地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤水鹽分布特征的影響

摘要：為探究不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)南疆棉田土壤水鹽分布特征的影響，本研究于2021—2022年在新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣棉花地開展試驗(yàn)，以裸地（M0）為對(duì)照，設(shè)置高堡膜覆蓋（M1）和普通PE地膜覆蓋（M2）2種地膜處理，以及3 150（W1）、4 050（W2）、4 950 m3·hm-2（W3）3個(gè)灌溉量，分析了不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田0～60 cm土壤含水率、鹽分、水鹽分布均勻系數(shù)、鹽分變化量和脫鹽率的影響。結(jié)果表明：2021—2022年，隨著灌溉量的增加，棉田土壤的含水量均呈上升趨勢，鹽分顯著降低。棉田土壤水分的縱向運(yùn)移能力均顯著提高，膜間上層土壤鹽分的淋溶效果顯著，但水分分布均勻度和鹽分分布均勻度均逐漸下降，鹽分變化量和脫鹽率隨著灌溉量的增加而增大。M1處理0～60 cm土層平均土壤含水率較M0和M2處理分別高5.76%～14.03%和0.86%～2.22%，且M1處理可顯著提高土壤水分分布的均勻度。隨著時(shí)間的推進(jìn)，各處理上層（0～30 cm）的土壤含鹽量呈先降低后升高的變化趨勢，下層（30～60 cm）的土壤含鹽量逐漸升高；M0處理0～60 cm土層平均含鹽量較M1和M2處理分別高24.22%～35.87%和18.88%～30.64%，M1和M2處理的鹽分分布均勻度下降。在二者互作條件下，W3M1處理的土壤含水率最高，2021、2022年分別為26.48%、23.99%，水分的縱向運(yùn)移能力顯著提高，上層土壤鹽分降低，W3M2（2021）、W3M1（2022）的鹽分變化量和脫鹽率最高，分別為0.33 g·kg-1和38.66%、0.33 g·kg-1和45.65%。綜上所述，在高堡膜覆蓋條件下，采用4 950 m3·hm-2的灌溉量時(shí)，可提高棉田土壤含水率，顯著降低膜間土壤含鹽量，有利于土壤排鹽，降低土壤次生鹽漬化，促進(jìn)棉花根系的生長。

關(guān)鍵詞：地膜；灌溉量；機(jī)采棉；水鹽運(yùn)移；南疆

中圖分類號(hào)：S562 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-6819（2025）01-0090-18 doi： 10.13254/j.jare.2023.0695

地膜覆蓋是一種有效的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，具有增溫保墑[1]、防治雜草[2]、抑制鹽分表聚的特性[3]。新疆作為我國西北地區(qū)棉花的主產(chǎn)區(qū)，棉田地膜的使用量和覆蓋面積均位于全國首位[4]。但隨著時(shí)間的推進(jìn)，地膜長時(shí)間使用也造成了嚴(yán)重的殘膜污染[5]。有研究表明，在使用高強(qiáng)度地膜時(shí)，其機(jī)械性能和增溫保墑效果優(yōu)于普通PE地膜，可有效降低新疆棉田殘膜污染[6]。但是，如何在高強(qiáng)度地膜覆蓋下降低作物根區(qū)鹽分，明確棉田土壤的水鹽運(yùn)移規(guī)律及分布特征，已成為抑制棉田鹽漬化形成、促進(jìn)作物生長的關(guān)鍵科學(xué)問題。

土壤水分和鹽分是影響作物生長發(fā)育的重要因素[7]。覆膜后，土壤表層水分變動(dòng)加劇。研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可以提高土壤表層的含水率，促進(jìn)作物根系的生長[8-10]。杜敏晴等[11]的研究表明，在相同的灌溉量下，膜下滴灌的土壤含水率波動(dòng)小于裸地覆蓋的土壤。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，膜下滴灌的土壤含水率逐漸增加，而裸地的土壤含水率則呈下降趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，位于滴灌帶正下方的含水率最高，膜間含水率最小，10～40 cm土層的土壤具有最強(qiáng)的含水率變化，40～100 cm土層的土壤具有較小的含水率變化[12]。長期來看，覆膜可顯著提高土壤表層的含水率。

