地膜秸稈復(fù)合覆蓋改善龜裂堿土水鹽特性提高油葵產(chǎn)量

呂 雯，孫兆軍，陳小莉，趙西寧，高曉東，吳普特

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地膜秸稈復(fù)合覆蓋改善龜裂堿土水鹽特性提高油葵產(chǎn)量

呂 雯1,2,3，孫兆軍2,3，陳小莉4，趙西寧1，高曉東1，吳普特1※

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，楊凌 712100； 2. 寧夏大學(xué)環(huán)境工程研究院，銀川 750021；3.寧夏（中阿）旱區(qū)資源評價與環(huán)境調(diào)控重點實驗室，銀川 750021；4. 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，楊凌 712100）

為了提高鹽堿地降水利用率，抑制化學(xué)（脫硫石膏）改良堿土過程中土壤鹽分表聚及板結(jié)問題，該文以寧夏平羅縣西大灘鹽堿地試驗站為例，設(shè)置了地膜秸稈復(fù)合覆蓋（plastic and straw dual mulching，PSM）、地膜覆蓋（plastic film mulching，PM）、秸稈覆蓋（straw mulching，SM）和無覆蓋常規(guī)種植（nomulching，CK）4個處理，探討改良龜裂堿土過程中不同覆蓋措施下旱地油葵的土壤水鹽結(jié)構(gòu)特征及其對產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，PSM處理有效提高了30～100 cm土層土壤貯水、持水能力，推遲油葵消耗相對深層60～100 cm土壤水分的時間；在30～90 cm 土層，其水分活躍性顯著高于其他處理；比單一覆蓋抑鹽效果佳，土壤鹽分緩沖性增強，鹽分表聚程度顯著降低；同時能顯著降低土壤容重，提高土壤孔隙度。PSM處理提高了油葵苗期存活率和產(chǎn)量，其較PM、SM處理和CK分別增產(chǎn)35.45%，120.15%，87.80%（<0.05）；PSM處理較PM、SM處理和CK的降水利用效率分別提高了14.71%、86.45%和59.05%（<0.05），其水分利用效率分別比SM和CK提高了10.80%和32.71%。綜上，地膜秸稈復(fù)合覆蓋（PSM）可增強土壤保墑抑鹽能力，改善作物根區(qū)土壤水鹽環(huán)境，提高天然降水的生產(chǎn)潛力；促進堿土改良初期的保苗增產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益。

地膜；秸稈；土壤；復(fù)合覆蓋；土壤水鹽；產(chǎn)量；降水利用效率

0 引 言

鹽堿荒地和鹽堿化中低產(chǎn)田，是中國重要的后備耕地儲備，開發(fā)潛力巨大。寧夏銀北為龜裂堿土（白僵土）主要典型分布區(qū)[1]，面積約2萬hm2。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者采用施用工業(yè)廢棄物脫硫石膏（CaSO4·2H2O）的化學(xué)方法改良堿土方面取得了一定成果和良好的環(huán)保效益[2-8]。而堿土較之鹽土改良周期長、難度大，在水資源緊缺與降水時空分布不均情況下，施入脫硫石膏的改良初期，部分殘留的鹽分[5]、堿分極易造成鹽害及土壤的泥濘、板結(jié)。干旱缺水、土壤易板結(jié)和改良初期鹽分表聚依然是制約化學(xué)改良中龜裂堿土農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

