微咸水膜下滴灌研究综述

【摘 要】干旱半干旱地区农业持久发展的一个重要的限制因素是灌溉用水短缺，而微咸水膜下滴灌技术是目前最有发展潜力的农业咸水微咸水灌溉利用技术。 本文总结概括了微咸水膜下滴灌对土壤水盐动态变化、作物生理生态及产量的影响，从多角度、不同方面认识微咸水膜下滴灌存在问题，为微咸水膜下滴灌的实施提供一些参考。

【关键词】微咸水；膜下滴灌；土壤水盐；作物产量

我国旱作农业以灌溉为主，需要大量的地表或者地下淡水，而面临水资源短缺的情况下，在西北干旱半干旱地下淡水超采区，地下咸水和微咸水（矿化度2～5g/L）分布广泛，而未有效开发利用[1-2]。诸多国内外研究证明，合理科学地开发利用微咸水灌溉，有利于缓解淡水资源短缺、抗旱增产、有利于淡水存储、地下水资源更新和生态环境建设与保护[3-5]。在干旱半干旱地区，已将覆膜灌溉、滴灌和微咸水灌溉有机地结合在一起形成一种具有生命力的节水灌溉方式。较其他灌溉方式微咸水膜下滴灌具有一定优势。滴灌能够精密控制作物所需水分，降低土壤水分在深层的渗透损失，还可使地下水水位下降；而覆膜能够减少土壤蒸发量调节土壤温度，改善作物品质和提高作物产量。然而，微咸水灌溉不当会破坏土壤水盐平衡，导致土壤盐碱化。近年来，安全高效、科学合理地利用微咸水灌溉成为专家学者关注的热点问题。因此，进行微咸水膜下滴灌条件下土壤水盐分布特征以及作物生长、生理生态和作物产量方面的研究，对于干旱半干旱区农业和土壤环境的可持续发展具有重要的科学意义和实际应用价值。本文系统分析和总结了微咸水膜下滴灌条件下土壤水盐分布特征、作物生理生态及产量等的影响，为深入开展微咸水膜下滴灌技术理论和实践提供指导和帮助。

1 微咸水膜下滴灌土壤盐分动态

膜下滴灌技术研究起源于20世纪70年代。多年来，国内专家学者在干旱区开展了大量微咸水膜下滴灌室内外试验，取得了诸多研究成果。杨树青[6]等认为，不同作物的灌溉水矿化度临界值不同。淋洗灌溉定额， 小麦灌溉水矿化度在5g/L、玉米4g/L、葵花7g/L时盐分在 40～100cm土层明显增加。柴付军[7]等研究了微咸水不同灌水频率对膜下滴灌土壤水盐分布的影响，认为高频灌溉可以显著抑制土壤返盐。王相平[8]等以10a的模拟结果认为采用 1.5mg/cm3矿化度微咸水进行长期灌溉，不会引起 0～100cm土层土壤次生盐渍化。吴军虎[9]等在库尔勒采用2.81g/L微咸水对棉花进行膜下滴灌试验，结果表明，375mm灌溉水量处理滴头下方0～20cm土壤含盐量均有减小，对棉花根区土壤盐分淋洗效果最好。李金刚[10]等研究表明，-20kpa和-30kpa微咸水膜下滴灌灌水下限适中，能较充分地淋洗膜内表层土壤盐分，不会导致微咸水中的盐分滞留累积。

虽然在微咸水膜下滴灌的研究国内学者取得了一定进展，但由于土壤水盐运动受到土壤剖面的物理、化学和生物特征的时空变化、作物根系以及人为管理的影响，膜下滴灌土壤水盐动态在比较单一的土壤环境中也相当复杂。田间土壤水盐运移及贮存范围、位置以及湿润体形状是设计灌溉制度的重要参数。而在生产实践中，往往忽视了决定土壤湿润体体积的土壤理化性质、滴头流量、间距以及灌水频率和土壤初始含水量这些重要因素的基础数据，且常根据室内扰动土的模拟试验进行大田试验设计，并指导灌溉，过量计算湿润体体积导致降低滴灌系统效率，浪费水以及肥料；或者过少计算湿润体体积导致水盐胁迫，抑制作物生长，从而造成资源浪费。尤其是微咸水覆膜条件下，土面蒸发受到抑制后，滴灌灌水时间和频率对土壤水盐运动的影响研究尚少。同时，作物的根系吸水作用也是一个复杂的体系。植物根系与土壤水盐的相互作用这一至关重要的问题，还未能解决。田间土壤水盐运移的准确分析与评价是制定和实施当地微咸水膜下滴灌措施的前提和依据。

