李小牛

（太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原030024）

0 引 言

我國鹽堿地面積約為9 913 萬hm2，如何改良鹽堿地，在鹽堿地上實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)已成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的熱點(diǎn)話題。秸稈還田是鹽堿地治理重要手段之一，劉廣明等通過試驗(yàn)表明秸稈覆蓋有助于促進(jìn)土壤脫鹽[1]。余坤等認(rèn)為，秸稈還田能促進(jìn)冬小麥生長，提高產(chǎn)量和水分利用效率[2]。王增麗認(rèn)為秸稈還田能穩(wěn)定增加作物產(chǎn)量特征值，提高當(dāng)季作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[3]。秸稈覆蓋還田可以有效阻止太陽光直射地面，抑制棵間無效蒸發(fā)，提高土壤含水率，抑制深層土壤鹽分表聚。同時(shí)，秸稈覆蓋還田延長灌溉或雨水入滲時(shí)間，提高對耕作層鹽分的淋溶效果。將秸稈還田到耕作層以下可以增加土壤孔隙率，抑制毛管水分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)保水抑鹽[4]。同時(shí)還可以作為“儲(chǔ)水層”提高土壤含水率。董勤各研究表明氨化比未氨化秸稈還田生物產(chǎn)量顯著提高[5]，氨化秸稈還田能為植株生長創(chuàng)造良好條件。

秸稈還田是重要的農(nóng)藝技術(shù)。近些年秸稈還田主要通過以下幾種措施：①收農(nóng)作物時(shí)，將秸稈粉碎直接還田；②將秸稈焚燒后還田，現(xiàn)由于環(huán)境改善要求已基本淘汰；③將秸稈作為飼料食用后糞便還田。當(dāng)前研究大多集中在未處理秸稈單層還田，他屬于第一種還田措施，而對鹽堿地雙層氨化秸稈還田機(jī)理探究比較少。因此，本試驗(yàn)針對雙層氨化秸稈還田對鹽堿地土壤水分運(yùn)移及玉米生長性狀規(guī)律展開研究，以期為鹽堿地實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)基本情況

試驗(yàn)區(qū)選址山西太原市小店區(qū)辛村，當(dāng)?shù)睾０?65 m，經(jīng)緯度為東經(jīng)112°42'、北緯37°45'，屬溫帶氣候，年平均氣溫9.6 ℃，無霜期170 d，地下水埋深在2.5 m 內(nèi)。試驗(yàn)土壤為壤土（沙粒、粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.44%、46.23%、18.33%），0～100 cm 土壤剖面平均體積質(zhì)量為1.46 g/cm3，鉀含量21.2 g/kg、氮含量0.3 g/kg、磷含量0.9 g/kg，含鹽量4.7 g/kg屬于鹽堿土壤。玉米生長期內(nèi)降雨量173 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及材料處理

1.2.1 供試材料

試驗(yàn)玉米品種選用“農(nóng)大308”，生育階段劃分見表1。

表1 生育階段劃分

1.2.2 秸稈氨化處理

試驗(yàn)選用上年度風(fēng)干玉米秸稈且長度粉碎到3 cm 左右，將水和尿素按質(zhì)量6∶1 配成溶液，然后把溶液灑到秸稈上（溶液秸稈質(zhì)量比為35∶100），裝入塑料袋密封7 d使用。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置1個(gè)對照處理組（CK）和4個(gè)處理組分別為：F1（土表層覆蓋秸稈1.2 kg/m2）、F2（土表層覆蓋秸稈0.9 kg/m2，土表30 cm 下秸稈還田0.3 kg/m2）、F3（土表層覆蓋秸稈0.6 kg/m2，土表30 cm 下秸稈還田0.6 kg/m2）、F4（土表層覆蓋秸稈0.3 kg/m2，土表30 cm 下秸稈還田0.9 kg/m2），3 次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)間留1 m保護(hù)帶。

