油葵不同灌溉模式对土壤水盐含量的影响及经济效益分析

张永宏，田生昌，杨建国，樊丽琴

(1. 宁夏农林科学院 农业资源与环境研究所，银川 750002；2. 宁夏农林科学院 银北盐改站，宁夏 平罗 753400)

宁夏位于西北地区东部，处于腾格里、乌兰布和毛乌素沙漠包围之中，3/4的面积处于干旱、半干旱地带，气候干燥，降雨稀少，蒸发强烈，风大沙多。银北盐碱地区更是水资源供应不足，地下水位高，土壤盐渍化严重，加上人为的不合理灌溉及过度施肥等因素使土壤盐碱化问题日益加剧，严重影响当地区域农业的发展[1]。

水资源短缺和灌溉引起的土地盐渍化问题已严重制约黄河上中游地区农业生产发展。而该区域的主要作物普遍采用大水漫灌，灌溉水的利用效率仅为50%，过量灌溉已造成地下水位上升和土壤次生盐渍化[2]，实施大面积节水灌溉作业，可调控土壤水循环，改善土壤生态环境。土壤水分和盐分运动是相伴进行，不可分割。在土壤水盐运移方面，国内外学者进行了大量的卓有成效的研究工作，试验表明，不同地下水位、黏土夹层、砂土夹层、不同灌水量[3-5]、灌水水质均会影响土壤剖面中的盐分及盐分组成，一般认为，随着灌水量的增加，土壤盐分含量下降，盐分组成中阳离子易于溶脱的顺序是Mg2+>Na+>Ca2+>K+，阴离子为Cl->SO2-4>HCO-3；随着灌水量的增加，表层土壤中HCO-3离子增加，pH 上升[6,7]。研究节水灌溉模式，分析土壤水盐运移与聚集特点，对揭示土壤水盐变化规律、改良利用盐碱地具有重要的现实意义。

油葵是一种重要的油料作物，具有很高的经济利用价值，宁夏地区种植面积约为1.69 万hm2，总产量为2 810 万kg。油葵耐旱、耐瘠薄、耐盐碱能力较强，属于低耗水作物。增加油葵种植面积，调整作物布局，形成合理的低、中、高耗水作物种植结构和比例，对缓解宁夏引黄灌区灌水紧张具有重要作用。

为提高油葵灌溉水利用效率，促进正常生长发育，灌溉次数应减少[8-10]，宜在关键时浇水较多，一般在长枝叶时不给水，以避免疯长，而在开花结果时，给适当的水，这样就能提高产量和品质。本试验选择在油葵现蕾期、开花期、灌浆期分别进行灌水研究，分析了油葵不同灌溉模式对土壤盐分含量及水分利用效率的影响，为该地区土壤改良利用、因地制宜地发展节水农业，选择适宜的节水增产措施提供依据，同时为推进引黄灌区优势特色农业产业提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2014-2015年在宁夏平罗县(105°58′～106°58′E，38°36′～39°5′N)实施，试验点地处贺兰山东麓洪积平原与黄河冲积平原的过渡地带，海拔1 080 m，地势平坦，土壤质地为黏土，地下水埋深1.5～2.0 m，年均降水量为176 mm，年蒸发量为1 709 mm，属干旱大陆性气候。该区域光照资源丰富，年平均日照2 884 h，全年≥10 ℃的有效积温为3 178 ℃。土壤以灌淤盐化土为主，0～20 cm耕层土壤理化性质为：有机质14.11 g/kg，全氮0.72 g/kg, 全盐5.43 g/kg，pH为8.33，碱解氮68.08 mg/kg，有效磷16.60 mg/kg，速效钾125.24 mg/kg。

1.2 试验设计及实施

试验设4个处理：不灌水(CK)、灌水1次(开花期)、灌水2次(开花期、灌浆期各一次)，灌水3次(现蕾期、开花期、灌浆期各一次)，每次灌水量900 m3/hm2，重复3次，随机区组排列。灌水前后5天取0～60 cm土样，测定土壤水分、pH、土壤盐分、有机质、速效氮、速效磷、速效钾。

