盧 闖，逄煥成，張宏媛，張建麗，張 浩，李玉義

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春灌結(jié)合秸稈隔層促進(jìn)土壤脫鹽增加微生物多樣性

盧 闖1，逄煥成1，張宏媛1，張建麗2，張 浩2，李玉義1※

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2. 北京理工大學(xué)生命學(xué)院，北京 100081）

為探討春灌結(jié)合秸稈隔層對土壤水鹽分布及微生物區(qū)系的影響，該文采用田間微區(qū)試驗方法，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)春灌水平（2 250 m3/hm2）為對照（CK），設(shè)置秸稈隔層深埋條件下常規(guī)春灌灌水量的100%、90%、80%、70%（W100、W90、W80、W70）4個梯度共5個處理，研究河套灌區(qū)不同春灌灌水量下秸稈隔層對中度鹽堿地水鹽分布、微生物區(qū)系及食葵產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：秸稈隔層處理20～40 cm土層含水率隨春灌量的增加而增加，W100處理春灌后根系分布層（0～40 cm）含水率較CK、W90、W80、W70顯著提高6.5%、3.6%、5.8%、8.9%（<0.05）；W100和W90處理春灌后均具有較好的脫鹽效果，鹽分淋洗深度達(dá)50～60 cm，其0～40 cm鹽分較CK顯著降低18.9%和13.9%（<0.05），春灌前后土壤脫鹽率也分別較CK提高34.9%、30.1%（<0.05），但W100與W90處理間春灌后土壤鹽分、脫鹽率均無顯著差異，W80處理與CK之間也沒有達(dá)到顯著差異水平（<0.05）。收獲后，CK處理0～40 cm含水率顯著高于其他4個處理，W100和W90處理0～40 cm含鹽量顯著低于CK 27.6%和16.3%（<0.05），但2個處理間含鹽量無顯著差異，W80處理與CK差異也不顯著，而W70鹽分含量顯著最高。與CK、W80和W70相比，W100和W90處理均顯著增加了收獲期土壤細(xì)菌、放線菌、真菌可培養(yǎng)微生物數(shù)量，并增加了可培養(yǎng)優(yōu)勢菌群種類，而W90處理相比W100處理更有利于土壤真菌生長。W100處理食葵產(chǎn)量顯著高于其他4個處理（<0.05），分別較CK、W90、W80和W70增產(chǎn)5.3%、6.8%、11.4%和13.6%，W90與CK兩處理間產(chǎn)量無顯著差異，但其水分生產(chǎn)率顯著高于CK，而W100與CK處理間水分生產(chǎn)率差異不顯著。綜上來看，單純從高產(chǎn)角度，當(dāng)前春灌量水平結(jié)合秸稈隔層（W100）處理食葵增產(chǎn)效果最顯著值得推薦，而從土壤脫鹽、作物穩(wěn)產(chǎn)及水分生產(chǎn)率提高等綜合效應(yīng)考慮，在當(dāng)前春灌基礎(chǔ)上減少10%灌水量結(jié)合秸稈隔層（W90）是可推薦的措施。

灌溉；秸稈；脫鹽；中度鹽堿地；土壤微生物區(qū)系

0 引 言

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地處干旱區(qū)，是中國大型自流灌區(qū)之一。灌區(qū)當(dāng)前面臨2個主要問題：灌溉引起的土地鹽堿化，以及引黃配給減少造成的水資源短缺。由于該地區(qū)的主要作物均采用大水漫灌，過量灌溉造成地下水位上升，土壤次生鹽堿化大面積發(fā)生，全灌區(qū)鹽堿耕地目前約39.4萬hm2，占總耕地面積68.65%[1]。近年來，河套灌區(qū)引黃水量持續(xù)減少，2010年引水指標(biāo)為35.68億m3，較1994年減少5.32億m3，且在進(jìn)一步縮減。在水資源緊缺和土壤鹽漬化的雙重壓力下，制定農(nóng)田控鹽和節(jié)水灌溉相結(jié)合的節(jié)水控鹽灌溉制度，是當(dāng)?shù)毓?jié)約用水和防治土壤鹽漬化的當(dāng)務(wù)之急。