土壤鹽漬化是指土壤底層的鹽分隨著水分的運(yùn)移轉(zhuǎn)移到地表，水分蒸發(fā)后鹽分積累在土壤表層的過程[13]。土壤鹽漬化會(huì)造成土壤板結(jié)[14]、作物出苗率低、產(chǎn)量下降[15]。地膜覆蓋通過減少土壤水分蒸發(fā)，可有效抑制土壤鹽分向上層移動(dòng)，降低土壤鹽分[16]；也可使土壤中的鹽分運(yùn)移到土壤深層[17]。地膜覆蓋可降低作物在整個(gè)生育期受到的鹽分脅迫，增加作物的產(chǎn)量[3]。棉田灌水后，地膜覆蓋土壤在各生育時(shí)期表層及深層的含水率更高，總體鹽分含量降低，下層鹽分升高，但膜內(nèi)上層的降幅更大。停止灌水后，土壤水分有所降低，鹽分處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。灌溉量作為調(diào)節(jié)土壤鹽分積累的關(guān)鍵影響因素之一，若灌溉不充分，將缺少足夠的入滲水來保證鹽分在水平和垂直方向上的淋洗[18]。研究表明，增加灌溉量可以抑制土壤鹽分進(jìn)入土壤深層[19]。當(dāng)灌溉量增加，土壤垂直壓鹽效果增強(qiáng)，脫鹽區(qū)垂直間距變小[20-21]。膜內(nèi)地表以滴頭為中心的鹽分運(yùn)移方式表現(xiàn)為從地表至深層呈放射狀路徑，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定深度后，位于中軸處的鹽分會(huì)因水量多而運(yùn)移深度較大，但是離中軸更遠(yuǎn)的地方會(huì)由于間距增大而含水量減少，其鹽分運(yùn)移深度同樣也隨之變淺。

目前，已經(jīng)探明了高強(qiáng)度地膜覆蓋對(duì)棉花的增溫保墑效應(yīng)，但高強(qiáng)度地膜在南疆機(jī)采棉區(qū)配套的灌溉栽培管理措施尚不清晰，且對(duì)高強(qiáng)度地膜覆蓋條件下棉田土壤的水鹽運(yùn)移規(guī)律及分布特征研究較少。因此，本研究通過大田試驗(yàn)，探明在不同地膜覆蓋和灌溉量條件下棉田土壤的水鹽運(yùn)移及分布特征，旨在明確不同地膜覆蓋和灌溉量條件下的水鹽調(diào)控效果，以期為優(yōu)化南疆棉田灌溉栽培措施及綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021—2022年在新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣海樓鎮(zhèn)（41°17′N、82°42′E，海拔897 m）進(jìn)行。該地區(qū)年均降水量47.3 mm，年均蒸發(fā)量2 000.7 mm，年日照時(shí)數(shù)3 031.2 h，年均氣溫10.7 ℃，最高氣溫30.9 ℃，最低氣溫-13.7 ℃，無霜期214 d，屬于典型暖溫帶大陸性干旱氣候，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全依賴灌溉。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為沙質(zhì)壤土，耕層范圍內(nèi)平均有機(jī)質(zhì)含量9.8 g·kg-1、全氮0.6 g·kg-1、堿解氮39.5 mg·kg-1、速效磷18.1mg·kg-1、速效鉀111.9 mg·kg-1，容重1.5 g·cm-3，土壤pH 8.3，試驗(yàn)區(qū)初始土壤鹽分含量見表1。地下水位gt;5.0 m，不能補(bǔ)給到作物根系分布層，因此向上補(bǔ)給量忽略不計(jì)。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地膜產(chǎn)品為某企業(yè)研制的采用新型擠出設(shè)備及成型工藝，結(jié)合配方技術(shù)生產(chǎn)的“全回收高性能增產(chǎn)地膜”，該地膜具有增溫保墑性能優(yōu)、地膜的縱向和橫向拉伸負(fù)荷均顯著高于傳統(tǒng)PE地膜、機(jī)械回收率高等特點(diǎn)，簡稱高堡膜，由麥蓋提星聯(lián)科技農(nóng)膜有限公司生產(chǎn)。普通PE地膜由新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣地膜廠生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

