王 旭，樊麗琴，李 磊，孫兆軍，Sameh El-Sway

·農(nóng)業(yè)水土工程·

種植方式和灌溉定額對(duì)堿化鹽土及紫穗槐生長的影響

王 旭1，樊麗琴1，李 磊1，孫兆軍2,3※，Sameh El-Sway4

（1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002； 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(píng)價(jià)與環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750021；4. Vegetable Research Department, Agricultural and Biological Division, National Research Centre, Giza 12311, Egypt）

針對(duì)甘肅白銀堿化鹽土表層土壤鹽分高、植物生長困難的生產(chǎn)問題，在統(tǒng)一施用脫硫石膏18 t/hm2的基礎(chǔ)上，通過2 a田間試驗(yàn)，在起壟溝植和未起壟種植2種種植方式下設(shè)置3個(gè)灌溉定額：8 250、9 750和11 250 m3/hm2，研究不同種植方式及灌溉定額對(duì)土壤pH值、堿化度、含鹽量及紫穗槐生長的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：1）各處理均顯著降低了土壤pH值、堿化度和含鹽量；起壟溝植方式下壟溝內(nèi)可匯集灌溉水和降水，提高土壤含水率；在0～40 cm土層起壟處理的土壤鹽分比未起壟處理低15.7%，起壟溝植處理可以形成“高水低鹽”的水鹽環(huán)境，從而使紫穗槐的成活率、株高、冠幅均高于未起壟處理；2）2種種植方式下，隨灌水量增加脫鹽效果越顯著，紫穗槐的成活率、株高、冠幅指標(biāo)隨灌水量增加而增加；灌溉定額為9 750和11 250 m3/hm2時(shí)，紫穗槐生長指標(biāo)無顯著差異?？紤]到研究區(qū)地處干旱區(qū)，水資源有限，灌水量過多不僅浪費(fèi)水資源還會(huì)增加發(fā)生次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)，因此，施用脫硫石膏并起壟溝植適宜于甘肅白銀堿化鹽土紫穗槐種植，且適宜灌溉定額為9 750 m3/hm2。

灌溉；淋洗；土壤鹽分；種植方式；堿化鹽土

0 引 言

土壤鹽堿化是制約中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的主要因素之一，目前已成為全球性問題[1]。中國鹽堿土面積達(dá)3.5×108hm2，而中國耕地紅線面積為1.2×108hm2，因此，中國土地鹽堿化現(xiàn)狀非常嚴(yán)峻。甘肅白銀市地處甘肅引黃灌區(qū)，受氣候、地形、水文地質(zhì)條件等因素的影響產(chǎn)生大面積鹽堿地，面積達(dá)1.08×104hm2，類型包括鎂質(zhì)堿土、草甸鹽土、堿化鹽土、典型鹽土等[2]；靖遠(yuǎn)縣鹽堿地面積為5.9×103hm2，主要分布在黃河-階地（自流灌區(qū)）[3]。針對(duì)堿化土壤、堿化鹽土等堿化度高的土壤，通過施用脫硫石膏或磷石膏、糠醛渣等降低土壤堿化度、改善土壤結(jié)構(gòu)；針對(duì)含鹽量較高的鹽土則建立灌排系統(tǒng)進(jìn)行灌水洗鹽或滴灌控鹽可為作物生長創(chuàng)造適宜的水鹽環(huán)境[4]。雖然鹽堿土理化性質(zhì)不良，制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，但靖遠(yuǎn)地勢(shì)平坦，適宜機(jī)耕，毗鄰黃河，開發(fā)潛力巨大。

紫穗槐（L.）為多年叢生落葉小灌木，具有耐旱、耐鹽堿的特性[5]。多年生植物具有防風(fēng)固沙、增加大氣濕度，調(diào)節(jié)田間小區(qū)氣候的作用；連年種植紫穗槐可降低土壤耕作層的含鹽量，增加土壤有機(jī)質(zhì)，在改良鹽堿地中發(fā)揮其生態(tài)作用[6]。由于紫穗槐直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶種植較少，目前多用于防護(hù)林、坡堤固定。干旱區(qū)降雨稀少蒸發(fā)強(qiáng)烈，傳統(tǒng)平種林木后灌水量有限，壓鹽效果差不利于林木生長發(fā)育，導(dǎo)致林木冠幅較小，返鹽現(xiàn)象頻發(fā)[7]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，保持土壤墑情，抑制水分蒸發(fā)，進(jìn)而抑制鹽分向地表遷移是改良鹽堿土壤水鹽障礙的重要議題。如何通過農(nóng)藝措施改善鹽堿土壤水鹽環(huán)境，保障改良效果的可持續(xù)性是當(dāng)?shù)剞r(nóng)林業(yè)需要解決的問題之一。起壟溝植是指壟溝相間排列，壟溝內(nèi)種植作物，壟與溝組成的“壟溝系統(tǒng)”具有集雨、蓄水的作用[8]。研究表明[9-10]：起壟改變了地表微形態(tài)，可攔截部分徑流、集納降雨，增加土壤蓄水利于水分向下運(yùn)移，壟溝內(nèi)水分產(chǎn)生疊加，促進(jìn)作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。為減輕鹽脅迫對(duì)作物的影響，灌溉過程不可或缺，通過灌水淋洗產(chǎn)生下行水分溶解可溶性鹽，能有效降低作物根層土壤含鹽量[11]。研究表明[12]：灌水量直接影響土壤鹽分的淋洗效果，灌水量多浪費(fèi)水資源，還可能會(huì)造成深層滲漏，抬高地下水位，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化；灌水量少鹽分不能充分淋溶，淋鹽效果差，容易發(fā)生返鹽現(xiàn)象。

