不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究.pdf

2023 年 1 月 灌溉排水學(xué)報(bào) 第 42 卷 第 1 期 Jan 2023 Journal of Irrigation and Drainage No 1 Vol 42 80 文章編號(hào) 1672 3317 2023 01 0080 07 不同水質(zhì)滴灌 與 施氮措施 下 土壤鹽分及關(guān)鍵離子 變化 研究 陳 昊 1 2 王 軍 2 馬 超 2 胡海珠 1 李久生 2 1 內(nèi)蒙古大學(xué) 呼和浩特 010021 2 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 北京 100048 摘 要 目的 探明 不同 滴灌水質(zhì)和施氮量對(duì)土壤鹽分及 關(guān)鍵離子 變化的影響 方法 基于 棉花 盆栽 試驗(yàn) 設(shè)置 3 個(gè)施氮水平 分別為 F1 255 kg hm2 F2 315 kg hm2 和 F3 375 kg hm2 3 個(gè) 滴灌 水質(zhì) 分別為 Q1 礦 化度為 1 27 g L Q2 礦化度為 3 03 g L 和 Q3 礦化度為 4 90 g L 分析不同滴灌水質(zhì)與施氮水平下 的 土壤鹽分 及關(guān)鍵離子的響應(yīng)差異 結(jié)果 棉花 生育 末 期 微咸水與咸水滴灌下 的 土壤總鹽 量 與 Na Ca2 物質(zhì)的量 濃度分別 相 比地下水滴灌高 14 78 42 197 與 58 253 土壤鈉吸附比 SAR 與可交換性鈉百分比 ESP 相比地 下水滴灌 提高 了 5 109 與 48 90 較高 施氮量 315 375 kg hm2 下的 土壤 總鹽量 Na Ca2 物質(zhì)的量 濃度 相比 低施氮量 255 kg hm2 降低了 11 70 6 42 與 21 138 土壤 SAR與 ESP分別降低 了 5 27 與 3 19 結(jié)論 土壤鹽分 總量 隨 著 滴灌 水質(zhì)礦化度的 增加而增加 適宜的 施氮量 315 kg hm2 能夠降低土壤鹽分總量和 關(guān)鍵離子 量 緩解土壤鹽堿化 關(guān) 鍵 詞 滴灌 微咸水 土壤鹽堿化 離子 水肥一體化 中圖分類號(hào) S278 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A doi 10 13522 ki ggps 2022396 OSID 陳昊 王軍 馬超 等 不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究 J 灌溉排水學(xué)報(bào) 2023 42 1 80 86 CHEN Hao WANG Jun MA Chao et al The Combined Effect of Drip Irrigation Quality and Nitrogen Fertilization on Soil Salinity and Na and Ca2 Concentration in Soil Water J Journal of Irrigation and Drainage 2023 42 1 80 86 0 引 言 1 研究意義 水資源短缺是制約 中國(guó) 西北 干 旱區(qū) 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的 關(guān)鍵 因素 近年來 滴灌技術(shù)因其 節(jié)水 增產(chǎn)和增效的優(yōu)勢(shì) 1 在我國(guó)西北地區(qū)得到 了 大面積推廣應(yīng)用 成為緩解 干 旱區(qū)水資源短缺的重要 途徑 另一方面 西北 干 旱區(qū)地下微咸水資源豐富 合理利用微咸水資源已成為 緩解 該地區(qū)水資源短缺 的 有效措施 然而 不合理的微咸水灌溉極易導(dǎo)致土 壤鹽堿化 2 因此 有必要 重點(diǎn)分析 干 旱區(qū)微咸水 不 同 灌溉 與 施肥措施對(duì)土壤鹽分的影響 研究進(jìn)展 微咸水灌溉后 的 土壤 鹽 分 水平 取決 于 微咸水 礦化度 張劉東 等 3 認(rèn)為 灌溉 水 礦化度越 高 土壤鹽分 累積量 則 越大 Wei 等 4 研究表明 礦 化度為 2 0 g L 的微咸水灌溉可以緩解土壤鹽漬化 而 3 5 5 0 g L 的微咸水灌溉則會(huì) 增加 土壤鹽分 累積 量 同時(shí) 微咸水中 的 鹽分 會(huì) 影響土壤微生物活性 5 進(jìn)而影響 作物對(duì) 氮素 的 轉(zhuǎn)化和吸收 適當(dāng)?shù)奈⑾趟?