采用地膜、秸稈等地面覆蓋是減少土壤水分蒸發(fā)，增加土壤的有效貯水量，提高降水利用效率及減少土壤鹽分表聚的重要[9-18]手段。在實際生產(chǎn)推廣采用單一地膜、秸稈覆蓋方式種植時，也存在著一些問題，如堿土膜下土壤易泥濘、板結(jié)[19]，造成缺株斷行、抑制植株生長[19-20]，后期水分的耗竭[21]及秸稈覆蓋后出苗率降低等現(xiàn)象[22-24]。為了實現(xiàn)地膜與秸稈覆蓋的優(yōu)勢互補，國內(nèi)外針對地膜秸稈復(fù)合覆蓋的研究已涉及土壤溫度、水分、鹽分及作物生長等多個方面。有研究表明，地膜秸稈復(fù)合覆蓋可調(diào)節(jié)土壤溫度，提高生育期土壤水分含量、土壤水分穩(wěn)定性、用水效率及作物產(chǎn)量[24-29]；地膜結(jié)合秸稈深埋能有效地控鹽、抑鹽[30-31]；也有研究表明[32]，在種植茶園時采用復(fù)合覆蓋后造成了減產(chǎn)和水分利用效率的降低。綜上前人研究焦點主要集中在單一覆蓋或健康土壤中采用地膜秸稈復(fù)合覆蓋及地膜結(jié)合秸稈深埋的土壤水熱及作物方面的影響及變化的研究，對鹽堿土采用地膜秸稈復(fù)合覆蓋方式種植油葵方面的研究相對薄弱；而化學(xué)改良中的干旱、鹽害和堿分板結(jié)同時出現(xiàn)時，土壤水鹽動態(tài)及作物的響應(yīng)研究涉及相對較少。油葵（）是在新開墾的鹽堿原土及低產(chǎn)田中普遍種植的一種耐旱、耐瘠薄及鹽堿的鹽堿地的先鋒作物。隨著引黃配給的減少和改良堿土儲備耕地需求增加，復(fù)合覆蓋對堿化土壤改良中田間尺度土壤的新的水鹽動態(tài)分布、物理性質(zhì)和對油葵生長及產(chǎn)量的影響亟待深入研究。鑒于以上研究現(xiàn)狀，選取新開墾龜裂堿土農(nóng)田為研究對象，通過對比4種不同覆蓋方式下土壤剖面水鹽分布及隨降雨和時間的變化特點，擬對地膜秸稈復(fù)合覆蓋對土壤水分、鹽分、容重、孔隙度及作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成等方面進行系統(tǒng)的分析，探索脫硫石膏改良龜裂堿土荒地及堿化低產(chǎn)田初期，提高耕地土壤保水抑鹽能力和降水利用效率的方法與途徑，為該地區(qū)鹽堿地原土改良種植油葵的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地處寧夏平羅縣西大灘前進農(nóng)場，位于銀川平原北部（106°24′E，38°50′N，海拔1 156 m），中溫帶干旱地區(qū)，干旱少雨，溫差較大，年降水量為105～205 mm，主要集中在7月－9月，多年平均蒸發(fā)量為1 755.1 mm，地下水深埋1.5～2.0 ｍ。土壤類型為堿化土壤中典型的龜裂堿土。土壤堿化度為20.0%～35.3%之間，pH值在8.7～10.2之間，全鹽質(zhì)量分數(shù)為2.5～4.8 g/kg，鹽分類型主要有NaCl、Na2SO4、Na2CO3，土壤質(zhì)地粘重（容重1.42～1.74 g/cm），透水性差；土壤有機質(zhì)含量為5.87～7.43 g/kg；田間最大持水量22%～41%，而凋萎系數(shù)高達14%～18%，濕時吸水膨脹泥濘不易透水，干時收縮板結(jié)。

1.2 試驗設(shè)計

供試作物為油葵，品種為KWS203。設(shè)置（plastic and straw dual mulching，PSM）、地膜覆蓋（plastic film mulching，PM）、秸稈覆蓋（straw mulching, SM）和無覆蓋常規(guī)種植（no mulching, CK）4個處理，3次重復(fù)，區(qū)組隨機排列。各小區(qū)長8 m、寬6 m，間隔2 m作為保護行，共 12個小區(qū)。前一年秋收后整地，根據(jù)土壤堿化度計算[33-34]脫硫石膏施用量為2.45×104kg/hm2，平均撒施并進行機械翻耕（深度30 cm），與土壤混合均勻后，采用4.5×103m3/hm2定額進行泡田淋洗。脫硫石膏主要成分是CaSO4·2H2O，顆粒細小松散均勻，粒徑主要集中在30～60m，含有12%游離水。2013年11月施用脫硫石膏并進行泡田淋洗，2014年6月1日不同材料覆蓋試驗小區(qū)，2014年6月3日人工播種油葵，10月8日收獲。