在鹽堿地中進(jìn)行起壟溝植，能否利用壟溝內(nèi)集雨、蓄水的作用實(shí)現(xiàn)蓄水控鹽，保障改良效果是破解鹽堿地區(qū)作物成活率低的有效途徑之一[13]。而目前關(guān)于起壟溝植的研究主要側(cè)重于集雨效率及作物增產(chǎn)等方面，針對(duì)起壟溝植紫穗槐引起的鹽堿土壤水鹽變化及其與植物生長的互作機(jī)制等研究仍顯不足。為此，本研究在甘肅白銀市靖遠(yuǎn)縣開展田間定位試驗(yàn)，在統(tǒng)一施用脫硫石膏的基礎(chǔ)上，研究起壟溝植和未起壟種植紫穗槐及不同灌溉定額對(duì)堿化鹽土pH值、堿化度、含鹽量和紫穗槐生長的影響，研究成果可為甘肅堿化鹽土改良技術(shù)優(yōu)化和田間土壤水鹽調(diào)控管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在甘肅省白銀市靖遠(yuǎn)縣東升鄉(xiāng)（37°02'N，104°96' E）進(jìn)行。該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，夏季溫度高，降雨稀少且年內(nèi)分布不均。年平均氣溫9.9 ℃，年平均降水量、蒸發(fā)量分別為240、1634 mm，1月份氣溫最低，7月份氣溫最高（圖1）。由圖1可知，2016和2017年的降雨量分別為233.3、259.3 mm。

圖1 試驗(yàn)期間研究區(qū)氣溫和降雨

0～60 cm土層土壤黏粒（<0.002 mm）占15.2%，粉砂粒（0.002～0.02 mm）占38.6%，砂粒（>0.02～2.0 mm）占46.2%，土壤質(zhì)地為黏壤土[14]。0～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.54%～0.89%，堿解氮為16.72～29.25 mg/kg，速效磷為0.7～5.98 mg/kg，速效鉀為179.64～211.58 mg/kg，其他理化性質(zhì)如表1所示。由表1可知，土壤含鹽量均高于6.2 g/kg，隨土層深度增加土壤含鹽量呈降低趨勢(shì)；堿化度均高于22%；土壤pH值均高于8.6。0～60 cm土層陽離子以Na+為主，陰離子以SO42-為主，Cl-/SO42-比值均在0.5～1之間，試驗(yàn)區(qū)鹽土分類屬于氯化物-硫酸鹽鹽土[14]。

表1 供試土壤主要理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過程

試驗(yàn)區(qū)土壤堿化度高，作物難以正常生長，需要施用脫硫石膏進(jìn)行改良[4]。脫硫石膏施用量依據(jù)肖國舉等[15]在改良西北旱區(qū)鹽堿土壤試驗(yàn)所應(yīng)用的公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的本試驗(yàn)區(qū)脫硫石膏施用量為18 t/hm2。為達(dá)到脫鹽效果需進(jìn)行淋洗，單位面積所需的淋洗水量，即淋洗定額[16]。淋洗定額參考胡順軍等[17]在新疆鹽堿土淋洗試驗(yàn)所應(yīng)用的公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得淋洗定額為6 750 m3/hm2。

在統(tǒng)一施用脫硫石膏18 t/hm2，淋洗定額6 750 m3/hm2的基礎(chǔ)上，設(shè)置未起壟種植+灌溉定額8 250 m3/hm2（T1），未起壟種植+灌溉定額9 750 m3/hm2（T2），未起壟種植+灌溉定額11 250 m3/hm2（T3），起壟溝植+灌溉定額8 250 m3/hm2（T4），起壟溝植+灌溉定額9 750 m3/hm2（T5），起壟溝植+灌溉定額11 250 m3/hm2（T6）6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。6個(gè)處理冬灌灌水定額均為1 500 m3/hm2，除冬灌外整個(gè)生育期紫穗槐共灌溉5次[18]，2016年灌水時(shí)間為5月3日、6月5日、7月8日、8月4日、9月10日，2017年灌水時(shí)間為5月1日、6月7日、7月8日、8月2日、9月12日。T1和T4處理每次灌水定額為1 650 m3/hm2，T2和T5處理每次灌水定額為1 950 m3/hm2，T3和T6處理每次灌水定額為2 250 m3/hm2。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為12 m2（3 m×4 m），小區(qū)埂高0.5 m，小區(qū)之間間隔1 m。