灌溉 和 施肥管理措施能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng) 且不增加 收稿日期 2022 07 16 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金 項(xiàng)目 52179055 51790513 中國(guó)水科院 基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng) ID110145B0022021 科技興蒙專項(xiàng) NMKJXM202105 作者簡(jiǎn)介 陳昊 1998 男 碩士研究生 主要從事 節(jié)水灌溉理論與技 術(shù)研究 E mail 1255741795 通信作者 王軍 1984 男 正 高級(jí)工程師 主要從事 節(jié)水灌溉理論與 技術(shù)研究 E mail junwangcau 土壤含鹽量 6 侯森等 7 發(fā)現(xiàn) 微咸水灌溉 條件 下 增 施氮肥 可以 降低 鹽分對(duì)棉花生長(zhǎng)的脅迫 程度 Zhang 等 8 發(fā)現(xiàn) 鹽分脅迫下增施氮肥可以提高 棉花 產(chǎn)量和 氮素利用效率 邵志遠(yuǎn) 等 9 研究表明 適當(dāng)增施氮肥 可降低土壤 鹽分 累積 量 Che 等 10 研究表明 微咸水 灌溉條件下 棉花 蕾期和花鈴期施氮量為 255 kg hm2 和 375 kg hm2能夠 有效降低根區(qū)土壤鹽分累積 量 然 而 Min 等 11 認(rèn)為 增施氮肥 可以 促進(jìn)作物 的 蒸騰作 用 從而 增加土壤水分 流失 導(dǎo)致根區(qū)可溶性鹽 的 淋 洗 量 減少 上層土壤 鹽分發(fā)生累積 切入點(diǎn) 近年來 國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞 微咸水灌溉 施肥 措施 對(duì)土壤鹽分與作物生長(zhǎng)的影響開展了大量 研究 然而 灌 溉 水質(zhì)與施氮量之間的交互作用機(jī)制 尚不清楚 微咸水灌溉條件下的 施氮 水平 對(duì)土壤鹽分 變化的影響 尚 存在爭(zhēng)議 同時(shí) 旱區(qū) 土壤 和 水質(zhì) 的 時(shí) 空變異性進(jìn)一步增加了 微咸水灌溉下土壤鹽分演變 的 復(fù)雜性和不確定性 擬解決的關(guān)鍵問題 鑒于此 本研究 基于 控制性 棉花盆栽試 驗(yàn) 研究 不同 滴灌 水質(zhì) 與施氮量 對(duì) 土壤鹽分 總量 關(guān)鍵離子量 鈉吸附 比 SAR 可交換鈉百分比 ESP 的影響 進(jìn)而 確定 適宜的灌溉水質(zhì)與 施氮量 為我國(guó) 干 旱區(qū) 微咸水灌溉 的 水肥 科學(xué) 管理提供技術(shù)支撐 陳昊 等 不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究 81 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 露天 盆栽試驗(yàn)于 2020 年 5 10 月在新疆生產(chǎn)建 設(shè)兵團(tuán)第一師 水利局 水土保持 試驗(yàn) 站 內(nèi) 81 11 43 E 40 37 22 N 海拔 1 017 m 進(jìn)行 該地區(qū) 屬于 典型 的暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候 年平均氣溫 為 11 3 年平均降 水 量 為 45 7 mm 年 際 蒸發(fā)量 為 1 877 2 559 mm 地下水埋深為 3 5 m 研究區(qū) 土壤 性質(zhì)如表 1 所示 表 1 試 驗(yàn)地土壤物理性質(zhì) Table 1 Physical properties of soil in the study plots 土 層 深度 cm 體積質(zhì)量 g cm 3 田間持水率 cm3 cm 3 顆粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 土壤質(zhì)地 0 002 mm 0 05 0 002 mm 0 05 2 0 mm 0 20 1 54 0 22 1 04 45 15 53 79 砂壤土 20 40 1 52 0 21 0 99 43 24 55 76 砂壤土 40 60 1 44 0 24 0 89 40 44 58 76 砂壤土 注 土壤分類 基于 美國(guó)農(nóng)業(yè)部的土壤分類系統(tǒng) 由土壤顆粒百分比確定 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 供試棉花 品種為 新陸早 46 號(hào) 采用 露天 控 制性盆栽試驗(yàn) 盆栽所用容器為 外徑 40 cm 高 70 cm 的 PVC 桶 在桶底鋪設(shè) 5 cm 厚 度 的反濾層 并 開設(shè) 3 個(gè)直徑為 1 5 cm 的圓孔 以便排水和通氣 土壤風(fēng)干 后 過 5 mm 篩 按 平均 田間土壤 體積質(zhì)量 1 