不同覆蓋對(duì)鹽堿土水分動(dòng)態(tài)及玉米產(chǎn)量的研究

李偉偉 ，王永亮 ，郭軍玲 ，郭彩霞 ，楊治平

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西 太原 030031；3.土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

不同覆蓋對(duì)鹽堿土水分動(dòng)態(tài)及玉米產(chǎn)量的研究

李偉偉1，2，3，王永亮2，3，郭軍玲2，3，郭彩霞2，3，楊治平2，3

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西 太原 030031；3.土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

為了合理利用鹽堿土這種土地資源，采用平作不覆膜（M1）、平作常規(guī)覆膜（M2）、起壟全覆膜壟溝種植（M3）、起壟覆膜膜側(cè)種植（M4）、裸地5種不同處理對(duì)鹽堿土壤pH值、電導(dǎo)率（EC）、土壤含水量和玉米產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，玉米生育期內(nèi)，處理M4降低土壤pH值效果最好，最大降低幅度為15.8%；土壤EC值呈先上升后下降的趨勢(shì)，最終土壤EC值較播前增加；玉米的產(chǎn)量由高到低依次為M4＞M3＞M2＞M1，處理M4水分利用效率最高，為8.88%。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用起壟覆膜膜側(cè)種植玉米，能有效降低土壤pH值、改善土壤理化性質(zhì)、增加玉米產(chǎn)量，可為當(dāng)?shù)赜衩追N植選擇合適的耕作覆蓋方式提供依據(jù)。

覆蓋；鹽堿土；水分利用；產(chǎn)量

鹽堿土作為一種重要的土地資源，有著巨大的開發(fā)潛力。山西省鹽堿地集中分布在大同、忻定、晉中、運(yùn)城四大盆地，面積達(dá)到32萬(wàn)hm2，占全省鹽堿地總面積的93%。其中，大同盆地面積最大，主要以蘇打鹽化土為主，土壤結(jié)構(gòu)性差、肥力低[1]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于地面覆蓋對(duì)鹽堿地的利用研究有一定的成果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋是干旱半干旱地區(qū)防治土壤次生鹽漬化、提高土壤水分利用效率的重要措施。地膜覆蓋能有效減少棵間蒸發(fā)，起到蓄水保墑的作用，影響土壤鹽分分布[2-6]。采用地膜覆蓋方式在蘇打鹽化土上種植作物，可改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤的酸堿度（pH）[7]。壟作覆膜能有效提高水分利用率，玉米產(chǎn)量也大幅度提高[8]。因此，地面覆蓋對(duì)鹽堿地的利用具有重要意義。但上述研究只是就地膜覆蓋對(duì)鹽堿地的改良效果，并未比較平作與壟作、覆膜與未覆膜對(duì)鹽堿地的改良效果及作物生長(zhǎng)情況。

本研究為在鹽堿地上篩選合適的耕作覆蓋方式以及提高玉米產(chǎn)量，針對(duì)鹽堿土壤高pH值、高土壤含鹽量以及作物生長(zhǎng)受阻等問(wèn)題，提出利用不同覆蓋方式在蘇打鹽化土上種植玉米，旨在通過(guò)不同覆蓋方式對(duì)鹽堿土壤pH值、EC值的影響以及各處理玉米生長(zhǎng)的情況，找出合理的耕作覆蓋方式。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于大同盆地中部山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所鹽堿地改良試驗(yàn)示范基地。該地氣候類型為北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，夏季高溫多雨、冬季寒冷干燥，雨季多集中在7—9月，年均降水量為400 mm左右，年均溫為7.3℃[9]。無(wú)霜期約150 d，年均日照時(shí)數(shù)為2 800 h。

試驗(yàn)土壤為中度蘇打鹽化土，質(zhì)地為沙壤土。其中，供試土壤的化學(xué)性質(zhì)列于表1。

表1 供試土壤的化學(xué)性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為潞玉39號(hào)，肥料為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所所研制的鹽堿地玉米專用肥（N-P-K為30-12-6）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別是：M1.平作不覆膜；M2.平作常規(guī)覆膜；M3.起壟全覆膜壟溝種植；M4.起壟覆膜膜側(cè)種植；裸地。試驗(yàn)小區(qū)面積為72 m2，株距為24.7 cm，行距為50 cm，每個(gè)處理重復(fù)4次，完全隨機(jī)區(qū)組排列。2016年5月播種，種植密度為8.1萬(wàn)株/hm2。各處理間田間管理措施一致，10月收獲。苗期降水量18.8 mm；拔節(jié)期降水量31.4 mm；吐絲期降水量90.4 mm；收獲期降水量41.6 mm。2016年6月29日每小區(qū)澆水3.5 m3，8月8日每小區(qū)澆水6 m3。

