周 慧 史海濱 徐 昭 郭珈瑋 付小軍 李正中

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院， 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域管理局沙壕渠試驗(yàn)站， 巴彥淖爾 015400)

0 引言

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是我國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)，同時(shí)也是我國(guó)鹽漬化發(fā)育的典型地區(qū)，鹽漬化面積已達(dá)到灌溉總面積的50%以上[1]，過(guò)量的鹽分嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性[2-4]。此外，灌區(qū)為了實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)，化肥施用量逐年增加[5]，目前已超過(guò)60萬(wàn)t[6]，長(zhǎng)期不科學(xué)的施肥方式導(dǎo)致大量氮素流失，造成嚴(yán)重的面源污染[7]。土壤鹽漬化以及過(guò)量施用化肥已成為制約灌區(qū)糧食安全和環(huán)境安全的重要因素。

土壤鹽分和養(yǎng)分匱乏是干旱地區(qū)作物生產(chǎn)力下降的主要原因[7]。在鹽脅迫下，作物對(duì)水氮吸收及其生理生化反應(yīng)均產(chǎn)生較大變化[8]。ADAMS[9]研究發(fā)現(xiàn)，鹽分脅迫會(huì)造成作物養(yǎng)分缺失。PESSARAKLI等[10]研究表明，鹽分增加導(dǎo)致作物養(yǎng)分吸收利用效率降低。MUNNS等[11]研究指出，鹽分過(guò)高會(huì)抑制作物根系吸水能力。ZENG等[12]研究得出，作物的水肥利用效率在不同程度鹽分脅迫下有所差異。在鹽漬化農(nóng)田中，鹽分是影響作物水氮有效利用的重要因素[13-14]。研究表明，增施肥料有助于根系吸水能力的增強(qiáng)，但過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致作物水分利用效率的下降[11]。同時(shí)，施肥對(duì)土壤含鹽量也會(huì)造成一定的影響。ULERY等[15]研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量施用氮肥可能會(huì)加重土壤鹽分，從而對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。RAVIKOVITCH等[16]研究表明，施用氮肥可使土壤達(dá)到中等鹽度水平。CHEN等[17]研究得出，不同土壤鹽度與施氮量之間存在著不同的交互作用?？梢?jiàn)，為減少土壤鹽害，在鹽漬化土壤上施用氮肥應(yīng)當(dāng)更為慎重。此外，鹽漬化土壤施用氮肥所造成的環(huán)境污染也較為嚴(yán)重，周慧等[18]研究表明，隨著土壤鹽分增加，土壤氨揮發(fā)總量也增大。也有學(xué)者提出，鹽分過(guò)高會(huì)限制作物對(duì)氮素的吸收利用，因而增加氮素淋失的風(fēng)險(xiǎn)[19]。綜上，河套灌區(qū)同時(shí)存在鹽漬化程度差異較大和施肥不合理的問(wèn)題，因此，針對(duì)灌區(qū)不同程度鹽漬化土壤進(jìn)行氮肥施用的調(diào)控尤為重要。