50 g cm3 在反濾層上方分層填土 每層填土 5 cm 共 60 cm 0 40 cm 土層 土壤 的 初始鹽分和離子量如 表 2 所示 試驗(yàn)考慮了灌溉水質(zhì)和施氮量 2 個(gè)因素 施氮量 水平 包括 低 氮 F1 255 kg hm2 中 氮 F2 315 kg hm2 高 氮 F3 375 kg hm2 灌溉 水質(zhì) 包括 地下水 Q1 礦化度為 1 27 g L 微咸水 Q2 礦 化度為 3 03 g L 和咸水 Q3 礦化度為 4 90 g L 同時(shí) 設(shè)置深層地下水不施 氮 作為對(duì)照 CK 試 驗(yàn)共 計(jì) 10 個(gè)處理 每個(gè)處理設(shè)置 10 個(gè) 重復(fù) 地下水 和微咸水的化學(xué)性質(zhì)如表 3 所示 表 2 試驗(yàn)地土壤 鹽分 初始 值 Table 2 Initial values of soil salinity in the study plots 土壤鹽分 量 g kg 1 Na 量 mmol L 1 K 量 mmol L 1 Mg2 量 mmol L 1 Ca2 量 mmol L 1 5 57 66 17 3 75 2 79 56 40 表 3 灌溉水化學(xué) 特性 Table 3 Irrigation water chemical characteristics in the study area 水 質(zhì) TN 量 mg L 1 K 量 mg L 1 Na 量 mg L 1 Ca2 量 mg L 1 Mg2 量 mg L 1 CO32 量 mg L 1 HCO32 量 mg L 1 Cl 量 mg L 1 SO42 量 mg L 1 地下水 0 356 4 92 259 83 4 34 0 0 1 76 7 605 206 微咸水 1 79 12 6 615 141 67 5 5 30 78 1 1 190 839 咸水 0 585 20 3 1320 216 108 2 65 124 2 010 1 370 1 3 灌水與施肥 棉花生育期內(nèi)灌水 定額 根據(jù)作物需水量確定 ETc采用計(jì)算 為 ETc Kc ET0 1 式中 ETc 為作物需水量 mm d Kc 為參考作物系 數(shù) 12 取值參考 Yang 等 13 研究結(jié)果 苗期 0 30 d 為 0 23 蕾 期 31 80 d 為 0 23 0 88 花鈴 期 81 135 d 為 0 88 吐絮 期 136 180 d 為 0 88 0 45 ET0 為 參 考 作 物 需 水 量 利 用 FAO56 推薦的 Penman Monteith 公式計(jì)算 灌水方式為膜下滴灌 滴頭流量為 1 6 L h 灌水 間隔 期為 7 d 每 次灌水量為 125 ETc 試驗(yàn) 周期內(nèi) 共灌水 11 次 在蕾期 花鈴期和吐絮期分 3 次施 氮 施 氮 量分別為設(shè)計(jì)總施肥量的 30 40 和 30 灌 水施 氮 過程如圖 1 所示 1 4 土壤 SAR ESP 與陽離子測(cè)定 在棉花 蕾期 花鈴期與吐絮期 分別利用直徑 為 4 cm 的土鉆 采集 0 20 20 40 40 60 cm 土樣 分 層測(cè)定 0 60 cm 土壤 含 鹽量 將土樣在陰涼處風(fēng)干后 研磨 過 2 mm 篩 取風(fēng)干土 10 g 按 1 5 的土水 比加入蒸餾水 50 mL 振蕩 3 min 浸提 后利用土壤 電導(dǎo)儀測(cè)定土壤溶液的電導(dǎo)率 根據(jù) Yang 等 13 提出 的土壤電導(dǎo)率 EC1 5 與鹽分質(zhì)量比之間的標(biāo)定關(guān)系 計(jì)算土壤含鹽量 同時(shí) 利 用離子色譜儀 881 Compact IC Pro 測(cè)定土壤浸提液中的無機(jī)鹽分離子 Ca2 Mg2 K Na 量 在此基礎(chǔ)上 計(jì)算土 壤鈉吸附 比 SAR mmol L 0 5 和土壤 可交換性 鈉百分比 ESP 計(jì)算方法詳見文獻(xiàn) 14 1 5 統(tǒng)計(jì)分析 采用方差分析 ANOVA 檢驗(yàn)灌溉水質(zhì)和施氮量 單因素和交互作用對(duì)土壤鹽分 陽離子 SAR 和 ESP 的影響 p 0 05 利用 SPSS19 0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 雙因 素方差分析 Two way ANOVA 和 顯著性分析 灌溉排水學(xué)報(bào) 82 a 灌水過程 b 施氮過程 圖 1 灌溉 和施氮 過程 Fig 1 Irrigation and fertigation process 2 結(jié)果 與 分析 2 1 土壤 含鹽量變化 不同處理下的 棉花各生育階段土壤含鹽量變化 如圖 2 所示 全生育期內(nèi)土壤含鹽量呈增加趨勢(shì) 棉 花吐絮期地下水 微咸水和咸水灌溉下的土壤含鹽量 相比蕾期分別高 21 6 