灌溉量和垄高对次生盐渍地玉米土壤水盐运移变化及产量的影响

摘要：为探究宁夏扬黄灌区因多年地面灌溉引起的地下水位上升、次生盐渍化突显等难题，本试验以宁夏红寺堡移民区为研究点，选定典型试验区域开展定位试验监测，设置高效滴灌下不同灌溉量（2 160、2 700 m3·hm-2和3 240 m3·hm-2）和起垄高度（20、30 cm和40 cm）2个因素3个水平，通过大田试验研究不同组合处理下的次生盐渍地水盐运移变化规律以及其对玉米生长指标、产量和水分利用效率的影响。结果表明，灌水定额一定时，随垄高增加，0-60 cm土层含水率逐渐降低；相同垄高下，随灌水定额增大，各土层含水率逐渐增加，并且深土层明显高于浅土层。垄作滴灌可以有效降低垄上土壤盐分含量，而各处理土壤深层均不同程度积盐，其中T9处理（3240 m3·hn-2和40 cm组合）40-60 cm土层积盐最明显。T6处理（2 700m3·hm-2和40 cm组合）各项生长指标及产量均优于其他各处理，产量达6 597.15 kg·hm-2，T5（2 700 m3·hm-2和30 cm组合）水分利用效率最高，达到1.53 kg·m-3，通过回归分析发现，玉米产量最大值时和水分利用效率（WUE）最大值时的灌水量和垄高值不同，进一步利用空间分析方法得出，灌水量2685-2 730 m3·hm-2和垄高36～39 cm时，玉米产量、WUE均达最大值的90％以上。

关键词：次生盐渍地；灌溉量；垄高；水盐运移；扬黄灌区；玉米

中图分类号：S513 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）09-0149-08

宁夏扬黄灌区地处干旱半干旱地带，降雨稀少、蒸发强烈、风大沙多，生态环境十分脆弱。尽管灌区耕作历史悠久，灌排系统基本配套完善，但地势低平、排水不畅、地下水位较高等因素导致的土壤盐渍化问题日益凸显且不断恶化，已经严重制约该地区生态系统的稳定和农业的可持续发展。红寺堡灌区的主要成土母质为冲积物和洪积冲积物，其沉积层次明显，土壤质地以中壤和重壤为主。在开发之前，该灌区并未存在土壤盐渍化问题，然而，由于不合理的灌溉方式以及复杂的地形和土壤结构，特别是不同部位存在着多层黏重土壤，导致出现土壤盐渍化问题，属于灌溉型次生盐渍化。因此改良盐碱地对于保障区域耕地面积、提升耕地质量、增强农业综合生产能力以及保障粮食安全具有重要意义。

目前，盐碱地改良研究已经取得一定进展，研究者们已采用涵盖降低土壤盐分、增加土壤有机质、减少表层土壤蒸发等多种改良措施，或可分为工程措施、物理措施、生物措施和化学措施等。在这些研究中，灌水洗盐被认为是排水改良地区治理盐碱地的有效措施之一，而灌溉水量则为田间水盐分布的重要影响因素之一。然而，过小的灌水定额可能无法有效淋洗盐分，而过大的灌水定额则会加剧土壤次生盐渍化问题。因此，确定适宜的灌水定额对于水资源的合理利用、盐碱地改良以及提高作物产量至关重要。相关研究发现，黄河下游盐碱地的灌水定额为780-990 m3·hm2时，既能有效增加土壤含水率，又能减少土壤含盐量，是灌区理想的水盐调控灌水定额；土壤脱盐程度随灌水量增加越来越大，随暗管埋深的增加，土壤脱盐效果也更加显著。研究者们发现，通过沟垄改良盐碱地的方法是可行的；未灌溉条件下，垄的含盐量逐渐增加，而沟的含盐量逐渐减小：而灌溉条件下，垄在灌溉后迅速积盐，通常在5-7 d内达到峰值，沟内表层的脱盐效果明显，然而深层含盐量有所上升，而后盐分逐渐向表层积累；起垄种植相对于平作对紫穗槐生长具有显著影响，同时9750 m3·hm-2被认为是最优灌溉定额；滴灌条件下起垄沟播水分入渗深度和盐分淋洗深度均明显大于常规平播，起垄沟播膜下土壤（0-20 cm）溶液电导率明显低于常规平播。

综上所述，前人关于种植方式（起垄、平播）与灌水定额对耕作层土壤水盐运移的影响进行了深入研究，而垄高对土壤水盐运移、作物生长及产量影响的相关报道较少，并且关于灌水量与垄高结合对水盐运移、作物生长影响的系统研究尚不充分。因此，本研究将灌水量与垄高结合，设置不同垄高与不同灌水量处理开展大田试验，旨在探究其对土壤水盐运移及作物生长的影响，以便为扬黄灌区垄作种植和盐碱地的改良利用提供理论依据和技术参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于宁夏红寺堡移民区豹子滩村国家重点研发项目核心试验区，属典型的干旱大陆性气候，多年平均蒸发量为1370 mm，年平均降水量为251.0 mm，多年平均日照为3 024 h，年平均气温为8.6℃，多年平均风速为3.7 m·s-1，最大冻土深度为1.37 m。试验地土壤多为重砂壤土（国际制），人渗能力较强。处理前0～100 cm土层土壤基本理化性质：土壤容重均值为1.22g·cm-3，田间持水率为31.56％（质量含水率），土壤有机质含量为7.72 mg·kg-1、全氮0.54 g.kg-1、全磷0.79 g·kg-1、全钾14.07 g·kg-1，全盐为0.24g·kg-1。2023年4-10月在该试验地选取次生盐渍化耕地进行大田试验。