大量研究表明，在鹽漬化土壤中施用有機(jī)肥是修復(fù)土壤的重要手段[20-22]。DU等[23]研究表明，施入有機(jī)肥有利于減緩?fù)寥利}堿化速率，有機(jī)肥最佳施入量與土壤鹽分狀況密切相關(guān)。 LIANG等[24]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥可提高土壤微生物和酶活性，從而提高植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力。此外，有機(jī)肥對(duì)于提高作物水氮利用效率也具有重要意義。蘇秦等[25]研究表明，有機(jī)肥可以改善土壤水分狀況，提高土壤水分利用效率。徐明崗等[26]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代化肥可以提高作物氮素累積量，減少環(huán)境污染。目前，有機(jī)肥替代化肥比例對(duì)鹽漬化土壤供氮特性及水氮利用效率的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，不同鹽分條件下有機(jī)肥最佳返田的比例需要進(jìn)一步探明。因此，本文針對(duì)河套灌區(qū)不同程度鹽漬化土壤，探求適宜的有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施用量，以期促進(jìn)糧食增產(chǎn)、提高水氮有效利用率及減小環(huán)境污染。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年在河套灌區(qū)解放閘灌域沙壕渠試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)屬于典型的干旱地區(qū)，多年平均降雨量143 mm，蒸發(fā)量2 100 mm，多年平均氣溫達(dá)到7.7℃，無(wú)霜期為135～150 d。大于10℃的年積溫為3 551℃，年平均日照時(shí)數(shù)3 200 h，年凍融期大約180 d。全年太陽(yáng)總輻射約為6 000 MJ/m2，熱量充足。玉米生育期(4 — 9月)有效降雨量為81.6 mm。試驗(yàn)地0～20 cm土層為粉壤土，20～40 cm土層為粉質(zhì)黏壤土，40～60 cm土層為粉壤土，60～100 cm土層為砂壤土。試驗(yàn)區(qū)耕層初始土壤性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取輕度(S1)和中度(S2)2種不同程度鹽漬化土壤。播前S1、S2土壤0～40 cm平均土壤電導(dǎo)率分別為0.460、0.951 dS/m。供試玉米品種為內(nèi)單314，大小行種植，大行距70 cm，小行距40 cm，株距27.7 cm，播種日期為4月27日，收獲日期為9月13日。以當(dāng)?shù)貎?yōu)化灌水定額750 m3/hm2作為灌水量，灌水方式為畦灌，分別于6月14日、7月9日及7月26日進(jìn)行灌溉；以優(yōu)化施氮量240 kg/hm2為施氮總量(施氮量為換算后的純氮素量)進(jìn)行有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施。分別在2種鹽漬化農(nóng)田設(shè)置5個(gè)施肥處理(化肥占施肥比例分別為100%、75%、50%、25%和0)和1個(gè)空白對(duì)照處理，依次記為U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1和CK，具體施肥設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。試驗(yàn)共12個(gè)處理，3次重復(fù)，共36個(gè)小區(qū)，各小區(qū)長(zhǎng)寬分別為6 m和5 m。各小區(qū)間設(shè)有1 m寬的隔離帶并打起15 cm高田埂。所施化肥為尿素(含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%)，有機(jī)肥為商品有機(jī)肥(碳氮比為7.5,含N質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于45%，腐殖酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于17%，S質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于8%)，有機(jī)肥和磷肥(過(guò)磷酸鈣50 kg/hm2)于耕作前作為基肥一次性施用，化肥按1∶1比例分別于玉米播前和拔節(jié)期灌水時(shí)施入。

表2 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)Tab.2 Design of experimental treatments kg/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1玉米產(chǎn)量及植株氮素含量

玉米成熟時(shí)，在各小區(qū)非邊行連續(xù)取樣20株，單獨(dú)收獲考種測(cè)產(chǎn)，取平均值。用H2SO4-H2O2消煮，靛酚藍(lán)比色法測(cè)定玉米植株氮素含量[27]。

1.3.2土壤礦質(zhì)氮含量

土壤樣品采集在玉米苗期(5月23日)、拔節(jié)期(6月28日)、灌漿期(7月26日)及成熟期(8月25日)進(jìn)行，取樣時(shí)將每個(gè)小區(qū)平均劃為3個(gè)區(qū)域進(jìn)行，作為3個(gè)重復(fù)。取樣深度為100 cm，分別為0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm，用氯化鈣浸提法對(duì)土壤提取土壤礦質(zhì)氮[28]，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定含量。

1.4 計(jì)算公式及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

水分利用效率計(jì)算公式為

(1)

其中

ET=ΔW+P+I+Wg

(2)

式中WUE——水分利用效率，kg/m3

Y——玉米產(chǎn)量，kg/hm2

ET——作物耗水量，mm

ΔW——作物種植和收獲后土壤貯水量變化量，mm

P——降雨量，mm

I——灌水量，mm

Wg——地下水補(bǔ)給量，mm

氮素利用效率計(jì)算公式為[29]

NHI=GN/PN×100%

(3)

REN=(N-N0)/F×100%

(4)

PFPN=Y′/F

(5)

AEN=(Y′-Y0)/F

(6)