试验开始前采集土样测定供试土壤基本理化性质，包括：质地、pH值、土壤盐分组成、全盐量、电导率、碱化度。然后划分试验小区，小区面积500 m2，将小区间隔离埂覆膜，埂两侧将膜嵌入田面120 cm以下(初灌水时用脚再踩严实)。出苗后调查各处理油葵成活率及生长情况。各处理按常规方式进行施肥及管理、调查油葵成活率，每隔15 d调查油葵生长情况，收获时调查油葵产量。

1.3 供试作物

向日葵(Helianthus annuns L.)属于菊科向日葵属，试验选用品种为KWS203，是世界四大油料作物之一。它耐瘠薄、抗干旱、抗盐碱，是荒漠地、盐碱地的先锋作物，其生长发育阶段划分为：出苗期、现蕾期、开花期、成熟期4个主要时期。

1.4 测定项目与方法

(1)物理指标。土壤含水率：采用烘干法测定。

(2)化学指标。① 土壤 pH值:采用 1∶1水土混合液测定；② 全盐：采用重量法测定[11]。

(3)生理指标。① 叶片光合速率：在油葵开花期选取代表性植株进行测定，用LI-6400型便携式光合作用测定仪(美国LI-COR公司生产)，在上午10～11点测定剑叶中部的光合速率，每处理重复测定5点。② 叶绿素：在油葵开花期选取代表性植株进行测定，用CM1000型便携式叶绿素仪测定，在上午10～11点测定油葵叶中部的叶绿素，每处理重复测定5点。

(4)灌溉水量对油葵产量的贡献率 = 全生育期灌溉水总量/ 油葵产量(m3/kg)。该试验中以此表示油葵节水的程度和范围。

(5)数据处理。试验数据用EXCEL软件进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌水处理对油葵光合速率的影响

光合速率是反映油葵生长快慢的主要特征指标之一。不同灌水处理模式对油葵的影响是，灌水2次(A2)>灌水3次(A3)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)，“灌水2次”处理明显有利于油葵进行光合作用。即在开花期、灌浆期进行灌溉有利于油葵生长发育(见表1、图1)。

表1 不同灌水处理模式对油葵光合速率(NDVI归一化植被指数)的影响 μmol/(m2·s)

图1 不同灌水处理模式对油葵光合速率的影响

2.2 不同灌水处理对土壤全盐、pH的影响

图2 不同灌水处理模式对0～20 cm土层全盐含量的影响

由图2可见，随着油葵生长期的不断推进，0～20 cm土层的土壤盐分含量表现为灌水2次(A2)<灌水3次(A3)<灌水1次(A1)<不灌水(CK)，灌水2次处理明显降低了土壤表层盐分含量。由图3可见，随着油葵生长期的不断推进，20～40 cm土层的土壤盐分含量表现为不灌水(CK)处理显著高于其他3个灌水处理，而这3个灌水处理之间差异并不明著。

图3 不同灌水处理模式对20～40 cm土层全盐含量的影响

由图4可见，随着油葵生长期的不断推进，40～60 cm土层的土壤盐分含量表现为不灌水(CK)处理显著高于其他3个灌水处理，而这3个灌水处理之间差异并不明著。

图4 不同灌水处理模式对40～60 cm土层全盐含量的影响

由图5可见，随着油葵生长的延续，0～20 cm土层的土壤pH表现为：灌水2次(A2)<灌水1次(A1)<灌水3次(A3)<不灌水(CK)。即灌溉2次处理模式显著降低了0～20 cm土层的土壤pH。

图5 不同灌水处理模式对0～20 cm土层pH的影响

2.3 不同灌水处理对土壤水分含量的影响

由图6～8可看出，在不同灌水处理模式下，各土层土壤含水量均表现为灌水3次(A3)>灌水2次(A2)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)。即随着灌水次数的增加，0～60 cm土层土壤含水量随之增加。