植物樣為每個(gè)小區(qū)采集3株。定點(diǎn)采集0～10，10～20，20～40，40～60，60～80，80～100 cm 的土樣，經(jīng)陰干，過(guò)2 mm篩，備用。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤pH值采用酸度計(jì)測(cè)定（水土比為2.5∶1）；EC值采用電導(dǎo)率儀測(cè)定（水土比為5∶1[10]）；土壤含水量＝（鮮土樣質(zhì)量（g）－干土樣質(zhì)量（g））/干土樣質(zhì)量（g）×100%。收獲時(shí)稱量植株穗質(zhì)量、籽粒質(zhì)量，并計(jì)算玉米產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Minitab軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行制圖及數(shù)據(jù)整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋方式對(duì)土壤pH值的影響

土壤pH值是表示土壤酸堿化程度的重要指標(biāo)[11]。從圖1可以看出，除裸地外，不同處理玉米生育期內(nèi)土壤pH值都有降低的趨勢(shì)，但降低幅度有所差異，其中，處理M4的降低幅度最大，為15.8%。

0～10 cm的土層中，玉米生育時(shí)期土壤pH值在7.5～10.0范圍；從播前到苗期，各處理土壤的pH值呈降低的趨勢(shì)，但苗期之后土壤的pH值緩慢增加；收獲期，土壤的pH值均比播種前降低，其中處理M4降低幅度最大，為7.34%。10～20 cm的土層中，苗期處理M1，M2，M4較M3土壤pH值降低幅度大，其中，M4處理的降低幅度最大，為15.8%；拔節(jié)期處理M3土壤pH值最高，而處理M4的土壤pH值最低，為8.08；吐絲期處理M3土壤pH值降低幅度最大，為5.6%；收獲期土壤pH值有所增加，處理M3，M4比處理M1，M2土壤pH值平均增加0.25，處理 M1與處理 M2，M3，M4相比，土壤 pH 值平均增加0.19。20～40 cm土層中，苗期處理M1，M2，M3，M4和裸地土壤pH值降低；但處理M4較M3降低幅度大，為14.9%；處理M2較M1降低幅度為14.0%；吐絲期處理M1開始增加，處理M3、裸地土壤pH值降低；與吐絲期相比，收獲期處理M1，M3土壤pH值增加，處理M2，M4土壤pH值降低，其中，處理M2最低，為8.59。處理M3，M4土壤pH值分別比M2增加1.30，0.18，處理M3土壤pH值比M1增加0.78，處理M4土壤pH值比M1降低0.33。

2.2 不同覆蓋方式對(duì)土壤EC值的影響

土壤浸出液的電導(dǎo)率EC是反映土壤鹽含量的主要指標(biāo)[12]。從圖2可以看出，在玉米生育期各處理土壤EC值呈先上升后下降的趨勢(shì)，最終土壤EC值較播前增加。

0～10 cm土層，玉米生育期處理M1，M2，M3，M4土壤含鹽量顯著高于裸地。各處理平均含鹽量相比，M4最高，為1 824.69 μS/cm；裸地最低，為454.32 μS/cm。10～20 cm土層，玉米生育期處理M2，M3，M4土壤含鹽量高于M1，處理M2平均含鹽量最高，為1 633.58 μS/cm。20～40 cm土層，玉米生育期處理M2，M3土壤含鹽量高于M4；處理M2平均含鹽量最高，為980.74 μS/cm。40～100 cm土層，玉米生育期處理M1，M2，M3，M4平均含鹽量高于裸地；耕層土壤含鹽量，收獲后各處理呈返鹽狀態(tài)?？傊?，0～100 cm剖面中，處理M1，M2，M3，M4平均含鹽量高于裸地。在地表及耕層，覆蓋處理下洗鹽效果相比，M4最好，M3次之。覆蓋處理下，玉米收獲后各處理表層及耕層土壤含鹽量都較播前有所增加。