供試油葵品種為KW203，播種量7.50 kg/hm2，行距50 cm，株距25～30 m。生育期內(nèi)雨養(yǎng)不灌溉，各處理田間施肥、除草等其他管理措施一致。播種前施入有機肥（牛糞）30×103 kg/hm2，尿素225 kg/hm2，過磷酸鈣60 kg/hm2，硫酸鉀60 kg/hm2。

表1 試驗處理內(nèi)容

1.3 測定項目及方法

土壤水分：采用土鉆烘干法，測定土壤質(zhì)量含水率。測定深度為0～100 cm土層，取樣間隔為10 cm，取樣時間分別在油葵播種前一天（6月2日）、苗期（6月26日）、拔節(jié)期（7月31日）、開花期（8月28日）、成熟期（10月9日），3次重復(fù)。

土壤鹽分：采用電導(dǎo)率法，采樣日期同上，測定深度為0～60 cm土層，取樣間隔為20 cm；

土壤容重及孔隙度：容重測定采用環(huán)刀法，分別于6月1日（覆蓋處理前）和10月9日（收獲前）取土，深度為0～10、>10～20、>20～40、>40～60 cm共4層，測定各土層土壤體積質(zhì)量并計算孔隙度；其中，土壤孔隙度計算公式為

土壤孔隙度=（1?容重/密度）×100% （1）

油葵出苗、生長狀況及產(chǎn)量：于幼苗期調(diào)查油葵每天的出苗數(shù)，并統(tǒng)計出苗率及出苗天數(shù)，收獲前統(tǒng)計存活率。油葵收獲期，選取各小區(qū)連續(xù)2行，每行10株，共20株油葵，常規(guī)方法測定株高、莖粗，盤徑、單盤粒質(zhì)量及百粒質(zhì)量；其中，出苗率和存活率的計算公式為

出苗率=（實際出苗數(shù)/種子數(shù)）×100% （2）

存活率=（實際存活數(shù)/出苗數(shù)）×100% （3）

耗水量采用水量平衡法計算，

ET =ΔW+++?（4）

作物水分利用效率計算公式為：

WUE=/ET （5）

作物降水利用效率計算公式為：

PUE=/（6）

式（4）～（6）中，ET為作物生育期內(nèi)的蒸散量，mm；為生育期降水量，mm；為生育期灌溉量，mm；Δ為相鄰2次取樣0～100 cm土層蓄水量變化，mm；為時段內(nèi)地下水的補給量，mm；為時段內(nèi)地表徑流量，mm；為作物產(chǎn)量，kg/hm2。由于試驗區(qū)在全生育期內(nèi)次降雨量較小，且本試驗高埂種植，地勢平坦，未進行灌溉，有效降水量少，不產(chǎn)生地面徑流，可忽略徑流和地下水補給影響，因此耗水量與降雨和蒸散有關(guān)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Surfer8.0、SPSS22.0和 Microsoft Excel 2007 軟件進行處理，Duncan新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗（=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗期降水特征

根據(jù)試驗期當年實測氣象資料與多年平均降水資料圖1顯示，研究區(qū)降水量時間變異性強，各月份間有較大差異。該區(qū)多年平均降水量為176.87 mm，試驗當年降水量為184 mm為平水年。生長期內(nèi)，油葵苗期（6月）降水增多，現(xiàn)蕾期至成熟期內(nèi)（7月—10月）降水減少是當年的降雨顯著特征。同時出現(xiàn)了1個干旱少雨強蒸發(fā)階段為8月1日至8月25日無有效降雨。