式中NHI——氮收獲指數(shù)，%

GN——籽粒吸氮量，kg/hm2

PN——植株吸氮量，kg/hm2

PFPN——氮肥偏生產(chǎn)力，kg/kg

AEN——氮肥農(nóng)學(xué)效率，kg/kg

REN——氮肥當(dāng)季回收率，%

Y′——施氮處理玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

Y0——CK處理玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

N——施氮處理地上部總吸氮量，kg/hm2

N0——CK處理地上部總吸氮量，kg/hm2

F——施氮量，kg/hm2

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 22.0與Excel 2016進(jìn)行分析及圖表繪制，用LSD法進(jìn)行多重比較確定差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)生育期土壤礦質(zhì)氮含量的影響

由圖1(圖中不同小寫(xiě)字母表示處理間在P<0.05水平差異顯著)可知，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)不同程度鹽漬化土壤礦質(zhì)氮釋放規(guī)律影響各異。在0～100 cm土層范圍內(nèi)，同一處理玉米各生育期S1土壤礦質(zhì)氮含量明顯高于S2；隨著生育期推進(jìn)，土壤礦質(zhì)氮含量整體表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。

圖1 不同施肥處理下玉米生育期S1、S2土壤礦質(zhì)氮含量變化規(guī)律Fig.1 Variations of mineral nitrogen in S1 and S2 soils under different nitrogen treatments

在S1鹽漬土壤，玉米苗期及拔節(jié)期耕層土壤(0～40 cm)表現(xiàn)出施入無(wú)機(jī)肥比例越大土壤礦質(zhì)氮含量越高的規(guī)律，表明此時(shí)配施化肥比例較大的處理肥效較快，而有機(jī)肥礦化速率較為緩慢；在玉米生長(zhǎng)中后期，配施50%以上有機(jī)肥的處理供氮能力較強(qiáng)，其中以U1O1處理土壤礦質(zhì)氮含量最大，灌漿期比其余處理顯著(除了U1O3處理不顯著)高2.83%～15.31%(P<0.05)，成熟期較其余處理顯著(除了U1O3、O1處理不顯著)高1.04%～21.41%(P<0.05)。分析40～100 cm土層土壤礦質(zhì)氮含量發(fā)現(xiàn)，在苗期各處理之間土壤礦質(zhì)氮含量無(wú)顯著性差異。進(jìn)入拔節(jié)期，各處理深層土壤礦質(zhì)氮含量表現(xiàn)出與耕層土壤相似的趨勢(shì)，表明此時(shí)期在灌溉作用下土壤礦質(zhì)氮向深層土壤淋洗，且無(wú)機(jī)肥施入比例較大的處理礦質(zhì)氮運(yùn)移量較大，而在灌漿期則呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，配施有機(jī)肥較多的處理持續(xù)供氮能力更強(qiáng)。在作物生育末期，以U1O1處理土壤礦質(zhì)氮含量最低，表明后期有機(jī)無(wú)機(jī)肥各半配施對(duì)深層土壤礦質(zhì)氮含量吸收利用較大。

分析S2鹽漬土0～40 cm土層作物生育期土壤礦質(zhì)氮含量變化可知，在作物生育前期，各施肥處理土壤礦質(zhì)氮含量差異不明顯。而在玉米生長(zhǎng)中后期，表現(xiàn)出隨著有機(jī)肥施入比例越大土壤礦質(zhì)氮含量越大的趨勢(shì)，灌漿及成熟期O1處理土壤礦質(zhì)氮含量分別比其余施肥處理顯著(除了U1O3、U1O1處理不顯著)高3.95%～23.97%、7.49%～17.88%(P<0.05)。對(duì)于40～100 cm土層而言，在苗期及拔節(jié)期各施肥處理土壤礦質(zhì)氮含量均無(wú)顯著性差異。而在玉米生長(zhǎng)中后期，表現(xiàn)出隨著有機(jī)肥施入比例越大土壤礦質(zhì)氮含量越小的趨勢(shì)，說(shuō)明施入有機(jī)肥比例越大的處理作物后期對(duì)土壤礦質(zhì)氮吸收利用量越大。

