咸水灌溉研究进展_张伟

咸水灌溉研究进展

张伟

（新疆维吾尔自治区草原畜牧工程勘察规划设计院，新疆乌鲁木齐 830049）

[文摘] 水是人类和动植物赖以生存的根本，地球上存在着大量的咸水资源，如何开发利用这

部分资源，使得农业增产，生态得到保护，成为目前研究的重点之一。咸水资源的开发利用，

不仅能提高水资源的利用效率，节约淡水资源，也为生态的恢复与重建提供有力的条件。

[关键词] 灌溉咸水

1 前言

地球7l%的面积为海洋所覆盖。据估算，地球上水总储量14.6×1017m3中的97.5%都是咸水，而含盐量低于1g/L的淡水仅占全球水体总储量的 2.5%，总储量中只有0.007%可以供人类直接使用，其中还必须要有充足的水量留在江河中以维持健康的生态系统，这就使得可以利用的淡水资源很少或只能有限地满足人类的需要。但是人类对于水资源的使用量的增速却惊人。目前水资源的短缺已成为威胁国家和地区的生存与发展，甚至影响到国家和地区稳定的主要因子。

中国是一个缺水严重的国家。农业用水在总的用水中占有很大的比重，随着工业化的发展，工业用水挤占和牺牲了农业用水，此外，扩大耕地所需的灌溉水大大超过我们可以得到的水资源，这使得农业用水供需矛盾愈加尖锐。

单纯依靠有限的淡水资源已不现实，必须另辟新径。着眼咸水资源，避害兴利，为农业增辟新水源，是实现农业可持续发展的希望所在，具有十分重要的现实意义。开发利用好浅层地下咸水，不但可以增加可利用的水资源，而且可以收到调控地下水位，腾空地下库容，减少潜水蒸发，防止土壤返盐，增大降水入渗，回补地下水源，减少降雨径流流失，防止渍涝灾害，增强伏雨洗盐作用，改良盐碱地，加速地下咸水淡化进程等多目标效果。为此，加快农业咸水灌溉技术的研究步伐，加大开发利用浅层地下咸水的力度，符合发展节水农业的方向和实际，是解决农业干旱缺水既现实又有效的治本技术途径。

国内外对微咸水灌溉己经进行的大量研究表明，适量微咸水用于农作物灌溉不仅能够提高作物产量，而且还具有改善品质的优势，在特别干旱的情况下，用微咸水灌溉比不灌溉可获得更大的经济效益。国内利用微咸水发展种植业、养殖业以及进行淡化等项实验研究均取得了成功，相关技术也日臻成熟。因此，咸水与微咸水开发利用不仅有利于缓解我国水资源短缺与需求量增加的矛盾，而且有利于地下水资源更新、淡水储存和生态环境的建设和保护。

作者简介：张伟，男，工程师。

2 国内外微咸水的研究与利用状况

一般来讲，含盐量为1～5 g/L的水称为低盐度咸水、微咸水（矿化度1～3 g/L）和半咸水（矿化度3～5 g/L）)；5～10 g/L叫中盐度咸水，10 g/L以上为高盐度咸水；含盐量为50～500 g/L的水称之为卤水。

目前咸水的利用主要有两个方面：咸水直接利用和咸水淡化再利用。咸水的直接利用主要用于灌溉植物方面。

2.1 国外利用与研究现状

以色列、法国、意大利、美国、奥地利中亚和欧洲国家对咸水的利用已有很长时间，微咸水利用技术已相当完善。美国贝兹维尔地区研究利用被海水浸没的含盐水源灌溉草莓和蔬菜，没有导致植物死亡；加利福尼亚州至乔昆灌区将明沟、暗管和竖井排出的水与淡水混合灌溉也获得了成功；印度、西班牙、西德、瑞典的一些海水灌溉实验站用矿化度为6.0～33.0g/L的海水灌溉小麦、玉米、蔬菜、烟草等作物；突尼斯不仅用矿化度为4.5～5.5g/L的地下水灌溉小麦、玉米等谷类作物获得成功，而且在撒哈拉沙漠排水和灌水技术条件方便的地区用矿化度为1.2～6.2g/L的地下水灌溉玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物，也有良好效果。

2.2 国内利用现状

我国对非常规水的利用研究目前尚处于探索阶段，研究成果还未普遍推广应用，但在微咸水利用方面取得了一定经验，技术也日益成熟。随着科学技术的进步，开发海水淡化也具有良好的前景。