38 5 23 6 54 0 和 24 5 51 7 灌溉水質(zhì)對(duì)棉花全生育期土壤含鹽量 的 影響顯著 表 4 p 0 05 土壤含鹽量隨著灌溉 水 礦化度的增加而增加 棉花蕾期 花鈴期 吐絮期 微咸水與咸水 灌溉下的 土壤 含鹽量相比地下水灌溉 分別 高 11 1 30 9 11 8 26 1 14 2 54 9 與 28 7 70 5 32 1 63 1 40 9 78 2 表 4 不同因素土壤含鹽量方差分析 Table 4 Variance analysis of soil salinityduring different growth stages 因子 蕾期 花鈴期 吐絮期 灌溉 水質(zhì) 0 004 0 007 0 000 施氮量 0 000 0 005 0 001 灌溉 水質(zhì) 施氮量 0 437 0 073 0 028 注 分別表示在 p 0 05 和 p 0 01 水平上差異顯著 下同 施氮量顯著影響棉花不同生育階段的土壤含鹽量 p 0 05 由圖 2 可知 在棉花蕾期 花鈴期與吐 絮期 地下水滴灌下的 F2 處理 與 F3 處理下的土壤含 鹽量 相比 F1 處理分別降低 19 4 57 1 25 4 與 56 9 43 2 70 4 微咸水 灌溉條件下 F2 處理 與 F3處理下的土壤含鹽量比 F1 處理分別降低 15 2 48 2 35 7 與 8 6 52 5 22 2 咸水滴灌條件 下 F2 處理與 F3 處理下的土壤含鹽量 相比 F1 處理分 別降低 18 7 27 3 11 0 與 18 4 25 3 24 7 上述結(jié)果表明 適量增施氮肥能夠降低土壤含鹽量 同時(shí) 棉花吐絮期灌溉水質(zhì)與施氮量的交互作用對(duì)土 壤含鹽量 存在 顯著影響 p 0 05 地下水灌溉條件 下 不同施肥處理之間的差異顯著 微咸水灌溉下 吐絮期低施氮量 F1 與中 高施氮量 F2 F3 處 理之間差異顯著 而中 高施氮量之間則無顯著差異 咸水灌溉下 吐絮期高施氮量與中 低施氮量處理之 間差異顯著 中 低施氮量之間無顯著差異 地下水 微咸水和咸水灌溉條件下 的適宜施氮量分別為 F3 375 kg hm2 F2 315 kg hm2 和 F3 375 kg hm2 圖 2 棉花 生育期不同處理土壤 含鹽量 差異 Fig 2 Differences in soil salt content of different treatments during cotton fertility 2 2 土壤陽離子變化 不同處理 下的 棉花吐絮期土壤陽離子差異如圖 3 所示 土壤中 Na K Ca2 Mg2 物質(zhì)的量 濃度分 別為 31 7 103 0 0 2 0 8 29 0 129 6 mmol L 和 1 9 5 6 mmol L 可見土壤中主要陽離子為 Na 與 Ca2 由表 5 可 知 灌溉水質(zhì)顯著影響土壤 Na Ca2 Mg2 0 2 4 6 8 100 50 100 150 200 250 300 350 400 0617 0630 0713 0726 0808 0821 0903 0917 降水量 mm 灌水量 mm 日期 降水量 灌水量 0 2 4 6 8 100 50 100 150 200 250 300 350 400 0617 0630 0713 0726 0808 0821 降水量 mm 施氮量 k g hm 2 日期 降水量 F1 F2 F3 b c d c d d b c d b bc c bc d d a bc bc a b b a bc bc a a b 0 5 10 15 20 F1 F2 F3 F1 F2 F3 F1 F2 F3 土壤含鹽量 g kg 1 蕾期 花鈴期 吐絮期 生育期不同處理施氮水平 kg hm 2 Q1 Q2 Q3處理 陳昊 等 不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究 83 物質(zhì)的量濃度 p 0 05 相比地下水灌溉 微咸水 與咸水滴灌 條件下的 土壤 Na Ca2 Mg2 物質(zhì)的量 濃度 分 別 升 高 42 0 73 6 86 7 186 1 9 78 1 與 129 3 197 2 57 6 252 8 15 1 157 1 可見 隨著灌溉水礦化度的增加 土 壤中無機(jī)陽離子物質(zhì)的量濃度也隨之增加 a 土壤 Na 物質(zhì)的量濃度 b 土壤 K 物質(zhì)的量濃度 c 土壤 Ca2 物質(zhì)的量濃度 d 土壤 Mg2 物質(zhì)的量濃度 圖 3 棉花吐絮期根區(qū) 0 40 cm 土壤陽離子物質(zhì)的量濃度 變化 Fig 3 Changes in soil salt cation content in the root zone 0 40 cm of cotton at the batting stages 表 5 土壤 陽離子方差分析 Table 5 Variance analysis of soil cation 因子 Na K Ca2 Mg2 灌溉 