2.2 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表3可以看出，隨著土壤鹽漬化程度增大，玉米產(chǎn)量顯著降低。在不同鹽分條件下，產(chǎn)量與有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施比例的關(guān)系表現(xiàn)不一。在S1土壤，隨著有機(jī)肥施入比例增加，玉米產(chǎn)量整體表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，以U1O1處理產(chǎn)量最大，較其余施肥處理顯著(除了U1O3處理不顯著外)高5.32%～12.63%(P<0.05)。在S2土壤表現(xiàn)為隨有機(jī)肥施入比例增大玉米產(chǎn)量逐漸增加的態(tài)勢(shì)，O1處理玉米產(chǎn)量比其余施肥處理顯著(除了U1O3處理不顯著外)高0.27%～30.48%。同一處理S2鹽分下玉米產(chǎn)量較S1顯著降低，下降幅度達(dá)到30.94%～63.90%(P<0.05)。

表3 不同處理下的玉米產(chǎn)量和水分利用效率Tab.3 Yield and water use efficiency in maize under different treatments

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在 0.05 水平上差異顯著，下同。

從表3可知，輕度鹽分土壤耗水量要高于中度鹽分土壤，同一鹽分條件下，各處理土壤耗水量差異并不明顯，增施有機(jī)肥耗水量較單施化肥處理略有增加。鹽漬化程度及有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施比例對(duì)玉米WUE影響較大，本研究條件下，作物WUE范圍在1.59～2.94 kg/m3之間。隨土壤鹽分增加，WUE顯著降低。S1鹽分下CK、U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1處理WUE比S2鹽分下分別高24.47%、52.67%、50.36%、44.10%、27.12%、25.12%。在S1鹽分條件下，U1O1處理WUE最高，較U1處理提高11.84%(P<0.05)，與U1O3、O1處理之間無(wú)顯著性差異，但顯著高于其余處理；在S2鹽分條件下，以O(shè)1、U1O3處理最高，較U1處理提高27.68%(P<0.05)，U1O1、U1O3、O1處理之間無(wú)顯著性差異，較其余處理顯著提高。

2.3 不同處理對(duì)氮素吸收利用效率的影響

由表4可以看出，各處理植株吸氮量隨鹽度升高顯著降低，S1土壤CK、U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1處理植株氮素吸收總量較S2土壤分別高出40.21%、34.82%、42.93%、44.59%、21.76%、13.68%。同一鹽分條件下植株吸氮量隨有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施比例不同存在差異，S1鹽分下，植株吸氮量隨有機(jī)肥施入比例增大呈先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)有機(jī)肥施入比例小于50%時(shí)，植株吸氮量隨有機(jī)肥增加而增大，當(dāng)超過(guò)這一水平則逐漸下降，以U1O1處理植株吸氮量最大，比其余施肥處理顯著(除U1O3處理不顯著外)高6.11%～24.40%(P<0.05)；S2鹽分下，植株吸氮量表現(xiàn)出隨有機(jī)肥施入比例增大而增加的趨勢(shì)，以O(shè)1處理植株吸氮量最大，比其余施肥處理顯著(除與U1O3處理不顯著外)高2.19%～32.65%(P<0.05)。

表4 不同處理下的氮素利用效率Tab.4 N use efficiency in maize under different treatments

鹽分對(duì)玉米氮收獲指數(shù)(NHI)影響較大(表4)，S1土壤CK、U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1處理NHI比S2土壤分別高24.74%、29.76%、15.33%、19.17%、12.47%、15.20%，即NHI隨著鹽分含量增加而降低。增施有機(jī)肥可以提高玉米氮收獲指數(shù)，2種鹽分條件下NHI均表現(xiàn)出U1O1、U1O3、O1處理之間無(wú)顯著差異，但顯著高于單施化肥處理，配施50%以上有機(jī)肥可以較大程度提高輕、中度鹽漬土氮收獲指數(shù)。

選取氮肥當(dāng)季回收率(REN)、氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)及氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN)3個(gè)常用指標(biāo)來(lái)表征農(nóng)田肥料利用效率。就REN來(lái)看(表4)，當(dāng)有機(jī)肥施入比例小于50%時(shí)，S1鹽分條件下REN顯著高于S2鹽分條件下REN，當(dāng)有機(jī)肥施入比例超過(guò)50%時(shí)，S1鹽分條件下REN呈降低趨勢(shì)，而S2鹽分條件下REN繼續(xù)增大，S1、S2鹽分土壤分別以 U1O1、O1處理REN最大，分別較單施化肥提高17.70%、17.56%。由表4可以看出，鹽分水平及施肥處理均對(duì)PFPN有明顯影響，鹽分增加，PFPN下降，S1條件下U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1處理PFPN比S2條件下分別高61.75%、59.95%、53.91%、34.69%、30.94%，呈現(xiàn)出隨著有機(jī)肥施入比例增大兩種鹽分條件下PFPN差異逐漸減小的趨勢(shì)。在相同鹽漬化程度下，S1鹽分條件以U1O1處理PFPN最大，S2鹽分條件下以O(shè)1處理最大。不同鹽分下各施肥處理之間AEN差異與PFPN差異基本一致。綜合各相關(guān)指標(biāo)來(lái)看，S1、S2土壤分別以U1O1、O1處理氮肥利用效率較好。