圖1 研究區(qū)2014年和1992－2012年月降水量

2.2 土壤水分的變化

2.2.1 土壤含水率的空間變化特征

從土壤含水率變化來看（圖2），油葵對不同處理土壤水分的利用表現(xiàn)出一定的階段性，不同覆蓋方式水分消耗的土層深度有所不同。苗期PSM處理在30～100 cm的土層平均土壤含水率為28.25%，分別比PM和SM高出6.18%、2.85%，而其20～30 cm土層土壤含水率顯著低于PSM、CK（<0.05），與SM差異不顯著；3種覆蓋PM、PSM、SM處理0～10 cm的土壤含水率均顯著高于（<0.05）CK處理。現(xiàn)蕾期，有效降水（>5 mm）。大幅減少，PSM處理在60～100 cm土層土壤含水率分別比PM 、SM和CK高出12.95%、18.03%、7.04%；PSM處理的30～50 cm、SM處理的40～70 cm、PM處理的60～90 cm土層含水率與各處理苗期相比較顯著消耗降低（<0.05）。8月1日至8月25日期間25 d無有效降雨，氣溫高蒸發(fā)量大，油葵正值開花期，營養(yǎng)與生殖生長并進，作物蒸發(fā)蒸騰需水量高，PSM、SM處理水分主要消耗在30～50 cm土層，分別比現(xiàn)蕾期顯著降低了45.28%、36.27%；PM處理水分主要消耗在80～100 cm土層，降低了20.65%；CK處理水分主要消耗在80～100 cm土層降低了43.15%。在乳熟期，PSM處理水分主要消耗在60～100 cm土層比開花期有顯著降低（<0.05），PM在40～50 cm土層土壤水分降了低19.99%。

注：PSM、PM、SM和CK分別為地膜秸稈復(fù)合覆蓋、地膜覆蓋、秸稈覆蓋和常規(guī)無覆蓋耕作4種處理，下同。

2.2.2 土壤水分垂直變異特征

土壤水分的變異系數(shù)CV表明了各土層土壤水分運動的活躍程度。土壤水分變異系數(shù)受降雨、作物蒸騰和覆蓋處理不同的影響，呈現(xiàn)出波動性變化。如圖3所示，0～20 cm土層，覆蓋處理PM、PSM、SM均顯著低于CK的變異系數(shù)（<0.05），變異系數(shù)由小到大依次為PM

圖3 土壤含水率變異系數(shù)

2.3 土壤鹽分的變化

播種至現(xiàn)蕾期（圖4），PSM處理0～60 cm土體脫鹽0.97 g/kg，SM處理脫鹽0.37 g/kg，PM和CK處理分別積鹽1.28，0.45 g/kg；現(xiàn)蕾期至乳熟期間，PSM處理積鹽量為0.51 g/kg，顯著低于PM（0.65 g/kg）、SM（1.32 g/kg）處理（＜0.05），在整個生育期內(nèi)，PSM處理40～60 cm土層保持相對較低土壤含鹽量。說明PSM處理在0～60 cm耕層土壤比其他2種覆蓋抑制鹽分效果好。在現(xiàn)蕾至乳熟期間，在20～40cm、40～60cm土層PSM處理含鹽量分別為1.33和1.41 g/kg，分別比PM的土壤含鹽量4.07和4.87 g/kg，低了2.74和3.47 g/kg；乳熟期，PSM各層土壤含鹽量均顯著低于PM處理（<0.05）。PSM與SM處理相比較，PSM處理在開花期的0～20、40～60 cm和乳熟期的20～60 cm土層抑鹽效果顯著優(yōu)于SM處理（<0.05）。SM處理由于后期秸稈腐解，表層土壤逐步暴露于空氣中，表層積鹽嚴重。PSM處理的土壤鹽分表聚程度顯著低于其他3個處理。3種覆蓋處理0～20 cm土層的鹽分表聚現(xiàn)象均出現(xiàn)生育期后半程，其中PSM、SM處理出現(xiàn)于現(xiàn)蕾期-開花期，PM處理發(fā)生在開花期-乳熟期。無覆蓋CK處理于播種期-苗期發(fā)生鹽分的表聚，正值幼苗期鹽分敏感時段，必然造成一定程度的死苗及減產(chǎn)。由于作物根系的向下生長，越后期出現(xiàn)鹽分的表聚，對作物生長負面影響越小一些。進一步說明了PSM處理可以增強土壤鹽分緩沖性。