未起壟的試驗(yàn)小區(qū)將有機(jī)肥45 m3/hm2、脫硫石膏18 t/hm2撒施于地表，旋耕使其與表層土壤混勻。起壟的試驗(yàn)小區(qū)用起壟機(jī)械起壟，壟高0.3 m，壟寬0.4 m，壟溝寬0.4 m，每條壟溝間隔0.8 m，以試驗(yàn)地壟溝內(nèi)面積為單位按有機(jī)肥45 m3/hm2、脫硫石膏18 t/hm2的施用量撒施于壟溝內(nèi)，旋耕使其與壟溝內(nèi)表層土壤混勻。依據(jù)“小水溶鹽、大水淋鹽”的原則，連續(xù)淋洗鹽分3次[19-20]。待地表晾干后在壟溝內(nèi)按株距0.5 m的規(guī)格挖樹坑（坑深0.25 m，直徑0.2 m），未起壟處理按照株行距0.5 m×0.8 m的規(guī)格挖樹坑，樹坑規(guī)格與起壟處理小區(qū)一致。于2016年5月2日種植紫穗槐（基徑0.54±0.08 cm），每個(gè)樹坑種1株紫穗槐苗，將紫穗槐苗植入培土填平并踩實(shí)，起壟與未起壟處理紫穗槐的株行距均為0.5 m×0.8 m，起壟溝植和未起壟種植處理下所有試驗(yàn)小區(qū)種植的紫穗槐數(shù)量均為28株。種植完后按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的灌水量進(jìn)行灌溉，待地表晾干后及時(shí)破板結(jié)。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法

測(cè)定時(shí)間于2016年5月開始，取樣時(shí)間為每次灌水后第10天，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)依據(jù)“隨機(jī)”“多點(diǎn)混合”的原則，采用“S”形布點(diǎn)采集土樣；未起壟處理以地表為基準(zhǔn)，起壟處理以壟溝底為基準(zhǔn)，用土鉆在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)距樹10 cm處取土壤剖面0～10、>10～20、>20～40和>40～60 cm土層土樣，每個(gè)小區(qū)每次取3個(gè)點(diǎn)的土樣，剔除土壤樣品中的雜物，風(fēng)干、磨碎、過1 mm孔徑的篩。容重采用環(huán)刀法測(cè)定；土壤質(zhì)量含水率采用烘干法測(cè)定；按1:5土水比充分震蕩搖勻并過濾，取上清液，采用Mettler Toledo S220多參數(shù)測(cè)試儀測(cè)定pH值；土壤含鹽量采用電導(dǎo)法測(cè)定；陽離子交換量采用氯化銨-乙酸銨交換法測(cè)定；交換性Na+采用乙酸銨-氫氧化銨-火焰光度法測(cè)定；交換性Na+與可交換性陽離子交換量的百分比計(jì)算堿化度；K+和Na+含量采用差減法；Ca2+和Mg2+采用EDTA滴定法；Cl-采用AgNO3滴定法；SO42-采用EDTA回滴法；CO32-、HCO3-采用雙指示劑滴定法。具體參照文獻(xiàn)[21]。

灌水量利用水表確定；試驗(yàn)小區(qū)成活的苗木株數(shù)與苗木總株數(shù)的百分比計(jì)算苗木成活率；第2年成活的苗木株數(shù)與總株數(shù)的百分比計(jì)算苗木保存率；采用游標(biāo)卡尺測(cè)量苗木基徑；采用卷尺測(cè)量苗木冠幅（單株在空間自然分布最大直徑）、株高。

1.4 數(shù)據(jù)分析及處理

為直觀分析不同處理對(duì)土壤性質(zhì)的綜合影響，采用隸屬函數(shù)分析法[22]，對(duì)不同處理效果進(jìn)行比較。計(jì)算方法如下：

1）計(jì)算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

式中()為不同處理某一指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；為不同處理某一指標(biāo)的測(cè)定值；max為所有處理中某一指標(biāo)測(cè)定值的最大值；min為所有處理中某一指標(biāo)測(cè)定值的最小值。

2）將所有處理各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，計(jì)算平均值，平均值由大到小排序，值越大表示改良效果越好，值越小表示改良效果越差。

2 結(jié)果與分析

2.1 淋洗對(duì)土壤鹽堿的影響及水鹽均衡分析

種植前的施用脫硫石膏配合淋洗措施對(duì)土壤鹽分、堿化度影響較大（表2）。淋洗后起壟和未起壟處理0～60 cm土層土壤的含鹽量均降至5 g/kg以下，表層土壤鹽分含量最低，隨土層深度增加土壤鹽分含量呈遞增趨勢(shì)。0～10 cm土層起壟處理土壤鹽分最低，比原土降低73.4%。土壤堿化度均降低至23.3%以下，0～10 cm土層堿化度降低明顯，起壟和未起壟處理比原土分別降低31.9%、30.0%。

表2 淋洗對(duì)0～60 cm土層剖面土壤鹽分的影響

作物根區(qū)水鹽均衡是保障作物正常生長的關(guān)鍵，耕地的鹽分均衡方程為[23]

式中D為灌溉水量，m3/hm2；C為灌溉水礦化度，g/L；D為總降水量，m3/hm2；C為降水礦化度，g/L；D為排水量，m3/hm2；C為排水礦化度，g/L；S為植物吸收的鹽量，t。Δ＞0表明耕地處于積鹽狀態(tài)，Δ＝0表明進(jìn)鹽量與排鹽量處于平衡狀態(tài)，Δ＜0表明耕地處于脫鹽狀態(tài)。淋洗期間無降水，若忽略植物帶走的鹽分，式（2）簡(jiǎn)化為

淋洗水量為6750 m3/hm2，淋洗水礦化度為0.34 g/L；淋洗期間排水量為23 47.5 m3/hm2，排水礦化度為1.25 g/L；計(jì)算可得Δ=?0.639＜0，表明淋洗后耕地脫鹽0.639 t。