3 討論

鹽漬化土壤中鹽分和養(yǎng)分是限制作物產(chǎn)量的兩大主要因素，二者之間的交互關(guān)系與鹽漬化程度密切相關(guān)。因此，在不同程度鹽漬化土壤通過(guò)合理的施肥模式來(lái)調(diào)控作物生育期氮素狀況是提高作物產(chǎn)量的重要途徑。

鹽漬化土壤中肥料礦化特性隨著鹽漬化程度的不同而不同[30]。LAURA[31]研究表明，土壤中礦質(zhì)氮含量通常隨著土壤鹽分增加而降低，這與本研究的結(jié)果相同，即在作物整個(gè)生育期內(nèi)均表現(xiàn)為輕度鹽漬化土壤礦質(zhì)氮含量顯著高于中度鹽漬化土壤礦質(zhì)氮含量。這是因?yàn)樵诘望}環(huán)境下礦化作用會(huì)受到刺激而上升[32]，而過(guò)量的鹽分會(huì)對(duì)土壤的理化性質(zhì)和礦化過(guò)程產(chǎn)生不利影響[33]。研究表明，不同生育階段作物對(duì)氮素的需求與土壤氮有效性之間保持更好的同步將有助于提高氮肥利用效率[34]。本文針對(duì)輕度鹽漬土0～40 cm土層研究發(fā)現(xiàn)，在玉米生長(zhǎng)前期，配施有機(jī)肥比例越大的處理其土壤礦質(zhì)氮含量越小，這種現(xiàn)象是由于有機(jī)肥具有礦質(zhì)化過(guò)程緩慢的特性而產(chǎn)生的[35]。在玉米生育后期，有機(jī)肥肥效持久且不易流失的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始體現(xiàn)，其中以有機(jī)無(wú)機(jī)各半配施處理土壤礦質(zhì)氮含量最大，這一結(jié)果可能是由于前期該處理無(wú)機(jī)化肥較快的礦化速率能及時(shí)供應(yīng)足量無(wú)機(jī)氮，有機(jī)肥分解的氮素易被微生物利用而固定在其體內(nèi)，到了作物生長(zhǎng)后期，微生物的死亡伴隨著固持在其體內(nèi)的氮素釋放[36-37]，再加上有機(jī)肥自身所釋放的礦質(zhì)氮而共同產(chǎn)生。本研究條件下，中度鹽漬土不同有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理在作物生育前期耕層土壤礦質(zhì)氮含量無(wú)明顯差異，其原因?yàn)楦啕}度對(duì)無(wú)機(jī)肥礦化的抑制作用較強(qiáng)，且在鹽分較高的條件下，負(fù)責(zé)將氨鹽轉(zhuǎn)換為硝態(tài)氮的微生物受到影響[38]，從而會(huì)加劇土壤氨揮發(fā)的損失[39]，導(dǎo)致氮素有效性降低，而有機(jī)肥的施入可以增加土壤微生物含量及提高土壤酶活性[40]，為有機(jī)氮素礦化創(chuàng)造較好的環(huán)境條件，導(dǎo)致高鹽度下有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的礦化量差異不顯著。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在作物生長(zhǎng)后期，有機(jī)肥施入比例越大的處理其耕層土壤礦質(zhì)氮含量越大，說(shuō)明在中度鹽漬化土壤有機(jī)肥在后期對(duì)于氮素的持續(xù)供應(yīng)能力較強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)，輕、中度鹽漬土在作物生育后期均表現(xiàn)出配施50%以上有機(jī)肥的各處理深層土壤礦質(zhì)氮含量較小，這可能是因?yàn)槭┤胼^多的有機(jī)肥可以促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)，提高根冠比，促使作物對(duì)深層土壤養(yǎng)分的吸收利用[41]。有研究表明，有機(jī)肥的碳氮比是決定其氮素礦化最主要的特性指標(biāo)之一[42]，較寬的碳氮比會(huì)為微生物提供大量碳源，部分氮素會(huì)被微生物吸收，因此會(huì)出現(xiàn)氮的凈固定[43]，而隨著碳氮比變窄會(huì)出現(xiàn)氮的凈礦化。一般認(rèn)為，當(dāng)有機(jī)肥的碳氮比小于15時(shí)，有機(jī)肥可出現(xiàn)凈固定[44]，本試驗(yàn)所施用的有機(jī)肥碳氮比為7.5，其氮素有效性較高，可為作物生長(zhǎng)提供較為充足的無(wú)機(jī)養(yǎng)分。