圖4 油葵生育期內(nèi)土壤含鹽量動態(tài)變化

2.4 土壤容重及孔隙度的變化

圖5為不同覆蓋對土壤容重和孔隙度的影響，經(jīng)過一個生長期，在其自身重力作用及其他因素的影響下，成熟期土壤容重比處理前均有不同程度增加。>10～20 cm土層，PSM處理土層容重比PM、SM和CK處理分別低7.19%、4.05%和9.55%。PSM處理0～40 cm土層容重與處理前差異不顯著。PM處理在0～40 cm以上土層的土壤容重比處理前顯著增加（<0.05），在0～10 cm土層，其土壤容重達1.55 g/cm3，比PSM、SM和CK分別高出13.14%、9.93%和6.16%。40 cm以下各處理土層的土壤均未受到耕作機具擾動，處理間差異不顯著。

0～40 cm土層，各處理收獲期土壤孔隙度較處理前均有不同程度降低，隨土層的加深而減小。其中PSM成熟期孔隙度與處理前差異不顯著，PM處理與處理前孔隙度有顯著降低（<0.05）；PSM處理土層孔隙度均值比PM提高了8.85%（<0.05）>10～20 cm土層，PSM處理土層孔隙度均值比SM和CK處理提高了4.46%和12.01%（<0.05）。表明PSM處理較PM、SM和CK處理能使耕層土壤孔隙狀況得到改善，促成良好土壤結(jié)構(gòu)的形成。

注：同一土壤深度的不同小寫字母表示處理間在5%水平上差異顯著，下同。

2.5 覆蓋對油葵生長、產(chǎn)量和水分利用效率的影響

2.5.1 油葵生長及產(chǎn)量特征值

PSM處理產(chǎn)量比PM、SM處理和CK分別提高了35.45%，120.15%，87.80%（<0.05）；PM處理產(chǎn)量比SM、CK分別提高了62.53%，38.65%（<0.05），SM處理產(chǎn)量低于CK17.22%（<0.05）。產(chǎn)量最高的PSM處理具有最高的株高株高、莖粗、單盤粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量，而產(chǎn)量最小的SM處理在株高、單盤粒質(zhì)量、莖粗顯著低于CK。PSM、PM株高、莖粗、單盤粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量均顯著高于SM、CK（<0.05），這是PSM、PM產(chǎn)量構(gòu)成方面增產(chǎn)的主要原因。由于試驗為堿化土壤，油葵出苗率及成株率對產(chǎn)量影響較大。出苗天數(shù)的大小順序為PSM

表2 不同覆蓋處理油葵生育期特性與產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.5.2 耗水量與水分利用效率

PSM處理的耗水量較PM、SM處理和CK均顯著提高，分別增加56.45、87.39和51.26 mm（<0.05），耗水強度的大小順序與總耗水量趨勢一致，PSM處理的耗水強度較PM、SM處理和CK均顯著提高，分別增加 47.67%、99.27%和41.92%（<0.05）。

表3 不同處理對油葵水分及降水利用效率的影響

由WUE的分析結(jié)果可知，PSM處理的水分利用效率顯著高于SM、CK（<0.05），分別比SM、CK提高了10.80%、32.71%，與PM處理差異不顯著；從PUE的數(shù)據(jù)來看，PSM處理的降水利用效率顯著高于PM、SM和CK（<0.05），SM與CK處理差異不顯著；PSM處理的降水利用效率分別比處理PM、SM和CK提高了14.71%、86.45%和59.05%。PSM處理降水利用效率比相對于單一地膜或秸稈覆蓋及傳統(tǒng)無覆蓋之中模式中得到了顯著的提升，在水分利用效率的提高中起到了重要的作用。