2020、2021年年試驗(yàn)均采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中地膜覆蓋為主區(qū)，以裸地（M0）為對(duì)照，設(shè)置高堡膜覆蓋（M1）和普通PE地膜覆蓋（M2）2種地膜處理；灌溉量為副區(qū)，設(shè)置3 150（W1）、4 050（W2）、4 950 m3 ·hm-2（W3）3個(gè)灌溉量，共計(jì)9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次，小區(qū)長9.5 m，寬6.9 m，小區(qū)面積65.55 m2，各小區(qū)由3個(gè)播幅組成。采用“1膜3管6行”機(jī)采棉種植模式（圖1），寬行66 cm、窄行10 cm，株距11 cm，理論種植密度23.92萬株·hm-2。

供試棉花品種為J206-5，由新疆金豐源種業(yè)股份有限公司提供。高堡膜和普通PE 地膜厚度均為0.01 mm，寬度為2.05 m，地表覆蓋度約為80%。為減少邊際效應(yīng)，每個(gè)小區(qū)第1、3幅膜為保護(hù)行，第2幅膜為調(diào)查取樣小區(qū)。滴灌帶間距76 cm，滴頭間距25cm，滴頭設(shè)計(jì)流量2.1 L·h-1，各小區(qū)單獨(dú)安裝水表和開關(guān)，單獨(dú)控水。6月中下旬開始灌溉，8月中旬灌溉結(jié)束，灌溉頻率為每7 d一次，共計(jì)10次，每次灌水量相同，追肥隨水滴施。棉花生育時(shí)期劃分見表2，其他日常管理同大田。

1.4 測定指標(biāo)

1.4.1 土壤含水率

采用TRIME-PICO-IPH TDR剖面土壤水分測量系統(tǒng)，生產(chǎn)商為北京澳作生態(tài)儀器有限公司，使用該系統(tǒng)測定各處理每小區(qū)中間膜，并在同一水平線上測定其寬行和窄行0～60 cm土層的體積含水率（%），每個(gè)處理測3個(gè)重復(fù)，取平均值，取樣位點(diǎn)見圖2。測試從覆膜開始后每7 d測定一次，到吐絮期結(jié)束觀測，并在灌水前后進(jìn)行加測。

1.4.2 土壤鹽分

在棉花的各生育時(shí)期用直徑10 cm 土鉆于每個(gè)處理的第2幅膜行間、膜間兩個(gè)位點(diǎn)取0～60 cm的土樣，每10 cm 一層，取樣位點(diǎn)如圖3 所示。將采回的土壤樣品自然風(fēng)干、磨碎，過2 mm篩，按照水土質(zhì)量比5∶1的比例進(jìn)行混合，在振蕩器上振蕩均勻，沉淀后過濾其浸提液，用電導(dǎo)率儀（DDS-307 型，上海雷磁科學(xué)儀器廠）測定土壤的電導(dǎo)率，用電導(dǎo)率計(jì)算土壤鹽分。

（1）用干燥殘?jiān)╗22]，確定土壤含鹽量與電導(dǎo)率之間的標(biāo)定關(guān)系式：

（2）土壤鹽分變化（ΔS）計(jì)算公式如下[23]：

（3）土壤脫鹽率（RS）計(jì)算公式如下[24]：

（4）水、鹽分布均勻度

克里斯琴森均勻系數(shù)（Cu）的計(jì)算公式如下[25]：

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019 和DPS 7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，采用最小顯著性差異LSD 法進(jìn)行顯著性測驗(yàn)。采用Sigmaplot V.14.0、Sufer 15.0進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤水分的影響