本課題組在河套灌區(qū)通過多年研究發(fā)現(xiàn)在地表下35～40 cm處埋設(shè)作物秸稈隔層結(jié)合地表地膜覆蓋（簡稱“上膜下秸”）具有明顯的根系分布層控鹽效果，極大改善了作物生長狀況[2-4]?！吧夏は陆铡奔夹g(shù)已獲國家發(fā)明專利授權(quán)[5]，同時課題組還發(fā)明了針對該技術(shù)的配套耕作機具[6]。目前該技術(shù)措施在當(dāng)?shù)氐玫搅藦V泛認(rèn)可，對于進(jìn)一步改良鹽堿地具有重要意義。但有關(guān)鹽堿地“上膜下秸”技術(shù)的節(jié)水效應(yīng)尚不清楚。與常規(guī)措施相比，一方面由于地表覆蓋地膜，抑制了土壤水分蒸發(fā)和表層土壤返鹽[7]；另一方面，秸稈隔層改變了水鹽時空分布[8]，提高了表層土壤蓄水能力，減少深層土壤水分的蒸散量[9-10]，同時提高水浸洗鹽效率[11]，對于抑制土壤鹽分上移具有明顯作用[12-13]。從理論上來講，“上膜下秸”組合技術(shù)可能會減少淋鹽灌溉量。然而，該假設(shè)尚缺乏基于相關(guān)試驗研究的驗證。在河套灌區(qū)，相對秋澆，春灌受作物種植影響供水緊張，主要起到保墑、降低耕層鹽分促進(jìn)作物出苗的效果，因此，本試驗以無秸稈隔層處理為對照，重點探討河套灌區(qū)不同春灌灌溉量下秸稈隔層處理對土壤水鹽分布和微生物區(qū)系變化的影響，從促進(jìn)土壤脫鹽、土壤微生物區(qū)系、作物產(chǎn)量以及灌溉水生產(chǎn)率等多方面較為系統(tǒng)地研究分析了不同調(diào)控措施的應(yīng)用效應(yīng)，以明確秸稈隔層的春灌節(jié)水潛力，研究結(jié)果將為該區(qū)域制定科學(xué)有效的鹽堿地春灌節(jié)水控鹽灌溉制度提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2015年6月至9月在內(nèi)蒙古五原縣河套灌區(qū)義長灌域管理局試驗站進(jìn)行，處于北緯41°04′，東經(jīng)108°00′，海拔1 022 m，屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，年均日照時數(shù)3 230 h，無霜期130 d，蒸降比較高。2015年試驗區(qū)全年總降水量為124.3 mm，食葵生育期內(nèi)總降水量為64.2 mm，約占全年降水量的51.7%，其中苗期、蕾期、花期和成熟期降水量分別為21.2、5.2、35.6和2.2 mm。

試驗區(qū)地下水埋深為1.10～1.70 m，土壤按鹽土分類為氯化物-硫酸鹽土，質(zhì)地為粉砂壤土，0～100 cm土壤平均容重為1.45～1.50 g/cm3。0～40 cm土壤平均含鹽量為2.93 g/kg，pH值8.51，有機質(zhì)9.21 g/kg，全氮0.51 g/kg，堿解氮31.87 mg/kg，全磷0.61 g/kg，速效磷2.58 mg/kg，全鉀19.4 g/kg，速效鉀 113.93 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗安排在田間微區(qū)進(jìn)行，微區(qū)于2015年5月建成，每個微區(qū)面積2 m×2 m=4 m2，微區(qū)之間用塑料布阻隔（埋至1 m）以防止微區(qū)間側(cè)滲。在埋設(shè)秸稈前取樣測定各微區(qū)60～100 cm土層含鹽量相對一致，因此不再調(diào)鹽，用鐵鍬將微區(qū)0～20 cm和20～40 cm土壤分層取出，然后把長約5 cm的玉米秸稈（葉、稈混合）均勻鋪設(shè)在地表下40 cm處，鋪設(shè)厚度5 cm，秸稈用量12 t/hm2，秸稈埋設(shè)完畢后將土壤按原層次回填壓實。為保證試驗條件的一致性，將0～20 cm 土層含鹽量通過人工方法調(diào)至4 g/kg，即春灌前在每個微區(qū)取8個表層土樣，混合后測定其含鹽量作為基礎(chǔ)值，根據(jù)基礎(chǔ)值和目標(biāo)值差值將鹽結(jié)皮均勻撒在地表并用耙子擋平，調(diào)鹽過后試驗地代表中度鹽堿土。試驗布置完畢后進(jìn)行春灌，灌溉水源為黃河水（礦化度0.58 g/L），灌水量用水表控制。