2.2 不同處理對(duì)土壤容重、pH值和堿化度的影響

為分析種植紫穗槐對(duì)土壤容重、pH值和堿化度的影響，以每年的9月份數(shù)據(jù)分析不同處理對(duì)土壤容重、pH值和堿化度的影響（表3）。經(jīng)過2 a種植T1～T6處理的土壤容重、pH值和堿化度均低于原土，尤其在0～10、10～20 cm土層土壤pH值和堿化度降低明顯。2種種植方式下，土壤的容重、pH值和堿化度隨灌溉定額增加均呈降低趨勢(shì)；相同灌溉定額條件下，起壟處理的土壤容重、pH值和堿化度均低于未起壟處理。第1年，T6處理的土壤容重、pH值和堿化度為6個(gè)處理中最低，0～60 cm土層的土壤容重、pH值和堿化度比原土分別平均降低13.3%、10.9%和33.9%，0～40 cm土層T6處理的土壤容重、pH值、堿化度均顯著低于T1處理（＜0.05）；0～60 cm土層的未起壟處理和起壟處理的土壤堿化度比原土分別降低32.2%、33.2%，比淋洗后分別降低13.5%、14.8%。第2年，6個(gè)處理土壤容重、pH值和堿化度在第1年的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低，T6處理的土壤容重、pH值和堿化度最低。

2.3 不同處理對(duì)土壤剖面水分的影響

土壤剖面水分主要受灌排、氣候和植物吸收等因素的影響，以2017年土壤剖面水分變化為例分析不同處理對(duì)土壤剖面水分的影響（圖2）。試驗(yàn)結(jié)果表明：6月之前，0～10 cm土層土壤含水率隨灌溉定額增大而增大；在紫穗槐生長發(fā)育期，植物生長所需水分增多，表層土壤含水率受地表蒸發(fā)與植物根系吸水的影響逐漸降低。由圖2可知，在0～60 cm土層隨土層深度增加土壤含水率呈增加趨勢(shì)，0～20 cm土層土壤含水率隨時(shí)間延長呈先減少后增加趨勢(shì)，7、8月份表層土壤含水率最低，是由于夏季溫度高地表蒸發(fā)強(qiáng)烈所致，9月份溫度有所降低，表層土壤含水率略有升高。在0～20 cm土層起壟處理的土壤含水率均高于未起壟處理，起壟溝植方式下在壟溝內(nèi)能有效匯集灌溉水、降水，提高壟溝內(nèi)表層土壤的含水率；灌溉定額為8 250、9 750和11 250 m3/hm2條件下，在0～60 cm土層相應(yīng)灌溉量下起壟溝植處理土壤含水率比未起壟處理分別提高8.5%、9.2%和10.3%。

表3 不同處理對(duì)0～60 cm土層土壤容重、pH值和堿化度的影響

注：T1：未起壟+灌溉定額8 250 m3·hm-2、T2：未起壟+灌溉定額9 750 m3·hm-2、T3：未起壟+灌溉定額11 250 m3·hm-2、T4：起壟+灌溉定額8 250 m3·hm-2、T5：起壟+灌溉定額9 750 m3·hm-2、T6：起壟+灌溉定額11 250 m3·hm-2；不同小寫字母表示不同處理同一土層在0.05水平差異顯著，下同。

Note: T1: No ridges and irrigation quota (8 250 m3·hm-2), T2: No ridges and irrigation quota (9 750 m3·hm-2), T3: No ridges and irrigation quota (11 250 m3·hm-2), T4: Ridges and irrigation quota (8 250 m3·hm-2), T5: Ridges and irrigation quota (9 750 m3·hm-2), T6: Ridges and irrigation quota (11 250 m3·hm-2). Different letters indicate significant difference among treatments in the same soil depth at 0.05 level, same as below.

圖2 2017年5－9月不同處理對(duì)0～60 cm土層剖面土壤質(zhì)量含水率的影響

2.4 不同處理對(duì)土壤含鹽量的影響

土壤鹽分主要受水分運(yùn)動(dòng)的影響，以2017年土壤剖面含鹽量變化為例分析不同處理對(duì)土壤剖面含鹽量的影響（圖3）。各處理的土壤含鹽量隨土層深度增加而增加。6月份開始夏季氣溫升高、蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致鹽分向表層土壤遷移，各處理表層土壤均有返鹽現(xiàn)象；起壟處理的返鹽強(qiáng)度低于未起壟處理。改良前該地區(qū)堿化鹽土土壤鹽分表聚特征明顯，隨著施用改良物料、灌水淋洗、農(nóng)藝等措施的應(yīng)用，土壤鹽分逐漸在深層累積。在垂直剖面上，改良前0～20 cm土層土壤鹽分占60 cm土體總鹽分的54.7%，20～60 cm土層土壤鹽分占60 cm土體總鹽分的45.3%，鹽分呈“T”型分布，鹽分表聚特征明顯。通過施用改良物料、灌水淋洗，未起壟種植處理下0～20 cm土層土壤鹽分占60 cm土體總鹽分的25.7%，起壟溝植處理下0～20 cm土層土壤鹽分占60 cm土體總鹽分的21.2%，起壟溝植處理有利于降低壟溝內(nèi)0～20 cm土層土壤鹽分。相同灌溉定額條件下，0～40 cm土層起壟處理的土壤鹽分比未起壟處理低15.7%，起壟有助于降低土壤鹽分。起壟溝植方式下有助于將降水、灌溉水蓄積于壟溝內(nèi)，壓鹽效果好于未起壟處理。