2.1.1 不同地膜覆蓋和灌溉量下棉田土壤水分的變化

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層土壤含水率的影響如圖4、表3 所示，在相同地膜覆蓋下，不同灌溉量之間具有顯著差異。開始灌水后，各處理的土壤含水率明顯增加，在棉花生育后期，灌水停止后，土壤含水率逐漸下降。2021年，在相同灌溉量下，各處理的土壤含水率表現(xiàn)為M1gt;M2gt;M0，M1處理下，不同灌溉量處理的平均土壤含水率較M0和M2處理分別高14.03%、2.22%；在相同地膜覆蓋下，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤含水率呈上升趨勢，W3處理下，不同地膜處理的平均土壤含水率較W1和W2處理分別高9.50%、5.83%。二者互作條件下，W3M1處理的土壤含水率達(dá)到最大值，為26.48%。2022年，在相同灌溉量下，各處理的土壤含水率表現(xiàn)為M1gt;M2gt;M0，M1處理下，不同灌水量處理的平均土壤含水率較M0和M2處理分別高5.76%、0.86%；在相同地膜覆蓋下，隨著灌溉量的增加，土壤含水率的變化趨勢與2021年保持一致，W3處理下，不同地膜處理的平均土壤含水率較W1和W2處理分別高4.07%、2.71%。二者互作條件下，W3M1 處理的土壤含水率達(dá)到最大值，為23.99%。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤含水率呈遞增趨勢，在W3灌溉量條件下，M1處理可提高棉田土壤的含水率。

2.1.2 不同地膜覆蓋和灌溉量下棉田水分的空間分布

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層水分空間分布情況如圖5 所示，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤水分的運(yùn)移能力呈上升趨勢。2021年，在相同灌溉量下，M0、M1 和M2 處理的下層（30～60 cm）土壤含水率較對(duì)應(yīng)的上層（0～30 cm）土壤含水率分別高28.37%、24.71%、28.16%；在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3 處理的上層（0～30 cm）土壤含水率較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含水率分別低28.22%、27.23%、25.69%。2022年，在相同灌溉量下，M0、M1和M2 處理的下層（30～60 cm）土壤含水率較對(duì)應(yīng)的上層（0～30 cm）土壤含水率分別高12.97%、7.59%、7.33%；在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3 處理的上層（0～30 cm）土壤含水率較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含水率分別低9.93%、9.19%、8.53%。2 年試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，土壤水分的縱向運(yùn)移能力顯著提高，增加下層土壤的含水率。在W3 灌溉量下，M1處理可顯著提高棉田土壤水分的縱向運(yùn)移能力。

2.1.3 不同地膜覆蓋和灌溉量下棉田0～60 cm土層水分分布均勻系數(shù)

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層水分分布的均勻系數(shù)如表4所示，灌溉量、地膜及二者互作對(duì)土壤水分分布均勻度有顯著影響。2021年，在相同灌溉量下，M0、M1、M2處理0～60 cm土層的水分均勻度分別為0.86、0.89 和0.88；在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3處理0～60 cm土層的平均水分均勻度分別為0.86、0.88和0.87。二者互作條件下，W2M1處理的水分均勻度最高，達(dá)0.89。2022年，在相同灌溉量下，M0、M1、M2處理0～60 cm土層的平均水分均勻度分別為0.87、0.90和0.89；在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3處理0～60 cm土層的平均水分均勻度分別為0.88、0.90和0.89；二者互作條件下，W2M1處理的水分均勻度最高，達(dá)0.91。當(dāng)灌溉量增加時(shí)，水分分布的均勻性呈上升趨勢，當(dāng)灌溉量過大時(shí)，因水分的縱向運(yùn)移能力加快，反而會(huì)導(dǎo)致水分分布的均勻性降低。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，水分分布呈先升高后降低的趨勢。在W2 灌溉量下，M1 處理可顯著提高棉田土壤水分的均勻性。