2 微咸水膜下滴灌对作物形态发育的影响

合理地控制微咸水膜下滴的矿化度，对耐盐作物生长及其产量不会产生很大的影响，微咸水可替代部分淡水资源进行农业生产。宋有玺[11]在民勤实验表明，膜下滴灌微咸水矿化度低于6g/l处理比淡水灌溉更有利于棉花叶面积生长，微咸水矿化度在2g/l时，促进棉花干物质的积累。陈琳[12]等研究结果表明，随着微咸水膜下滴灌灌溉水矿化度的增大，黄瓜的光合指标与水分利用效率均降低，干物质积累增多，品质有所提升。焦艳平[13]研究了不同矿化度微咸水灌溉对大白菜生长和土壤盐分累积的影响，表明各处理间白菜株高不存在显著差异。微咸水灌溉棉花的研究表明，土壤盐分作用下侧根的数目减少，功能叶片叶色灰暗，显蕾、开花、果枝、棉铃数量均减少。玉米幼苗期用NaCl质量浓度为 3g/L的水溶液处理时，对幼苗生长有所促进，对干物质累积没有抑制作用，而大于 3g/L 时，明显抑制幼苗生长。

作物遭受盐分胁迫后，几乎都表现出作物经济产量的下降。但根冠的干物质分配、叶面积指数、株高等情况不一，可能是与作物耐盐程度与遭受盐分胁迫程度相关。轻度盐分胁迫在一定程度上刺激作物根系发展，导致根冠比增大。以往研究多数是从农学、栽培、作物育种、生理学等角度揭示作物拒盐、耐盐、适盐的生理生化机理。不同地域、不同土壤条件下，作物的耐盐能力有所不同。同樣，在灌溉管理中，也应考虑作物的耐盐力。当植物处在较适宜的土壤水分范围，可以缓解水盐不平衡效应，降低盐分对作物生长的危害。而植株蒸腾耗水作用会随较大的空气湿度减弱，也会在一定程度上缓解盐害对植物生长的抑制作用。

3 微咸水膜下滴灌对作物产量的影响

研究表明膜内滴头下 20cm 深处的土壤基质势下限达到-20kpa时，随着微咸水灌溉量增加番茄产量显著增加。张豫[14]等认为，从产量效应角度来看，灌溉水矿化度为6.85g/L时，不适宜在塔里木盆地进行棉花膜下滴灌。黄金瓯[15]认为，咸淡水轮灌与淡水处理比较，棉花产量没有明显减少。黄丹[16]等试验结果表明，淡淡咸咸微咸水与淡水组合滴灌，节约淡水率68%，剖面积盐率56.2%，相对作物增产率7.3%。由前所述，使用一定矿化度阈值以下的矿化度微咸水进行膜下滴灌，以及正确的农作措施管理情况下，土壤盐分累积状况不会威胁到作物的生长，不会造成作物产量的严重减产。一般来说，首先要针对不同的农作物种类分别确定适宜不同地域的微咸水矿化度阈值，例如冬小麦，一般微咸水矿化度3～4g/L用于灌溉是可行的，棉花不超过6g/L咸水微咸水可以用于灌溉。考虑到环境、气候、作物以及土壤的复杂性，不同参数情况下，微咸水膜下滴灌对作物产量的影响，是需要全面深入研究的问题。

4 结论与展望

微咸水膜下滴灌技术作为一种极具潜力的开源途径，面临机遇与挑战并存的局面。高产、节水以及土壤环境问题之间的矛盾始终制约着微咸水膜下滴灌技术的推广应用。未来，应继续深入研究微咸水灌溉对土壤、作物以及地下水环境的影响，制定相关的灌溉水矿化度阈值和土壤盐分标准，确保作物生长、产量、品质等不受盐分胁迫影响，同时确保土壤条件不会恶化，使我国微咸水膜下滴灌农业可持续健康发展。

（1）探寻微咸水膜下滴灌条件下作物—水盐相互作用机理；覆膜条件下，土面蒸发受到抑制后，滴灌灌水时间和灌水频率对土壤水分盐分运动的影响问题；揭示植物根系与土壤环境的土壤水盐反作用规律。

（2）结合气象等自然条件及作物特性，应用数学和数值模型，合理配置有限的水资源和土地资源，建立安全高效的微咸水膜下滴灌的土壤水盐调控技术体系和灌溉模式，并在区域上推广应用。

（3）作物遭受盐分胁迫是个综合、复杂的过程。观测作物不同生育期生长形态和生理生化指标的动态变化及其响应调节关系，对于判别作物遭受盐分胁迫的程度、寻求作物耐盐阈值，揭示作物适盐、拒盐、抗盐机理。从灌溉角度出发，尤其是微咸水膜下滴灌条件下盐胁迫作用机理以及作物响应特征与调节机制等方面研究有待进一步研究。

【参考文献】

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[责任编辑：朱丽娜]