《fenlong-ridging深耕技术对微咸水灌溉条件下土壤水分及盐分迁移的影响》 方宁一（Ningyi Fang）， 冯根香（Genxiang Feng）， 朱成利（Chengli Zhu）， 冯宝平（Baoping Feng）， 李鹏（Peng Li）， 任鸿宇（Hongyu Ren）， 杨华雷（Hualei Yang）

《Agriculture》：Effects of Fenlong-Ridging Deep Tillage on Soil Water and Salt Transport Under Brackish Water Irrigation Ningyi Fang, Genxiang Feng, Chengli Zhu, Baoping Feng, Peng Li, Hongyu Ren and Hualei Yang

　　

土壤盐碱化与水资源短缺对农业可持续性构成重大威胁。因此，探究耕作措施与咸水灌溉对土壤水盐动态变化的影响具有重要意义。为明确分垄深松耕作（FL）在咸水灌溉下对土壤水盐分布的影响，研究通过室内土柱试验，对比了FL与传统耕作（CT）在三种灌溉水盐度条件（0、3和5 g·L?1）下的差异，测定了土壤含水量与电导率（EC）的动态变化，并利用HYDRUS-2D模型模拟了不同FL深度（40/60/80/100 cm）下的运移过程。结果表明，与CT相比，FL可促进水分入渗，并显著降低0–50 cm土层EC。模拟结果证实，增加FL深度增强了脱盐效果。值得注意的是，3 g·L?1咸水灌溉的EC降低率（26.04–30.12%）高于5 g·L?1处理。3 g·L?1盐度结合60 cm FL深度的组合效果最佳，土壤电导率降低了28.28%。该研究为咸水资源可持续利用与盐碱土改良提供了可行的技术方案。

论文解读

研究背景与意义

全球约8.7%的陆地生态系统面临土壤盐碱化威胁，导致生产力下降。在淡水资源日益匮乏的背景下，合理利用咸水灌溉成为缓解农业用水压力的重要途径，但不合理的长期咸水灌溉会破坏土壤团粒结构，加剧土壤板结与次生盐碱化风险。传统耕作（CT）如旋耕形成的浅耕层易产生犁底层，而分垄深松耕作（FL）作为一种新型耕作方式，通过螺旋钻具实现深层松土且不打乱土层，有望改善土壤通透性并调控水盐运动。然而，目前关于FL配合咸水灌溉下土壤水盐运移机制的研究仍显不足。为此，研究人员以玉米（Zea maysL. cv. Suyu 29）为供试作物，结合室内土柱试验与HYDRUS-2D数值模拟，系统分析了FL在咸水灌溉条件下的水盐调控效应，相关成果发表于《Agriculture》。

关键技术方法

研究采用室内土柱试验与数值模拟相结合的方法。试验设置两种耕作方式（FL与CT）和三种灌溉水盐度（0、3、5 g·L^?1），共6个处理，每处理3次重复。土柱尺寸为50 cm × 50 cm × 110 cm，侧壁设有数据采集端口。土壤水分与盐分通过便携式水土监测系统（TDR-MUX）测定。数值模拟方面，基于van Genuchten-Mualem模型描述土壤水力特性，利用HYDRUS-2D软件模拟不同FL深度（40、60、80、100 cm）下的土壤水盐运移过程，并结合实测数据验证模型适用性。

研究结果

1. 引言（Introduction）

研究指出，土壤盐碱化是制约干旱半干旱地区农业发展的关键因子，而咸水灌溉虽可缓解淡水短缺，却可能引发土壤次生盐渍化。现有研究多集中于常规耕作对土壤结构的改良，但对FL配合咸水灌溉的水盐响应机制缺乏系统性分析。研究假设FL可通过切断毛细管通道、增加土壤孔隙度促进盐分淋洗，并提出3 g·L^?1盐度与中等FL深度的组合可实现较优脱盐效果。

2. 材料与方法（Materials and Methods）

2.1 研究方法流程

研究构建了包含试验设计、数据采集与模型模拟的完整技术框架。试验于2022年8–10月在河海大学节水园进行，供试土壤取自江苏东台滨海围垦区，质地以粉粒为主（72.6%），盐分类型为氯化钠（NaCl）。

2.2 试验区域概况

试验区属亚热带湿润季风气候，年均气温15.7 °C，年降水量1021.3 mm。供试土壤初始电导率（EC）为525 μS·cm^?1，pH为8.1，田间持水量为0.3426 cm³·cm^?3。

2.3 试验设计

采用双因素完全随机设计，包括3种灌溉水盐度（S1: 0 g·L^?1，S2: 3 g·L^?1，S3: 5 g·L^?1）和2种耕作方式（FL: 分垄深松，CT: 传统耕作）。FL处理通过手持钻机实现40 cm深松，形成半垄沟结构，沟底宽25 cm，深10 cm。灌溉采用定水头（5 cm）入渗法，单次灌水量107 mm，共灌溉3次。

2.4 HYDRUS-2D模型的构建与参数输入

模型基于Richards方程描述土壤水流运动，van Genuchten-Mualem模型表征土壤水力特性。通过实测数据对模型参数进行校准，模拟不同FL深度下土壤水盐分布特征，并结合情景分析优化耕作与灌溉方案。

3. 结果与讨论（Results and Discussion）

结果显示，FL显著提高了土壤入渗能力，与CT相比，FL处理0–50 cm土层EC降低幅度达26.04%–30.12%，尤其在3 g·L^?1盐度下脱盐效果最优。模型模拟进一步表明，随着FL深度从40 cm增至100 cm，土壤脱盐效率呈先增后稳趋势，60 cm深度为临界阈值。此外，3 g·L^?1咸水灌溉下，FL处理的土壤剖面盐分淋洗量显著高于5 g·L^?1处理，验证了低盐度咸水配合适度深松的可行性。

结论

研究表明，分垄深松耕作（FL）通过改变土壤物理结构与孔隙连通性，有效抑制了盐分表聚并促进了水分深层入渗。3 g·L^?1咸水结合60 cm FL深度的处理组合，可使土壤EC降低28.28%，为滨海盐碱地咸水安全利用与耕地质量提升提供了理论依据与技术支撑。