張萬鋒 楊樹青 靳亞紅 婁 帥 劉 鵬

(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)

0 引言

土壤鹽漬化、引黃水量銳減等問題已嚴(yán)重制約了河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，改良鹽漬地、提高節(jié)水改造效果和經(jīng)濟(jì)作物效益是河套灌區(qū)面臨的主要問題[1-2]。SARKARS等[3]指出，合理的耕作措施可調(diào)控水肥、提高土壤持水能力，為作物生長發(fā)育創(chuàng)造適宜的生長微環(huán)境。秸稈還田作為一種改良鹽漬地的有效措施，被廣泛關(guān)注。劉繼龍等[4]在黑土區(qū)的研究表明，秸稈還田下土壤水分的時(shí)間穩(wěn)定性與玉米穗質(zhì)量的多尺度相關(guān)程度均大于單一尺度相關(guān)程度；相關(guān)研究表明，秸稈還田改善土壤養(yǎng)分與水鹽的分布狀況[5]，顯著提高養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度[6]；ZHANG等[7]指出，耕地?fù)饺虢斩捒筛纳仆寥缊F(tuán)聚體，改善了土壤通透性；秸稈覆蓋可顯著促進(jìn)冬小麥降雨入滲的利用，提高水分利用效率[8-9]，將氨化的秸稈還田比普通秸稈還田節(jié)水增產(chǎn)效果更加顯著[10]。銀敏華等[11]研究表明，秸稈覆蓋可減少土壤水分無效蒸發(fā)，提高耕作層含水率，改善根區(qū)土壤環(huán)境[12]，但秸稈覆蓋會形成地溫的“緩解效應(yīng)”，降低了越冬期土壤地溫回暖速度[13]。BEZBORODOVA等[14]研究發(fā)現(xiàn)，適宜的水質(zhì)與覆蓋相結(jié)合可調(diào)控根層鹽分，顯著提高作物產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力，節(jié)約淡水資源。畢遠(yuǎn)杰等[15]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈隔層可蓄水抑鹽、提高土壤持水能力，有利于雨水的入滲[16]。秸稈覆蓋耕作措施已成為構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境的有效耕作模式。

一些學(xué)者針對秸稈覆蓋方式對水鹽分布和作物產(chǎn)量的影響進(jìn)行了探究。通過秸稈壟間淺埋(15 cm)間隔表覆耕作模式，打破障礙層，顯著提高了水分利用效率和春玉米產(chǎn)量[17]；秸稈埋設(shè)地表下20 cm或30 cm處可有效降低鹽堿地含鹽量，減緩下行重力水的滲透[18]；地膜結(jié)合秸稈深埋措施可抑制深層土壤返鹽，提高油葵產(chǎn)量[19]；秸稈深埋耕作能夠提高秸稈隔層和心土層含水率，發(fā)揮土壤水庫調(diào)蓄作用，改善土壤的持水供水能力，調(diào)節(jié)作物養(yǎng)分和水鹽的供需平衡[20-21]。針對秸稈深埋的配套農(nóng)業(yè)機(jī)械也取得了一定的進(jìn)展[22-24]。