水質(zhì) 0 000 0 050 0 000 0 001 施氮量 0 002 0 000 0 000 0 008 灌溉 水質(zhì) 施氮量 0 011 0 388 0 000 0 000 施氮量顯著影響吐絮期土壤 Na K Ca2 Mg2 物質(zhì)的量濃度 p 0 05 由圖 3 可知 4 種離子物 質(zhì)的量濃度均隨著施氮量的增加而降低 地下水滴灌 條件下 中 高施氮量 F2 F3 處理下的 土壤 Na K Ca2 Mg2 物質(zhì)的量 濃度 分別相比低施氮量 F1 處理 降低了 37 9 75 1 138 4 150 9 與 41 5 226 9 63 4 37 9 微咸水滴灌條件下 中 高施氮量處理下的 土壤 Na K Ca2 Mg2 物質(zhì)的 量 濃度分別比低施氮量處理降低 20 9 49 5 55 6 43 5 與 15 7 65 1 21 2 23 7 咸 水滴灌條件下 中 高施氮量處理下的 土壤 Na K Ca2 物質(zhì)的量 濃度分別相比低施氮量處理降 低了 6 3 45 4 26 9 與 24 2 103 0 94 8 中 施氮量處理土壤中 Mg2 物質(zhì)的量濃度比低施氮量處 理低 12 3 高施氮量處理土壤中 Mg2 物質(zhì)的量濃度 比低施氮量處理高 19 7 此外 灌溉水質(zhì)與施氮量 的交互作用顯著影響土壤 Na Ca2 和 Mg2 物質(zhì)的量 濃度 p 0 05 說明在微咸水和咸水灌溉條件下 施氮量的增加有效降低了土壤陽離子物質(zhì)的量濃度 2 3 土壤 SAR 變化情況 不同處理下的 棉花不同生育階段根區(qū)土壤 SAR 變化如表 6 所示 地下水滴灌條件下 棉花吐絮 期土 壤 SAR 比蕾期高 59 6 139 4 微咸水與咸水滴灌 條件 下 棉花吐絮期土壤 SAR 比蕾期分別降低 23 6 55 3 與 22 3 30 8 不同灌溉水質(zhì) 下的 土壤 SAR差異顯著 p 0 01 土壤 SAR 隨著灌溉水礦化度的增加而增加 在棉花蕾 期 花鈴期 吐絮期 微咸水與咸水滴灌條件下的土 壤 SAR 分別 相比地下水滴灌高出 136 7 149 0 0 8 27 6 4 8 12 與 206 8 554 44 9 121 1 57 2 108 9 蕾期和花鈴期施氮量處理對(duì)根區(qū)土壤 SAR 影響顯著 p 0 05 棉花吐絮期 地下水滴灌 條件 下的 F3 處理土壤 SAR 分別比 F1 處理和 F2 處理 低 12 2 與 27 0 微咸水滴灌下 F3 處理的 土壤 SAR 分別 相比 F1 F2 處理低 5 0 與 8 3 咸水滴灌條件 下 F1 處理 的 土壤 SAR 比 F2 F3 處理分別低 5 6 與 10 4 此外 灌溉水質(zhì)與施氮量的交互作用對(duì)棉花 全生育期土壤 SAR 的影響達(dá)到顯著水平 p 0 05 e f f c d d a a b 0 20 40 60 80 100 120 F1 F2 F3 Na 物質(zhì)的量 濃度 m mo l L 1 施氮 水平 kg hm 2 Q1 Q2 Q3處理 b d e a c cd ab c d 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 F1 F2 F3 K 物質(zhì)的量 濃度 m mo l L 1 施氮 水平 kg hm 2 Q1 Q2 Q3處理 c g f a d b a c e 0 50 100 150 F1 F2 F3 Ca 2 物質(zhì)的量 濃度 mm ol L 1 施氮 水平 kg hm 2 Q1 Q2 Q3處理 b e d b d c a b a 0 2 4 6 8 F1 F2 F3 Mg 2 物質(zhì)的量 濃度 mmo l L 1 施氮 水平 kg hm 2 Q1 Q2 Q3處理 灌溉排水學(xué)報(bào) 84 微咸水灌溉 下 棉花蕾期高施氮量 F3 與低施氮量 F1 處理間的土壤 SAR 差異顯著 咸水灌溉 下 棉花吐絮期低施氮量與高施氮量之間的土壤 SAR 差 異顯著 表 6 不同生育階段土壤 SAR Table 6 SAR at different growth stages 處理 SAR mmol L 1 0 5 蕾期 花鈴期 吐絮期 F1Q1 3 95 0 43de 6 24 0 26b 7 42 0 43cd F1Q2 9 61 0 97bc 6 43 1 05b 7 78 0 28c F1Q3 12 21 0 25b 9 04 0 24a 12 53 0 29a F2Q1 5 27 0 58de 5 91 0 59b 8 41 0 52c F2Q2 12 47 4 2b 5 96 0 17b 8 03 0 18c F2Q3 16 16 1 49a 8 62 0 76a 13 22 0 3ab F3Q1 2 77 0 36e 4 17 0 86c 6 62 0 76d F3Q2 6 88 0 69cd 5 32 0 41b 7 41 0 94cd F3Q3 18 08 2 5a 9 21 0 93a 13 