膜下灌溉对土壤性质的影响及影响机制研究

膜下滴灌技术有利于区域社会经济和生态环境的保护，节约水肥，节约劳动力（范文波等，2012），膜下滴灌技术研究与应用已逐步趋于成熟。前人对膜下滴灌技术应用效果的评价主要集中在经济效应分析与评价，对技术体系指标及其对土壤可持续性影响的研究存在不足（王立洪等，2002；汪希成等，2004）。覆膜灌溉对土壤有机质、土壤密度、土壤孔隙率以及水稳定性团聚体数量等指标都具有积极的作用（Chakraborty et al，2008；Mukumba et al，2008；Zhang et al，2008），覆膜滴灌能适时适量灌溉且不破坏团粒结构，延缓土壤容重增加，改善土壤结构环境（缴锡云等，2001）。

膜下滴灌由于覆膜种植，抑制了膜内的土壤蒸发作用，使膜内盐分发生侧向移动（刘新永等，2005），大大抑制了土壤积盐，同时通过滴灌作用淡化了根区盐分，形成淡化的脱盐区（李明思等，2006），为作物正常生长创造了一个良好的水盐环境（周和平等，2006）。周和平等研究膜下滴灌微区环境对土壤水盐运移的影响发现，在气候干旱、蒸发强烈的灌区，地膜覆盖与滴灌结合的地表界面灌溉形式下，土壤水盐具有水平方向由“膜中”向“膜边”地表裸露区定向迁移，垂直方向土壤水盐则由下层向上层运移且趋于“膜外”边界积累的趋势，尤其是气温与蒸发因素交互作用，推进膜下滴灌土壤水盐在地膜覆盖与土壤裸露区域空间运移（周和平等，2014）。因此，膜下滴灌条件下主根区土壤处于脱盐状态，远离主根区土壤处于积盐状态（高龙等，2010），在湿润层盐分减少、外围形成盐壳（刘春卿等，2007；王卫华等，2011；苏里坦，阿不都·沙拉木等，2011）。有研究发现膜下滴灌条件下，适宜调亏度有利于减弱土壤盐碱化（Wang et al，2015）。也有研究认为，在降雨量较少的半干旱地区，滴灌结合调亏灌溉技术会导致土壤盐碱化（Aragues et al，2014）。灌溉过程中，不同土壤水分调亏度条件下灌水量和灌水频率均不同。单次灌水量不同，灌水后土壤湿润体积、土壤水分含量剖面分布及水分变化过程差异也会很大。因此，长时间不同土壤水分调亏度灌溉会使土壤水热条件产生明显差异。长期水热条件差异会引起土壤有机质含量、盐分含量及其组成改变，进而会使土壤团聚体表现出差异（阎亭廷等，2013）。在不同水分条件下，不同盐分的移动状况不同。钾、钠等一价阳离子可溶性强，难于被土壤胶体吸附，极易随水在土体内移动，而钙、镁、铁等二价和高价阳离子的移动性远小于一价离子，因此，不同调亏度灌溉条件下，土壤盐分数量和种类必然不同。而土壤盐分数量和种类对土壤团聚化程度影响十分强烈，李小刚等（2002）研究发现土壤团聚体的稳定性随盐分的增加而降低，一价盐基离子减少或者二价盐基离子积累促进了土壤大团聚体的形成（王晟强等，2013；曾路生等，2011）。

不同水分管理措施导致土壤经历不同程度和不同频率的干湿交替，土壤经历多次干湿交替过程中，土壤温度、水分等条件发生改变，土壤中有机物的分解速度、微生物群落的活动也会发生变化，这使团聚体稳定性发生变化，既会使大团聚体破碎成小团聚体，也有可能使小团聚体聚合成更大的团聚体（史奕等，2002）。干湿交替过程中，因崩解作用膨胀和收缩也会导致团聚体破碎（Bissonnais et al，1997），在干湿交替过程中，土粒之间又会重新结合，土壤结构得到重组（王健等，2015）。调亏灌溉导致土壤干湿交替进而影响深层土壤物理性质，增加土壤孔隙度（Bodner et al，2013），改变土壤孔隙结构（Peng et al，2007），引起土壤紧实度降低（Liu et al，2016）。强烈的干湿交替对土壤结构产生明显影响，而干湿交替频率对土壤结构影响不明显（Peng et al，2007；Dörner et al，2009）。但对调亏灌溉条件下土层土壤团聚体稳定性及其影响机制的研究报道较少。(www.xing528.com)

近年来，膜下滴灌的应用日益广泛，但是由于灌水指标不明确，在生产中主要凭借经验，灌水次数和灌水定额存在一定的不确定性和随意性，直接影响到了土壤质量（马建辉等，2017）。灌水次数和灌水定额形成了土壤干湿交替频繁的水分条件变化过程，影响土壤团聚体形成及稳定（刘艳等，2018），对干湿交替敏感区域农田水管理和土壤可持续性研究具有重要意义。灌水控制下限（灌水始点）是确定灌水时间、灌水次数和灌水定额的重要指标，在补充灌水时，灌水控制下限值越大，达到灌溉始点的时间越长，灌水频率也越小；反之，灌水控制下限值越小，达到灌水时间点越短，灌水频率越频繁（李百凤等，2007）。但是，目前对干热河谷膜下滴灌技术指标对土壤团聚体稳定性影响的研究报道较少，并且其影响机制不清楚。