現(xiàn)有研究主要集中在不同秸稈覆蓋或淺埋的耕作模式對土壤結(jié)構(gòu)、水鹽運(yùn)移及作物產(chǎn)量等影響方面，鮮見在大田作物上系統(tǒng)研究秸稈深埋耕作模式下土壤水鹽分布、水分利用效率及作物產(chǎn)量等對不同灌水量的動態(tài)響應(yīng)的報(bào)道。本研究基于秸稈深埋耕作模式，進(jìn)行2年不同灌水量的大田試驗(yàn)，分析基于秸稈深埋下不同灌水量土壤水鹽分布、夏玉米產(chǎn)量和耕作層含鹽量與灌水量的關(guān)系，旨在為秸稈深埋耕作措施選擇適宜的灌水定額，為河套灌區(qū)推廣應(yīng)用秸稈深埋還田技術(shù)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年5月—2018年9月在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)雙河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水示范區(qū)開展，試驗(yàn)區(qū)屬于永濟(jì)灌域(40°42′N，107°24′E，海拔1 040 m)，中溫帶半干旱大陸性氣候，多年平均降雨量138 mm，年平均蒸發(fā)量2 332 mm，降雨大多集中在夏秋季，春冬季地表返鹽較為嚴(yán)重。2017年和2018年夏玉米生育期降雨量分別為75.3、116.9 mm。供試土壤依照土壤質(zhì)地三角圖劃分為粉砂壤土(砂粒、粉粒、黏粒質(zhì)量比為8∶15∶2)，0～100 cm試驗(yàn)土體的田間持水率為22.6%，平均容重為1.51 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為精細(xì)化管理試驗(yàn)小區(qū)，于2016年秋澆前在地表下35 cm土層人工鋪設(shè)粉碎的玉米秸稈，厚度5 cm，平整耕地，第2年5月初淺耙覆膜種植。秸稈深埋后形成土壤層依次為：耕作層(0～35 cm)、秸稈隔層(35～40 cm)、心土層(秸稈隔層以下土層)。供試材料為鈞凱618玉米，5月初播種，9月末收獲，機(jī)械播種，株距0.35 m，行距0.45 m。在玉米生育期灌3水，采用黃河水畦灌。試驗(yàn)設(shè)置秸稈深埋耕作模式下的灌水處理：60 mm(W1)、90 mm(W2)、120 mm(W3)及當(dāng)?shù)馗飨?35 mm灌水量為對照(CK)，共4個(gè)處理，3次重復(fù)，12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積72 m2，各小區(qū)間設(shè)2 m保護(hù)帶，四周用埋深1.2 m的聚乙烯塑料膜隔開，頂部留30 cm，防止水肥互竄，田間管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶管理一致。

1.3 樣品采集與分析

(1)土壤含水率及含鹽量

在播種前和每次灌水前、后(下雨后2～3 d加測一次)，采用土鉆在田間取樣，測定土壤含水率及電導(dǎo)率。取5層土，分別為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm，在秸稈隔層(35～40 cm)單獨(dú)取一鉆。采用干燥稱量測定土壤含水率，即質(zhì)量含水率；將土樣風(fēng)干、磨碎、過篩，以1∶5的土水比(質(zhì)量比例)提取清液，用DDS-307型電導(dǎo)率儀測定各土壤層浸出液的電導(dǎo)率。

土壤含鹽量與土壤浸提液電導(dǎo)率Ec1∶5之間的關(guān)系式為

Si=2.599 1Ec1∶5,i+0.468 2 (R2=0.997)

(1)

式中Si——第i層土壤含鹽量，g/kg

Ec1∶5,i——第i層土壤浸出液電導(dǎo)率，mS/cm

(2)夏玉米考種測產(chǎn)及水分利用效率

夏玉米收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株夏玉米，測定夏玉米的穗長、穗粗、百粒質(zhì)量等產(chǎn)量的相關(guān)指標(biāo)；干燥后稱總質(zhì)量并計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

作物耗水量[27](Evaporation and transpiration of crop，ET)的計(jì)算式為

ET=P+I+Wg-D-R-ΔW

(2)

式中ET——作物耗水量，mm

P——生育期降雨量，mm

I——灌溉量，mm

Wg——地下水補(bǔ)給量，mm

D——滲漏水量，mm，該示范區(qū)地下水位較高，地下水補(bǔ)給量遠(yuǎn)大于滲漏水量，故D忽略不計(jì)

R——地表徑流，mm，該示范區(qū)地面平坦，無地表徑流，R可忽略

ΔW——試驗(yàn)初期到末期土壤儲水量的變化量，mm

水分利用效率(Water use efficiency，WUE)的計(jì)算式為

WUE=Y/ET

(3)

