不同灌溉方式对干旱区耕地土壤养分及其分布的影响

2024-04-25张秉善

农业技术与装备 2024年3期

张秉善

（民乐县海潮坝河水利管理处，甘肃民乐 734500）

民乐县地处河西走廊中段，是典型的干旱农作区，由于降水季节分布不均、可利用水资源有限等因素影响，限制了该地区农业的发展。民乐县干旱区具有丰富的光热资源和适宜的气候条件，是重要的粮食生产基地，提高水资源利用效率和耕地土壤质量成为当地农业发展的必经之路[1]。通过改善灌溉方式，既能够保障作物的正常生长，又能提高水分利用率、节约资源[2]。目前在旱作区大多采用传统的大水漫灌和沟灌方式进行灌溉，难以满足集约化生产条件，此外不合理的灌溉措施还会使土壤养分随水流失，造成环境污染和资源浪费[3]。因此，探究不同灌溉方式对土壤养分及其分布的影响，对促进旱作区作物生产意义重大[4]。樊吴静等[5]研究表明，和对照相比，膜下滴灌处理的土壤含水量、平均温度及有机质、速效磷、速效钾含量均达到显著水平，可有效提高土壤的水热及养分含量，促进马铃薯植株生长和产量的提高。赵英等[6]研究表明，微喷灌处理土壤养分含量显著提高。本试验以不灌溉为对照（CK），设置3 种灌溉方式，研究不同土层有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化特征，以期为马铃薯高效灌溉提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

2022 年在张掖市民乐县进行试验。民乐县地处祁连山北麓、河西走廊中段，属温带大陆性荒漠草原气候，年平均降水量351 mm，年降水量少且空间分布不均，无霜期140 d，年平均温度4.5 ℃，县内河流大多发源于祁连山南山北坡。试验地土壤类型为耕种灰漠土，土壤基础肥力较好，其中有机质的质量分数为18.25 g/kg、碱解氮的质量分数为102.58 mg/kg、速效磷的质量分数为47.44 mg/kg、速效钾的质量分数为121.83 mg/kg，pH值为6.8。

1.2 试验设计

试验采用完全随机设计，以不灌溉为对照（CK），设置3 种灌溉方式，分别为膜下滴灌（T1）、露地滴灌（T2）和覆膜沟灌（T3），马铃薯采用单垄双行品字形方式播种，垄宽80 cm、高20 cm，每个小区8垄、12 m，马铃薯株距35 cm、行距65 cm，对照起垄覆膜不灌溉，每处理3次重复，随机区组排列。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 土壤化学特性的测定

采用五点取样法取样，每个样地取0～20、20～40、40～60 cm 土壤，混合样取约1 kg，装入密封袋中，保存在装有冰袋的保温盒中，带回实验室分为两份，一份用鲜样测定土壤酶活性，另一份风干用于测定化学特性。参考《土壤农化分析》，分别测定不同土层的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。

1.3.2 土壤酶活性的测定

脲酶采用苯酚—次氯酸钠比色法，磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，土壤β-葡萄糖苷酶和α-木糖苷酶采用荧光微孔板检测技术，过氧化氢酶采用微孔板吸收光法。

1.4 数据分析

采用SPSS 24.0 软件进行统计分析，用单因素方差分析进行不同处理间数据的差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤有机质含量的影响

不同灌溉方式对干旱区耕地土壤有机质含量的影响如表1所示。

表1 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤有机质含量的影响Tab.1 Effects of different irrigation methods on soil organic matter content in arid region单位：g/kg

从表1可知，不同灌溉方式对干旱区土壤有机质含量影响显著。在0～20 cm 土层的有机质含量均显著低于CK（P＜0.05），表现为T3＜T2＜T1＜CK，T2和T1、T3处理间没有显著差异（P＜0.05）。在20～40 cm 土层的有机质含量表现为T3＜T2＜T1＜CK，各处理均显著低于CK（P＜0.05），处理间没有显著差异（P＜0.05）。在土层40～60 cm的有机质含量变化特征和20～40 cm相似，处理间没有显著差异（P＜0.05）。

2.2 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤碱解氮含量的影响

不同灌溉方式对干旱区耕地土壤碱解氮含量的影响如表2所示。

表2 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤碱解氮含量的影响Tab.2 Effects of different irrigation methods on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content in arid land 单位：g/kg

碱解氮是土壤氮素供给的重要形式。从表2 可以看出，不同灌溉方式对干旱区土壤碱解氮含量影响显著。在0～20 cm 土层的碱解氮含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出33.46%、20.38%和10.34%。在20～40 cm 土层的碱解氮含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK高出52.10%、17.60%和6.20%。在40～60 cm 土层的碱解氮含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出61.35%、45.38%和16.44%。

2.3 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效磷含量的影响

不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效磷含量的影响如表3所示。

表3 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效磷含量的影响Tab.3 Effects of different irrigation methods on soil available phosphorus content in arid region 单位：g/kg

从表3可以看出，不同灌溉方式对干旱区土壤速效磷含量影响显著。在0～20 cm 土层的速效磷含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出42.34%、29.13%和5.87%。在20～40 cm 土层的速效磷含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出45.42%、27.51%和7.79%。在40～60 cm 土层的速效磷含量从高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出38.84%、30.61%和39.17%。

2.4 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效钾含量的影响

不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效钾含量的影响如表4所示。

表4 不同灌溉方式对干旱区耕地土壤速效钾含量的影响Tab.4 Effects of different irrigation methods on soil available potassium content in arid region 单位：g/kg

从表4可以看出，不同灌溉方式对干旱区土壤速效钾含量影响显著。在0～20 cm 土层的速效钾含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出45.77%、41.05%和24.70%。在20～40 cm 土层的速效钾含量从高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出61.84%、59.59%和38.14%，T1和T2处理间没有显著差异（P＜0.05）。在40～60 cm土层的速效钾含量从高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各处理均显著高于CK（P＜0.05），处理间差异均显著（P＜0.05），T1、T2、T3分别比CK 高出80.71%、87.54%和56.77%，T1和T2处理间没有显著差异（P＜0.05）。

3 讨论

土壤养分是反映土壤生产力的重要因素之一，有研究表明，土壤养分水平与施肥、灌水、耕作等有很大的关系[7]，灌溉方式影响土壤养分的分布、团聚体数量及土壤生物结构，直接关系到土壤的生产力[8]。采取适宜的灌水方式能改善改善土壤的结构，发挥土壤水气热的资源，提高土壤贮水量和土壤养分，促进作物生长[9]。研究表明，通过膜下滴灌能为根系下扎提供较好的条件，作物可吸收深层土壤养分，提高作物产量[10]。

本研究结果表明，和对照相比，膜下滴灌、露地滴灌和覆膜沟灌均显著提高了土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量，主要是由于灌水够改善土壤水、肥、气、热等状况，对土壤物理特性产生影响，增加土壤养分矿化，提高养分含量[11]，膜下滴灌处理的土壤养分含量最高，说明膜下滴灌对提高耕地土壤养分具有较好的效果。主要是由于滴灌可以使土壤中的缓释肥释放，能在全生育期保持较好的土壤养分含量。且膜下滴灌能改善田间小气候，引起土壤微生物的数量和风度的变化，改善土壤酶活性和水汽热状况，提高土壤养分矿化和转化，提高养分含量[12-13]。