双层暗管排灌水与燕麦移盐对土壤水盐影响的协同机制研究

It is an important strategy for China that improving the saline alkali land to improve food production, because amount of farm land was used to building construction. Oat as phytoremediation can uptake and remove salt from soil. But it is limited by waterlogging in early spring and drought damage in early summer. Using subsurface drainage can drainage and irrigate, which seems to solve these oat plant problems. This study aims to use subsurface drainage to reduce the groundwater table, so that decline the salt up to the root zone. And irrigating with the up layer subsurface drainage can increase soil moisture when the drought stress came. So that it enhances the oat planting as phytoremediation to remove salt ions from soil. The project proposed was (1) to study the changes of soil salt and moisture after controlling at different depth of groundwater tables in waterlogging stage and irrigated by up layer subsurface drainage at drought stress stages, (2) the adaptation mechanism and response of different oat planting density on soil water and salt controlled by subsurface, (3) the interaction in soil salt content and moisture of subsurface drainage or irrigation plus the oat phytoremediation. This study will provide a theoretical guidance for salt land in Bohai sea area.

我国盐碱地资源丰富，改良提高盐碱土地质量是一项重要国家战略。燕麦具有积累、移除土壤盐分的功能，被认为是盐碱地修复植物。然而燕麦在环渤海地下水埋深浅的地区，极易受到早春土壤返浆产生的涝渍害和春末夏初干旱形成的旱-盐双重胁迫的威胁，严重影响其修复盐碱地的效果。双层暗管具有排水抑制土壤盐分和灌溉淋洗土壤盐分的双重作用。针对上述问题，本项目拟使用暗管降低地下水位减少春季涝渍害和抑制返盐。在春末夏初利用上层密布暗管进行咸水灌溉补充土壤水分，淋洗土壤盐分。使燕麦获得适宜的水盐环境，从而到达燕麦和暗管协同修复盐碱地和燕麦生产的双重目的。项目拟通过暗管排水控制地下水埋深和暗管地下灌溉处理，研究其对土壤水盐运移变化过程的影响。同时研究燕麦种植对土壤盐分和水分的适应机制与响应。最终探明暗管排、灌水与燕麦种植相结合对土壤水盐运移过程的协同作用机制，为该区域生态工程与植物修复协同改良盐碱地提供理论指导和数据支撑。

双层暗管非常适合于调控春季前期涝渍害后期旱害的滨海盐碱地。燕麦耐冷凉，耐一定盐碱且具有积累大量盐分的特点也非常适宜于在环渤海地下水浅埋深区域种植。研究双层暗管与燕麦移盐对土壤水盐的协同影响机制。对高效利用盐碱地增加经济作物生产和农民创收具有重要意义。本项目设计了模拟试验装置，开展双层暗管灌排水条件下燕麦生物修复研究，以阐明两者结合对土壤盐分的影响机制。研究结果显示：底部暗管埋设深度影响着土层全盐含量的变化，暗管控制地下水埋深，可以延缓土壤返盐的过程，降低土壤盐分峰值，使土壤全盐含量的适宜程度延后。上层暗管渗灌后会增加表层土壤的盐分，土层越薄，上层暗管灌水对表层土壤盐分聚集的现象越重，土层越厚，表聚现象相对越弱。通过上层暗管灌水后10、40和80cm深土层的含水量显著p<0.05增加。10cm土层土壤含水量灌溉后为19.36%，是对照11.58%的1.67倍。40cm土层土壤含水量灌溉后为20.35%，是对照的1.72倍。暗管的埋深也影响着不同土层离子的分布，埋深越浅，表层土壤离子浓度增加程度越大。燕麦根系在土壤中呈现网格状分布，在垂向上0-20cm土壤10株燕麦根重为25.01g，占到了0-60 cm深根重的68.49%。底层暗管埋设越浅，体积含水量越小，燕麦对土壤盐分影响区域越大，埋设越深体积含水量越大，土壤脱盐区域越小。双层暗管灌排水增加了表层土壤的盐分浓度，上灌水、上下灌水和下灌水处理土壤10cm土层中全盐含量分别为7.52、7.50和7.92g/kg，显著地高于对照4.72g/kg。上灌水的灌溉方式其植株地上部生物量最高，为2.49 t ha-1。其次为上下灌水1.64 t ha-1 和不灌水1.60 t ha-1，下灌水的灌溉方式生物量最小为1.35 t ha-1。上灌水叶片中钠、氯、钙离子积累量最大，穗中钾、镁积累量最大。而上下灌水处理中茎秆中各元素（钙、钾除外）积累量最大。本研究揭示双层暗管排灌水对不同土层水分和盐分的影响规律，以及对燕麦生物量及离子吸收积累的影响，阐明双层暗管与燕麦植物修复交互作用机制，对在暗管工程条件下的燕麦生态种植具有重要指导意义。