試驗共設(shè)5個春灌量處理，分別為：對照CK（無秸稈隔層，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)灌水量2 250 m3/hm2），W100（埋設(shè)秸稈隔層，100 %當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)灌水量，即2 250 m3/hm2），W90（埋設(shè)秸稈隔層，灌水量2 025 m3/hm2），W80（埋設(shè)秸稈隔層，灌水量1 800 m3/hm2），W70（埋設(shè)秸稈隔層，灌水量1 575 m3/hm2），每個處理設(shè)3次重復(fù)。

2015年6月26日灌水，7月1日人工開溝施底肥，施肥量為尿素260 kg/hm2，磷酸二銨290 kg/hm2，硫酸鉀150 kg/hm2，施肥后立即覆蓋地膜進(jìn)行人工點播，播種后穴口用細(xì)砂覆蓋，行距60 cm，株距20 cm，試供作物為向日葵，品種LD1335，種植密度4.90×104株/hm2，9月23日收獲，生育期內(nèi)不再進(jìn)行灌溉和施肥，其他田間管理措施與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶一致。

1.3 取樣方法與數(shù)據(jù)測定

在春灌前（6月25日）、春灌后（7月1日）以及作物收獲后（9月24日）用土鉆在每條地膜兩行食葵中間位置取土進(jìn)行土壤水分、鹽分測定，取土層次為0～5、5～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100 cm，帶回實驗室用烘干法測定土壤質(zhì)量含水率；土樣烘干后磨碎，過2 mm篩，以1:5的土水比提取土壤溶液上清液，用電導(dǎo)率儀（DDS-307）測定土壤電導(dǎo)率(s/cm)，根據(jù)經(jīng)驗公式計算出土壤鹽分含量：土壤鹽分含量（g/kg）=電導(dǎo)率×0.064×5×10/1 000。

對灌水前后土壤脫鹽率進(jìn)行分析比較不同處理的脫鹽效果，脫鹽率計算公式為

式中為脫鹽率，1為灌前土壤含鹽量，g/kg；2為灌后土壤含鹽量，g/kg；當(dāng)>0時表示土壤脫鹽，當(dāng)<0時表示土壤積鹽，當(dāng)=0時表示鹽分平衡。

同時計算單位水量脫鹽量比較不同處理的脫鹽效果，計算公式為

式中表示每1 000 m3灌溉水的土壤脫鹽量，g/kg·1 000 m3；為灌水量，m3。

收獲后測產(chǎn)，同時計算灌溉水生產(chǎn)率，計算公式為

式中WPi為灌溉水生產(chǎn)率，kg/m3；為作物產(chǎn)量，kg/hm2；為單位面積灌水量，m3/hm2。

1.4 微生物區(qū)系分析

在食葵收獲后（9月24日）用PVC管取土，取土深度0～30 cm，將采集的土樣裝入牛皮紙袋后立即保存于4 ℃冷藏箱并帶回實驗室。采用平板培養(yǎng)方法對可培養(yǎng)微生物進(jìn)行區(qū)系分析，先將混勻土樣加入滅過菌的蒸餾水中配置成10-1、10-2、10-3、10-4、10-5濃度的土壤懸液，每個懸液加入20粒玻璃珠并震蕩20 min使土壤懸液充分混勻，然后將土壤懸液分別涂布于牛肉膏蛋白胨、高氏Ⅰ號、馬丁氏培養(yǎng)基中對細(xì)菌、放線菌、真菌進(jìn)行篩選培養(yǎng)，先在28 ℃條件下培養(yǎng)3 d后，統(tǒng)計各平板上菌落數(shù)，以每個平板上數(shù)目為30～300為標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的稀釋倍數(shù)。根據(jù)所得到的最佳稀釋倍數(shù)，每種培養(yǎng)基做3個重復(fù)，統(tǒng)計各平板上菌落數(shù)。