82 1 04a 方差分析 Q p 0 000 p 0 000 p 0 000 F p 0 012 p 0 016 NS p 0 066 F Q p 0 003 p 0 047 p 0 020 2 4 土壤 ESP 變化 不同處理下根區(qū) 0 40 cm 土壤 ESP 差異如表 7 所示 地下水滴灌條件下 棉花吐絮期土壤 ESP 比蕾 期高 53 9 126 6 微咸水與咸水滴灌 條件下 棉花 吐絮期土壤 ESP 比蕾期分別低 20 6 44 7 與 17 8 24 0 灌水水質(zhì)顯著影響根區(qū)土壤 ESP p 0 01 土壤 ESP 隨著灌溉水礦化度的增加而增加 在棉花蕾期 花鈴期 吐絮期 咸水滴灌 下的土壤 ESP比地下水與微咸水滴灌分別高出 17 0 434 6 36 0 64 2 51 5 71 9 與 22 9 127 7 41 3 107 48 0 90 2 蕾期和花鈴期 施氮量 對(duì)土壤 ESP 的影響顯著 p 0 05 棉花吐絮期 地 下水灌溉條件下 F1 F3 處理 的 土壤 ESP 比 F2 處理 分別低 10 6 與 19 3 微咸水灌溉下 F1 F3 處理 土壤 ESP 比 F2 處理分別低 2 8 與 7 0 咸水灌溉 下 F2 F3 處理土壤 ESP 比 F1 處理分別降低 4 4 與 7 8 雙因素方差分析結(jié)果表明 灌水水質(zhì)與施 氮量的交互作用對(duì)棉花全生育期土壤 ESP 產(chǎn)生了顯 著性影響 p 0 05 微咸水灌溉棉花蕾期高施氮量 F3 與低施氮量 F1 處理的 土壤 ESP 差異顯著 咸水灌溉 吐絮期 低施氮量與高施氮量之間的土壤 ESP 差異顯著 這說明在微咸水滴灌下 適當(dāng)增施氮 肥可以降低土壤 ESP 咸水滴灌下 增施氮肥可 提高 土壤 ESP 表 7 不同生育階段土壤 ESP Table 7 ESP during different growth stages 處理 ESP 蕾期 花鈴期 吐絮期 F1Q1 5 55 0 55de 8 4 0 27b 9 99 0 56cd F1Q2 12 59 1 1b 8 75 1 31b 10 43 0 34c F1Q3 15 47 0 27b 11 89 0 28a 15 81 0 29b F2Q1 7 26 0 77cd 8 09 0 73b 11 17 0 6c F2Q2 15 53 4 32b 8 14 0 21b 10 74 0 2c F2Q3 19 48 1 48a 11 42 0 89a 16 54 0 3ab F3Q1 3 98 0 49e 5 83 1 14c 9 02 0 95d F3Q2 9 34 0 86c 7 35 0 53b 9 98 1 15cd F3Q3 21 27 2 31a 12 06 1 12a 17 15 1 07a 方差分析 Q p 0 000 p 0 000 p 0 000 F p 0 006 p 0 014 NS p 0 052 F Q p 0 002 p 0 048 p 0 023 3 討 論 灌溉水質(zhì)是決定土壤鹽分水平的主要因素 本研 究結(jié)果表明 土壤含鹽量與離子量隨著灌溉水礦化度 的增加而增加 這與 Yuan 等 15 的 研究結(jié)果相同 隨 著灌溉水中含鹽量的增加 大量陽離子進(jìn)入土壤 使 土壤 化學(xué) 性質(zhì)發(fā)生改變 如 Na 量升高會(huì)導(dǎo)致土壤黏 粒分散 破壞團(tuán)聚體結(jié)構(gòu) 降低 土壤滲透性 8 形成 離子毒害并誘發(fā)鹽分脅迫 16 另一方面 二價(jià)陽離子 Ca2 和 Mg2 能夠置換出土壤膠體中所吸附的 Na 促進(jìn)膠體絮凝 改善土壤結(jié)構(gòu) 17 高 礦化度灌溉水質(zhì) 4 90 g L 條件 下 土壤中 Na 量 提高 129 3 197 2 土壤鹽堿化程度 SAR 與 ESP 也隨之增加 說明高 礦化度水質(zhì)灌溉能夠顯著提高土壤 SAR 與 ESP 這與 邵建 榮等 18 的研究結(jié)果相同 適當(dāng)增施氮肥能夠降低土壤鹽分量 土壤含鹽量 隨著施氮量的增加而降低 這與 Che 10 和 謝承陶 19 研究結(jié)果相同 Machado 等 20 也 得出了類似結(jié)論 即 適當(dāng)增施氮肥可降低土壤鹽分累積 不同生育期施氮 量對(duì)土壤鹽分的影響不同 焦會(huì)青等 21 研究表明 施 氮可促進(jìn)土壤中 Na Ca2 的競(jìng)爭(zhēng)置換 通過生成 CaSO4沉淀在一定程度緩解土壤鹽分累積 這可能是 由于適當(dāng)增施氮肥降低了土壤鹽分關(guān)鍵離子量 22 進(jìn) 而降低土壤鹽分 較高施氮量 315 375 kg hm2 降 低了 Na Ca2 物質(zhì)的量濃度 這可能是由于增施氮 肥能夠促進(jìn)土壤中水穩(wěn)性重團(tuán)聚體的形成 23 從而 吸 附游離態(tài) Na 降低土壤中關(guān)鍵離子量 當(dāng)土壤陽離 