到的根系受到鹽分脅迫向土壤深處生長分布現(xiàn)象也體現(xiàn)了月季應對鹽分脅迫的一種機制。 4 結 論 通過控制滴頭正下方20 cm深度處土壤基質(zhì)勢閾值前三年為5、10、15 kPa指導灌溉，分為淡水滴灌鹽分強化淋洗和微咸水滴灌正常水鹽調(diào)控階段進行濱海重度鹽堿地月季栽植，在渤海灣濱海地區(qū)氣候條件下，土壤鹽分表現(xiàn)出快速脫鹽、緩慢脫鹽和趨于穩(wěn)定的脫鹽特征，可以用logistic曲線方程進行描述。經(jīng)過一個月左右在降雨和淡水滴灌鹽分強化淋洗和緩苗灌溉作用下，表層040 cm的土壤鹽分可由極重度鹽漬土變?yōu)檩p度鹽漬土，為月季生長快速營造了一個低鹽環(huán)境，鹽分淋洗水量相比漫灌顯著減少。隨后采用微咸水滴灌和冬春防護第11期 李曉彬等：濱海重度鹽堿地微咸水滴灌水鹽調(diào)控及月季根系生長響應研究 119 淡水灌溉處理，土壤鹽分持續(xù)降低并最終維持在較低的水平，受降雨的淋洗作用，4.77.8 dS/m灌溉水處理的040 cm土層土壤鹽分4.5 dS/m即小于灌溉水的鹽分。滴灌條件下，月季根系主要分布在020 cm土層內(nèi)，隨著灌溉水礦化度增加，月季根系受到鹽分生理干旱脅迫，根量顯著降低，根系呈現(xiàn)向土壤深處生長的趨勢。 參 考 文 獻 1 王遵親，祝壽泉，俞仁培，等. 中國鹽漬土M. 北京：科學出版社，1993. 2 褚琳琳，康躍虎，陳秀龍，等. 噴灌強度對濱海鹽堿地土壤水鹽運移特征的影響J. 農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29(7)：7682. Chu Linlin, Kang Yaohu, Chen Xiulong, et al. Effect of watering intensity on characteristics of water and salt movement under sprinkle irrigation in coastal soilJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(7): 7682. (in Chinese with English abstract) 3 Li Xiaobin, Kang Yaohu, Wan Shuqin, et al. Reclamation of very heavy coastal saline soil using drip irrigation with saline water on salt-sensitive plantsJ. Soil 2. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: Coastal saline land is an important resource in coastal area, with the development of urbanization process and ecological civilization construction, there is an urgent need to improve the landscape to meet the demand of living environments for cities and districts. Presently the main method of vegetation rehabilitation is to replace saline soil with non-saline soil for depths of 0-100 cm. However, this method is expensive and unsustainable due to the shallow and saline groundwater, thus a technology of low cost, rapid and sustainable for re-vegetation on coastal saline land is needed. A common practice for reclaiming salt-affected soils is leaching of soils to move excess soluble salts from upper to lower soil depths or out of the root zone, while large scale of salt leaching will consume large quantities of water, and supplies of fresh water are already low in coastal regions, thus likely saline water rich in coastal regions are alternatives to freshwater resources. For the landscape construction in coastal saline land and saline/ brackish water utilization, a field experiment was conducted on the sandy saline soil formed by sea reclamation at Caofeidian District near the Bohai Gulf in 2012-2014. Five treatments of salinity levels of 0.8, 3.1, 4.7, 6.3 and 7.8dS/m of irrigation water was imposed. A gravel-sand layer was created at 100 cm depth. Tensiometers were buried a