不同滲灌模式對青貯玉米苗期土壤養(yǎng)分變化的影響

劉震 閆旭東 黃偉 黃素芳 趙忠祥 曹平平 郭志頂 王秀領(lǐng) 生振紅 徐玉鵬

摘要：以作物滲灌試驗(yàn)區(qū)土壤為研究對象，通過測定不同空間土壤養(yǎng)分，研究不同滲灌次數(shù)對青貯玉米苗期不同位置土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，0～20、20～40 cm滲灌土壤中（不含CK）pH值最高值均出現(xiàn)在L0處，與CK相比，pH值分別提高了6.29%和10.28%;最低值均出現(xiàn)在L1/2處，較CK值分別提高了0.67%和0.40%。W2和W3顯著提高了不同土壤空間位置的pH值。隨著滲灌次數(shù)的增加，不同深度及位置的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。W2處理顯著提高了不同位置土壤的有機(jī)質(zhì)含量。不同滲灌次數(shù)及不同深度的滲灌中速效氮含量L1/2顯著高于L0及L1/4，最大值均出現(xiàn)在L1/2-W1處理中，較CK分別提高了98.52%和82.72%;不同滲灌次數(shù)及不同深度的滲灌中速效磷均隨滲灌次數(shù)的增加而降低，各處理土壤速效磷含量多顯著低于CK（P<0.05）;速效鉀含量隨滲灌次數(shù)增加呈現(xiàn)遞增趨勢，0～20、20～40 cm土壤中峰值均出現(xiàn)在L1/2處，較CK處理分別增加了34.14%和10.19%?？傮w來說，青貯玉米苗期滲灌2次較好，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮等養(yǎng)分的含量，有助于青貯玉米幼苗的早期發(fā)育。

關(guān)鍵詞：滲灌;青貯玉米;土壤養(yǎng)分;氮磷鉀;有機(jī)質(zhì)

中圖分類號：S158;S513.07 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）08-0228-06

我國是資源大國，也是農(nóng)業(yè)大國，水資源占世界總量的9%，而人均水資源占有量卻僅為 2 800 m3，相當(dāng)于世界平均水平的1/4，其中農(nóng)業(yè)用水占有很大比重，目前達(dá)70%以上，其中農(nóng)田灌溉用水量占農(nóng)業(yè)用水量的 90%～95%。農(nóng)業(yè)灌溉缺口每年平均約為 300億m3。隨著我國水資源矛盾日益突出，農(nóng)田用水浪費(fèi)現(xiàn)象依然十分嚴(yán)重，因此如何合理利用我國目前現(xiàn)有水資源已經(jīng)成為了我國面臨的嚴(yán)峻問題[1]。

滲灌是一種不同滴灌和噴灌的新型灌溉技術(shù)，它是指將灌溉水通過滲灌管以滲透方式進(jìn)入土壤中，通過土壤顆粒的吸水作用向四周土壤擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)對作物的灌溉[2]，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于溫室蔬菜、樹木和瓜果等經(jīng)濟(jì)作物領(lǐng)域[3-7] ?，F(xiàn)階段多數(shù)報(bào)道主要集中于滲灌對土壤理化性質(zhì)的影響，韋彥等研究表明，滲灌減少了土壤深層滲漏及表面水分蒸發(fā)并減少硝態(tài)氮的淋洗量，水分利用率較普通灌溉提高了68.7%[8]。李文等也通過對不同灌溉方式的研究發(fā)現(xiàn)，滲灌可以降低土壤CO2排放通量，提高土壤表層的土壤總有機(jī)碳含量[9-10]。也有研究表明滲灌措施對土壤腐殖質(zhì)及土壤養(yǎng)分會產(chǎn)生一定影響[6，11]。但目前對于華北地區(qū)滲灌技術(shù)對于土壤不同滲灌位置的養(yǎng)分影響的報(bào)道較少。

因此，本試驗(yàn)以華北地區(qū)滲灌土壤為研究對象，在青貯玉米苗期進(jìn)行不同次數(shù)滲灌，測定不同處理各層次的土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的含量，以期初步了解滲灌對青貯玉米苗期不同滲灌深度及位置的土壤養(yǎng)分變化情況，為確定適宜華北地區(qū)的滲灌模式提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為推廣滲灌技術(shù)、減少水資源承載壓力、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供了解決辦法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年6—7月在河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院東光試驗(yàn)基地（116°32′24″ E，37°53′24″ N）內(nèi)進(jìn)行。該地區(qū)年均溫13 ℃，≥10? ℃積溫 4 349 ℃，年總降水量為400～600 mm，其中，80%降水量集中在每年的7—9月。