图6 不同灌水处理模式对0～20 cm土壤含水量的影响

图7 不同灌水处理模式对20～40 cm土壤含水量的影响

图8 不同灌水处理模式对40～60 cm土壤含水量的影响

2.4 不同灌水处理对油葵产量的影响及经济效益分析

不同灌水处理对油葵产量的影响见表2。可见各处理油葵产量表现为灌水2次(A2)>灌水3次(A3)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)。灌水2次处理显著提高了油葵产量，比对照提高91%。从灌溉水量与油葵产量的比值可以看出灌水3次(A3)>灌水2次(A2)>灌水1次(A1)。

表2 不同灌水处理模式下油葵产量结果及经济效益比较

注：表中油葵籽单价按3.0 元/kg、旱地水费按300 元/hm2、油葵正常总投入按1 800 元/hm2计算；表中同列大写字母不同表示差异极显著(p<0.01)，小写字母不同表示差异显著(p<0.05)。

从表2可以看出，灌水2次(A2)模式经济效益显著高于其他3各处理，比对照提高117%，是最佳灌水处理模式。

3 结 语

宁夏引黄灌区有2 000多年的灌溉耕作历史，但由于特殊的地理环境和气候、土壤条件，土壤次生盐渍 化一直是灌区农业生产的主要限制因素。根据多年的土壤盐渍化治理经验，除了有效调控土壤剖面中的盐分分布状况，使之不致过分集中于表土危害作物的生长外，重点要采取合理的节水灌溉和有效的培肥措施。在节水的前提下，通过科学的水盐调控及肥盐调控技术，淡化作物关键生长时期土壤耕作层的盐分，在盐渍化土壤改良利用过程中达到“有盐无害”的目的。一方面通过节水灌溉措施调控用水，提高灌溉效率，减少深层渗透，防止地下水位上升；另一方面通过采取调整作物布局、平整土地、地膜秸秆覆盖、增施有机肥、有机无机配合使用、灌溉抑盐压盐、合理利用地下水、抑制表土返盐等措施，建立与盐渍化土地改良利用相适应的农业产业结构，提高盐渍化土地的生产能力和产品竞争力[1,6，7,10]。

通过本项研究工作的开展，进一步应用节水灌溉技术，以杜绝大水漫灌造成土壤次生盐渍化，减少地下水过量开采，保护生态环境，促进农业可持续发展。主要结论有：

(1)从油葵生长发育及生理性状表现看：各处理光合速率表现为灌水2次>灌水3次>灌水1次>不灌水(CK)。即“灌水2次”处理模式更有利于油葵进行光合作用，是最佳灌溉模式。

(2)从各灌溉处理模式对土壤全盐、pH、土壤含水量的影响看：随着油葵生长进程的延续，各处理0～20 cm土壤盐分含量表现为灌水2次<灌水3次<灌水1次<不灌水，灌水2次处理在降低0～20 cm土壤盐分含量方面效果最好；在20～60 cm土壤盐分含量表现为不灌水处理显著高于其他3个处理，其他3个处理之间差异不显著。在0～20 cm土壤的pH表现为：灌水2次<灌水1次<灌水3次<不灌水(CK)。即灌溉2次处理模式显著降低了0～20 cm土层的土壤pH。不同灌水次数各土层土壤含水量均表现为灌水3次>灌水2次>灌水1次>不灌水，即随着灌水次数的增加0～60 cm土层土壤含水量随之增加。

(3)从不同灌水处理对油葵产量的影响及经济效益比较看：各处理油葵产量表现为灌水2次>灌水3次>灌水1次>不灌水，即灌水2次处理显著提高了油葵产量，比对照提高91%；且灌水2次处理模式经济效益显著高于其他3各处理，比对照提高117%，是最佳灌水处理模式。

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