沈婧麗 楊建國

摘要：為了確定寧夏河套平原堿化土壤枸杞種植最佳綜合技術集成模式，采用田間試驗的方法，研究了滴灌+平種、滴灌+開溝+客土回填+限根、滴灌+開溝+原土回填、滴灌+開溝+原土回填+限根4種改良模式對堿化土壤的改良效果和枸杞的增產(chǎn)效果。結果表明，不同改良模式均能提高堿化土壤滲透能力，降低土壤pH、全鹽含量和堿化度，提高枸杞的成活率和產(chǎn)量。滴灌+開溝+客土回填+限根模式的砂粒含量最高，該模式能快速改善土壤滲透性能，有效淋洗鹽分，使土壤pH、全鹽含量、堿化度分別下降到8.93、1.330 g/kg、26.37%，是最有效的堿化土壤改良模式。滴灌+開溝+原土回填+限根模式能使土壤pH、全鹽含量、堿化度分別下降到8.97、2.138 g/kg、31.26%，是最經(jīng)濟的堿化土壤改良模式。滴灌+開溝+原土回填+限根模式能提高枸杞的株高、地徑和冠幅，增產(chǎn)效果最佳，鮮果產(chǎn)量達5 024.25 kg/hm2，較對照增產(chǎn)52.10%，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和生態(tài)效益雙贏。

關鍵詞：滴灌;堿化土壤;改良模式;枸杞;產(chǎn)量;水鹽調(diào)控

中圖分類號：S275.6文獻標識碼：A文章編號：1000-4440（2020）02-0343-07

Abstract： In order to determine the best comprehensive technology integration model of Chinese wolfberry planting in alkalized soil in the Hetao Plain of Ningxia， the field experiment was carried out to investigate the effect of soil improvement and yield increase under four improvement modes（drip irrigation+conventional flat planting， drip irrigation+dig trenches+external soil backfill+root restriction， drip irrigation+dig trenches+original soil backfill， drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction）. The results showed that different improvement modes could improve the permeability of alkalized soil， reduce soil pH， total salt content and alkalinity， increase the survival rate and yield of Chinese wolfberry. Drip irrigation+dig trenches+external soil backfill+root restriction was the most effective improvement model of alkalized soil， which could quickly improve soil permeability， effectively leach salt， so that soil pH， total salt content and alkalinity decreased to 8.93， 1.330 g/kg， 26.37%， respectively. Drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction could reduce soil pH， total salt content and alkalinity to 8.97， 2.138 g/kg，31.26%， respectively，which was the most economical improvement model of alkalized soil. Drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction could increase plant height， ground diameter and crown diameter of Chinese wolfberry， and the yield increase effect was the best. Under this mode， the fresh fruit yield reached 5 024.25 kg/hm2， which was 52.10% higher than that of the control， realizing the win-win of economic and ecological benefits.

Key words：drip irrigation;alkalized soil;improvement mode;Chinese wolfberry;yield;water and salt regulation

