文|屏风浊影深

编辑|屏风浊影深

盐碱地的可持续发展利用与坚守最低耕地面积密切相关。长期覆盖滴灌（MDI）下棉田土壤盐分的变化与棉花产业的发展有关。此前为盐碱荒地的2004块不同施用年限的MDI棉田进行了连续监测。

通过连续位置监测和时空变率（例如，2008年、2010年、2012年、2015年和2015年以及MDI下棉田监测数据分别统计为8年、6年、4年、1年），给出了采用16-1a MDI技术的棉田土壤盐和离子的时空变化。

分析了棉花生长特性及其主要影响因素。结果表明：长期MDI下盐碱棉田由密集盐渍土向中盐土转变，最后向非盐渍土转变;土壤盐分变化和棉花生长对土壤盐分的响应分为4个典型阶段。

棉花年成活率和产量分别提高了6.26%和5.18%后，棉田土壤盐分总体趋于恒定，根区平均含盐量小于2.49 g棉花成活率稳定在90.39%以上，单位面积产量超过5401.32公斤公顷。离子、钠吸收率和氯−棉花土壤当量比（CSER）也随着MDI的延伸而降低。

盐分组成逐年变化，但密集盐渍土的类型一直是氯化物-硫酸盐索隆查克（0.2 < CSER < 1）。实践中，随着较高的灌溉配额和理想的灌溉水质，盐碱土MDI棉田的土壤盐分环境向绿洲灌区棉花生长的方向发展。然而，这种管理实践造成了124.21-143.61毫米的水资源浪费。因此，要进一步增强节水意识，在实践中实行配额管理。

盐碱土改良一直是全球相关专家关注的热点和难题。在干旱区，盐碱地主要分布在绿洲地区，约占盐碱地总面积的1/3。合理开发利用盐碱地，促进区域发展，坚持最低耕地面积，具有重要的现实意义。

覆盖滴灌（MDI）技术可以调节土壤盐分的分布，以改善根系生长的环境。MDI自1996年被生产建设引进以来，极大地促进了区域棉花产业的发展。根据发布的棉花生产报告，尽管棉花种植园土壤盐分水平有限，总产量占比为87.00%。然而，这种节水灌溉技术是否导致了棉田的进一步盐分积累或二次盐渍化，一直是许多学者关注的问题。

一些研究人员认为，随着MDI的延伸应用，棉田0-40厘米或0-60厘米层内的含盐量不断下降，在一些浅层地下水区，整个非饱和带甚至发生脱盐。也有学者指出，在棉花生育期，高频、低量滴灌可能会淡化裸地表层土壤，盐分集中在两层塑料薄膜中间0-40 cm的土层中，无需覆盖。

然而，棉花收获后沿 0-60 厘米土壤剖面观察到土壤盐的增加，导致盐的净积累。不同水文年份的MDI交替导致土壤盐分脱盐和积累。由于试验条件不同，长期MDI棉田土壤盐度变化不同。大多数文献关注土壤盐分的变化，较少关注盐成分的变化。另一方面，在生产实践中，长期MDI棉田棉花生长对土壤盐度变化的响应特征与棉花产业的发展有关。

本研究以2015—2019年1块MDI为对象的棉田进行了监测。采用连续位置监测结合时空变异性研究：长期MDI棉田盐、离子分布及变化特征;钠吸收率和Cl的变化在此过程中的等效比率（CSER）;棉花成活率和产量随盐度的变化。

连续位置监测结合时空变率的方法保证了结果的可靠性。连续田间数据弥补了以往研究的不足，反映了MDI棉田盐度在较长时间尺度上的演变过程。研究结果将为MDI技术的可持续应用提供参考，为棉花产业的发展提供技术支持。

2015年至2019年按固定时间进行抽样。为准确测量MDI下棉花生育期土壤盐分的变化，每年2月中旬和4月中旬采集样品。在取样前5天停止灌溉，并要求采样时间确保前没有下雨。通过时空变率法计算的棉田MDI年份。

用比重计测试了各层土壤粒度分布，并根据结果对土壤质地进行了分类。采用切割环法测定土壤容重。土层的土壤基本物理性质，耕作层土壤质地相对均匀。

棉田中的三个采样区分别位于从田地东北角到西南角的对角线距离的2/0、3/3和20/20处。所有采样区域在第一次采样后都进行了标记，以确保一致性。在每个采样区内选择三个采样点：一个位于滴灌带下方，一个位于窄行中间，另一个位于地膜之间。