式中WUE——水分利用效率，kg/(hm2·mm)

Y——玉米產(chǎn)量，kg/hm2

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010處理，應(yīng)用SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著差異法(Least significant difference，LSD)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)；并用Surfer 13.0軟件繪制等值線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕作層-秸稈隔層-心土層土壤含水率對灌水量的響應(yīng)

2年大田試驗(yàn)表明，夏玉米生育期內(nèi)各處理土壤含水率動態(tài)變化總體表現(xiàn)為隨土層深度增加而提高，隨生育期推移而降低，在秸稈隔層形成的土層附近含水率變幅較大(圖1，圖中土壤含水率單位為%)。整個(gè)生育期，各處理的耕作層含水率呈W型分布。在苗期，同一年各處理耕作層含水率差異不顯著，2018年較2017年略高，這是由于2018年苗期降雨所致。灌溉或降雨后耕作層含水率增加，隨蒸發(fā)作用增強(qiáng)含水率逐漸降低，W1處理降低幅度最大，其次是CK處理，2年平均含水率降低幅度由大到小依次是W1、CK、W2、W3。W1處理在拔節(jié)期-抽雄期耕作層含水率在灌溉或降雨后呈持續(xù)降低的趨勢，這是由于W1處理灌水量小，且試驗(yàn)區(qū)土壤持續(xù)蒸發(fā)，同時(shí)秸稈隔層在一定程度上阻礙了深層土壤水的上移，導(dǎo)致W1處理耕作層含水率持續(xù)降低，影響了夏玉米生長；W2、W3處理在耕作層含水率保持平穩(wěn)，灌溉或降雨后較長一段時(shí)間內(nèi)耕作層含水率較高，提供夏玉米生長所需水分，有利于夏玉米生長；CK處理在生育期耕作層含水率變幅較大，灌溉或降雨后含水率大幅增加，隨后立即減小。夏玉米成熟期，2年耕作層平均含水率W1較CK降低21.3%，而W2、W3較CK提高8.6%和9.4%，且兩者差異不顯著(P>0.05)。

在同一生育階段，秸稈隔層持水量隨灌水量增加呈先增后減趨勢，秸稈隔層持水量變化如圖2所示。在各生育階段，W2、W3處理秸稈隔層平均持水量較W1、CK顯著提高(P<0.05)，但二者差異不顯著。在成熟期W1秸稈隔層持水量較CK平均降低10.9%，而W2和W3較CK平均提高16.1%和17.1%，且在秸稈隔層附近含水率等值線緊密。隨灌水量增加，等值線逐漸密集，后稀疏，這說明秸稈隔層在適宜灌水定額下，儲蓄耕層多余入滲水或降雨，擴(kuò)大秸稈隔層蓄水容量；同時(shí)在蒸騰較強(qiáng)時(shí)秸稈隔層蓄水可補(bǔ)給耕層，促進(jìn)深層根吸收深層土壤水分供給夏玉米生長。心土層含水率隨土層深度增加而提高，隨灌水量增大而增大，隨蒸發(fā)作用的增強(qiáng)而降低，心土層含水率波動幅度較耕作層顯著減?。篧1處理含水率變幅最小，CK處理變幅最大，各處理心土層含水率變幅由大到小依次為CK、W3、W2、W1。

2.2 耕作層-秸稈隔層-心土層土壤含鹽量對灌水量的響應(yīng)