鹽堿土是中國重要的土地資源，主要分布在華北平原、東北平原、西北內(nèi)陸地區(qū)及濱海地區(qū)[1]。隨著人口增長與耕地減少，資源短缺與生態(tài)惡化的矛盾越來越突出，改造治理及合理開發(fā)利用鹽堿地資源，是中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。寧夏銀北地區(qū)分布著龜裂堿土（俗稱白僵土），雖經(jīng)多年改良利用，但改良難度大，周期長，收益低，且改良后極易返鹽，仍然為中低產(chǎn)田或撂荒地。近年來，脫硫石膏作為鹽堿地改良劑，已在枸杞（Lycium barbarum L.）、紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、水稻（Oryza sativa L.）、油葵（Helianthus annuus L.）中得到廣泛應用[2-5]。其改良原理是利用脫硫石膏溶解產(chǎn)生Ca2+對土壤膠體上的交換性Na+進行置換，然后通過灌溉淋洗將Na+排出土體[6]。在長期的生產(chǎn)實踐中，研究者們提出了工程措施、農(nóng)藝措施、生物措施和化學措施等鹽堿地改良技術，例如：深松破土[7]、平整土地[8]、深翻曬土[9]能夠改善土壤結構，增加耕層厚度;客土回填[10]使土壤孔隙度增加，加速鹽分淋洗;施有機肥[11-12]、秸稈還田[13]有利于提高土壤肥力;開溝[14]、覆膜[15]可以減輕土壤鹽分對作物生長的脅迫，延緩或防止積鹽返鹽;滴灌[16-18]提高水肥利用效率，精準調(diào)控作物根區(qū)水鹽分布，并總結出了“生產(chǎn)和生態(tài)相結合、工程和農(nóng)藝相結合、用地和養(yǎng)地相結合”的鹽堿地滴灌治理新模式。枸杞具有較強的耐鹽堿和耐旱性，適宜在鹽堿、干旱和沙荒地種植，經(jīng)濟效益和生態(tài)效益俱佳，是寧夏的傳統(tǒng)優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)，也是自治區(qū)政府確定的四大戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)之一，但土壤堿化障礙和灌溉用水匱缺問題嚴重制約了枸杞產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。張玉龍等[19]發(fā)現(xiàn)枸杞單作或間作模式均能有效增加土壤含水率，降低土壤鹽分，達到改良鹽堿地的效果。吳全等[20]研究了不同灌溉模式對土壤及地下水礦化度和埋深的影響，發(fā)現(xiàn)土壤鹽分發(fā)生表聚現(xiàn)象，在40 cm深處降到最低，提出了適合當?shù)罔坭缴a(chǎn)的最優(yōu)灌溉模式。脫硫石膏與結構改良劑配合施用效果優(yōu)于單施脫硫石膏，能提高土壤有機碳、全氮、總孔隙度和大粒級團聚體含量，降低土壤pH、全鹽含量和容質(zhì)量，從而促進枸杞生長發(fā)育，提高枸杞產(chǎn)量[21]。萬書勤等[22]提出的“咸水滴灌+高壟+覆膜”模式，陳建等[23]提出的“灌溉+有機肥+黃沙+脫硫石膏”模式改良鹽堿地取得了一定成果，但在滴灌土壤水鹽調(diào)控的基礎上，綜合技術集成模式對堿化土壤改良效果和枸杞增產(chǎn)效果的研究鮮有報道。為此，針對寧夏獨特的土壤、氣候、水質(zhì)條件，將現(xiàn)有的單項技術優(yōu)化組裝配套，通過相互配合、優(yōu)勢互補、綜合治理，探索出適合寧夏河套平原堿化土壤種植枸杞最佳綜合技術集成模式，為鹽堿地節(jié)水生態(tài)治理與枸杞生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術體系建立提供必要的試驗依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗在寧夏石嘴山市平羅縣西大灘鎮(zhèn)前進農(nóng)場撂荒地（38°50′N，106°23′E）進行。該地雨季主要集中在6-9月，年平均氣溫為9.5 ℃，年平均降水量為174.7 mm，年平均蒸發(fā)量為2 041.7 mm，屬龜裂堿土重度鹽堿荒地，具有特殊的外部景觀和剖面形態(tài)，表層有龜裂紋的結殼，幾乎不能生長植物，結殼下為短柱狀結構的堿化層，濕時膨脹黏重，干時堅硬板結，有機質(zhì)含量低，通氣透水性極差，表層下約70 cm處為砂土層，試驗地土壤理化性狀詳見表1。地下水水位為2.39 m，pH為8.25，礦化度為0.597 g/L。

1.2試驗材料

供試枸杞品種為寧杞7號。脫硫石膏來自寧夏馬蓮臺發(fā)電廠，主要成分為CaSO4·2H2O，pH為7.95，容質(zhì)量為1.03 g/cm3，結晶水含量為11.10%。有機肥采用牛糞。客土（黃沙土）pH為9.69，全鹽為0.330 g/kg，堿化度為0.71%。機井井水pH為8.02，礦化度為0.438 g/L。