作物氮素積累、分配及氮素利用效率與最終籽粒產(chǎn)量形成關(guān)系密切。本研究表明，隨著土壤鹽分增加，作物吸氮量降低，這是因?yàn)楦低寥利}分過(guò)高導(dǎo)致土壤或者營(yíng)養(yǎng)液滲透勢(shì)減小，從而抑制作物對(duì)氮的吸收能力[45]。左青松等[46]研究發(fā)現(xiàn)，鹽分含量增加，會(huì)導(dǎo)致植株氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)效率降低，這可能也是本研究中度鹽分土壤氮收獲指數(shù)低于輕度鹽分土壤氮收獲指數(shù)的原因。合理調(diào)配生育期氮素供應(yīng)過(guò)程對(duì)于提高氮素利用效率尤為重要。本研究結(jié)果顯示，輕度鹽漬化土壤以有機(jī)無(wú)機(jī)肥各半配施處理氮素利用效率較高，而中度鹽漬化土壤則呈現(xiàn)出隨有機(jī)肥施入比例越大氮素利用效率越高的趨勢(shì)，原因在于：鹽分較低時(shí)，鹽度對(duì)作物生長(zhǎng)抑制較小，在玉米生長(zhǎng)前期需要無(wú)機(jī)肥供應(yīng)適量的無(wú)機(jī)氮滿足其發(fā)育所需，但過(guò)量施入無(wú)機(jī)肥又會(huì)造成浪費(fèi)，因此，施用有機(jī)肥來(lái)替代部分無(wú)機(jī)肥可以減少前期礦質(zhì)氮過(guò)量累積造成揮發(fā)、淋洗等損失，進(jìn)入作物生育后期，有機(jī)肥持續(xù)礦化又能穩(wěn)定地釋放無(wú)機(jī)氮供作物吸收利用；在鹽度較高的條件下，鹽分會(huì)影響植物正常的營(yíng)養(yǎng)吸收，抑制其生長(zhǎng)[47]，過(guò)量施入無(wú)機(jī)化肥并不能被作物有效吸收，且本研究發(fā)現(xiàn)，鹽分顯著降低了無(wú)機(jī)肥的有效性，導(dǎo)致有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥所產(chǎn)生的土壤礦質(zhì)氮含量在生育前期并無(wú)顯著性差異，而在生育中后期則呈現(xiàn)出隨著有機(jī)肥施入比例越大土壤礦質(zhì)氮含量越多的態(tài)勢(shì)。有機(jī)肥中大量疏松的有機(jī)物質(zhì)可以降低土壤壓實(shí)指數(shù)及改善土壤結(jié)構(gòu)[48-49]，易于鹽分淋洗的同時(shí)還能抑制鹽分隨水分蒸發(fā)產(chǎn)生表聚效應(yīng)，從而可以起到降低土壤鹽分的作用，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，這也可能是本研究中度鹽漬化土壤中增加有機(jī)肥施入比例對(duì)于提高肥料利用效率優(yōu)勢(shì)更加明顯的原因。研究表明，玉米在生育前期氮素積累量較少，在生育中后期出現(xiàn)氮素吸收高峰[50]，本研究2種鹽分條件下配施50%以上有機(jī)肥處理土壤礦質(zhì)氮含量在作物生育后期顯著高于施入無(wú)機(jī)肥比例較大的處理，這也是配施有機(jī)肥可以提高肥料利用效率的重要原因之一。