挑取平板中的所有菌落進(jìn)行分離純化，將純化好的菌株進(jìn)行小量DNA提取，以此為模板，細(xì)菌和放線菌利用通用引物27f和1492r進(jìn)行16S rDNA擴(kuò)增，測序獲其16S rDNA全長序列（1 500 bp）。然后將此序列在EzTaxon數(shù)據(jù)庫和NCBI的Blast中進(jìn)行比對，確定其最相似種和其所在的屬，出現(xiàn)頻率高的菌株為優(yōu)勢菌群。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)在Office Excel 2007中進(jìn)行基本處理，并用spss13.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果分析

2.1 秸稈隔層對春灌前后土壤水鹽分布的影響

2.1.1 土壤水分

在土壤中埋設(shè)玉米秸稈隔層后土體構(gòu)型會發(fā)生變化，土壤質(zhì)地的不均勻性會改變水分的運動方式，影響灌溉水的入滲過程，進(jìn)而影響入滲后土壤的蓄水狀況。春灌后，不同處理0～100 cm各層次土壤含水率有所差異（圖1），0～20 cm表層土壤較疏松，保水能力差，各處理土壤含水率均較低，其中除W70處理灌水量最小，含水率較低，其他處理無較大差異；在20～40 cm土層，秸稈隔層處理土壤含水率有隨灌水量的增加而增加的趨勢，CK由于無秸稈隔層的蓄水作用，其土壤含水率顯著低于W100。向日葵根系多分布在0～40 cm土層，作物耗水也以0～40 cm土層水分為主，秸稈隔層可起到“貯水層”作用提高隔層上部土壤儲水量，不同處理春灌后0～40 cm土壤平均含水率排序為W100>W90>W80>CK> W70（圖2），W100處理土壤含水率顯著高于其他處理（<0.05），較CK、W90、W80、W70分別提高6.5%、3.6%、5.8%、8.9%，W90和W80處理土壤平均含水率均高于CK但不顯著，說明在當(dāng)前春灌水平及減少一定春灌量后，秸稈隔層能保蓄較多水分在上部土層中，這種保水效應(yīng)可為作物前期生長提供充足水分，促進(jìn)作物生長發(fā)育。在40～100 cm土層，不同灌溉量下秸稈隔層對土壤含水率的影響較小，處理間無顯著差異（>0.05）。

注：CK，W100，W90，W80 和 W70 分別表示無隔層常規(guī)灌溉量（2 250 m3·hm-2）、埋隔層100%常規(guī)春灌量、埋隔層90%常規(guī)春灌量、埋隔層80%常規(guī)春灌量、埋隔層70%常規(guī)春灌量，下同。

2.1.2 土壤鹽分

土壤水分運動與鹽分運動有著極其密切的關(guān)系，土壤水分運動既是鹽分運動的驅(qū)動力，又是鹽分遷移的重要載體。根據(jù)前述分析，秸稈隔層改變了灌溉水再分布，提高了根系分布層含水率，這勢必也會對鹽分分布產(chǎn)生影響。

注：不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著，下同。

本研究中，各處理春灌后1 m土體剖面鹽分分布不同（圖3），CK處理0～40 cm土層灌后含鹽量小于灌前，脫鹽主要發(fā)生在0～40 cm土層，0～40 cm和60～100 cm土層鹽分分別占剖面鹽分總量的36.4%、40.7%，根系分布層鹽分主要被淋洗至60～100 cm土層；W100處理0～50 cm土層灌后土壤含鹽量小于灌前，0～60 cm含鹽量均小于CK，0～40 cm和60～100 cm土層鹽分分別占剖面鹽分總量的32.6%、48.0%，說明W100鹽分淋洗更加充分且淋鹽深度較CK深；W90處理各層次土壤含鹽量均高于W100處理，0～40 cm和60～100 cm土層鹽分分別占剖面鹽分總量的31.5%、46.8%，脫鹽層較W100略淺，但淋鹽效果優(yōu)于CK。W80處理土壤鹽分分布和CK接近，但0～20 cm土層低于CK，60～100 cm鹽分隨深度變化不大。W70處理只有0～20 cm土層含鹽量低于灌前，20～40 cm土層鹽分分布最多，0～40 cm土層鹽分占比43.1%，40 cm以下土層含鹽量逐漸減小，60～100 cm土層鹽分占比只有37.0%，這是因為W70處理灌水量小，壓鹽效果差，隔層以上鹽分未被充分淋洗所致。