1.3試驗設計

試驗于2017年進行，采用隨機區(qū)組設計，設4個處理，3次重復。對照（CK）：在滴灌條件下采用平種的方式種植枸杞，簡稱滴灌+平種;處理1（T1）：在滴灌條件下先挖種植溝（寬度40 cm，深度80 cm），溝內(nèi)覆蓋地膜，膜上每隔50 cm打孔，依次鋪玉米秸稈、牛糞，用沙土填滿種植溝并壓實，然后種植枸杞，簡稱滴灌+開溝+客土回填+限根;處理2（T2）：在滴灌條件下先挖種植溝（寬度40 cm，深度80 cm），依次鋪玉米秸稈、牛糞，用經(jīng)過深翻曬土后的原土繼續(xù)回填種植溝并壓實，然后種植枸杞，簡稱滴灌+開溝+原土回填;處理3（T3）：在滴灌條件下先挖種植溝（寬度40 cm，深度80 cm），溝內(nèi)覆蓋地膜，膜上每隔50 cm打孔，依次鋪玉米秸稈、牛糞，用經(jīng)過深翻曬土后的原土繼續(xù)回填種植溝并壓實，然后種植枸杞，簡稱滴灌+開溝+原土回填+限根。

試驗前先將脫硫石膏均勻撒施在土壤表面，施用量為28 000 kg/hm2，進行翻耕、深松耕、旋耕，再用激光平地儀平田整地。2017年4月15日人工種植枸杞，選種2年生枸杞苗，株距為1.0 m，行距為3.5 m。枸杞移栽后，每行鋪設1條滴灌管，滴頭間距為0.5 m，每隔10 d灌1次水，灌水定額為每次50 m3/hm2，灌水時間為1.5 h，總灌溉定額為500 m3/hm2。小區(qū)長6.0 m，寬3.5 m，面積21 m2，其他灌水、施肥等栽培技術完全相同。

1.4測定指標及方法

土樣的采集：在距枸杞樹20 cm的范圍內(nèi)，通過五點取樣法用土鉆分別采集0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土層深度的土壤樣品，去除植物根系和石塊等雜物，自然風干后磨碎過1 mm孔徑篩，用于測定土壤理化性狀。

土壤理化性狀的測定：土壤含水率，采用烘干法測定;土壤pH，采用pH計測定（水土比2.5∶1.0，質(zhì)量比）;土壤全鹽含量，采用電導法測定（水土比5∶1，質(zhì)量比）;土壤交換性鈉含量，采用火焰光度法測定;土壤陽離子交換量，采用乙酸鈉法測定;土壤堿化度由土壤交換性鈉含量、土壤陽離子交換量計算得出，計算公式為土壤堿化度=土壤交換性鈉/土壤陽離子交換量×100;土壤機械組成，采用吸管法測定，按照國際制土壤質(zhì)地分類標準劃分土壤質(zhì)地。

枸杞生長發(fā)育的測定：2017年6月15日測定各處理枸杞的成活率;2017年7月15日用鋼卷尺測定枸杞的株高和冠幅，用數(shù)顯游標卡尺測定枸杞的地徑。

枸杞產(chǎn)量的測定：2017年8月9日各處理選取15粒枸杞鮮果，用數(shù)顯游標卡尺測定縱徑、橫徑;選取100粒枸杞鮮果，用電子天平稱質(zhì)量，得出百粒鮮質(zhì)量，烘干后再稱質(zhì)量，得出百粒干質(zhì)量;2017年7月1日開始每隔7 d采摘1次枸杞鮮果，按小區(qū)測定各次產(chǎn)量，累積得出枸杞年產(chǎn)量。

枸杞品質(zhì)的測定：在收獲盛期多點采集果實混合樣，測定枸杞總糖、多糖、甜菜堿、黃酮、β-胡蘿卜素含量。枸杞總糖含量采用直接滴定法測定，枸杞多糖含量采用苯酚-硫酸比色法測定，枸杞甜菜堿含量采用離子色譜法測定，枸杞黃酮含量采用分光光度法測定，枸杞β-胡蘿卜素含量采用液相色譜法測定。

1.5數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2007整理和作圖，利用DPS 7.05進行差異顯著性分析。

2結果與分析

2.1不同改良模式對堿化土壤性質(zhì)的影響

2.1.1對堿化土壤含水率的影響土壤水分是枸杞水分的直接來源，對其生長發(fā)育起著重要作用。不同改良模式0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土壤含水率的變化情況見圖1、圖2和圖3。T1、T2、T3的土壤含水率明顯低于CK，說明3種改良模式均能提高堿化土壤滲透能力，但提高的程度各不相同，表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK。究其原因，降雨或滴灌后，CK堿化土壤透水性差，水分很難下滲，極易造成積水;T1土壤含水率低于其他處理，表明黃沙土土粒間隙大，通氣和滲水性能好;T2和T3處理打破了原有土層結構，促進土壤團粒結構的形成，使土壤變得疏松，空隙增加，有利于土壤水分的下滲;T3在T2的基礎上，采取枸杞種植溝內(nèi)覆蓋地膜的改良措施，能避免地表水分橫向流動而形成積水區(qū)，更好節(jié)約水資源，提高水分利用率。