2017年和2018年秸稈深埋下不同灌水量對各土層含鹽量變化的影響如圖3(圖中土壤含鹽量單位為g/kg)所示。在整個(gè)生育期，隨灌水量增加各處理耕作層均積鹽，含鹽量變化率表現(xiàn)為先減后增，W2、W3處理積鹽率較W1、CK處理顯著降低(P<0.05)，在成熟期W1、W2、W3、CK處理耕作層平均積鹽率為24.0%、10.2%、9.4%和16.5%。W1處理在整個(gè)生育期秸稈隔層含鹽量逐漸增加，W2、W3處理秸稈隔層含鹽量變化比較平穩(wěn)，CK處理的相應(yīng)土層(35～40 cm)含鹽量隨灌溉或降雨后大幅降低，隨后短時(shí)間內(nèi)大幅增加。W1、CK處理在相應(yīng)土層積鹽，W2、W3處理在秸稈隔層脫鹽，且W2和W3間含鹽量差異不顯著。生育末期W1和CK處理平均積鹽率為27.0%和11.1%，W2和W3處理平均脫鹽率為7.6%和7.1%。秸稈隔層含鹽量等值線分布相對緊密，隨時(shí)間推移呈先緊密后稀松的趨勢，且灌水定額越大，含鹽量等值線緊密狀態(tài)持續(xù)時(shí)間越長，說明水鹽遷移越頻繁，存在較大的水鹽交換量。

各處理心土層的含鹽量隨灌水量增加無顯著變化，這與心土層含水率的趨勢一致。W1處理在生育期呈增大趨勢，最大值出現(xiàn)在成熟期，約4.4 g/kg；W2、W3處理在40～80 cm土層平均含鹽量約3 g/kg，但在成熟期有增大的趨勢，最大值約3.6 g/kg，在大于80 cm土層生育期內(nèi)變化平穩(wěn)，隨深度而減小，在1.9～3.0 g/kg之間；CK處理含鹽量變化幅度較大，在1.9～4.1 g/kg之間，灌溉或降雨后大幅下降，隨蒸發(fā)作用增強(qiáng)而增大。成熟期W1含鹽量較CK增加10.6%，W2和W3較CK降低13.8%和14.1%。各處理心土層均積鹽，隨灌水定額增加各處理含鹽量變化率表現(xiàn)為先增后減，與耕作層積鹽趨勢相反，各處理含鹽量變化率由大到小依次為W2、W3、W1、CK，且W2、W3處理差異不顯著。

2.3 秸稈深埋下夏玉米產(chǎn)量及水分利用效率對灌水量的響應(yīng)

(1)灌水定額與產(chǎn)量、WUE的關(guān)系

各處理穗長、禿尖長、百粒質(zhì)量差異顯著(P<0.05)，隨灌水定額的減少，夏玉米穗長變短，禿尖變長，百粒質(zhì)量降低(表1)，且產(chǎn)量與穗長(R2=0.826)、百粒質(zhì)量(R2=0.947)顯著正相關(guān)，與禿尖長顯著負(fù)相關(guān)(R2=0.951)。這說明秸稈深埋下不同灌水定額對夏玉米的產(chǎn)量因百粒質(zhì)量和穗長的提高和禿尖長的降低而提高。且不同灌水定額顯著影響夏玉米產(chǎn)量(P<0.05)，2年各處理的產(chǎn)量隨灌水定額的增加表現(xiàn)為先增后降，且W2、W3與CK處理差異不顯著，2年W1和W3的產(chǎn)量較CK平均降低20.9%和0.5%，而W2較CK平均增產(chǎn)1.0%。

秸稈深埋下夏玉米ET主要來源農(nóng)業(yè)灌溉、降雨、土壤水，隨灌水定額的增加而增加(表1)。2年W3、CK處理的ET差異不顯著，但較W1、W2處理顯著增加(P<0.05)。各處理WUE差異顯著，2017年(少雨年份)W2的WUE最高，隨灌水定額增加而先增后降，3個(gè)處理較CK處理WUE分別提高4.7%、16.7%和6.4%；而2018年(多雨年份)W1處理WUE最高，隨灌水定額的增加而降低，3個(gè)處理較CK處理WUE分別提高25.6%、17.9%和3.8%。2年W1、W2、W3較CK處理的WUE平均提高15.2%、17.3%和5.1%。且秸稈深埋下夏玉米的WUE與整個(gè)生育期灌水定額呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系。

