Page 9 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2023年5期

第 5 期 梁飞 等：长期大田滴灌对新疆农田水盐环境影响的研究进展 3

溉 水 利 用 率 ，9 a 增 产 8.79%~24.10%，平 均 增 产 水分主要集中在耕作层易蒸发；传统灌溉的水分入
14.35%；膜下滴灌灌溉水利用率提高 14.3%。另外， 渗速度快、渗透不均匀、耕层易积水 ［21］ 。从全疆尺度
新疆小麦氮、磷、钾肥的平均利用率分别为 41.4%、 分析，大田滴灌土壤含水量在生育期内呈“先降低再
21.8% 和 45.2%；玉米氮、磷、钾肥的平均利用率分 增加最后降低”的趋势 ［22］ ；各年份之间亦存在明显的
［11］
别为 46.9%、20.5% 和 49.6% ，均明显高于全国水 年际变化。笔者所在团队连续 9 a 监测膜下滴灌与
［3］
平。另外，滴灌种植，减少了机耕作业环节和次数 ， 传统灌溉不同位点的土壤水分状况，监测结果表
减轻了劳动强度，提高了劳动效率 ［12］ ，大幅增加了 明 ［23］ ：膜下滴灌土壤水分含量呈现为窄行>根围>
农民收入。 宽行，而传统灌溉为宽行>根围>窄行；膜下滴灌窄
表1 2000年与2020年新疆主要作物的单产水平 行间土壤含水量显著高于传统灌溉，生育期内含水
Table 1 Comparison of main crop yields in Xinjiang in 量增幅达 16.39%~40.85%；膜下滴灌根围土壤含水
2000 and 2020 kg/hm
2
量增幅达5.97%~13.07%；而膜下滴灌宽行间土壤含
自治区 水量低于传统灌溉，降幅达 2.55%~12.50%；整体上
兵团 全疆
作物 Autonomous
Corps Total Xinjiang 膜 下 滴 灌 较 传 统 灌 溉 土 壤 平 均 含 水 量 相 对 增 加
Crops region
5.77%~12.26%。
2000 2020 2000 2020 2000 2020
小麦
4 836.77 5 486.19 4 915.54 7 098.17 4 848.22 5 674.89 3 大田滴灌对绿洲地下水埋深的
Wheat
玉米 影响
7 797.62 8 833.36 7 543.37 11 987.24 7 779.80 9 177.11
Maize
3.1 灌溉方式对绿洲地下水动态变化的影响
棉花
1 481.64 2 062.83 1 689.47 2 394.10 1 541.62 2 148.31
Cotton 地下水动态变化是一个复杂的水文过程，受到
气候变化和人类活动的共同影响 ［24］ ；干旱地区地表
2 大田滴灌对农田土壤水分的影响 水、灌溉及地下水开采是影响地下水埋深的主要因
2.1 土壤水分的入渗和分布特征的变化 子 ［25］ 。新疆特殊的地形和自然条件，造就了降水稀
以前新疆大田作物主要采用的是大水漫灌的方 少、蒸发强烈的水循环过程，影响着区域水量收支平
［8］
式 ，单次灌溉量大，短时间内土壤水分变为过饱和 衡和地下水埋深变化 ［26］ 。与以前的大水漫灌相比，
状态；滴灌属于局部、高频灌溉，使作物始终处于较 滴灌的每公顷平均灌溉量减少 ［9］ ，单次灌溉量减
［9］
优的水分条件下，避免了周期性水分过多或亏缺，并 少 ，在农田尺度上实现了节水，减少了地下水开采
能有效减少水分深层渗漏 ［13］ 。然而滴灌与漫灌条件 量；但全疆农作物播种面积由 2000年的 33 887.6 km 2
2
下土壤的水分分布、入渗规律具有较大的差异 ［13-14］ 。 增长至 2020年的 62 826.1 km ，在绿洲尺度上增加了
灌溉模式改变导致农田土壤水分的入渗范围、含水 地下水开采面积和开采量。因此，节水灌溉对绿洲
量及其分布规律发生了明显变化。大田滴灌水分由 地下水动态的影响主要有以下五方面：（1）大面积滴
滴头直接滴入作物根部附近的土壤，属于多点源交 灌的应用造成地下水补给量减少而引起了地下水埋
汇入渗，仅在滴灌带土壤周围形成一个椭球形或球 深变化 ［27］ ，从而使流域水循环发生了变化。（2）现阶
形湿润体 ［15］ ，湿润范围较小，而宽行间保持相对干 段新疆灌溉水源中地下水资源占比较大，由于过量
燥，形成明显的“干湿”介面特征 ［16-17］ ，这与传统灌溉 开采等因素影响，区域水循环的规律及形成条件均
的水分分布特征明显不同。 发生了显著变化，直接导致了地下水资源的空间分
2.2 耕层土壤水分状况的变化 布变化。（3）南疆地区持续性的冬春灌溉也影响着地
与传统灌溉相比，滴灌耕层土壤总水量较低，但 下水补给及其分布特征 ［28］ 。（4）节水灌溉以来新疆地
根区有效含水量较高。生育期内土壤含水量在垂直 下水天然补给量基本稳定，但地表水体转化补给量
方向上呈现出由地表向深层递增的趋势，水平方向 持续减少，尤其渠系渗漏和灌溉补给量大幅减少；
上呈现出由滴灌带向行间递增的趋势 ［18-19］ 。大田滴 （5）灌溉面积扩大，导致农田灌溉耗水量增大，也是
灌 下 0~60 cm 土 体 的 含 水 量 明 显 与 常 规 灌 溉 不 影响地下水资源量的主要原因之一 ［29］ 。
同 ［20］ ，生长季作物根区有效含水量高；而非生长季， 3.2 绿洲农田地下潜水埋深的区域性变化
小流量滴灌的土壤水分入渗均匀，入渗速度较慢，但 新疆地下水埋深与分布受水文、气象、地形地貌