圖3 2017年5－9月不同處理對(duì)0～60 cm土層剖面土壤含鹽量的影響

2.5 不同處理對(duì)紫穗槐生長的影響

T6處理顯著促進(jìn)了紫穗槐基徑、株高和冠幅指標(biāo)的增長，T1處理的紫穗槐各項(xiàng)指標(biāo)為6個(gè)處理中最低（表4）。T6處理與T5處理無顯著性差異（>0.05）。第1年，在灌溉定額為8 250 m3/hm2、9 750 m3/hm2、11 250 m3/hm2條件下，起壟溝植處理紫穗槐的平均成活率分別比未起壟處理高5.6%、5.5%、6.8%，平均冠幅高25.4%、29.4%、30.0%。第2年紫穗槐的基徑、株高和冠幅指標(biāo)均高于第1年，相應(yīng)灌溉量下起壟溝植處理紫穗槐各項(xiàng)生長指標(biāo)均高于未起壟處理，其中T6處理紫穗槐各項(xiàng)生長指標(biāo)最高。結(jié)果表明：在相同灌溉定額條件下，起壟處理比未起壟處理更能促進(jìn)紫穗槐生長發(fā)育；在起壟溝植或未起壟種植模式下高灌溉定額更有利于紫穗槐生長發(fā)育。

表4 不同處理對(duì)紫穗槐生長的影響

注：不同小寫字母表示同一年份不同處理在0.05水平差異顯著。

Note: Different letters indicate significant difference among treatments in the same year at 0.05 level.

2.6 不同處理對(duì)堿化鹽土改良效果的綜合評(píng)價(jià)

以土壤容重、pH值、堿化度、含鹽量及紫穗槐生長指標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各指標(biāo)與土壤改良效果的相關(guān)性，采用不同函數(shù)式求隸屬函數(shù)值，進(jìn)而對(duì)改良效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果如表5所示。

表5 不同處理改良?jí)A化鹽土效果綜合評(píng)價(jià)指數(shù)及排序

注：容重、pH值、堿化度、含鹽量與改良效果呈負(fù)相關(guān)，成活率、保存率、基徑、株高、冠幅與改良效果呈正相關(guān)。

Note: Bulk density, pH value, alkalinity and salinity are negatively correlated with effect of improvement. Survival rate, preservation rate, base diameter, height and crown width are positively correlated with effect of improvement.

由表5可知，6個(gè)處理中T6處理綜合評(píng)價(jià)分最高，排名第1，改良效果為所有處理中最好。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)值由大到小的排序結(jié)果可知，6個(gè)處理改良?jí)A化鹽土的效果依次為：T6、T5、T3、T4、T2、T1；相同種植方式條件下，灌溉定額越高改良效果越好；相同灌溉定額條件下，起壟溝植的改良效果優(yōu)于未起壟種植處理。

3 討 論

良好的土壤水鹽環(huán)境可促進(jìn)植物根系生長，改善田間小氣候，抑制積鹽，促使鹽堿土向良性演變。壟溝內(nèi)種植能有效蓄積自然降水和灌溉水，對(duì)水進(jìn)行時(shí)空調(diào)控，明顯改善農(nóng)田土壤水鹽條件，最大限度的集聚和利用水資源，這在大量研究中得到證實(shí)[13,24]。起壟處理的土壤含水率高于未起壟處理，是由于起壟改變了地表微形態(tài)，可攔截部分徑流、集納降雨，增加土壤蓄水利于水分向下運(yùn)移，壟溝內(nèi)（種植區(qū)）水分產(chǎn)生疊加。有研究表明[25]：隨壟溝內(nèi)土壤含水率增加，壟下側(cè)滲作用增強(qiáng)，壟溝中水分垂直下滲作用增強(qiáng)，有利于壟溝內(nèi)植物根系的生長，同時(shí)也有助于壓鹽。在相同降雨量條件下，起壟溝播模式可使作物種植區(qū)產(chǎn)生集雨效應(yīng)，提高壟溝內(nèi)土壤含水率，促進(jìn)種植區(qū)鹽分淋洗，減輕土壤鹽分對(duì)作物根系的不良影響[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明：相同灌溉定額條件下，起壟處理的土壤鹽分均低于未起壟處理，0～40 cm土層起壟處理的土壤鹽分比未起壟處理低15.7%。在本試驗(yàn)中，壟溝內(nèi)種植紫穗槐，7、8月份紫穗槐覆蓋度逐漸增大，能起到遮陰的效果致使壟溝內(nèi)溫度低于壟上溫度，壟溝內(nèi)溫度低，能減少地表蒸發(fā)，抑制蒸發(fā)返鹽；此外，7、8月份的降雨量占全年的45%以上（圖1），壟溝能蓄積天然降水，提高土壤含水率；因此，起壟溝植壓鹽效果明顯，有利于為紫穗槐正常生長發(fā)育提供適宜的水鹽環(huán)境。本研究還發(fā)現(xiàn)，高灌水量有利于土壤剖面0～60 cm土層鹽分淋洗；低灌水量灌溉后表層土壤鹽分累積明顯，這是由于灌水量較小時(shí)，蒸發(fā)量大會(huì)導(dǎo)致深層土壤鹽分向地表遷移，造成表層土壤可溶性鹽增加[26]。