圖3 各處理春灌后0~100 cm土體剖面土壤含鹽量分布情況

所有處理0～40 cm根系分布層平均含鹽量排序為W100

圖4 各處理春灌后0～40 cm土壤含鹽量

2.1.3 土壤脫鹽量

不同處理春灌前后脫鹽效果不同（表1）。表層0～10 cm和0～20 cm土層脫鹽率數(shù)值大小排序為W100> W90>W80>CK>W70。但在0～10 cm土層，僅W100處理脫鹽率顯著高于CK；在0～20 cm土層，W100、W90處理間脫鹽率無顯著差異，但顯著高于CK，分別較其高19.1%、12.6%，W80處理脫鹽率略高于CK但不顯著，W70處理脫鹽率顯著低于其他各處理，表明秸稈隔層處理在春灌灌水量達(dá)到常規(guī)灌水量的80%以上時表層土壤脫鹽率優(yōu)于無隔層對照處理。

表1 各處理春灌后土壤脫鹽率

注：不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著，下同。

Note: Different lowercase letters in same column means significant difference among treatments at 0.05 level. The same as below.

0～40 cm和0～100 cm土層脫鹽率排序為W100> W90>CK>W80>W70，秸稈隔層處理脫鹽率均隨灌水量的增加而增大。在0～40 cm根系分布層，W100和W90土壤脫鹽率無差異，但顯著較CK高34.9%、30.1%，W80處理略低于CK，降低4.5%，W70脫鹽率顯著較低。從整個1 m土體來看，CK處理脫鹽率為1.7%，接近鹽分平衡，W100處理淋鹽深度深，1 m土體脫鹽率顯著優(yōu)于其他各處理；W90處理脫鹽率為4.7%，略高于CK但不顯著；W80和W70處理脫鹽率為負(fù)值，總體呈積鹽狀態(tài)，這是因為本身灌溉水源中帶有部分鹽分進(jìn)入土壤，而過小的灌溉量不足以將鹽分淋洗至1 m土體外。

對單位水量脫鹽量進(jìn)行分析可知，W100處理在0～10、0～20、0～40和0～100 cm土層的值均高于CK，分別提高11.3%，20.8%，37.9%，438.6%。W90和W80處理灌水量小于CK，但0～40 cm土層值高于CK；在1 m土體，W90處理的值高于CK，但W80處理低于CK；W70處理除0～10 cm土層外，各層值均低于W80處理。說明秸稈隔層可提高單位水量脫鹽量，尤其利于根系分布層土壤脫鹽，提高了灌水利用率，但灌溉量過小其脫鹽效果差。

2.2 秸稈隔層對食葵收獲后土壤水鹽分布的影響

收獲后的土壤水鹽含量與分布可反映整個生育期內(nèi)的水鹽運移情況。食葵收獲后0～40 cm土層平均含水率排序為CK>W70>W80>W100>W90（圖5），CK處理含水率顯著高于各秸稈隔層處理，分別較W100、W90、W80和W70處理高17.5%、23.6%、14.6%和6.4%，W70處理含水率也顯著高于W100、W90、W80隔層處理（<0.05），而W90處理含水率顯著低于W100和W80處理。在40～50 cm土層CK處理也較其他4個隔層處理高，但50 cm以下又低于其他處理（圖6a）。收獲后0～40 cm根系分布層土壤平均含鹽量排序為W100

圖5 各處理食葵收獲后0～40 cm土壤含水率和含鹽量

a. 土壤含水率

a. Soil water content

b. 土壤含鹽量

2.3 不同春灌灌水量下秸稈隔層對土壤微生物區(qū)系的影響

2.3.1 土壤微生物數(shù)量

收獲后土壤細(xì)菌數(shù)量不同處理排序為W100>W90> CK>W80>W70（表2），各處理間差異均達(dá)到顯著水平（<0.05），W100和W90處理分別比CK高29.6%和14.8%；W80和W70處理分別比CK低24.7%和53.5%，說明不同灌溉量下秸稈隔層對土壤細(xì)菌數(shù)目有顯著影響。放線菌數(shù)量各處理排序為W100>W90>W80>CK> W70，W100和W90處理顯著高于W70處理（<0.05），分別提高27.4%和26.3%，但其他處理間無顯著差異。真菌數(shù)目不同于細(xì)菌和放線菌，各處理排序為W90>W100> W70>CK>W80，W100處理真菌數(shù)目較W90處理顯著降低了29.4%，W100處理顯著高于W70、CK和W80處理（<0.05），分別提高84.1%、117.4%和140.0%，而W70、W80和CK處理間無顯著差異。