表1 各處理的夏玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及水分利用效率Tab.1 Yield, yield components and WUE of summer maize under different treatments

2018年產(chǎn)量與灌水定額的關(guān)系如圖4a所示，二者呈二次函數(shù)關(guān)系，即

Y=-0.629 6X2+140.22X+847.11 (R2=0.935)

(4)

式中X——灌水定額，mm

用2017年實(shí)測值率定得到圖4b，結(jié)果表明，2018年模擬值與2017年的實(shí)測值相關(guān)程度好，模擬式可較好地描述在秸稈深埋下不同灌水定額與夏玉米產(chǎn)量間的關(guān)系。根據(jù)邊際分析原理，確定夏玉米理論產(chǎn)量最高為8 654 kg/hm2時(shí)對應(yīng)灌水定額為111 mm。

(2)耕作層含鹽量、產(chǎn)量、灌水定額間的關(guān)系

張幸福[26]指出，耕作層土壤含鹽量與產(chǎn)量關(guān)系密切。2017年和2018年耕作層含鹽量與夏玉米產(chǎn)量的關(guān)系如圖5a所示，二者擬合關(guān)系為

Y2017=-283 686S2+841 655S-614 467
(R2=0.989)

(5)

Y2018=-691 901S2+1 998 792S-998 957
(R2=0.996)

(6)

式中S——耕作層含鹽量，g/kg

耕作層含鹽量與產(chǎn)量間呈顯著二次函數(shù)關(guān)系，根據(jù)邊際分析原理，夏玉米產(chǎn)量理論值最大時(shí)，2017年耕作層較適宜含鹽量為1.48 g/kg，較2018年的1.45 g/kg大，這是由于2018年降雨量較大所致。

2017年和2018年耕作層含鹽量與灌水定額間的關(guān)系如圖5b所示，二者擬合關(guān)系為

S2017=0.000 3X2-0.058X+4.417
(R2=0.995)

(7)

S2018=0.000 2X2-0.044X+3.657
(R2=0.996)

(8)

耕作層含鹽量與灌水定額之間呈顯著二次函數(shù)關(guān)系，隨著灌水定額的增加，耕作層含鹽量先減后增，當(dāng)2年灌水定額平均為100 mm時(shí)，耕作層含鹽量最小。

綜上，耕作層含鹽量、灌水定額與產(chǎn)量間密切相關(guān)，均呈二次函數(shù)關(guān)系。分別將耕作層適宜理論含鹽量(2017年為1.48 g/kg，2018年為1.45 g/kg)代入式(7)、(8)，得出2年對應(yīng)的4個(gè)灌水定額，平均約為82、118 mm，再將其代入式(4)得到對應(yīng)的理論產(chǎn)量為8 478、8 687 kg/hm2。對應(yīng)理論灌水定額相差44%，但理論產(chǎn)量僅差2.36%，根據(jù)式(4)分析理論最高產(chǎn)量對應(yīng)灌水定額為111 mm。因此，秸稈深埋下，河套灌區(qū)適宜的理論灌水定額在82～111 mm之間，耕作層含鹽量為1.45～1.48 g/kg。