植物的生長與水、肥、光照、溫度密切相關(guān)。大量研究表明：與比未起壟種植相比，起壟溝植更有利于植物生長發(fā)育[27]，促進(jìn)作物產(chǎn)量提高[13,28]。起壟改變了地表微形態(tài)，形成壟溝相間的土壤微地形，壟背形成集水面，徑流沿壟背坡面匯集到壟溝內(nèi)形成水分疊加，使水集流到苗木根部被充分吸收利用，促進(jìn)壟溝內(nèi)植物根系的生長，緩解植物生長面臨的逆境脅迫[29]；同時(shí)，起壟溝植因改變地表微形態(tài)，致使地表面積、受光面積、土壤與大氣交界面均有所增加，能協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱狀況，改善植物生長環(huán)境，對(duì)植物的生長發(fā)育有促進(jìn)作用[30]。本試驗(yàn)中起壟溝植改變了田間微型環(huán)境，改善了紫穗槐的立地條件，與未起壟處理相比更能促進(jìn)紫穗槐生長發(fā)育。值得注意的是，盡管在本試驗(yàn)條件下隨灌溉定額增加土壤鹽分呈降低趨勢(shì)，但灌溉定額為9 750和11 250 m3/hm2時(shí)，起壟溝植紫穗槐的生長指標(biāo)無顯著差異，且試驗(yàn)區(qū)地處干旱區(qū)，水資源有限，灌溉量過大會(huì)導(dǎo)致水分利用效率降低[31]，與高效用水的原則相悖；另外，過量灌溉會(huì)引起深層滲漏，抬高地下水位增加發(fā)生次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)[32]。

4 結(jié) 論

統(tǒng)一施用脫硫石膏配合淋洗措施能顯著降低原土的pH值、堿化度和含鹽量；起壟溝植方式下壟溝內(nèi)可匯集灌溉水和降水等水資源，提高土壤含水率；0～40 cm土層起壟處理的土壤鹽分比未起壟處理低15.7%，起壟溝植可實(shí)現(xiàn)蓄水控鹽，紫穗槐的成活率、株高、冠幅均高于未起壟處理。灌溉定額為9 750和11 250 m3/hm2時(shí)，紫穗槐生長指標(biāo)無顯著差異，且試驗(yàn)區(qū)地處干旱區(qū)，水資源有限，灌水量過多不僅浪費(fèi)水資源還會(huì)增加發(fā)生次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)。因此，施用脫硫石膏并起壟溝植紫穗槐、灌溉定額為9 750 m3/hm2適宜于甘肅靖遠(yuǎn)堿化鹽土的改良種植。

[1] Kim Y J, Choo B K, Cho J Y. Effect of gypsum and rice straw compost application on improvements of soil quality during desalination of reclaimed coastal tideland soils: Ten years of long-term experiments[J]. Catena, 2017, 156: 131－138.

[2] 楊真，王寶山. 中國鹽漬土資源現(xiàn)狀及改良利用對(duì)策[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015(4)：125－130. Yang Zhen, Wang Baoshan. Present status of saline soil resources and countermeasures for improvement and utilization in China[J]. Shandong Agricultural Sciences, 2015(4): 125－130. (in Chinese with English abstract)

[3] 郭世乾，崔增團(tuán)，傅親民. 甘肅省鹽堿地現(xiàn)狀及治理思路與建議[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2013，34(4)：75－79. Guo Shiqian, Cui Zengtuan, Fu Qinmin. Idea and suggestions on saline-alkali soil status quo and managements in Gansu province[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2013, 34(4): 75－79. (in Chinese with English abstract)

[4] 孫兆軍. 中國北方典型鹽堿地生態(tài)修復(fù)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2017.

[5] 杜明新. 不同株齡紫穗槐根系分布特征與空間異質(zhì)性研究[D]. 蘭州：蘭州大學(xué)，2013. Du Mingxin. Doot Structure Characteristics and Spatial Heterogentity of Different-plant-age of[D]. Lanzhou : Lanzhou University, 2013. (in Chinese with English abstract)

[6] 王合云，李紅麗，董智，等. 濱海鹽堿地不同造林樹種林地土壤鹽堿化特征[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2015，52(3)：706－712.Wang Heyun, Li Hongli, Dong Zhi, et al. Salinization characteristics of afforested coastal saline soil as affected by species of trees used in afforestation[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015, 52(3): 706－712. (in Chinese with English abstract)

[7] 張建鋒，宋玉民，邢尚軍，等. 鹽堿地改良利用與造林技術(shù)[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30(6)：124－129. Zhang Jianfeng, Song Yumin, Xing Shangjun, et al. Saline soil amelioration and forestation techniques[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2002, 30(6): 124－129. (in Chinese with English abstract)

[8] 張婷，吳普特，趙西寧，等. 壟溝灌溉種植對(duì)玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32(1)：96－98.Zhang Ting, Wu Pute, Zhao Xining, et al. Effects of ridge and furrow irrigation planting on photosynthetic characteristics and yield of corn[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2013, 32(1): 96－98. (in Chinese with English abstract)