1.2 試驗(yàn)方法

滲灌管采用滄州銀龍塑業(yè)有限公司生產(chǎn)的聚乙烯（PE）管，播種前鋪設(shè)。2條滲灌管間距 0.8 m，埋深 0.4 m。試驗(yàn)小區(qū)長15 m，寬25 m，各小區(qū)滲灌管與供水主管道連接處設(shè)有閘閥，可控制各小區(qū)滲灌管的閉合。試驗(yàn)共分4個(gè)處理，分別為滲灌0次（W0，對照）、1次（W1）、2次（W2）及3次（W3）。播種當(dāng)日滲灌后每10 d滲灌1次，每次滲灌量為 28 m3（750 m3/hm2），利用管道首端流量計(jì)控制灌溉量。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，各小區(qū)設(shè)立5 m寬間隔道，防止采樣點(diǎn)水分及養(yǎng)分過度互移。試驗(yàn)采用河南農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育的玉米品種金嶺青貯10，底施專用復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為22%、15%、5%） 600 kg/hm2，播種密度為75 000株/hm2，0.6 m等行距機(jī)播，播種日期為2019年6月10日。

各試驗(yàn)處理按照滲灌管道上方（以下簡稱L0）、滲灌管1/4（2條滲灌管水平距離1/4處，以下簡稱L1/4）和滲灌管1/2（2條滲灌管水平距離1/2處，以下簡稱L1/2）設(shè)置取樣點(diǎn)，取樣深度分別為0～20、20～40 cm。各小區(qū)設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)同一層土樣取3份混合為1份待測樣品帶回室內(nèi)進(jìn)行土壤養(yǎng)分測定。滲灌日期分別為2019年6月11日（W0、W1）、6月21日（W2）和7月2日（W3）。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

pH值采用水土比2.5 mL ∶1 g，pH計(jì)測定。速效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷含量采用 NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用 CH3COONH4-火焰光度計(jì)法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，SigmaPlot 14.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滲灌次數(shù)對土壤pH值的影響

由圖1所示，隨著滲灌次數(shù)的增加，土壤pH值總體呈增長趨勢。0～20 cm土層，W2和W3處理pH值顯著高于對照（P<0.05）。其中，pH值最高為7.94，出現(xiàn)在W3處理中，同此位置W0相比，pH值升高了0.47，增加幅度為6.29%;W1處理也可提高土壤pH值，L0、L1/4和L1/2分別提高了3.53%、3.84%和0.58%;除L1/2位置外，W1與W0均差異顯著。20～40 cm土層規(guī)律同0～20 cm土層相似，與W0相比，W2和W3處理顯著提高了不同位置的pH值，最高值8.26出現(xiàn)在W3中，同此位置的W0相比，pH值升高了0.77，增加幅度為10.28%。L1/2位置W1處理pH值比W0增加了0.03，提高幅度為0.40%，但差異不顯著。

由此可知，pH值隨水平距離增加呈逐漸降低的趨勢，最大值均出現(xiàn)在L0處，最小值均出現(xiàn)于L1/2處;W2和W3處理可以顯著增加土層不同水平位置及深度的pH值。

2.2 不同滲灌次數(shù)對土壤速效氮含量的影響

如圖2中所示，0～20 cm 土層L1/4、L1/2位置不同滲灌次數(shù)速效氮含量與CK間均差異顯著。L0處速效氮含量隨滲灌次數(shù)的增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢;L1/4處處理組速效氮含量顯著高于W0，但W1和W2處理間差異未達(dá)顯著水平;L1/2處處理組速效氮含量隨灌溉次數(shù)的增加呈先下降后上升的趨勢。L1/4 和L1/2中，不同滲灌次數(shù)土壤速效氮含量顯著高于W0，L1/2-W1處理速效氮含量最高，達(dá)到175.37 mg/kg，顯著高于W0，增加幅度為98.52%，L0-W3處理速效氮含量最低，為64.03 mg/kg，同W0相比，降低了28.42%。20～40 cm土層中隨著灌溉次數(shù)的增加，L0處速效氮含量逐漸減少，L1/4處速效氮含量呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢，但除L1/4-W3外，W1、W2與W0均未達(dá)顯著水平;L1/2處速效氮含量也呈現(xiàn)逐步降低的趨勢。L0處處理組速效氮含量均顯著低于W0，W1、W2、W3分別下降了14.49%、15.87%和34.95%，速效氮含量最低值L0-W3，為 67.03 mg/kg。速效氮含量最高值為178.72 mg/kg，為L1/2-W1處理，同W0相比增加了82.72%。

2.3 不同滲灌次數(shù)對土壤速效磷含量的影響

從圖3可以看出，0～20 cm土層中，不同位置速效磷含量均隨滲灌次數(shù)的增加而降低，各處理土壤速效磷含量顯著低于W0。L0中W1、W2、W3同W0相比降低分別降低了14.60%、20.08%和66.10%，L1/4中分別降低了12.56%、52.58%和64.77%，L1/2中分別降低了25.80%、57.84%和61.64%。其中最低值為6.13 mg/kg，出現(xiàn)在L0-W3中。20～40 cm土層中速效磷含量變化規(guī)律同 0～20 cm土層相似，均隨滲灌次數(shù)的增加而逐漸降低，各處理速效磷含量顯著低于W0（L0-W1、L1/2-W1除外），L0-W1速效磷含量同W0相比略有增加，但未達(dá)顯著水平。速效磷含量最低值為 8.15 mg/kg，出現(xiàn)在L1/4-W3，比W0降低了56.39%。