2.2 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤鹽分的影響

2.2.1 不同地膜覆蓋和灌溉量下棉田土壤鹽分的變化

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層平均含鹽量的影響如表5、圖6所示，灌溉量、地膜對(duì)土壤0～60 cm 土層平均含鹽量影響顯著。棉田土壤含鹽量隨著時(shí)間的推進(jìn)呈先降低后升高的變化趨勢。2021年，在相同灌溉量下，M0處理0～60 cm土層平均含鹽量較M1和M2處理分別高24.22%、18.88%；在相同地膜覆蓋下，隨著灌溉量的增加，土壤含鹽量顯著降低，W1處理0～60 cm土層平均含鹽量較W2和W3處理分別高9.58%、14.35%。二者互作條件下，W3M1處理的土壤含鹽量最低，為0.21 g·kg-1。2022年，在相同灌溉量下，M0 處理0～60 cm 土層平均含鹽量較M1和M2處理分別高35.87%、30.04%；在相同地膜覆蓋下，隨著灌溉量的增加，土壤含鹽量的變化趨勢與2021年保持一致，W1處理0～60 cm土層平均含鹽量較W2 和W3 處理分別高3.89%、12.66%。二者互作條件下，W3M1 處理的土壤含鹽量最低，為0.20 g·kg-1。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，在W3灌溉量下，M1處理可降低土壤的含鹽量。

2.2.2 不同地膜覆蓋和灌溉量下棉田鹽分的時(shí)空分布

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層鹽分時(shí)空分布情況如圖7 所示。隨著時(shí)間的推進(jìn)，各處理上層（0～30 cm）的土壤含鹽量呈先降低后升高的變化趨勢，下層（30～60 cm）的土壤含鹽量呈逐漸升高的趨勢。棉田灌水后，土壤水分向深層移動(dòng)，各處理土壤鹽分出現(xiàn)淋溶現(xiàn)象，降低了土壤表層含鹽量。2021年，在相同灌溉量下，M0、M1和M2處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60cm）土壤含鹽量分別低0.40、0.39、0.41 g·kg-1；棉花花期灌水后（出苗后72 d），土壤出現(xiàn)淋溶現(xiàn)象，花期（出苗后72 d）至鈴期（出苗后96 d），淋溶效果顯著，此時(shí)，在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3 處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含鹽量分別低0.45、0.41、0.36 g·kg-1；2022 年，在相同灌溉量下，M0、M1和M2處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含鹽量分別低0.40、0.30、0.31 g·kg-1；棉花花期灌水后（出苗后84 d），土壤出現(xiàn)淋溶現(xiàn)象，花期（出苗后84 d）至鈴期（出苗后112 d），淋溶效果明顯，此時(shí)，在相同地膜覆蓋下，W1、W2、W3處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含鹽量分別低0.42、0.31、0.28 g·kg-1。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，土壤含鹽量的淋溶效果顯著提升。在W3灌溉量下，M1處理有利于棉田土壤排鹽，促進(jìn)棉花根系的生長。