[9] 張婷，吳普特，趙西寧，等. 壟溝種植模式對(duì)玉米生長及產(chǎn)量的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31(1)：27－30.Zhang Ting, Wu Pute, Zhao Xining, et al. Effects of ridge and furrow planting system on growth and yield of maize[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2013, 31(1): 27－30. (in Chinese with English abstract)

[10] 趙沛義，賈有余，妥德寶，等. 陰山北麓旱作區(qū)壟溝集雨種植增產(chǎn)機(jī)理研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30(12)：165－170. Zhao Peiyi, Jia Youyu, Tuo Debao, et al. Study on the mechanism of yield increasing of furrow planting on rain-fed field in north foot of Yinshan Mountain[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, 30(12): 165－170. (in Chinese with English abstract)

[11] Dai Y, Senge M, Ito K, et al. Experimental evaluation of irrigation methods for soil desalinization[J]. Paddy & Water Environment, 2015, 13(2): 159－165.

[12] 張翼夫，李洪文，胡紅，等. 打孔灌沙促進(jìn)漫灌下鹽堿土水分下滲提高脫鹽效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(6)：76－83.Zhang Yifu, Li Hongwen, Hu Hong, et al. Punching and filling sand method increasing water infiltration and desalting rate of saline-alkali soil under flooding irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(6): 76－83. (in Chinese with English abstract)

[13] 樊麗琴，李磊，吳霞. 不同油葵種植方式對(duì)銀北灌區(qū)鹽堿地土壤溫度、含水率和電導(dǎo)率的影響[J]. 作物雜志，2019，192(5)：1－7. Fan Liqin, Li Lei, Wu Xia. Effects of different planting patterns for oil sunflower on saline-alkali soil temperature, moisture and electrical conductivity in Yinbei Irrigation District[J]. Crops, 2019, 192(5): 1－7. (in Chinese with English abstract)

[14] 王遵親，祝壽全. 中國鹽漬土[M]. 北京：科學(xué)出版社，1992.

[15] 肖國舉，秦萍，羅成科，等. 犁翻與旋耕施用脫硫石膏對(duì)改良?jí)A化土壤的效果研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19(2)：433－437. Xiao Guoju, Qin Ping, Luo Chengke, et al. Study on effects of plowing and rotary tillage on improved solonetzic soil with desulfurized gypsum[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 19(2): 433－437. (in Chinese with English abstract)

[16] 楊軍，孫兆軍，劉吉利，等. 脫硫石膏糠醛渣對(duì)新墾龜裂堿土的改良洗鹽效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(17)：128－135. Yang Jun, Sun Zhaojun, Liu Jili, et al. Effects of saline improvement and leaching of desulphurized gypsum combined with furfural residue in newly reclaimed farmland crack alkaline soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(17): 128－135. (in Chinese with English abstract)

[17] 胡順軍，田長彥，宋郁東. 基于土壤飽和入滲理論計(jì)算鹽堿地沖洗定額[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2010，47(3)：563－567. Hu Shunjun, Tian Changyan, Song Yudong. Calculation of salinity leaching quota based on saturated infiltration theroy[J]. Acta Pedologica Sinica, 2010, 47(3): 563－567. (in Chinese with English abstract)

[18] 穆永光，穆春生. 紫穗槐在松嫩草原鹽堿地區(qū)的引種試驗(yàn)[J]. 吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，30(4)：79－81. Mu Yongguang, Mu Chunsheng. Introduction ofL. In the saline-alkali soil of Songnen grassland[J]. Journal of Jinlin Normal University: Natural Science Edition, 2009, 30(4): 79－81. (in Chinese with English abstract)

[19] 張蕾娜，馮永軍，王兆鋒. 新型土地復(fù)墾基質(zhì)配比試驗(yàn)及鹽分沖洗定額研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(4)：268－272. Zhang Leina, Feng Yongjun, Wang Zhaofeng. A kind of mixed media composed of fly ash and acid residue of furfural for land reclamation and its leaching requirement[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2004, 20(4): 268－272. (in Chinese with English abstract).

[20] 楊軍，孫兆軍，羅成科，等. 水鹽調(diào)控措施改良龜裂堿土提高油葵產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(18)：121－128. Yang Jun, Sun Zhaojun, Luo Chengke, et al. Effect of salt-water regulation on improving takyric solonetz land and yield of oil sunflower[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(18): 121－128. (in Chinese with English abstract).

[21] 南京農(nóng)學(xué)院. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980.

[22] 王旭，孫兆軍，韓磊，等. 礫石暗溝提高脫硫石膏改良龜裂堿土效果及油葵產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(22)；143－151. Wang Xu, Sun Zhaojun, Han Lei, et al. Subsurface gravel blind ditch increasing improved effects of takyric solonetz by desulfurized gypsum and yield of oil sunflower[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(22): 143－151. (in Chinese with English abstract)

[23] 王學(xué)全，高前兆，盧琦，等. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水鹽平衡與干排水脫鹽分析[J]. 地理科學(xué)，2006，26(4)：455－460. Wang Xuequan, Gao Qianzhao, Lu Qi, et al. Salt-water balance and dry drainage desalting in Hetao irrigating area, Inner Mongolia[J]. Scientia Geographica Sinica, 2006, 26(4): 455－460. (in Chinese with English abstract)