子隨著施氮量的增加而減少時(shí) 土壤 SAR 與 ESP 也 隨之降低 進(jìn)而降低土壤鹽漬化程度 灌水水質(zhì)與施氮量之間存在交互作用 進(jìn)而影響 陳 昊 等 不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究 85 土壤鹽分量 10 Ould 等 24 發(fā)現(xiàn) 灌溉水質(zhì)和施氮量 的交互作用對(duì)土壤鹽分具有 顯著影響 本文結(jié)果表明 較高的施氮量 315 375 kg hm2 和較低礦化度灌溉 水質(zhì) 1 27 3 g L 組合能夠顯著降低土壤含鹽量和 Na Ca2 物質(zhì)的量濃度 這可能是因?yàn)檫m量增加施 氮量能夠提高土壤中的 NO3 量 緩解土壤中氯化物 的影響 25 隨著施氮量的增加 土壤中的 NH4 與 Na 產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用 26 水穩(wěn)性團(tuán)聚體吸附 Na 23 降低土 壤含鹽量 但是 當(dāng)灌溉水礦化度過高時(shí) 增施氮肥 會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化程度加劇 咸水灌溉 條件 下 高施 氮量處理土壤 SAR 與 ESP 分別提高了 4 5 和 3 7 這可能 是因?yàn)橥寥利}分脅迫越大對(duì)氮素礦化和硝化 過程的抑制作用越強(qiáng) 27 鹽分 脅迫 成為主要影響因素 同時(shí) 過量施氮會(huì)導(dǎo)致土壤酸化 硝化反應(yīng)產(chǎn)生的大 量 H 進(jìn)入土壤 28 進(jìn)一步誘導(dǎo)堿性陽離子直接釋放 到土壤溶液中 加速了土壤鹽漬化 15 4 結(jié) 論 1 土壤鹽分和離子量隨著灌溉水礦化度的增加 而增加 棉花生育末期 微咸水與咸水滴灌 條件下土 壤含鹽量 Na Ca2 物質(zhì)的量濃度分別比地下水滴 灌高 14 2 78 2 42 197 2 與 86 7 252 8 土壤 SAR與 ESP分別高 4 8 108 9 與 48 0 90 2 2 適當(dāng)增施氮肥能夠降低土壤鹽分與關(guān)鍵離子 量 較高施氮量 315 375 kg hm2 條件下 土壤鹽 分與 Na Ca2 物質(zhì)的量濃度分別比低施氮量 255 kg hm2 處理 低 8 6 70 4 與 6 3 41 5 21 2 138 4 土壤 SAR 與 ESP 分別降低 5 0 27 與 2 8 19 3 3 綜合考慮土壤鹽分量 離子 物質(zhì)的量濃度 SAR 與 ESP 建議咸水和微咸水滴灌條件下適宜施 氮量為 315 kg hm2 參考文獻(xiàn) 1 邢英英 張富倉(cāng) 張燕 等 滴灌施肥水肥耦合對(duì)溫室番茄產(chǎn)量 品質(zhì) 和水氮利用的影響 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015 48 4 713 726 XING Yingying ZHANG Fucang ZHANG Yan et al Effects of water and fertilizer coupling under drip irrigation on yield quality and water and nitrogen utilization of greenhouse tomato J Chinese Agricultural Science 2015 48 4 713 726 2 REDA Abdel aziz Impact of Treated Wastewater Irrigation on Soil Chemical Properties and Crop Productivity J International Journal of Water Resources and Arid Environments 2015 4 1 30 36 3 張劉東 王慶明 咸水非充分灌溉對(duì)土壤鹽分分布的影響及 SWAP 模 型模擬 J 節(jié)水灌溉 2015 7 32 35 ZHANG Liudong WANG Qingming Effects of inadequate saline water irrigation on soil salinity distribution and SWAP model simulation J Water Saving Irrigation 2015 7 32 35 4 WEI Chenchen LI Fahu YANG Peiling et al Effects of Irrigation Water Salinity on Soil Properties N2O Emission and Yield of Spring Maize under Mulched Drip Irrigation J Water 2019 11 8 1 548 5 KHUMOETSILE