本研究表明，同一鹽分條件下，各有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理之間土壤耗水量并無(wú)顯著差異，這是因?yàn)殡m然有機(jī)肥的施入可以提高土壤含水率[51]，但同時(shí)也給作物提供了良好的水肥環(huán)境，對(duì)土壤水分造成較大的消耗，導(dǎo)致各處理之間土壤貯水量變化差異并不明顯。本研究結(jié)果顯示，隨著土壤鹽漬化程度增大作物水分利用效率降低，這是因?yàn)橥寥利}分過(guò)高時(shí)，土壤溶液滲透壓也隨之提高，從而導(dǎo)致水分有效性降低，使植物吸水困難。也有可能因?yàn)辂}分濃度過(guò)高致使作物出現(xiàn)生理干旱現(xiàn)象，抑制作物生長(zhǎng)，造成作物減產(chǎn)[52]。LEA-COX等[53]研究發(fā)現(xiàn)，在鹽分脅迫條件下，作物對(duì)氮素吸收的減少與其對(duì)水分利用的減少具有極大相關(guān)性，鹽漬化土壤中這種復(fù)雜的機(jī)制也是導(dǎo)致作物水肥利用效率降低的直接原因。已有研究表明[54]，施有機(jī)肥可以顯著提高作物水分利用效率，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致，這是因?yàn)槭┤胗袡C(jī)肥使土壤總空隙度及土壤養(yǎng)分狀況得到明顯改善，利于作物生長(zhǎng)及水分利用率的提高[55-56]。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)作物的產(chǎn)量效應(yīng)受土壤基礎(chǔ)地力的影響較大[57]，本試驗(yàn)初始土壤肥力較好，土壤本身可提供的無(wú)機(jī)養(yǎng)分較多，這可能也是導(dǎo)致增大有機(jī)肥施入比例對(duì)于增產(chǎn)及提高作物水氮利用效率效果明顯的直接原因。

4 結(jié)論

(1)土壤鹽分水平由0.460 dS/m增至0.951 dS/m時(shí)，各處理土壤氮素礦化量顯著減少；鹽分水平為0.460 dS/m時(shí)，無(wú)機(jī)肥施入比例越多,氮素釋放速度越快，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能更好地調(diào)節(jié)生育期土壤氮素釋放；鹽分水平升至0.951 dS/m時(shí)，在生育前期各處理土壤礦質(zhì)氮含量無(wú)明顯差異，增大有機(jī)肥施入比例可以顯著提高玉米生育后期土壤礦質(zhì)氮含量。

(2)不同鹽分條件下，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)作物產(chǎn)量及水分利用效率影響不同。鹽分水平為0.460 dS/m時(shí)，有機(jī)肥替代50%化肥可獲得最高產(chǎn)量(12 141.97 kg/hm2)及水分利用效率(2.94 kg/m3)，比單施化肥分別高12.63%、11.84%；鹽分水平為0.951 dS/m時(shí)，有機(jī)肥替代100%化肥處理產(chǎn)量最高(8 582.22 kg/hm2)，同時(shí)可以獲得較高的水分利用效率(2.20 kg/m3)，比單施化肥分別高30.48%、27.68%。

(3)隨著土壤鹽分增加，同一處理植株吸氮量及氮收獲指數(shù)顯著降低，下降幅度分別達(dá)到13.68%～44.59%和12.47%～29.76%。鹽分水平為0.460、0.951 dS/m時(shí)，分別以有機(jī)肥替代50%化肥、有機(jī)肥替代100%化肥處理可以獲得較高的氮素利用效率。

(4)通過(guò)有機(jī)肥替代化肥比例對(duì)生育期土壤供氮特性、玉米產(chǎn)量、水氮利用及環(huán)境友好等進(jìn)行綜合評(píng)判得出，在施氮總量為240 kg/hm2時(shí)，灌區(qū)輕度鹽漬化土壤應(yīng)該采用有機(jī)肥替代50%化肥的施肥方式，中度鹽漬化土壤以有機(jī)肥替代100%化肥較優(yōu)，這種施肥管理模式可以達(dá)到增加產(chǎn)量效益、降低氮素污染的目的。