2.1.2對堿化土壤pH的影響土壤pH影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和枸杞的生長發(fā)育，同時還能影響土壤中各種養(yǎng)分的有效性。從表2中可以看出，不同改良模式下較試驗地原始土壤pH都有所下降，降低幅度表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，T1和T3差異不顯著。T1處理較CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土層深度中分別下降10.97%、8.82%、4.81%，T2處理分別下降1.14%、1.33%、3.17%，T3處理分別下降10.66%、8.00%、4.70%。T1處理降低土壤pH效果優(yōu)于其他處理，主要是因為客土回填采用的黃沙土取自當?shù)?，其pH為9.69，低于試驗地土壤pH;T3的降低效果顯著，說明原土回填改良措施能夠降低土壤pH，結合覆膜種植效果更加明顯。

2.1.3對堿化土壤全鹽含量的影響枸杞的耐鹽堿能力強，適應范圍廣，是鹽堿地改良的先鋒植物，但如果土壤含鹽量過高，其生長將會受到嚴重抑制甚至死亡。從表2中可看出，不同改良模式下在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm和40.1～60.0 cm土層深度土壤全鹽含量均低于試驗地原始土壤，下降程度表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK。T1處理較CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm和40.1～60.0 cm土層分別降低83.00%、33.35%、26.94%，T2處理分別下降9.96%、22.49%、1.48%，T3處理分別下降46.85%、25.76%、4.34%。T1處理控抑鹽效果極顯著優(yōu)于其他處理，根本原因在于客土回填所用的黃沙土含鹽量低，為0.330 g/kg，再經(jīng)過滴灌和降雨淋洗，鹽分隨水流出土體;T2和T3處理的效果次于T1，說明原土回填改良措施中將表層黏土和深層沙土均勻混合后回填提高了土壤通氣透水性能，可以降低土壤鹽分含量，枸杞覆膜種植能夠隔離并排出鹽分，防止深層和周邊土壤中鹽分侵入。

2.1.4對堿化土壤堿化度的影響試驗地原始土壤堿化度很高，平均值為44.87%，該地區(qū)植物幾乎不能生存。不同改良模式可明顯降低土壤堿化度，總體表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK（表2）。T1處理較CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土層深度中土壤堿化度分別下降42.77%、34.07%、42.56%，T2處理分別下降22.25%、23.40%、21.59%，T3處理分別下降28.42%、28.61%、27.67%。T1處理降低土壤堿化度的效果更顯著，說明利用堿化度為0.71%黃沙土進行客土回填的改良措施能快速降低土壤的堿化度。T2和T3處理對土壤堿化度的降低效果在0～20.0 cm和20.1～40.0 cm土層深度中差異顯著，而在40.1～60 cm土層中差異不顯著。

2.1.5對堿化土壤機械組成的影響不同改良模式下土壤顆粒組成中以沙粒為主，T1沙粒含量最高，平均值為90.77%，屬于沙土類沙及壤質(zhì)沙土;T2、T3次之，介于沙土類和黏土類之間;CK沙粒含量最低，平均值為39.23%，屬于黏土類壤質(zhì)黏土（表3）。沙土通透性強，土壤氧氣含量高，但蓄水能力差;黏土蓄水能力強，但通透性差，土壤中氧氣含量少，枸杞根系發(fā)育也會因土壤黏實而不易向下生長。T2和T3土壤質(zhì)地介于沙土與黏土之間，兼具兩者的優(yōu)點，通氣透水，保水保肥，這樣的土壤條件更適合枸杞生長發(fā)育。