2.3.2 優(yōu)勢菌群

由表3可知，CK處理土壤中優(yōu)勢菌群種類最少，除土壤中廣泛分布的（芽孢桿菌屬）和（假單胞菌屬）外，只有（短桿菌屬）。各秸稈隔層處理土壤優(yōu)勢菌群種類均多于CK，而且種類隨灌溉量的增加而增加，W100處理優(yōu)勢菌群種類最多，共有6種，W90處理有5種，W80和W70處理相對較少，各有4種。各處理存在不同的優(yōu)勢菌，W100處理有（兩面神菌屬）、W90處理有（劍菌屬），W80處理有（假芽孢桿菌屬），W70處理有微桿菌屬）和（根瘤菌屬）。

表2 各處理收獲后土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量

表3 不同處理對收獲后土壤可培養(yǎng)優(yōu)勢菌群的影響

2.4 不同春灌灌水量下秸稈隔層對食葵產(chǎn)量的影響

不同處理食葵籽粒產(chǎn)量排序為W100>CK>W90> W80>W70（表4），其中，W100處理食葵產(chǎn)量顯著高于其他4個處理（<0.05），分別較CK、W90、W80和W70增產(chǎn)5.3%、6.8%、11.4%和13.6%，說明在常規(guī)春灌量下秸稈隔層增產(chǎn)效果更顯著；W90處理略低于CK，但兩者無顯著差異；而W80和W70處理籽粒產(chǎn)量顯著低于CK處理（<0.05）。從灌溉水分生產(chǎn)率（WPi）來看，不同處理間排序為W70>W80>W90>W100>CK，W100處理WPi與CK沒有顯著差異，W90、W80、W70處理顯著高于CK（<0.05），而W90處理與W100處理之間WPi差異沒有達(dá)到顯著水平。

表4 各處理食葵產(chǎn)量和灌溉水分生產(chǎn)率

3 討 論

3.1 不同春灌量下秸稈隔層對土壤水鹽的影響

植物耐鹽性在幼苗期最差，鹽堿地作物出苗率低，保苗困難[14]。提高灌溉脫鹽率，降低苗期土壤含鹽量，尤其是0～40 cm根系分布層鹽分含量是鹽堿地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)[15]。本試驗中，CK處理為河套灌區(qū)春季常規(guī)措施，在無隔層條件下，水分在均質(zhì)土壤中運動較快，未達(dá)到鹽分?jǐn)U散平衡就開始淋洗[15]，脫鹽效果較差，脫鹽深度在40 cm，而和CK相同春灌量的W100處理在秸稈隔層的作用下水分入滲速率降低，水分在隔層上部土壤中的蓄積時間延長，促進(jìn)了土壤中更多的可溶性鹽分離子的交換、吸附和解析，重力水完全下滲后根系分布層土壤鹽分降低[16-18]，脫鹽效果明顯較好，脫鹽深度接近60 cm（圖3），根系分布層土壤含水率也顯著較高（圖2）；W90處理在減小10 %春灌量下也具有明顯的脫鹽效果，脫鹽深度位于隔層以下50 cm，綜合來看，W100和W90處理的春季灌溉量均能發(fā)揮秸稈隔層的脫鹽作用，促進(jìn)根系分布層土壤淋鹽。本研究還發(fā)現(xiàn)，W80處理雖然減少了20%灌水量，但秸稈隔層將較多的水分滯留在根系分布層，補償了20%的水分差，因此W80處理灌后含鹽量、含水率和脫鹽率和CK均無顯著差異；但當(dāng)灌溉量繼續(xù)減小至70%后，隔層上部水量小，鹽分溶解量小，脫鹽效果變差，表層鹽分淋洗至20～40 cm土層即無法繼續(xù)下行。

在作物生長后期，土壤水鹽以上行為主，隔層的存在可打斷毛管，抑制水鹽向上移動，減少鹽分的表聚[19]，進(jìn)而降低鹽分對作物生長帶來的不利影響[20]。本試驗表明W100和W90處理0～40 cm含鹽量顯著低于CK（圖5），但由于這2個處理食葵長勢較好，蒸騰作用強，另外秸稈層阻斷了毛管水的上升，0～40 cm含水率也顯著低于CK（圖5）。W80和W70處理前期灌溉脫鹽效果弱，因作物受鹽分脅迫影響長勢較弱，從土壤吸收水分少，收獲期根系分布層含水率較高，其含鹽量也顯著高于W90和W100處理。

