土壤水盐调控措施

咸水作为一种劣质水，如果利用不当，会导致农作物大量减产、土壤盐碱化等问题，对农业发展及生态环境带来一系列负面影响。因此，咸水资源的利用应当在一定的技术和管理措施支持下进行，如控制灌溉水矿化度、制定合理的灌溉制度、采用恰当的灌溉方式以及覆盖处理等其他措施。

(一)控制灌溉水矿化度

灌溉水浓度达到某一临界值时，盐分在一定深度的土层内聚集明显增大，这一临界浓度值与使作物生长、产量受到抑制的灌水浓度基本一致。因此，控制灌溉水浓度对防止土壤积盐、保证作物产量具有重要意义。当咸水浓度过高时，可以通过咸淡水轮灌和咸淡水混灌进行水质调节。

(二)制定合理的灌溉制度

合理的咸水灌溉制度对可持续农业至关重要。作物在不同生育时期对咸水胁迫的适应能力是不同的，在作物最抗盐的生育期进行咸水灌溉，对盐分最敏感的生育期进行淡水灌溉，可以避免或减轻作物遭受盐害程度。如在甜瓜开花坐果期进行咸水灌溉，甜瓜产量显著低于对照组，而在甜瓜果实发育期以后进行咸水灌溉，不但产量几乎没有变化，而且提高了果实品质。研究发现盐水灌溉对马铃薯植株高度、干物质累积量、叶面积指数的影响在生长早期显著，但随着生长期的延长，影响逐渐减弱。有研究者认为番茄不同生育期耐盐能力差异明显，花果期对盐分胁迫比较敏感，随生育进程推移，耐盐力增强，可以在耐盐性最强的采收期用较高浓度咸水灌溉。

灌溉频率越高，通常对作物生长越有利。研究者在以色列沙漠地区用咸水滴灌马铃薯，发现每天滴灌1次，咸水灌溉与淡水灌溉相比产量下降12%;而每天灌溉3次，马铃薯产量有微弱的上升。有人利用微咸水连续灌溉冬小麦，结果表明，灌溉3次比灌溉2次产量高。然而，灌溉频率太高，影响植物根系带的通气条件，反而对植物生长不利，而且，每一种作物对灌溉频率的要求也是不一样的。有研究者在西红柿的咸水灌溉试验中发现，每天滴灌1次明显优于其他滴灌次数处理;也有人认为马铃薯的咸水灌溉频率每天3次的产量高于每天6次。

估算作物淋洗需水量，制定淋洗灌溉定额(LR)可以减弱咸水对土壤环境的影响。有人认为淋洗灌溉定额由于比正常灌溉定额(IR)的水量大，补给地下水的量也大，导致LR下地下水位下降幅度和含水层盐分增加幅度均小于IR;另外，LR下生育期的灌溉水量除满足作物消耗外，剩余部分起着排盐的作用，降低了土壤含盐量。制定咸水灌溉制度时，应当考虑降雨的影响，在正常降雨年份和丰水年，由于降雨的淋洗作用，微咸水灌溉不会造成土壤盐渍化;在枯水年，微咸水会使作物遭受水盐的联合胁迫，所以在降水量偏少的年份应该尽量避免全部灌溉微咸水，而采用咸淡水轮灌方式，并在作物生长季结束后利用淡水灌溉洗盐。

(三)采用滴灌的灌溉方式

利用咸水灌溉的关键是选择恰当的灌溉方式。研究表明，由于滴头的淋洗作用，滴灌下盐分易在湿润锋边缘积累，滴头下方的土壤含盐量比较小;且作物能够对盐胁迫做出适应性的根形态变化，即增加根长、根干重、根半径以及根表面积，有利于防止土壤次生盐渍化，保证作物正常生长。滴头埋在地下(一般安装在30～40 cm的根层)可以改善土壤水盐分布。有研究者认为地下滴灌使得土壤水分主要集中在30～70 cm，盐分主要分布在80～100 cm;而地表滴灌下，土壤水分集中在0～30 cm，盐分主要分布在10～30 cm。与地表滴灌相比，地下滴灌减少了水分的表层蒸发，水分的良好分布也利于根系的吸收;盐分则会被淋洗至更深土体，减轻对作物根系的危害，防止盐分表聚。

(四)覆盖处理

覆盖作为一种较为普遍的农田处理措施，也被应用于咸水灌溉，常见的覆盖有秸秆覆盖和地膜覆盖。有人研究发现麦秸覆盖使得0～40 cm浅层土壤盐分含量降低，对1 m土层整体含盐量无影响，表明麦秸覆盖能够使土壤盐分下移，减弱盐分对根系胁迫。有研究者认为秸秆覆盖处理对土壤盐分的积累较裸地处理低而土壤水分含量高，对增加作物产量和降低土壤盐分具有促进作用。研究者分析了不同地面覆盖措施(秸秆覆盖、地膜覆盖)对土壤水盐分布特征的影响，发现在质量浓度小于6 g/L咸水灌溉下，与秸秆覆盖相比，地膜覆盖使盐分下移量稍大，降低0～120 cm土层积盐率1.1%～2.5%，但考虑到两者稳产、抑盐效果差异不明显以及地膜污染、秸秆高效循环利用、节省劳动力等因素，建议采用秸秆覆盖。大量研究表明，适量覆盖还可以改善土壤的理化性状，调节土壤pH，增加土壤养分有效性，有效地减少土壤表层水分的散失和蒸发，保墒蓄水，进而提高作物产量。因此，咸水灌溉配合秸秆覆盖可以有效抑制盐分上移，改善作物根系生长环境，适宜性显著。

