滴灌条件下水肥耦合对土壤物理性状的影响

刘桂泽，苟思,2*，贺宇欣,2，白艺彤，李乃稳

(1.四川大学 水利水电学院，四川 成都 610065； 2.四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点试验室，四川 成都 610065)

水肥耦合效应是指在农业生态系统中，土壤矿质元素与水这两个体系融为一体，相互作用，互相影响，而对植物的生长发育产生的影响或现象[1]。自从Arnon提出旱地植物营养的基本问题是如何在水分受限制的条件下合理施用肥料、提高水分利用效率以后，水肥耦合效应问题引起科研界的广泛重视，随后，国内外科技工作者进行了大量、多方位的试验，取得了许多成果[2]。

滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道(滴灌带)或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法，可以有效提高灌溉水的利用率[3]。自2007年第7届微灌大会以来，滴灌技术受到广泛重视，技术应用日益稳定普及，至2010年，我国滴灌面积120万hm2[4]。然而，滴灌条件下农田水盐运移模式发生改变。

由于缺乏洗盐水量，导致积累在土壤表层的盐分不能及时淋洗入深层，表层土壤盐碱化加重[5]。随着土壤含盐量提高，土壤容重增大，水稳定性下降，易受流水侵蚀，导致土壤质量及农林牧业生产力下降，影响可持续发展。鉴于此，在成都市蒲江县猕猴桃种植基地猕猴桃田，在滴灌条件下，采用不同水肥比例，研究土壤水稳定性变化，旨在为滴灌条件下农业土壤的可持续发展提供一定参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料

于成都市蒲江县复兴乡佳沃猕猴桃生产基地开展大田试验。试验区平均海拔534 m，年均气温16.3 ℃，年均降水量1 301 mm，属北亚热带湿润大陆性季风气候区，冬无严寒、夏无酷暑，全年大于0 ℃的积温5 998 ℃，大于10 ℃的积温5 157 ℃，年均日照1 122 h，年均无霜期302 d，温光条件较好。研究区大气质量达到国家一级标准，水质符合国家二级标准，土壤无污染。

土壤类型为紫土(属砂土)，物理性砂砾含量占80%以上，颗粒粗，比表面积小，粒间大孔隙多于黏土和壤土，毛管孔隙少，总孔隙度低。土壤通气透水性好，有机质分解快而累积少，保水保肥性差，容易造成水肥流失，水分蒸发快，易造成土壤散熵，引起土壤干旱。土壤容重1.148 g·cm-3，含水率16.0%，水稳定性大团聚体平均质量直径(NMD)3.655 mm。

1.2 处理设计

本试验于2016年3月20日开始，于2017年10月10日结束，历时2 a。试验设置2个水平的水分处理，每个水分处理下设3个水平的肥料处理，另设对照组(CK)，每组处理含2株猕猴桃。

根据当地降水条件及猕猴桃生长特性，对照组667 m2灌水定额设置为：抽梢展叶期(3月20日至4月15日)12.7 m3、开花坐果期(4月15日至5月5日)18.2 m3、膨大期(5月5日至6月25日)26.0 m3、果实成熟期(6月25日至10月10日)22.0 m3；对照组667 m2肥料施用量设置：抽梢展叶期，N 3.35 kg，P 3.36 kg，K 1.92 kg；开花坐果期，N 3.06 kg，P 3.06 kg，K 4.38 kg；膨大期，N 2.56 kg，P 1.72 kg，K 5.88 kg；果实成熟期，N 0.48 kg，P 3.81 kg，K 7.56 kg。抽梢展叶期和开花坐果期施肥分2次等量施加，膨大期施肥分3次等量施加，果实成熟期施肥分4次等量施加。水分处理水平依次为CK的80%(HW)和60%(LW)，肥料处理水平依次为CK的85%(HF)、70%(MF)和55%(LF)。

试验过程中，采用秸秆还田和免耕措施，灌溉采用浅井灌溉。待果实成熟后，于当年12月份采集土样。采集土样时，采用对角线采样法，采取距地表0～5 cm的表土用于检测含水率与容重，采取距地表0～10 cm的表土用于检测土壤团聚体水稳定性。距被处理植株约30 cm处进行对称土壤取样，单棵植株共进行2次取样，单次取样约1 kg。

1.3 土壤检测

土壤容重采用环刀法测定，含水率采用烘干法测定，团聚体水稳定性采用机械湿筛法测定。试验结果为2 a的平均值。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合对土壤容重的影响

由图1和图2可见，比照不同施肥量下的水分处理，以及不同灌水量下的施肥处理，各处理间土壤容重均无显著差异。一般认为，土壤容重会随灌水量的增加而减小，但由于本试验采用浅井灌溉，试验场地为紫土区，地下水矿化度较高，水温较低，这些因素加速了土壤板结[6]，所以不同水分处理下土壤容重并无显著差异。通常，化肥的长期使用会破坏土壤团粒结构，加速土壤板结，提高容重，但由于本试验同时引入了秸秆还田和免耕措施，在这两者的综合作用下，不同处理的试验结果并未显示出统计性差异。

图1 不同施肥量下灌水量对土壤容重的影响

图2 不同灌水量下施肥量对土壤容重的影响

2.2 水肥耦合对土壤含水率的影响

由图3和图4可见，比照不同施肥量下的水分处理，以及不同灌水量下的施肥处理，各处理间土壤含水率均无显著差异。一般而言，土壤含水率会随灌溉量的增加而增加，然而本试验场地为砂土区，毛管孔隙少，总孔隙低，保水性差，水分蒸发快，受此影响，土壤含水率并没有随灌水量的增长而发生显著变化。通常，当施肥量超过某一阈值时，施肥量增加，土壤含水量下降。一定条件下，适当增施肥料可以减少土壤表面水分的无效蒸发，促使土壤深层水分上移，从而提高土壤含水量[7]。由于本试验场地土壤保水性较差，上述效果并未在试验结果中得到很好的体现。

图3 不同施肥量下灌水量对土壤含水率的影响

图4 不同灌水量下施肥量对土壤含水率的影响

2.3 水肥耦合对土壤MWD的影响

由图5可见，不同施肥量处理下，LW与HW处理的MWD并无显著差异，但在MF与HF条件下，CK处理的MWD显著高于HW处理。与此相似，由图6可见，不同灌水量下，各施肥处理(LF、MF、HF)间MWD值并无显著差异，但在HW条件下，CK的MWD显著高于HF。研究表明，长期施肥处理对土壤团聚体水稳定性有一定影响[8]。周萍等[9]报道在黄泥土上施肥能显著增加>2 mm的水稳性团聚体，降低0.25～2 mm的水稳性团聚体，令MWD值降低。这与本试验结果有一定差异。

柱上无相同字母的表示处理间差异显示(P<0.06)。图6同。图5 不同施肥量下灌水量对土壤MWD的影响

图6 不同灌水量下施肥量对土壤MWD的影响

3 小结

本研究在成都市蒲江县猕猴桃种植基地猕猴桃田，在滴灌条件下，初步探析了不同水肥耦合处理对土壤容重、含水率、MWD等物理性状的影响。结果表明，在本试验条件下，各处理对土壤容重、含水率无显著影响；在MF与HF条件下，CK处理的MWD显著高于HW处理；在HW条件下，CK的MWD显著高于HF。研究结果可为指导当地滴灌条件下猕猴桃种植基地土壤的可持续发展提供一定参考。