3 討論

FRANZLUEBBERS[27]研究表明，土壤結(jié)構(gòu)及其質(zhì)地均勻性對水分入滲影響顯著，導(dǎo)致水分入滲形式也被改變。本研究發(fā)現(xiàn)，在秸稈深埋和不同灌水定額的互作效應(yīng)下，土壤水的入滲受到顯著改變。且因秸稈質(zhì)地粗糙，大孔隙較多，與均質(zhì)土壤交界面形成的孔隙差異界面的不同造成了導(dǎo)水率的差異，導(dǎo)致秸稈隔層與均質(zhì)土間的水通量減小甚至灌水定額較小(W1處理)時(shí)，二者之間無水通量，降低水分入滲率，進(jìn)而降低秸稈隔層土壤含水率，這與曲晨曉等[28]和喬海龍等[29]的結(jié)論一致。秸稈隔層交界面處形成濕潤區(qū)優(yōu)先流的水分在短時(shí)間內(nèi)與均質(zhì)土壤的其他部分水分運(yùn)移不能保持平衡，引起濕潤鋒運(yùn)移的不均勻[30]，隨時(shí)間推移，秸稈隔層持水量達(dá)到其容納極限時(shí)，入滲水運(yùn)移到心土層，入滲基本穩(wěn)定。本研究W1處理夏玉米整個(gè)生育期耕作層土壤含水率處于較低狀態(tài)，入滲水未能充分溶解耕作層鹽分，且溶液量未能超過秸稈隔層容納量，入滲水主要消耗在耕層，并停留在耕層和秸稈隔層中，入滲水未能運(yùn)移到心土層，無淋鹽效果；隨蒸發(fā)作用增強(qiáng)，耕作層土壤水分蒸散較快，且秸稈隔層阻斷土壤毛管，心土層土壤水又不能及時(shí)透過秸稈隔層補(bǔ)給蒸發(fā)，耕作層土壤含水率降低，導(dǎo)致W1處理的秸稈隔層逐漸演變成積鹽庫，在整個(gè)生育期有積鹽趨勢，造成根層鹽漬化。W2、W3處理的秸稈隔層延長入滲水在耕作層停蓄，提高耕作層及秸稈隔層的含水率，形成不連續(xù)的水分運(yùn)移架構(gòu)，超過秸稈隔層容納量的部分入滲水運(yùn)移到心土層，最后入滲趨于穩(wěn)定，達(dá)到部分淋鹽效果；在蒸發(fā)作用下，心土層土壤水上移，但秸稈隔層形成的阻隔層，導(dǎo)致心土層土壤水分無法通過毛管上移至耕層，切斷了蒸發(fā)補(bǔ)給，抑制深層鹽分上遷，從而降低蒸發(fā)蒸騰作用，這與趙永敢等[31]研究結(jié)論一致。而常規(guī)耕作CK處理耕作層土壤質(zhì)地均勻，且導(dǎo)水率無差異，濕潤區(qū)優(yōu)先流與其水分運(yùn)移很快達(dá)到平衡，入滲水短時(shí)間內(nèi)運(yùn)移到深層土層，起到淋鹽作用，因此灌溉或者降雨時(shí)，CK處理的耕作層含鹽量大幅下降；但鹽隨水走，隨蒸發(fā)作用的增強(qiáng)，CK處理深層土壤水鹽通過土壤毛細(xì)管進(jìn)入耕作層補(bǔ)給蒸發(fā)所需水分并留下鹽分，導(dǎo)致耕作層積鹽，造成水資源浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生耕地次生鹽漬化。