3 微咸水在农业灌溉上的应用

到目前为止，已经有很多学者做过微咸水灌溉方面的研究，其研究主要是以土壤和作物生长状况和产量作为研究对象，得出了很多具有实用价值的研究成果。

3.1 以土壤为研究对象进行的研究

以土壤为研究对象进行的研究大多数都是对于土壤水、盐分、离子变化及分布的研究。对于土壤入渗的研究表明：微咸水入渗的湿润锋运移深度比淡水更快，湿润锋与入渗水量呈线性关系，随着入渗历时的增加，脱盐区深度、达标脱盐区深度、含盐量峰值位置、盐分浓度峰值位置也在增加，且两者成幂函数关系（吕殿青等），脱盐区土壤平均含盐量也越大，脱盐深度与脱盐效率越小，盐分累积量随着矿化度的增加而增加，累积深度与降雨量、灌水含盐量、灌水方式、灌水制度、土壤性质等密切相关。将砂壤土与中壤土相比较（考虑不同灌溉定额条件下）：小定额易积盐，大定额易脱盐（尹美娥等）。EC为6.3mS/cm的咸水灌溉对土壤盐分有明显的淋洗作用，土壤盐分降低显著与否与本身盐分含量无关。在浅水位下实行高灌水频率易于将浅层土壤溶质快速淋移下

去。土壤溶液浓度与地下水矿化度呈正相关，土壤积盐与地下水埋深呈负相关。小流量有利于减小灌溉点源污染，保护地下水水质，同时也易于盐分表聚，加上土壤淋洗深度变浅，使得表层盐分浓度相对较高，但也有研究表明小滴头流量的洗盐效果明显好于大滴头流量。土壤基质势越高，淋洗效果越明显。

微咸水灌溉受蒸发影响而使得分表聚明显，减少蒸发，随着灌溉和降雨表层盐分被淋洗下移，底层盐分逐渐积累，滴灌引入的盐分随水分运移，对于低盐土壤，主要增加深层土壤的盐份含量，对于高盐土壤，主要导致土表下20cm深处的盐份含量大幅度升高。土壤粘粒含量的增加将导致土壤间歇入渗相对减渗率的增加，但粘粒含量超过13%后，绝对减渗量急剧减小。微咸水矿化度的增加通过改善土壤的团粒结构而增加了土壤的透水性，使得土壤中有效孔隙增多，利于水分在土壤中的保持，所以深层土壤含水量比淡水高。短期微咸水灌溉能破坏土壤水稳性团聚体，长期微咸水灌溉使土壤的理化性质有恶化趋势，土壤初始入渗率逐年降低，土壤表层聚盐、Cl-/Na+比例提高。

不同盐分离子在土壤中的分布特性主要与离子的浓度与电荷数有关，Ca2+、Mg2+与SO2-4三种离子主要分布在湿润体外围，Na+、Cl-和HCO-3三种离子则恰恰相反；Na+和Cl-易被灌溉水淋洗，主要分布在湿润体的边缘，Mg2+、Ca2+、HCO-3含量受土壤基质势影响较小，在土壤剖面分布相对均匀。海水灌溉轻质砂壤土，Na+和Cl-主要分布在5～20cm土层，而Ca2+和Mg2+主要在20～40 cm土层，K+则极易被淋洗而迁移到40cm以下土层（唐奇志等）。咸水灌溉的土壤中可溶盐分大部分积累在非饱和土壤层，土壤中的70%～90%的SO2-4、Na+和Cl-，随灌溉水沉积在剖面上部200～400cm的区域（Magaritz,M and Nadler A.）。

在一定浓度范围内，溶液浓度对土壤间歇入渗能力有影响，土壤钠离子质量分数对土壤的入渗能力有明显影响，土壤中钠离子质量分数与吸渗率和稳渗率间呈良好的负相关关系；上层土壤盐分主要与入渗水矿化度有关，受钠吸附比的影响不大，咸淡水交替灌溉不同矿化度处理的SAR值变化规律基本一致；土壤间歇入渗量随溶液浓度的增加而增大，入渗水矿化度越大，钠吸附比就越大；粉壤土与粉质粘土的土壤水分扩散率均随钠吸附比（SAR）的增大而减小，EC≥5时，粉壤土与粉质粘土的土壤水分扩散率均随电导率增大而增大。

灌水量大小不仅影响湿润范围，而且直接决定上层土壤盐分含量。在相同的灌水量下，较大的地下水埋深更易于造成土壤溶质在土表的累积，入渗水量越大，脱盐深度与脱盐效率越大，脱盐区土壤平均含盐量越小；咸水带入土中的盐分渗滤到作物根层以下的盐量随灌水定额的增加而增加；与粉壤土相比，水质对粉质粘土影响相对较小。

选择咸水灌溉应选择透水性强的轻质地土壤，不宜在浅水位粘土农田进行咸水灌溉，不宜使用大于6g/L的咸水对农田灌溉；利用微咸水灌溉，其一次性灌溉量不宜过低，否则会使一部分盐分滞留在表层土壤，影响作物的正常生长发育。

咸水滴灌条件下，盐结皮厚度逐渐增加，滴头的上坡向盐结皮的厚度和电导率大于下坡向；地下滴灌处理土壤盐分表聚程度较地表滴灌要轻；膜下滴灌有利于表层脱盐，但效果会随着年限的增加而降低，加剧大田盐分空间上的变异，使膜间聚盐层连在一起，形成地表膜间聚盐带。