Mmolawa DANI Or Root zone solute dynamics under drip irrigation A review J Plant and Soil 2000 1 2 163 190 6 嚴(yán)曄端 李悅 發(fā)展咸淡水混灌技術(shù)合理開發(fā)地下水資源 J 地下水 2000 4 153 156 YAN Yeduan LI Yue Developing saline freshwater mixed irrigation technology to rationally develop groundwater resources J Groundwater 2000 4 153 156 7 侯森 侯振安 冶軍 等 咸水滴灌條件下棉花生長(zhǎng)和氮素吸收對(duì)水 氮的響應(yīng) J 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010 47 9 1 882 1 887 HOU Sen HOU Zhenan YE Jun et al Response of cotton growth and nitrogen uptake to water and nitrogen under saline water drip irrigation J Xinjiang Agricultural Science 2010 47 9 1 882 1 887 8 ZHANG Dongmei LI Weijiang XIN Chengsong et al Lint yield and nitrogen use efficiency of field grown cotton vary with soil salinity and nitrogen application rate J Field Crops Research 2012 138 63 70 9 邵志遠(yuǎn) 蔣靜 張毅 等 不同灌水和施氮處理對(duì)燕麥產(chǎn)量 耗水特性 和土壤鹽分的影響 J 灌溉排水學(xué)報(bào) 2022 41 5 84 89 SHAO Zhiyuan JIANG Jing ZHANG Yi et al Effects of different irrigation and nitrogen treatments on oat yield water consumption characteristics and soil salinity J Journal of Irrigation and Drainage 2022 41 5 84 89 10 CHE Zheng WANG Jun LI Jiusheng Effects of water quality irrigation amount and nitrogen applied on soil salinity and cotton production under mulched drip irrigation in arid Northwest China J Agricultural Water Management 2021 247 106 738 11 MIN Wei HOU Zhenan MA Lijuan et al effects of water salinity and application rate on water and n use efficiency of cotton under drip irrigation J Journal of Arid Land 2013 6 4 454 467 12 張宗祜 李烈榮 中國(guó)地下水資源綜合卷 M 北京 中國(guó)地圖出版社 2004 ZHANG Zonghu LI Lierong China Groundwater Resources Comprehensive Volume M Beijing China Map Publishing House 2004 13 YANG Pengju HU Hongchang TIAN Fuqiang et al Crop coefficient for cotton under plastic mulch and drip irrigation based on eddy covariance observation in an arid area of northwestern China J Agricultural Water Management 2016 171 21 30 14 WESLEY W TANJI K Agricultural Salinity Assessment and Management Second Edition M ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice 2012 71 78 79 15 YUAN Chengfu FENG Shaoyuan HUO Zailin et al Effects of deficit