3 討 論

3.1 地膜秸稈復(fù)合覆蓋提高土壤保墑和深層儲存降水能力

在無灌水條件下，土壤水分主要受降雨、地表覆蓋和作物耗水等因素影響。與單一覆蓋和無覆蓋方式相比較，地膜秸稈復(fù)合覆蓋消耗的土壤水分深度的下移相對最慢，說明了其上表層抑制蒸發(fā)顯著，中下層能較好貯存降水水分，在作物生長中后期調(diào)用60～90 cm土層水分來滿足土壤蒸發(fā)和作物的高蒸騰需要，可與作物的需水期形成較好的同步。各覆蓋消耗的土壤水的深度也有所不同，地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理于作物生育后期消耗60～100 cm土壤水分，地膜處理在作物生育前期即開始消耗該層土壤水分，這也是單一地膜覆蓋會造成作物早衰的原因之一，復(fù)合覆蓋可以有效減少此現(xiàn)象發(fā)生。成熟期，地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理在1 m土體平均土壤含水率顯著小于無覆蓋處理，可能由于作物地上部分比其他處理蒸騰大和根系量增加[31]及縱深分布范圍加大造成的深層儲水量消耗增加。這與覆膜措施存在消耗土層深層儲水的已有研究結(jié)果是一致的[27,32]。另一方面，此種復(fù)合覆蓋在降水充足時期通過膜側(cè)匯集雨水[24-25]的特殊入滲方式，有利于地表淺層水分向深層運移和補充油葵的各生長階段消耗；其淺表層（0～20 cm）土壤水分的變異系數(shù)規(guī)律與已有田飛等[28,31-32]指出的覆蓋處理土壤水分穩(wěn)定性增強的研究趨勢相符合；在深層（>30～90 cm）土壤水分穩(wěn)定性與前人研究有一定差異，復(fù)合覆蓋此深度的土壤水分活躍性顯著高于其他處理（<0.05）。在收獲后降水較少情況下，建議有灌水條件的改良堿土利用冬灌來及時補充復(fù)合覆蓋土壤水分的消耗，避免第二年土壤出現(xiàn)干層。

3.2 地膜秸稈復(fù)合覆蓋有效降低土壤容重、提高土壤孔隙度

不同覆蓋方式的影響著油葵生育期內(nèi)土壤容重及孔隙的變化過程，對土壤水分及對降水的貯存量的有直接影響。地膜秸稈復(fù)合覆蓋具有相對較低土壤容重和較高土壤孔隙度，從而增加了降水貯存量及土壤重力水的入滲，調(diào)節(jié)了耕層土壤有效水庫容，減少了土壤毛管水無效蒸發(fā)，為后期作物高產(chǎn)創(chuàng)造了有利的水分條件。單一地膜覆蓋在成熟期0～40 cm土壤容重顯著大于他2種覆蓋，這與已有的研究結(jié)果一致[27,35]。同時，地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理良好的土壤結(jié)構(gòu)促進了殘留的土壤堿分和脫硫石膏充分發(fā)生反應(yīng)，并及時向下淋洗置換出的有害鹽分，維持根區(qū)相對低鹽適宜生長區(qū)，優(yōu)化作物根區(qū)土壤水鹽環(huán)境。

3.3 地膜秸稈復(fù)合覆蓋抑制土壤積鹽

油葵的苗期至現(xiàn)蕾期為水鹽敏感時期[19]，降水易引發(fā)表土的板結(jié)及鹽害，直接影響到作物出苗、成活及前期的營養(yǎng)生長。復(fù)合覆蓋膜孔處因有秸稈，能保持較好土壤結(jié)構(gòu)，增強了入滲和淋洗作用，有效減輕堿性土壤泥濘、板結(jié)及鹽害。單一地膜處理的表層土壤一直處在較高水分狀態(tài)，>20～60 cm土層脫鹽效果不佳，造成作物中、后期受到鹽害。在整個生育期內(nèi)，地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理>40～60 cm土層保持在4種處理中最低土壤含鹽量，其保持的良好耕層土壤結(jié)構(gòu)，有利于利用降水充分向下淋洗耕層改良過程置換出的鹽分或穩(wěn)定鹽分含量提高作物的耐鹽適應(yīng)性[36-37]，從而大大降低了在淋洗量不足情況下，化學(xué)改良堿性土壤發(fā)生次生鹽害的幾率；同時，地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理增強了土壤鹽分緩沖性強，減少和推遲了鹽分的表聚，降低了表層鹽分對作物的毒害性。該處理中秸稈部分在腐解過程中，還可以改善土壤養(yǎng)分[38]和生物活性[14,39-40]，促進作物的地上與地下部分生長，提高蒸發(fā)“無效水”向蒸騰“有效水”的轉(zhuǎn)化，加快堿化土壤改良進程，形成良性的循環(huán)。