王曼華等[32]和張金珠等[33]指出秸稈雙覆蓋或秸稈夾層能夠抑制深層土壤返鹽且抑制耕層鹽分表聚，這與本研究的結(jié)果有差異。本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈深埋下W2和W3處理能夠抑制心土層返鹽，但耕作層的表層有鹽分表聚的現(xiàn)象，這與王婧等[19]和李芙榮等[34]的結(jié)論類似。W2和W3處理表聚的鹽分來源主要是耕層的鹽分表聚，而W1處理表聚鹽分雖然也來源耕作層和灌水，但因持續(xù)的蒸發(fā)作用，土壤水損失嚴(yán)重，導(dǎo)致W1處理的耕作層含水率大幅下降，鹽分濃縮；而CK處理表層聚鹽來源主要是耕層及土壤毛管供給的心土層鹽分，蒸發(fā)作用強(qiáng)，夏玉米耕層在成熟期處于高鹽低水狀態(tài)，表聚大量鹽分，造成耕層次生鹽漬化。本文試驗(yàn)結(jié)果表明，夏玉米生育末期W1處理秸稈隔層和CK處理的相應(yīng)土層積鹽，平均積鹽率為27.0%和11.1%；而W2和W3處理的秸稈隔層有脫鹽趨勢，平均脫鹽率為7.6%和7.1%。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鹽分脅迫是危害鹽漬地作物生長的關(guān)鍵因子。張幸福[26]指出，在甘肅白銀地區(qū)小麥種植在適宜含鹽量的耕地上，其耐鹽性增強(qiáng)，且增產(chǎn)顯著；DELGADO等[35]指出，適宜氯化鈉含量可提高向日葵耐鹽適應(yīng)性，促進(jìn)向日葵初期的生長；LIU等[36]研究表明，隨灌水定額增大，株高、干物質(zhì)和產(chǎn)量等指標(biāo)會不同程度增加，但當(dāng)灌水量太大時(shí)，反而會影響作物指標(biāo)，這與本研究得到的結(jié)論一致。通過2年大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，W1和W3處理較CK處理產(chǎn)量下降，平均降低20.9%和0.5%；僅W2處理較CK處理增產(chǎn)1.0%，但各處理的WUE顯著提高(P<0.05)。W1、W2、W3處理較CK處理WUE平均提高15.2%、17.3%和5.1%，且多雨年份(2018年)隨灌水定額的減少反而提高WUE。這是因?yàn)榻斩捝盥窨纱龠M(jìn)深層根系生長[37]，有利于植株對深層土壤養(yǎng)分水分的吸收，充分利用降雨和土壤水，補(bǔ)充灌溉水的不足，從而提高水分利用效率。因此，秸稈深埋耕作模式下適當(dāng)減少灌水量，提高降雨和深層土壤水分的利用率，以達(dá)到節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)是可行的。另外，耕作層含鹽量、生育期灌水量與夏玉米的產(chǎn)量、WUE具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，呈二次函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2均不小于0.935。結(jié)果表明，秸稈深埋耕作模式下耕作層理論適宜含鹽量為1.45～1.48 g/kg，較適宜理論灌水定額在82～111 mm之間。

本試驗(yàn)立足河套灌區(qū)秸稈深埋技術(shù)在大田作物上的應(yīng)用，研究了不同灌水量與秸稈深埋耕作模式間的互作效應(yīng)，且現(xiàn)有的秸稈深埋還田機(jī)[23]可實(shí)現(xiàn)秸稈深埋機(jī)械化，滿足秸稈深埋還田的技術(shù)要求。綜合考慮，秸稈深埋還田技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣是可行的，本研究為探索應(yīng)用秸稈深埋還田技術(shù)提供了借鑒。

4 結(jié)論

(1)秸稈深埋耕作模式顯著影響土壤水鹽分布(P<0.05)，W2和W3處理秸稈隔層平均持水量較CK分別提高16.1%和17.1%，平均脫鹽率分別為7.6%和7.1%，且秸稈隔層的阻鹽蓄水作用在根系構(gòu)建了高水低鹽的微環(huán)境，促進(jìn)了夏玉米生長。

(2)秸稈深埋耕作模式下，隨著灌水量的增大，夏玉米產(chǎn)量呈先增后減趨勢，W2處理較CK處理2年平均增產(chǎn)1.0%，但W1、W2和W3處理的WUE較CK處理顯著提高，分別提高了15.2%、17.3%和5.1%；耕作層含鹽量、單次灌水量與夏玉米產(chǎn)量和WUE具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，均呈二次函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2均不小于0.935。

(3)建議在秸稈深埋耕作模式下河套灌區(qū)種植夏玉米的單次灌水定額為82～111 mm，生育期灌3水，耕層含鹽量調(diào)控為1.45～1.48 g/kg。