2.3 不同覆蓋方式土壤含水量的變化情況

土壤含水量是反映作物對(duì)水分利用效率的主要指標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很重要的指導(dǎo)意義[13]。從圖3可以看出，玉米生長(zhǎng)主要利用0～80 cm土壤水分，且0～40 cm土層土壤水分受降水影響出現(xiàn)差異，其中，處理M4水分利用效率最高，為8.88%。能夠有效地吸收土壤水分來(lái)促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。

0～10 cm土層，苗期處理M1土壤含水量最低，為10.82%；收獲期各處理土壤含水量都增加，其中，處理M3最高，為15.34%。10～20 cm土層，收獲期處理M1，M2，M3土壤含水量較上層都降低，其中，處理M2土壤含水量最低，為6.62%；但處理M4增加。20～40 cm土層，吐絲期各處理土壤含水量都增加，其中，處理M3最高，為16.98%；處理M4土壤含水量最低，為7.42%。總之，0～40 cm土層，處理M1，M2苗期、拔節(jié)期土壤水分多于吐絲期和收獲期，處理M3，M4收獲期土壤水分高于其他處理，且M4小于M3。

2.4 不同覆蓋方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，增產(chǎn)效應(yīng)則是衡量調(diào)控措施優(yōu)劣的主要指標(biāo)[14]。從圖4可以看出，不同覆蓋方式對(duì)玉米的產(chǎn)量有較大的影響。這表明不同覆蓋方式能為玉米的生長(zhǎng)提供較適宜的土壤環(huán)境，保證了玉米的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高[15]。其中，不同覆蓋方式下玉米產(chǎn)量都有差異，但是M3與M4差異最顯著。不同覆蓋方式玉米產(chǎn)量由高到低為：M4＞M3＞M2＞M1，以 M4 玉米增產(chǎn)最高，M4，M3，M2分別比 M1增產(chǎn) 68.97%，48.78%，37.56%。因此，M4對(duì)玉米產(chǎn)量的提高最有效。

3 結(jié)論

蘇打鹽化土的高pH值會(huì)導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育受阻，所以，采用不同覆蓋方式在蘇打鹽化土上種植玉米的首要任務(wù)就是降低土壤pH值[16]。本研究結(jié)果表明，采用不同的覆蓋方式種植玉米都能降低土壤pH值，其中，處理M4降低土壤pH值效果最好，降低幅度為15.8%。土壤EC值呈先上升后下降的趨勢(shì)，最終土壤EC值較播前增加，其中，處理M4的差異明顯。處理M4土壤含水量受降水影響最大，能夠有效地吸收土壤水分來(lái)促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。不同覆蓋方式能提高作物的產(chǎn)量。通過(guò)本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用不同覆蓋方式處理，作物的產(chǎn)量都顯著增加，且覆蓋方式不同增產(chǎn)效果不同，其中，處理M4增產(chǎn)效果最好，其次依次是M3，M2，M1。

蘇打鹽化土中的鈉離子含量很高，是土壤堿性的主要原因。這些鈉離子被吸附在土壤膠體表面，由于其堿化度大，具有很強(qiáng)的分散性，散布在土壤顆粒之間的細(xì)縫中，逐漸形成致密、不透水的板結(jié)土層[17]。采用不同的覆蓋方式能夠有效緩解這一現(xiàn)象，達(dá)到改良蘇打鹽化土的目的[18]。但是哪種覆蓋方式對(duì)鹽分離子變化的影響最大，還需要進(jìn)一步研究。

［1］王瓊，張強(qiáng)，王斌，等.高硫煤矸石不同細(xì)度與用量對(duì)蘇打鹽化土化學(xué)性狀的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（9）：1320-1324.

［2］梁建財(cái)，史海濱，李瑞平，等.不同覆蓋方式對(duì)中度鹽漬土壤的改良增產(chǎn)效應(yīng)研究 [J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，23（4）：416-424.

［3］KLADIVKO E J.Tillage systems and soil ecology[J].Soil&Tillage Research，2001，61（1/2）：61-76.