2.2.3 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤鹽分空間分布的影響

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤鹽分空間分布情況如圖8所示。當(dāng)?shù)啬じ采w后，土壤表層的鹽分明顯降低。在相同灌溉量下，2021年，M0、M1和M2處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60cm）土壤含鹽量分別高59.47%、83.10%、72.55%；2022年，M0、M1 和M2 處理的上層（0～30 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的下層（30～60 cm）土壤含鹽量分別高53.05%、70.67%、69.43%。在相同地膜覆蓋下，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，2020、2021 年土壤含鹽量均呈下降趨勢，表層土壤的鹽分淋溶效果更顯著，2021 年，W1、W2、W3處理的下層（30～60 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的上層（0～30 cm）土壤含鹽量分別低60.34%、69.37%、84.25%；2022年，W1、W2、W3處理的下層（30～60 cm）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的上層（0～30 cm）土壤含鹽量分別低59.78%、62.07%、67.90%。二者互作條件下，M1處理在W3 灌溉量下的上層土壤含鹽量最低，2021、2022年均為0.14 g·kg-1。在相同灌溉量下，2021年，M0、M1和M2處理膜間（滴頭下方）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的行間（距滴頭38 cm 處）土壤含鹽量分別低63.79%、63.52%、65.66%；2022年，M0、M1和M2處理膜間（滴頭下方）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的行間（距滴頭38 cm 處）土壤含鹽率分別低95.73%、67.23%、66.17%。隨著灌溉量的增加，兩年膜間土壤含鹽量均呈降低趨勢。在相同地膜覆蓋下，2021 年，W1、W2、W3處理膜間（滴頭下方）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的行間（距滴頭38 cm 處）土壤含鹽率分別低51.01%、70.01%、81.88%；2022 年，W1、W2、W3 處理膜間（滴頭下方）土壤含鹽量較對(duì)應(yīng)的行間（距滴頭38 cm處）土壤含鹽率分別低85.41%、74.01%、67.36%。二者互作條件下，M1 在W3 灌溉量下的膜間平均土壤含鹽量最低，2021、2022 年分別為0.12、0.15 g·kg-1。2 年試驗(yàn)結(jié)果表明，在W3灌溉量下，M1處理可顯著降低棉花根部的土壤含鹽量。

2.2.4 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤鹽分分布均勻系數(shù)的影響

地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤0～60 cm 土層鹽分分布的均勻系數(shù)如表6所示，灌溉量、地膜及二者互作對(duì)土壤鹽分分布均勻度有顯著影響。2021年，在M0、M1、M2處理下，不同灌溉量處理0～60 cm土層的平均鹽分均勻度分別為0.68、0.64 和0.62；在W1、W2、W3 處理下，不同地膜覆蓋處理0～60 cm 土層的平均鹽分均勻度分別為0.68、0.67和0.66。二者互作條件下，W1M0 處理的鹽分均勻度最高，為0.70。2022 年，在M0、M1、M2 處理下，不同灌溉量處理0～60 cm 土層的平均鹽分均勻度分別為0.81、0.74 和0.75；在W1、W2、W3處理下，不同地膜覆蓋處理0～60cm土層的平均鹽分均勻度分別為0.77、0.76和0.75；二者互作條件下，W1M0處理的鹽分均勻度最高，為0.82。灌溉量越高，鹽分分布越不均勻。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，鹽分分布均勻系數(shù)呈降低的趨勢。

2.3 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)土壤鹽分變化量及脫鹽率的影響

地膜覆蓋和灌溉量下棉田土壤0～60 cm 土層鹽分變化量及脫鹽率的變化情況如表7、表8所示，灌溉量、地膜及二者互作對(duì)土壤鹽分變化量有顯著影響。灌溉量及二者互作對(duì)土壤脫鹽率有顯著影響。兩年土壤鹽分變化量和脫鹽率隨著灌溉量的增加呈上升趨勢。2021年，在M0、M1、M2處理下，不同灌溉量處理的平均土層鹽分變化量和脫鹽率分別為0.26、0.25、0.27 g·kg-1 和21.30%、16.58%、19.79%；在W1、W2、W3處理下，不同地膜覆蓋處理的平均土層鹽分變化量和脫鹽率分別為0.21、0.25、0.32 g·kg-1 和4.89%、16.26%、36.52%。二者互作條件下，W3M2處理的土壤鹽分變化量及脫鹽率最高，分別為0.33 g·kg-1和38.66%。2022年，在M0、M1、M2處理下，不同灌溉量處理的平均土層鹽分變化量和脫鹽率分別為0.23、0.24、0.25 g·kg-1 和24.54%、26.35%、26.95%；在W1、W2、W3處理下，不同地膜覆蓋處理的平均土層鹽分變化量和脫鹽率分別為0.21、0.20、0.31 g·kg-1和19.02%、15.05%、43.76%。二者互作條件下，W3M1處理的土壤鹽分變化量及脫鹽率最高，分別為0.33 g·kg-1和45.65%。2年試驗(yàn)結(jié)果表明，M1和M2處理可提高棉田土壤鹽分的變化量及脫鹽率，且土壤鹽分變化量和脫鹽率隨著灌溉量的增加而增大。