3.4 地膜秸稈復(fù)合覆蓋提高油葵出苗存活率、產(chǎn)量及降水利用率

鹽堿地低產(chǎn)田產(chǎn)量不穩(wěn)定，與苗期保苗率低有關(guān)。地膜秸稈復(fù)合覆蓋作物的存活率顯著高于地膜覆蓋、秸稈覆蓋和無覆蓋常規(guī)種植，為后期保產(chǎn)和增產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。單一秸稈覆蓋出苗率低而造成減產(chǎn)，可能由于其前期溫度降低[22,26]影響了油葵的出苗率。降水利用效率（PUE）反映了旱地農(nóng)業(yè)降水的生產(chǎn)潛力。在增加耗水量情況下，復(fù)合覆蓋的種植模式相對于常規(guī)種植依然能顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率，尤其是降水利用效率顯著高于地膜覆蓋、秸稈覆蓋和常規(guī)種植模式。這與前人的部分研究結(jié)果[41-42]中的覆蓋栽培總體耗水量有所減少有一定差異，與前人研究得出的提高水分利用效率[24-25,43]趨勢是一致的。究其原因可能由于在不同水分條件下，復(fù)合覆蓋處理的抑蒸、保苗效果好，地上、地下部分生長的增加及物候期相對延長，因而復(fù)合覆蓋油葵后期蒸騰作用的耗水量顯著大于無覆蓋處理。在龜裂堿土改良中，采用地膜秸稈復(fù)合覆蓋方式旱作種植油葵能提高天然降水的生產(chǎn)潛力，促進節(jié)水生產(chǎn)，增加經(jīng)濟效益。

4 結(jié) 論

1）在降水量較多時期，地膜秸稈復(fù)合覆蓋有效提高了30～100 cm土層土壤貯水、持水能力，相對單一覆蓋延遲消耗深層土壤水分的時間，在30～90 cm的土壤水分活躍性顯著高于其他處理。

2）地膜秸稈復(fù)合覆蓋在堿土改良過程中比單一覆蓋抑鹽效果佳，其土壤鹽分緩沖性強，鹽分表聚推遲至作物生長后期，程度顯著低于其他3個處理，減少單一覆蓋和常規(guī)種植的土壤鹽分對作物早起鹽分敏感生長時段的毒害。

3）地膜秸稈復(fù)合覆蓋能相對保持較低土壤容重和較高土壤孔隙度促進土壤結(jié)構(gòu)的改良，有利于提高土壤有效水庫容和加快淋洗進程。

4）地膜秸稈復(fù)合覆蓋處理產(chǎn)量比地膜、秸稈處理和無覆蓋種植分別提高了35.45%，120.15%，87.80%（<0.05），提高了苗期存活率；生育期的耗水量較地膜、秸稈處理和常規(guī)無覆蓋種植分別增加 56.45、87.39 和 51.26 mm（<0.05）；其降水利用效率分別比地膜、秸稈和無覆蓋提高了14.71%、86.45%和59.05%；水分利用效率分別比秸稈、無覆蓋提高了10.80%、32.71%。

綜上所述，地膜秸稈復(fù)合覆蓋種植方式可調(diào)節(jié)土壤有效水庫容，增強土壤保墑抑鹽能力，改善作物根區(qū)土壤水鹽環(huán)境，提高天然降水的生產(chǎn)潛力；在堿土改良的初期促進保苗增產(chǎn)。同時，由于研究區(qū)降水變異性強，試驗?zāi)晗掭^短，得出的初步結(jié)論還有待于進一步結(jié)合田間蒸發(fā)蒸騰及作物多項指標做更深入的定點多年監(jiān)測研究。

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Plastic film and straw combined mulchingimproving water and salt characteristics of Takyr Solonetzs and yield of oil sunflower

Lü Wen1,2,3, Sun Zhaojun2,3, Chen Xiaoli4, Zhao Xining1, Gao Xiaodong1, Wu Pute1※