[24] 韓娟. 溝壟集雨種植條件下農(nóng)田土壤水溫與產(chǎn)量效應(yīng)的DNDC模型模擬研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013. Han Juan. Modeling Impacts of Rainfall Harvesting with Ridge and Furrow on Soil Temperature and Moisture and Yield with DNDC[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2013. (in Chinese with English abstract)

[25] 谷曉博，李援農(nóng)，黃鵬，等. 種植方式和施氮量對(duì)冬油菜產(chǎn)量與水氮利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(10)：113－123. Gu Xiaobo, Li Yuannong, Huang Peng, et al. Effects of planting patterns and nitrogen application rates on yield, water and nitrogen use efficiencies of winter oilseed rape (L.)[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(10): 113－123. (in Chinese with English abstract)

[26] 王子煜. 夏玉米田間溝壟立體種植群體的調(diào)控研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2015. Wang Ziyi. Summer Corn Field Research of Furrow and Ridge Combinations with Group Control[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[27] Tabuada M A, Rego Z J C, Vachaud G, et al. Modelling of furrow irrigation: Advance with two-dimensional infiltration[J]. Agricultural Water Management, 1995, 28(3): 201－221.

[28] 李廷亮，謝英荷，任苗苗，等. 施肥和覆膜壟溝種植對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及水氮利用的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31(1)：212－220. Li Tingliang, Xie Yinghe, Ren Miaomiao, et al. Effects of fertilization and plastic film mulched ridge-furrow cultivation on yield and water and nitrogen utilization of winter wheat on dryland[J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(1): 212－220. (in Chinese with English abstract)

[29] 何峰，王堃，李向林，等. 壟溝集雨對(duì)干旱半干旱區(qū)土壤水熱條件及老芒麥產(chǎn)草量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(12)：122－126. He Feng, Wang Kun, Li Xianglin, et al. Effects of ridge and furrow rainfall harvesting system of on soil hydrothermal condition and yields ofL. in arid and semiarid regions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(12): 122－126. (in Chinese with English abstract)

[30] 高傳昌，趙楠，汪順生. 小麥、玉米一體化壟作溝灌技術(shù)要素試驗(yàn)研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32(2)：23－25. Gao Chuanchang, Zhao Nan, Wang Shunsheng. Ridge culture and furrow irrigation technical elements of wheat and corn integration[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2013, 32(2): 23－25.(in Chinese with English abstract)

[31] Cantore V, Lechkar O, Karabulut E, et al. Combined effect of deficit irrigation and strobilurin application on yield, fruit quality and water use efficiency of “cherry” tomato (L.)[J]. Agricultural Water Management, 2016, 167: 53－61.

[32] 杜軍，楊培嶺，李云開，等. 河套灌區(qū)年內(nèi)地下水埋深與礦化度的時(shí)空變化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(7)：26－31. Du Jun, Yang Peiling, Li Yunkai, et al. Analysis of spatial and temporal variations of groundwater level and its salinity in Hetao Irrigation District[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(7): 26－31. (in Chinese with English abstract)

Effects of planting patterns and irrigation quotas on alkalized solonchak and growth of amorpha

Wang Xu1, Fan Liqin1, Li Lei1, Sun Zhaojun2,3※, Sameh El-Sway4

(1.,,750002,; 2.,,750021,; 3.(),750021,; 4.)

Jingyuan in Gansu province (37°02' N, 104°96' E) using amorpha (L.) grown in the. Prior to the experiment, desulfurized gypsum was applied to the soil at 18 t/hm2. We compared two planting pattern: furrow planting and non-furrow planting, and three irrigation amounts: 8 250, 9 750, 11 250 m3/hm2, each treatment having three replicas.Saltcontent in top 0-40 cm soil under furrow planting decreased by 15.7% compared to that under non-furrow planting. 2) Under furrow planting, the irrigation and precipitation accumulated in the furrow ditch, thereby improving soil moisture and reducing soil salinityirrigation 9 750 and 11 250 m3/hm2, indicting excessive irrigation not only wasted water but also increased the risk of secondary salinization. Using raised-bed cultivation with the amorpha planted in the furrow, along with applying 18 t/hm2of desulfurized gypsumand irrigating 9 750 m3/hm2of water was most suitable for improving plant growth in the alkalized solonchak in Gansu province.alkalized solonchak

irrigation; leaching; soil salinity; planting pattern; alkalized solonchak

2019-09-05

2020-01-13

自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新專項(xiàng)全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新示范課題（YES-16-0907）；寧夏農(nóng)林科學(xué)院“十三五”重點(diǎn)科技項(xiàng)目(NKYZ-16-0905) ；國家自然科學(xué)基金（31960274）

王 旭，博士，主要從事鹽堿地水鹽調(diào)控研究。Email：wangxu640321@126.com

孫兆軍，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事鹽堿地改良和節(jié)水灌溉新技術(shù)研究。Email：sunzhaojunyx@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.05.010

S156.4

A

1002-6819(2020)-05-0088-08

王 旭，樊麗琴，李 磊，孫兆軍，Sameh El-Sway. 種植方式和灌溉定額對(duì)堿化鹽土及紫穗槐生長的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(5)：88－95. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.05.010 http://www.tcsae.org

Wang Xu, Fan Liqin, Li Lei, Sun Zhaojun, Sameh El-Sway. Effects of planting patterns and irrigation quotas on alkalized solonchak and growth of amorpha[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(5): 88－95. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.05.010 http://www.tcsae.org