3 討論

3.1 不同地膜覆蓋和灌溉量對(duì)土壤含水量和水分分布的影響

土壤含水量的變化對(duì)作物生長具有重要的影響，也是影響作物產(chǎn)量變化的重要因素[26]。地膜覆蓋可顯著增加農(nóng)田土壤表層的含水量[8，27]。相同灌水量下，膜下滴灌土壤含水率波動(dòng)變化較裸地滴灌土壤含水率波動(dòng)變化小，并且膜下滴灌土壤含水率隨著時(shí)間的推進(jìn)逐漸升高，而不覆膜滴灌土壤含水率逐漸降低[28]。本研究與前人研究結(jié)果基本一致，M1和M2處理的棉田土壤含水率在棉花生育前期以及生育后期均高于M0處理。此外，有研究表明覆膜條件下，地膜能夠阻擋土壤中的水蒸氣，并在地膜下方不斷交替凝結(jié)，只有較少的土壤水分從地膜的孔洞蒸發(fā)，導(dǎo)致地膜覆蓋下的表層土壤含水率高于裸地。但隨著土壤深度的增加，底層土壤的水分含量相差不大，也降低了土壤水分的空間變異性[29]，這與本研究結(jié)果一致，在生育前期，棉花生長緩慢，覆膜的主要作用是保水，抑制土壤水分蒸發(fā)，因此，M1 和M2 處理的土壤0～20 cm水分明顯高于M0處理；在花鈴期，棉田開始灌水，棉花葉片蒸騰作用加強(qiáng)，土壤蒸發(fā)減少，此時(shí)各處理在40～60 cm 的土層水分差異較小。在全生育期內(nèi)，M1處理可以有效提高棉田土壤的蓄水保墑能力，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤水分的縱向運(yùn)移能力升高，促進(jìn)水分向下層土壤運(yùn)移，從而使下層土壤含水量增加。

3.2 地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤含鹽量和鹽分分布的影響

相關(guān)研究表明，在作物的生育期內(nèi)，土壤灌溉或蒸發(fā)等過程會(huì)造成水平方向滴頭處鹽分的積累量較少，行間和裸地鹽分的積累量較多[7]；在垂直方向上，棉花根部土壤含鹽量減少，0～20 cm土層的含鹽量降低，鹽分向深層運(yùn)移[30-31]。李冬冬等[32]的研究表明，在生育期內(nèi)膜下滴灌棉田0～60 cm 土層的含鹽量增加，30～50 cm土層鹽分積累最高，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，各處理開始灌水，此時(shí)滴頭下方表層鹽分經(jīng)過淋洗向下遷移，導(dǎo)致滴頭下層土壤鹽分降低。行間距滴頭距離較遠(yuǎn)，淋溶效果不明顯，所以鹽分積累較多。當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤表層的鹽分降低，淋洗效果明顯[33]，在較大的灌溉量下，膜間下層的土壤鹽分淋洗效果顯著高于行間[34]，這與本研究試驗(yàn)結(jié)果一致。研究表明，棉田生育期含鹽量有以下特點(diǎn)：從播種前到苗期含鹽量從0～20 cm逐漸降低，鈴期逐漸增加，吐絮期逐漸降低[24]，這與本試驗(yàn)的結(jié)果不同，本試驗(yàn)中，各處理表層的鹽分含量表現(xiàn)為苗期增加、花鈴期減少、吐絮期增加，當(dāng)花鈴期開始灌水后，土壤表層鹽分受到淋洗，導(dǎo)致花鈴期表層鹽分降低，吐絮期鹽分隨著水分蒸散到表層，使鹽分含量上升。