3.2 不同春灌量下秸稈隔層對土壤微生物的影響

土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是表征土壤質(zhì)量變化最敏感的指標(biāo)[21-23]，有研究表明，土壤鹽堿度影響土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)[24]，排水可以有效脫鹽，但灌水過多或過少均不利于微生物的繁殖[25]。在本試驗條件下，CK處理細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)目低于W100和W90處理，這是因為CK處理灌溉脫鹽率較低，后期鹽分表聚嚴(yán)重，抑制了微生物的繁殖。而秸稈隔層處理W100和W90處理脫鹽效果好，更多鹽分被淋洗至深層，后期返鹽較少，鹽堿脅迫小，促進(jìn)作物根系生長，增加根系分泌物，改善根際環(huán)境[26]，另一方面，秸稈隔層的存在為微生物生長提供碳源及氮磷等營養(yǎng)元素[27]，從而進(jìn)一步促進(jìn)了微生物的繁殖。另外，本研究發(fā)現(xiàn)W100處理真菌數(shù)目顯著低于W90處理，這可能因為真菌較不能耐受低氧水平，W100處理灌量過高造成土壤溶氧量降低，抑制了真菌繁殖。而W80和W70處理灌溉量小，鹽分滯留在1 m土體中未被充分淋洗，因此細(xì)菌數(shù)目顯著低于CK，但放線菌和真菌數(shù)目和CK不顯著。本研究還發(fā)現(xiàn)，與CK處理相比，秸稈隔層處理優(yōu)勢菌群種類數(shù)較多，這與前期研究結(jié)果類似[28]。其中以W100和W90處理種類最多，這些有益微生物的分布說明秸稈隔層優(yōu)化了土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)。例如，W100和W90處理中均有（節(jié)桿菌屬）和（類芽胞桿菌屬）；W90、W80、W70處理中都含有（鏈霉菌屬）。這些種類豐富的優(yōu)勢菌群降解土壤有機物后所得的營養(yǎng)物質(zhì)更為多樣，也會分泌更多的有利于植株生長的活性成分[29-32]，增加土壤肥力。

3.3 不同春灌量下秸稈隔層對食葵產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響

低鹽堿脅迫及充足的水分是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，本研究結(jié)果表明，W100處理由于食葵生長期間根系分布層始終保持較低的含鹽量，盡管其后期含水率低于CK但并沒有影響作物生長，因此其產(chǎn)量顯著高于同樣灌溉量的CK（<0.05），從單純增產(chǎn)角度，表明當(dāng)前春灌量水平結(jié)合秸稈隔層是最有利于的；W90處理在減少10%春灌量下同樣具有很好地根系分布層脫鹽效果，鹽分含量保持較低的水平，但后期含水率低于CK和W100處理，可能影響了作物生長，因此其產(chǎn)量顯著低于W100處理，但與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)CK處理相比沒有顯著差異，而且其水分生產(chǎn)率高于CK和W100，從控鹽、節(jié)水和穩(wěn)產(chǎn)角度，W90這個處理在當(dāng)前基礎(chǔ)上減少10%灌水量結(jié)合秸稈隔層是可供選擇的處理，這對于提高內(nèi)蒙古河套灌區(qū)大面積的中度鹽漬化耕地灌溉水生產(chǎn)率、緩解地區(qū)水資源短缺壓力也具有重要意義。而W80和W70處理由于控鹽效果差，籽粒產(chǎn)量顯著低于CK處理（<0.05），表明這2個處理已影響作物產(chǎn)量，盡管其水分生產(chǎn)率較高，不值得推薦。本研究所采取的春灌模式為一次性大水量灌溉，對于少量多灌模式下秸稈隔層的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)如何還有待進(jìn)一步研究和完善。