［4］NASSAR I N，HORTON R.Salinity and compaction effects on soil water evaporation and water and solute distributions[J].Soil Science SocietyofAmerica Journal，1999，63（4）：752-758.

［5］畢遠(yuǎn)杰，王全九，雪靜.覆蓋及水質(zhì)對(duì)土壤水鹽狀況及油葵產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（Z1）：83-89.

［6］鄧力群，陳銘達(dá)，劉兆普，等.地面覆蓋對(duì)鹽漬土水熱鹽運(yùn)動(dòng)及作物生長(zhǎng)的影響[J].土壤通報(bào)，2003，34（2）：93-97.

［7］梁龍.不同化學(xué)改良劑對(duì)重度蘇打鹽化土改良機(jī)理模擬研究[D].太原：山西大學(xué)，2015.

［8］肖厚軍，蔣太明，夏錦慧，等.貴州巖溶易旱區(qū)不同耕作覆蓋方式玉米產(chǎn)量及水分利用率的研究 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（1）：73-75.

［9］王立志，陳明昌，張強(qiáng)，等.脫硫石膏及改良鹽堿地效果研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（20）：241-245.

［10］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：152-177.

［11］蔣實(shí)，徐爭(zhēng)啟，張成江.四川省萬(wàn)源市土壤pH值測(cè)定及土壤酸堿度分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（25）：12105-12108.

［12］吳月茹，王維真，王海兵，等.采用新電導(dǎo)率指標(biāo)分析土壤鹽分變化規(guī)律[J].土壤學(xué)報(bào)，2011，48（4）：869-873.

［13］宋淑亞，劉文兆，王俊，等.覆蓋方式對(duì)玉米農(nóng)田土壤水分、作物產(chǎn)量及水分利用效率的影響 [J].水土保持研究，2012，19（2）：214-216，221.

［14］劉廣明，楊勁松，呂真真，等.不同調(diào)控措施對(duì)輕中度鹽堿土壤的改良增產(chǎn)效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（9）：164-169.

［15］黃高寶，郭清毅，張仁陟，等.保護(hù)性耕作條件下旱地農(nóng)田麥—豆雙序列輪作體系的水分動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量效應(yīng) [J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26（4）：1176-1185.

［16］何杰，張強(qiáng)，馮悅晨，等.風(fēng)化煤對(duì)蘇打鹽化土的改良效果研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（24）：199-203.

［17］關(guān)勤智，徐力，邵明誠(chéng)，等.蘇打鹽堿土交換性鹽基總量及交換性鈉分析方法比較和選試[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，1985（1）：34-38.

［18］紀(jì)永福.地面覆蓋對(duì)鹽漬土鹽分和水分影響的研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

Effects of Different Coverage on Soil Moisture and Maize Yield in Saline Soil

LI Weiwei1，2，3，WANGYongliang2，3，GUOJunling2，3，GUOCaixia2，3，YANGZhiping2，3
（1.College ofBiological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment&Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.KeyLaboratoryofSoil Environment and Nutrient Resources in Shanxi Province，Taiyuan 030031，China）

To rationally utilize the land resources,the effects of five different treatments （the M1 is represent the not coated convention planting,M2 is the coated convention planting,the M3 is the whole laminated furrow planting,the M4 is ridging membrane side planting,naked land）on the pH,conductivity （EC）,soil moisture content and maize yield were studied.The results showed that it was the best effective toreduce the soil pH ofM4,it reduced 15.8%.Soil ECshowed a trend ofdecline after risingfirst,eventuallysoil EC increased than before planted.The yield ofmaize fromhigh tolowin turn was M4＞M3＞M2＞M1,and the 8.88%ofM4 water efficiency was the highest.Through the test,the use of ridging coated membrane corn can effectively reduce the soil pH,improve soil physical and chemical properties,increase yield of maize.In a word,the experiment can provide a scientific basis for selecting reasonable tillage coverage methods for the local maize planting.

cover;saline soil;water use;yield

S513

A

1002-2481（2017）11-1801-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.17

2017-06-12

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)（2015DFA90990）

李偉偉（1992-），男，山西臨縣人，在讀碩士，研究方向：鹽漬土改良。楊治平為通信作者。