4月25 號(hào)試驗(yàn)人員按標(biāo)準(zhǔn)對處理組F2、F3、F4 在土壤深度30 cm 處進(jìn)行氨化秸稈還田然后將表土回填。5月1日按行距40 cm、株距30 cm 進(jìn)行播種。同時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)對各個(gè)處理組小區(qū)進(jìn)行土表層秸稈覆蓋。依據(jù)當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣，于7月26日進(jìn)行90 mm滴水灌溉。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 測定項(xiàng)目

（1）土壤含鹽量及含水率：對深度0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 m土樣數(shù)據(jù)進(jìn)行測算。

（2）生長指標(biāo)：各試驗(yàn)小區(qū)選10 株典型玉米做標(biāo)記、對照組選30株分為3組做標(biāo)記，測量植株高度、莖粗和葉面積。

（3）產(chǎn)量：成熟后進(jìn)行稱重計(jì)算。

1.3.2 測定方法

采用烘干法測算含水率，利用電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率。含鹽量計(jì)算公式[6]：

式中：y為土壤含鹽量，g/kg；l為電導(dǎo)率，mS/cm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖；采用SPSS 16.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 雙層氨化秸稈還田對不同生育期含鹽量的影響

從圖1 總體分析可知，土壤含鹽量由土表向下逐漸減小。土壤表層0～20 cm 含鹽量變化最大，幅度在2.3～10 g/kg 之間。當(dāng)深度達(dá)到40 cm 以下時(shí)，含鹽量趨于穩(wěn)定，集中在0.7～2 g/kg 之間。含鹽量總體分布為“廠”字形，表聚顯著。5月1日，播種前各處理組與CK 含鹽量基本相同，差異不顯著（P＜0.05，下同）。7月18日，土層0～20 cm 處理組F4、CK 含鹽量分別比5月1日處理組F4、CK大2.9%、10.1%。分析可知六七月，溫度逐漸升高，植株葉面積較小，光線直射土壤，棵間蒸發(fā)量變大，耕作層出現(xiàn)返鹽“水走鹽留”現(xiàn)象。處理組F1、F2、F3、F4 與CK 對比表明：秸稈覆蓋使“土壤表層-空氣”結(jié)構(gòu)改為“土壤表層-秸稈-空氣”避免陽光直射土壤表層，抑制土壤水分蒸發(fā)，從而抑制鹽分表聚。依據(jù)當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣，于7月26日進(jìn)行灌溉。8月21日處理組F1、F2、F3 耕作層0～20 cm 含鹽量相較于7月18日分別減小10.4%、21.2%、10.6%，灌溉對耕作層含鹽量淋洗作用明顯；處理組F4、對照組CK 土層0～20 cm 含鹽量相較與7月18日分別增加2.8%、11.8%。上述數(shù)據(jù)分析可知，不同處理組與對照組相比都表現(xiàn)出抑制鹽分表聚效果，且差異顯著，表明各個(gè)處理都可以為植株生長創(chuàng)造一個(gè)少鹽環(huán)境。處理組F4 耕作層含鹽量增加可能是因?yàn)榻斩捝蠈油寥浪终舭l(fā)，所含鹽分向耕作層聚集。9月30日，由于9月多次少量降雨且溫度較高棵間蒸發(fā)量大，9月30日較于8月21日對照組CK 耕作層0～20 cm 含鹽量增加，土層40～100 cm 含鹽量變小是因?yàn)樯顚油寥利}分在蒸發(fā)的作用下向表層轉(zhuǎn)移。處理組F1、F2、F3 耕作層0～20 cm 含鹽量脫鹽效果明顯，40～60 cm 含鹽量增加。從上圖可見，就抑鹽效果來說，處理組F2 在不同生育期耕作層的抑鹽效果最明顯，可為植株生長提供良好環(huán)境。