4 結(jié) 論

與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)春灌水平相比，有秸稈隔層及常規(guī)灌水量（W100）和有秸稈隔層及90%常規(guī)灌水量（W90）處理均可提高灌溉脫鹽率，加深鹽分淋洗深度，提高根系分布層含水率，為作物前期生長提供高水低鹽的有利環(huán)境，同時抑制后期地表返鹽，顯著增加土壤細(xì)菌、真菌等可培養(yǎng)微生物數(shù)量和優(yōu)勢菌群。單純從高產(chǎn)角度，W90處理與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)措施相比沒有顯著差異，而W100處理食葵增產(chǎn)效果最顯著值得推薦，而從土壤脫鹽、作物穩(wěn)產(chǎn)及水分生產(chǎn)率提高等方面綜合效應(yīng)考慮，在當(dāng)前春灌基礎(chǔ)上減少10%灌水量結(jié)合秸稈隔層（W90）是可供選擇的方案。

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Spring irrigation combined with straw interlayer promoting soil desalination and increasing microflora diversity

Lu Chuang1, Pang Huancheng1, Zhang Hongyuan1, Zhang Jianli2, Zhang Hao2, Li Yuyi1※

(1.100081,; 2.,,100081,)

Buried straw layer plus plastic mulching has been recommended as a good practice for ameliorating soil salinity and increasing crop yield, but its influence on the soil water and salt distribution and the change of microflora in the case of different quota of spring irrigation has not yet been determined. In this paper, a micro-plot field experiment was conducted to study the effects of straw interlayer with plastic mulch under different amount of spring irrigation on the soil water and salt distribution, soil microflora and sunflower yield on a moderate saline soil in the Hetao Irrigation District, Inner Mongolia of China. Five treatments were designed: irrigation amount of 2 250 m3/hm2with no straw interlayer (CK), irrigation amount reached 100% (W100), 90% (W90), 80% (W80) and 70% (W70) of CK with straw interlayer. The results showed that the water content in the 20-40 cm soil layer under the treatments with straw interlayer increased with the increase of spring irrigation amount, and W100 treatment significantly enhanced water storage capacity in the 0-40 cm soil layer by 6.5%, 3.6%, 5.8% and 8.9% compared with CK, W90, W80 and W70 after spring irrigation (<0.05), respectively. Both W100 and W90 treatments had good desalting effect after irrigation and the salt could be leached down to 50-60 cm deep, also the salt content in the 0-40 cm soil layer was decreased by 18.9% and 13.9% compared with CK (<0.05), respectively. Accordingly the desalination rate in the 0-40 cm soil layer under W100 and W90 were 34.9 % and 30.1 % higher than CK (<0.05), respectively, but there was no significant (>0.05) difference in soil salinity and desalting rate between W100 and W90 treatment, and also no significant (>0.05) difference was found between W80 and CK. At harvest, the water content in the 0-40 cm layer under CK was significantly higher than that of other four treatments (<0.05), while the salt content in the 0-40 cm layers under W100 and W90 was lower 27.6% and 16.3% compared with CK (<0.05), respectively. However, there was no significant difference (>0.05) in salt content between W100 and W90 treatments; also the difference between W80 treatment and CK was not significant (>0.05), while the soil salt content of W70 was significantly higher than other treatments. Compared to CK, W80 and W70, both W100 and W90 treatments significantly increased the quantity of bacteria, antinomies and fungus (<0.05), also the species of dominant microflora was increased. We also found that W90 treatment was more favorable to the growth of soil fungi than W100. After harvest, the yield of sunflower treated with W100 was significantly higher than that of the other four treatments (<0.05), and increased by 5.3%, 6.8%, 11.4% and 13.6% compared with CK, W90, W80 and W70, respectively. There was no significant difference between W90 treatment and CK (>0.05), but its water productivity was significantly higher than that of CK (<0.05). In summary, only from the angle of high yield, the current level of spring irrigation with straw interlayer (W100) was recommended since the most obvious increasing effect of sunflower yield. Considering the soil desalination, stable crop yield and increasing water productivity, the straw interlayer combined with the 10% reduction of local spring irrigation amount (W90) was also a locally recommended measure.

irrigation; straw; desalination; moderate saline land; soil microflora

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.012

S-3

A

1002-6819(2017)-18-0087-08

2017-03-23

2017-09-08

國家自然科學(xué)基金（31471455）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費（201303130）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（1610132016051）

盧 闖，主要從事鹽堿地改良利用研究。Email：lupeichuang@163.com

李玉義，博士，副研究員，主要從事土壤耕作與鹽堿地改良利用研究。Email：liyuyi@caas.cn.