(五)太阳能淡化苦咸水技术

西北农林科技大学农业水土工程研究所和甘肃省武威地区水科所联合在甘肃民勤开展了太阳能淡化苦咸水的研究。首先，在地面修建一个长方形的深20 cm的蓄水池，池底覆盖黑色塑料薄膜以充分吸收太阳能，在水池的上方做一框架，框架外覆透明材料(白色塑料薄膜或玻璃)，这样就形成了蒸凝棚。在蒸凝棚的内下部制作一个有坡度的集水槽，使凝结水通过集水槽流入蒸凝棚侧边的淡水收集器内。其构造见图8－1。

图8－1　弧形塑料蒸凝棚构造图

棚内蒸凝棚水量的多少与太阳辐射的利用有很大关系。从充分利用太阳能的角度出发，蒸凝棚应坐北朝南，东西延长建造。这样以最大限度地利用光照时间。

照射到蒸凝棚面上的阳光，一部分被反射，一部分被吸收，余下的光线透射到棚内用于加热水面和提高棚内的温度。不同种类的棚面材料对光线的吸收率是一定的，也就是说材料的透光率取决于反射率的大小，反射率又与光线的入射角大小有直接关系。入射角与透光率并不是直线关系，当入射角为0°～40°、40°～60°和60°～90°范围内时，其透光率随入射角的增大表现为略有下降、明显下降和急剧下降。

在蒸凝棚的设计中，为使棚内尽可能多地吸收太阳能，蒸凝棚棚面的倾斜度(棚面角)应同太阳光线的入射角配合得适当才能达到目的。由图8－2可以看出，以入射角0°(或投射角为90°)最为理想。图8－3为光线入射角、太阳高度角、棚面角的关系示意图。

由图8－3知道，当棚面角与太阳高度角之和为90°时最为理想。因此，在5～10月份，绷面的倾斜度应在15°～40°之间。太阳光线的入射角只要不超过40°，光的透过率下降就不超过4%。因此，蒸凝棚面的倾斜角能以40°～50°作为设计参数，以达到良好的透光和较合理的断面尺寸。

提高蒸凝水量和水质的措施:晴天在14:00～15:00之间蒸凝棚内的温度可达到45℃以上，棚内相对湿度达到100%，并可一直维持到17:00左右，但是这段时间内蒸凝棚内流出的水量却很小，这主要是因为棚内外的温差小，棚内水汽在切面的凝结速度慢。

在14:00～17:00这段时间内温度高，太阳辐射强度大，如能提高这段时间水的凝结速度，则会使日蒸凝水量有很大提高。要提高凝结水量就要增大棚内和棚外的温度差。在棚的上部做一喷(冷)水装置，使水均匀地喷洒在蒸凝棚的外表面，使蒸凝棚面降温，从而使棚内外形成一个较大的温差。结果表明，这种措施可使蒸凝水量有很大提高，比没有冷却措施的提高30%～40%。

蒸凝棚在运用过程中，过一段时间在池内的水面会形成一层青苔，这会影响水的凝结量。因此，在运用过程中，要定期更换水池中的水。一段时间后，在棚的外表面会附着一层灰尘，从而影响光线的穿过，要经常清洗棚的外表面，以提高蒸凝水量。蒸凝棚内水池的水层不要太厚，以利于水池中水温的快速提高，增大水的蒸发量。蒸凝棚的切面为玻璃或塑料面，容易破，在运行过程中、要注意保护棚面不被破坏。

图8－2　太阳入射角与透光率的关系

图8－3　入射角与棚面角的关系示意图

(五)其他改良措施

其他改良措施包括水利改良、耕作改良、生物改良和化学改良等。水利改良主要是采用农田排水技术将淋洗的盐分及时从土壤中排出，但要保证排出的盐分不会对农业生态环境造成威胁。耕作改良是指通过一些耕作措施，如增施有机肥、间作套作、轮种等改善土壤结构，巩固土壤脱盐效果。其中轮作是一项重要的耕作措施，即干旱年份种植耐盐作物，或适当休闲种植绿肥牧草，待淋洗脱盐后，再改种一般作物，充分利用土地资源的同时保证土地资源质量。生物改良是指通过种植特定植物或利用微生物的生命活动来积累有机质，改善土壤理化性质。化学改良是指通过施用一些钙离子高含量的化学物质，如脱硫石膏、石膏、石灰等，提高土壤阳离子代换量，从而降低钠离子含量，改善土壤质量。有人研究发现，咸水灌溉下，施用化学改良剂能提高土壤渗透性，降低土壤pH，增强灌溉水对土壤盐分的淋洗效果，降低土壤含盐量;同时施用改良剂可显著增加小麦穗数和玉米穗粒数，提高作物产量。生产实践中，为了使咸水灌溉对作物正面效益最大化、对环境负面影响最小化，通常很少采用单一的技术措施，而采用多种技术措施相结合的方法，如地下滴灌配合秸秆覆盖、控制灌溉水矿化度同时施用改良剂等，增产抑盐效果更佳。