2.4 不同滲灌次數(shù)對土壤速效鉀含量的影響

如圖4所示，0～20 cm土層中，各位置速效鉀含量隨滲灌次數(shù)的增加呈遞增趨勢;W1處理速效鉀含量在L0顯著低于CK（P<0.05），在L1/4、L1/2與W0差異不顯著;W2處理速效鉀含量在L1/4、L1/2顯著高于W0，L0位置與W0差異不顯著，W3處理在各位置均顯著高于CK（P<0.05）;土壤速效鉀最高值為216.44 mg/kg，出現(xiàn)在L1/2-W3處理，同W0相比，提高了34.14%。20～40 cm土層中，隨著灌溉次數(shù)的增加速效鉀含量均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢。其中峰值為228.07 mg/kg，位于L1/2-W2處，比W0提高10.19%。最低值位于L1/4-W1處，含量為153.40 mg/kg，較CK降低了24.76%。

2.5 不同滲灌位置及灌溉次數(shù)對土壤養(yǎng)分的影響

從表1中可以看出，滲灌位置（L）及灌溉次數(shù)（W）均會對不同土層的pH值、速效氮、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量產(chǎn)生顯著影響，且二者之間除對 0～20 cm土壤中 pH值影響不顯著外，土壤中各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)均受到滲灌位置和灌溉次數(shù)間交互作用的影響。

為了探明不同滲灌位置及次數(shù)對土壤養(yǎng)分的影響，進(jìn)一步分析滲灌位置（L）和滲灌次數(shù)（W）的交互作用。

由表2和表3可以看出，在相同滲灌次數(shù)下，0～20、20～40 cm土壤中速效氮和速效鉀含量在多數(shù)情況隨距滲灌位置的增加而增加，速效磷含量受距離影響較小，pH值隨水平距離的增加而減少。

3 結(jié)論與討論

地下滲灌目前廣泛應(yīng)用于設(shè)施蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物中[4，12-14]。在滿足植物生理生長需求的條件下，可以將普通灌溉轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯幼饔糜谧魑锔档墓喔?，從而使水分直接在土壤中向四周運(yùn)移[15]，減少水分在地表蒸發(fā)量。同時(shí)，研究表明水分運(yùn)移過程也會對土壤養(yǎng)分產(chǎn)生一定的影響，滲灌可以提高土壤表層有機(jī)質(zhì)含量及陽離子交換量[16]。也有研究表明，不同灌溉方式會對土壤中N2O排放產(chǎn)生影響，由于滲灌沒有給微生物提供充足的反應(yīng)底物，降低了硝化及反硝化作用，抑制了土壤中N2O排放[17-25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，地下滲灌水平方向上來講，0～40 cm土壤內(nèi)pH值隨距離滲水管的增加而降低，且不同水平距離上，W2處理的pH值顯著高于W0（P<0.05）。說明滲灌的水平距離同土壤pH之間存在一定的關(guān)系。而不同滲灌次數(shù)及滲灌位置也會對土壤中有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量產(chǎn)生一定影響。在不同滲灌次數(shù)及深度的土壤中，有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出先降低再升高最后再降低的趨勢，同對照相比，有機(jī)質(zhì)含量的峰值均出現(xiàn)在W2處，說明W2可以顯著提高不同滲灌位置的土壤有機(jī)質(zhì)含量。以L0為中心點(diǎn)，速效氮含量隨著滲灌水平距離的增加而增加，最大值均出現(xiàn)在W2處理的L1/2處。隨著滲灌次數(shù)的增加，不同位置的0～40 cm土壤中速效磷含量呈現(xiàn)下降的趨勢，速效鉀含量呈現(xiàn)上升趨勢。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，不同距離及深度pH值隨滲灌管距的增加而減少，且W2處理可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，速效氮、速效磷及速效鉀等含量同其他處理中養(yǎng)分峰值差異不顯著，因此，推薦在青貯玉米苗期進(jìn)行2次滲灌，有助于青貯玉米苗期生長。

本試驗(yàn)僅針對土壤不同空間位置土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，對于滲灌過程中水肥耦合現(xiàn)象及滲灌時(shí)期土壤養(yǎng)分作用機(jī)制研究較淺，還須結(jié)合室內(nèi)模擬試驗(yàn)進(jìn)一步研究，以求在節(jié)水的同時(shí)減少肥料投入，從而達(dá)到發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的目的。

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