2.2不同改良模式對枸杞生長和產(chǎn)量的影響

2.2.1對枸杞生長指標的影響由表4可知，不同改良模式處理的枸杞成活率存在顯著性差異，CK、T1、T2和T3分別為71.43%、95.02%、85.71%、92.86%，說明采用T1和T3的技術集成模式能夠提高枸杞移栽定植的成活率，較CK分別提高33.03%、30.00%。不同改良模式下枸杞株高、地徑和冠幅變化規(guī)律基本一致，都表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK。與CK相比，T1和T3處理分別提高枸杞株高34.62%、38.46%，T2的效果次之。T1、T2、T3與CK相比枸杞植株地徑分別增加了48.80%、40.51%、86.30%，差異極顯著，其中，T3處理對枸杞植株地徑的影響最大。T3枸杞冠幅大于CK、T1和T2，且差異顯著，T3較CK枸杞冠幅提高97.50%。

2.2.2對枸杞產(chǎn)量指標的影響枸杞產(chǎn)量測定結果（表5）表明，不同改良模式處理的果實縱徑、橫徑、百粒鮮質(zhì)量、百粒干質(zhì)量差異不顯著，其中，T3最高，較CK分別增加8.95%、5.89%、12.51%、22.83%;不同改良模式均有利于提高枸杞產(chǎn)量，T3較其他處理增產(chǎn)效果最佳，鮮果產(chǎn)量達5 024.25 kg/hm2，干果產(chǎn)量為1 246.71 kg/hm2，較CK均增產(chǎn)52.10%。

2.2.3對枸杞品質(zhì)指標的影響枸杞品質(zhì)測定結果（表6）表明，T3總糖含量最高，T1次之，相比于CK分別增加了13.95%、12.40%;T1和T3多糖含量極顯著高于其他處理，較CK增加24.24%;從枸杞甜菜堿、黃酮、β-胡蘿卜素含量變化來看，T3效果最佳，較CK分別提高了46.55%、12.74%、76.50%。

3討論

寧夏河套平原枸杞種植主要采用漫灌平種的方式，不僅會造成水資源的極大浪費，還可能引起土壤次生鹽堿化問題。枸杞屬于鹽生植物，鹽分在其生長發(fā)育中具有重要的調(diào)節(jié)作用，對枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì)都有一定的影響[24-25]。本研究在總結前人研究成果的基礎上，創(chuàng)新性地提出滴灌+平種、滴灌+開溝+客土回填+限根、滴灌+開溝+原土回填、滴灌+開溝+原土回填+限根4種技術集成改良模式。通過分析各種改良模式對堿化土壤性質(zhì)的作用效果，發(fā)現(xiàn)不同改良模式均能提高堿化土壤滲透能力，降低土壤pH、全鹽含量和堿化度，其中，滴灌+開溝+客土回填+限根模式的土壤沙粒含量最高，平均值為90.77%，土壤空隙大，黏性弱，能快速改善土壤滲透性能，有效淋洗鹽分，使土壤pH、全鹽含量、堿化度分別下降到8.93、1.330 g/kg、26.37%，是堿化土壤最有效的改良模式。張體彬等[26-28]采用滴頭下設置沙穴的方式滴灌種植枸杞，對灌溉水進行“二次分配”，顯著改善了土壤滲透性能，有效淋洗了鹽分。尹志榮等[29]和呂建東等[30]的研究結果也表明鹽堿地覆蓋細沙的抑鹽效果最顯著。滴灌+開溝+原土回填和滴灌+開溝+原土回填+限根模式打破了原有的土層結構，將表層黏土和深層沙土均勻混合，提高了土壤滲水速率，降低了土壤鹽堿化程度。滴灌+開溝+客土回填+限根的改良模式見效快，工程大，費用高，而滴灌+開溝+原土回填+限根模式能使土壤pH、全鹽含量、堿化度分別下降到8.97、2.138 g/kg、31.26%，是最經(jīng)濟的堿化土壤改良模式。

采用滴灌+開溝+客土回填+限根和滴灌+開溝+原土回填+限根的技術集成改良模式，能夠提高枸杞移栽定植的成活率，較對照分別提高33.03%、30.00%。滴灌+開溝+原土回填+限根模式增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)的效果最佳，鮮果產(chǎn)量達5 024.25 kg/hm2，較對照增產(chǎn)52.10%。綜合不同改良模式對堿化土壤的改良效果和對枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的提升效果，滴灌+開溝+原土回填+限根模式優(yōu)于其他技術集成模式，具有提質(zhì)、節(jié)本、增效等優(yōu)點，值得大力推廣應用。

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（責任編輯：張震林）