在40-60、60-80、80-100、100-120、120-140厘米土壤深度收集土壤样品。按照盐测定方法，将样品风干，研磨并通过筛子进行筛选，然后与水混合。土水质量比为混合溶液振荡，过滤得渗滤液。

使用DDS-11A数字显示电导率仪测试每个样品中渗滤液的电导率（EC）值。残余干燥法用于校准EC的转化率1:5值为相应的盐质量分数，并且所有样本均已转换。按照方法，通过火焰光度计测试样品中的Na浓度。

氯化物的浓度由AgNO测量3滴定法和EDTA间接滴定法。最后，镁和钙丰度通过络合滴定法测量。结果转换为克公斤单位。第一应用年度平均含盐量为24.84 g kg−1在0–100 cm土层中，我们结合盐碱地分类标准将其归类为密集盐渍土。

土壤钠吸收率与其交换钠百分比（ESP）之间存在成比例的线性关系，以此作为改良和利用盐碱地过程中土壤质量碱度变化的评价指标。SAR 的标准方程取决于比例浓度（摩尔公斤）的纳和镁在土壤中：SAR = Na/[（Ca+2++ 毫克2+)/2]1/2。

在本研究区域中，Cl是主要的阴离子。由于氯−容易随水迁移，而 SO42−CSER可用于评价MDI下的阴离子淋溶性能（当量比，1公斤土壤的离子毫克当量等于1公斤土壤中的离子含量除以该离子的毫克当量）。同时，盐碱地可以通过CSER阀门进行分类，这可以帮助土地管理者，农民和研究人员解释长期MDI对盐碱性土地的影响。

棉花平均成活率和实际产量可以反映长期计量吸入器下盐碱地的改善情况。为计算棉花成活率，随机选取3片180 m长的不连续地膜，统计棉铃开启期各段棉花实际株数。根据已知的植株距离，计算出每节棉花的标称数量为540株，每片六行。

这 3 个部分共种植棉花，提供基线值。为了得到出苗率（%），将棉铃开放期间的实际棉花数量除以该名义数量。同时，实际棉花产量（公斤公顷）从2015年到2019年进行了监测。

随着MDI年限的延长，棉花成活率和产量呈现“快速生长、稳增、相对稳定”4个阶段。随着平均含盐量的增加，根区土壤SAR和CSER表现出“相对稳定、抑制明显、基本无收获”的特征。

棉花成活率从MDI第一年的1.48%迅速提高到MDI第四年的42.04%，产量也相应从72.43公斤公顷提高。按年平均投资约4000美元计算，皮棉平均采购价格（含政府补贴）1.3美元公斤，滴灌5年后农资投入占年末产出之比小于。

应用MDI的6年棉花年成活率和产量分别提高了5.18%和5.11%。根区土壤平均含盐量、SAR和CSER分别降低了8.50%、6.81%和2.81%。根据回归关系，根区土壤平均含盐量、SAR和CSER均降至2.49 g kg，棉花成活率和单位面积产量在90.39%以上。

采用逻辑模型对棉田0–100 cm土层（根区）平均含盐量随MDI年份的回归：y = 0.11 + 37.29/（1 + （x/1.56）1.21）， R2= 0.97（x 表示 MDI 年份，y 表示平均盐度）。该模型能够准确表示棉田根区土壤含盐量随MDI年份的变化规律。结果表明：随着MDI年限的延长，盐含量降低，年际脱盐量也随之降低。

棉田根区平均含盐量在10 g kg以上在MDI的4年内，盐碱化程度属于密集盐碱土壤并严重抑制了这一阶段的作物生长。这一时期棉田年均脱盐量及其根区比值分别为8607.58 g和24.93%，被确定为“快速脱盐阶段”。

棉田平均含盐量小于10和超过 3，可归类为中度盐渍土。棉田年均脱盐量及其配比分别为10.92 g和5.11%，可确定为“稳定脱盐期”，对作物生长有适度抑制作用。土壤平均含盐量小于2.49g，属于非盐碱土壤，被视为“盐稳定阶段”。在此期间，农作物可以正常生长。