(1.,,712100,; 2.,,750021,; 3.()750021,; 4.,,712100,)

Saline alkali wasteland and low-yield fields are important reserve of cultivated land in China. The chemical methods of industrial waste desulphurization gypsum (CaSO4·2H2O) have achieved certain results and good environmental protection benefits at the aspect of improving alkaline soil. Scarce water resource, soil hardening and salt concentration in early improvement are still the key factors that restrict the development of agricultural production in chapped alkali soil by using waste desulfurization gypsum from power plant. In order to improve rainfall utilization efficiency, and restrain the problems of salt aggregation on soil surface and soil compaction in the process of chemical improvement of alkaline soil, a field experiment was conducted, which included 3 soil surface mulching methods: combined mulching of plastic film and straw (the straw was firstly used, then covered with mulching film, and later seeding was conducted artificially; the aperture was 4 cm, and the straw mulch was restored at the orifice after sowing), plastic film mulching (white transparent polyethylene film, width of 2 m, thickness of 0.02 mm), and straw mulching (spring wheat straw, length of 8-12 cm, coverage amount of 0.6 kg/m2). The experiment included 4 treatments: plastic film and straw combined mulching (PSM), plastic film mulching (PM), straw mulching (SM) and conventional tillage (CK), which were designed to explore the dynamic structure characteristics of soil water salt and its effect on yield of oil sunflower () at Pingluo saline-soil Experimental Station in Ningxia. The soil moisture contents at the depth of 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100 cm were measured; soil salt contents and soil bulk densities of different soil depth profiles (10, 20, 30, 40, 50, 60 cm) were measured for different treatments. And the results showed that: The PSM treatment effectively improved the water storage and water holding capacity of 30-100 cm soil layer. It delayed the time of oil sunflower consuming the moisture in 60-100 cm soil depth. The water activity in the 30-90 cm soil layer under PSM treatment was higher than that of other single coverage models. Salt accumulation on soil surface was delayed to the later stage of crop growth, and its level was significantly lower than the other 3 treatments, reducing the toxicity of soil salinity in early salt-sensitive growth period of crops compared with single coverage and conventional planting. The combined mulch promoted the improvement of soil structure with relatively low soil bulk density and higher soil porosity, which is beneficial to improve soil effective water storage capacity and accelerate the process of leaching. The PSM treatment improved survival rate and yield of oil sunflower in seedling stage. The precipitation use efficiency under the PSM treatment was increased by 14.71%, 86.45% and 59.05% respectively compared with the PM, SM and CK treatments, and the water use efficiency was increased by 10.80% and 32.71%, respectively, compared with the SM and CK treatments. Therefore, the plastic film and straw combined mulch can improve soil structure, which is beneficial to enhance soil effective water storage capacity and accelerate the process of leaching.

plastic film; straw; soils; combined mulch; soil water and salt; yield; precipitation use efficiency

呂 雯，孫兆軍，陳小莉，趙西寧，高曉東，吳普特. 地膜秸稈復(fù)合覆蓋改善龜裂堿土水鹽特性提高油葵產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(13)：125－133.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.015 http://www.tcsae.org

Lü Wen, Sun Zhaojun, Chen Xiaoli, Zhao Xining, Gao Xiaodong, Wu Pute. Plastic film and straw combined mulchingimproving water and salt characteristics of Takyr Solonetzs and yield of oil sunflower[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(13): 125－133. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.015 http://www.tcsae.org

2017-04-15

2018-05-23

國家自然科學(xué)基金（41571506、51579212），國家重點研發(fā)計劃（2016YFC0400204），國家林業(yè)公益性行業(yè)科研重大專項（201504402），陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程項目（2015KTCL02-25、2016KTZDNY-01-03）。

呂 雯，助理研究員，主要從事水土資源高效利用研究。 Email：lvwen2011@hotmail.com

吳普特，研究員，主要從事水土保持與節(jié)水農(nóng)業(yè)方面研究。Email：gjzwpt@vip.sina.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.13.015

S156.4; S152.7

A

1002-6819(2018)-13-0125-09