3.3 地膜覆蓋和灌溉量對(duì)棉田土壤鹽分變化及脫鹽率的影響

在棉花的全生育期階段，隨著灌水量的增加，土壤中鹽分的最大值在土壤的垂直方向呈下移的變化趨勢，表明灌水量的增加有利于表層土壤脫鹽[35-36]。灌溉量是影響土壤鹽分含量的重要因素，當(dāng)減小灌溉量時(shí)，入滲到土壤中的水分不能對(duì)土壤垂直方向上鹽分進(jìn)行充分淋洗[19]，而適當(dāng)?shù)脑黾庸嗨靠梢匀〉脡蝴}的效果，使得鹽分運(yùn)移到深層土壤[37]，這與本研究結(jié)果一致，當(dāng)灌溉量增加時(shí)，各處理鹽分在上層的淋洗效果更顯著。當(dāng)灌溉量增加時(shí)，土壤的脫鹽深度顯著增加，脫鹽效果顯著上升，鹽分的均勻系數(shù)降低，淋溶效果明顯[38-39]，對(duì)土壤鹽分的沖刷能力增強(qiáng)，鹽分運(yùn)移深度和脫鹽量增加，提高上層土壤的脫鹽率，但在作物生育后期，0～80 cm土層再次出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象[40]。本試驗(yàn)與前人研究結(jié)果一致，2020—2021 年隨著灌溉量的增加，鹽分的均勻系數(shù)降低，鹽分變化量增大，M1和M2處理的脫鹽率和鹽分變化量大于M0處理。M1和M2處理對(duì)棉花主根系中的鹽分淋洗效果更明顯，有利于棉花根系生長，抑鹽效果優(yōu)于M0處理，但M1和M2處理下，土壤水鹽在空間分布上的均勻性顯著降低，土壤鹽分主要積聚在膜間表層和40～60 cm土層內(nèi)。若長期使用膜下滴灌，會(huì)導(dǎo)致鹽分很難排出土層，最終會(huì)使土層內(nèi)的鹽分增加。

4 結(jié)論

（1）2020、2021 年研究結(jié)果均表明，高堡膜和普通PE地膜的覆蓋以及灌溉量的增加可顯著提高土壤的總體含水量。高堡膜覆蓋下的土壤含水率較裸地和普通PE 地膜覆蓋分別高5.76%～14.03%、0.86%～2.22%。且高堡膜覆蓋在增量灌溉條件下可提高土壤水分的縱向運(yùn)移能力。

（2）2020—2021 年土壤整體含鹽量均隨著地膜的覆蓋和灌溉量的增加而降低，在垂直方向，高堡膜覆蓋在增量灌溉下可使上層土壤含鹽量顯著降低，具有優(yōu)異的抑鹽效果；在水平方向，高堡膜覆蓋在增量灌溉下能夠顯著降低膜間土壤含鹽量，利于土壤排鹽，可促進(jìn)棉花根系的生長。

（3）當(dāng)灌溉量增加時(shí)，棉田土壤水分的縱向運(yùn)移能力均顯著提高，膜間上層土壤鹽分的淋溶效果更明顯，但水分分布均勻度和鹽分分布均勻度呈下降趨勢，鹽分變化量和脫鹽率均隨著灌溉量的增加而增大。

（4）在本研究條件下，綜合考慮南疆氣候環(huán)境和生態(tài)效益的基礎(chǔ)上，建議優(yōu)先選用高保膜覆蓋和4 950 m3·hm-2的灌溉量栽培措施，可有效降低土壤鹽分，減輕土壤鹽分對(duì)棉花根系的危害。

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