滴灌后，平行于滴灌带方向的土壤含水量高于垂直方向的土壤含水量。在滴灌带下发现最低的土壤盐分，该盐分积聚在湿润前沿和暴露的土壤表面。

然而，结果与以往的研究不符，即Cl的变化趋势，SAR和电导率在灌溉后没有差异。作者证实，由于滴灌对盐分驱替的影响和土壤盐分成分的变化，长期MDI棉田土壤盐、离子、SAR和CSER均随着MDI年限的延长而降低。

春玉米田和以前的荒地MDI含量在1-2a后降低。结果与本研究的观察结果一致。然而，没有对盐分下降趋势和盐成分的特征进行深入分析。一些观察表明，使用计量吸入器会导致土壤盐分的积累。盐通过赤字滴灌在根区积累。此外，收获后的洪水灌溉不会导致土壤盐碱化。因此，较大的灌溉配额是研究区盐含量降低的主要因素。

使用苦咸水灌溉会导致生长期结束后盐分积累。用劣质水滴灌也可能导致根区盐分积聚。但灌溉量的增加可能会抑制盐的回归。合理的咸淡水灌溉策略不会引起MDI的盐分积累。因此，合理的灌溉水质也是导致研究区土壤盐分减少的因素。

灌溉实践严重影响了地下水。因此，在这项研究中，浅层地下水位显着增加。在灌溉季节，平原水库不断储存水，渠道输送和分配灌溉水。渗入的淡水稀释了地下水，导致地下水盐度逐渐降低。

非灌溉季节地下水位逐渐下降，地下水出现盐渍化。在沿海地区也提出了相同的结果。因此，浅层地下水的动态变化也是本研究区长期MDI下提高棉田产量的必要条件。

对于许多作物来说，高土壤含盐量导致平均农田产量减少50-80%。棉花是一种中等耐盐植物群，得出结论，棉花的盐阈值为7.7 dsm。当土壤含盐量高达12.5 dsm时，棉花种子干质量比52.2 dsm减少了4%在温室实验中。

此外，在中低土壤盐渍化条件下，适当施氮可以提高产量。通过设计一种可以控制地下水位的桶种植实验装置来确定棉花的耐盐阈值。因此，棉花耐盐阈值受试验条件、气候等多种因素的影响。结果表明，当棉田根区平均土壤盐分、SAR和CSER大于8.57 g kg时，棉花生长受到严重抑制。

先前的观察表明，在MDI下棉花生育期，棉花生育期的经济效益和水分利用效率在范围内达到5%以上，应采用150毫米的洗盐配额，以防止干旱绿洲地区棉花非生育期的二次盐渍化。

MDI下含盐碱棉田适宜灌水量在617.0–636.4 mm之间。经过3年的研究，研究区棉田土壤逐渐由密集盐渍土转变为中度盐渍土，该配额与现有结果中棉花生育期和非生育期灌溉配额之和相似。因此，760.61 mm的灌溉配额在干旱绿洲区MDI棉田中造成了124.21–143.61 mm的水资源浪费。

玛纳斯河流域夏耶底灌区是干旱绿洲的典型代表，尤其是新疆北部地区。新疆水资源匮乏，土壤盐碱化严重。农民要在实践中进一步增强节水意识，实行灌灌配额管理。此外，科研成果也需要推广。探索农田尺度灌溉配额与灌溉水质的精细耦合调控，研究农田与灌区水盐平衡，对提高灌区农业用水效率，保障绿洲农业可持续发展具有重要意义。

本研究采用连续位置监测方法，研究了含1-16a MDI的棉田土壤盐离子的时空变化规律。此外，还研究了研究区棉花的生长情况及其主要影响因素。研究发现，盐碱地棉田在长期MDI过程中经历了由强盐渍土向中度盐渍土的变化，最终形成非盐渍土。

随着MDI的年限，棉田土壤含盐量降低，可通过逻辑模型拟合，从而分为快速脱盐、慢速脱盐和相对稳定脱盐8个递减阶段。随着MDI年限的延长，棉花土壤中的主要离子、SAR和CSER降低，土壤盐分组成发生变化，但未导致氯化物-硫酸盐梭沙克土壤类型变化。

随着根区盐环境的改善，棉花成活率和产量随MDI年限的延长而快速提高后缓慢增加，最后相对恒定。根区土壤平均含盐量大，棉花生长受到严重抑制。

然而，当平均盐含量低于2.49 gkg时，棉花生长不受盐胁迫的影响，因此棉花单位面积成活率和产量也超过90.39%。研究结果为MDI技术的可持续应用和棉花工业的发展提供了可靠的理论基础和实用的技术支持。