2.2 雙層氨化秸稈還田對不同生育期耕作層含水率的影響

從圖2 分析可知，5月1日播種前，各個(gè)處理和對照組耕作層含水率無顯著差異。7月18日（開花期），處理組F1 比CK 含水率高11.6%，是由于處理組F1 秸稈覆蓋阻止太陽光線直射地面抑制土壤水分蒸發(fā)，所以含水率較高。處理組F2、F3、F4比對照組CK含水率分別少2.5%、5.0%、11%。主要是由于進(jìn)行土壤下層秸稈還田需對耕作層土壤開挖和還填，增加土壤蒸發(fā)面積所致。7月26日灌溉后，8月21日耕作層含水率較7月21日有明顯升高。處理組F1、F2、F3、F4 分別比對照組CK 含水率高10.2%、7.0%、8.6%、8.2%且差異顯著，原因在于秸稈層具有孔隙率高的物理特性，進(jìn)行灌溉時(shí)他可作為“儲(chǔ)水層”為植株以后生長創(chuàng)造良好條件。9月試驗(yàn)區(qū)降雨次數(shù)較多，降雨量偏大但溫度較高蒸發(fā)量也較大，處理組F1、F2、F3、F4分別比CK 含水率高19.0%、14.0%、13.2%、9.1%且差異顯著，表明氨化秸稈還田隨著植株的生長發(fā)育保水效果越來越顯著，但處理組F1、F2、F3、F4 之間差異不顯著。從上述數(shù)據(jù)表明耕作層全生育期保水效果F1較好。

2.3 雙層氨化秸稈還田對玉米生長發(fā)育的影響

2.3.1 雙層氨化秸稈還田對玉米生長性狀的影響

表2為玉米在不同生育期株高、莖粗、葉面積指數(shù)的變化情況?？讝|等認(rèn)為不同程度的鹽分脅迫會(huì)影響植株性狀和農(nóng)作物產(chǎn)量[7]。從數(shù)據(jù)整體分析來看，6-8月各植株各生長指標(biāo)快速增加，8月21日后趨于穩(wěn)定。其中，葉面積指數(shù)甚至出現(xiàn)下降的情況。劉洋等認(rèn)為當(dāng)葉面積指數(shù)達(dá)到最大值后開始逐漸下降[8]。隨著玉米的生長，不同處理組與CK 在株高、莖粗、葉面積指數(shù)差異變得越來越顯著，表明不同處理都會(huì)促進(jìn)植株的生長發(fā)育。從數(shù)據(jù)整體分析來說，處理組F2、F3 與處理組F1、F4 株高指標(biāo)差異顯著。實(shí)驗(yàn)表明在玉米全生育期處理組F2、F3更適合植株生長發(fā)育。

表2 玉米不同時(shí)期生長指標(biāo)值

2.3.2 雙層氨化秸稈還田對玉米產(chǎn)量的影響

表3 為不同處理與產(chǎn)量的關(guān)系。不同處理與對照組CK 相比差異顯著，表明雙層秸稈還田在一定程度上可以提高糧食產(chǎn)量。處理組F2、F3與處理組F4相比差異顯著，是因?yàn)樘幚斫MF4 下層秸稈還田量較多，造成種子架空，發(fā)苗較低所以產(chǎn)量偏低。處理組F2、F3與處理組F1相比差異顯著，是因?yàn)樘幚斫MF1 脫鹽效果不明顯，耕作層土壤含鹽量高抑制植株生長發(fā)育。處理組F2、F3 與CK 相比分別高出31.8%、25.4%，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。就產(chǎn)量而言，處理組F2、F3最適合玉米生長發(fā)育。

表3 不同處理與產(chǎn)量的關(guān)系

3 結(jié) 論

通過雙層氨化秸稈還田對土壤水鹽運(yùn)移及植株生長發(fā)育的影響，得出以下結(jié)論：

（1）土壤含鹽量總體分布為“廠”字形，表聚顯著。9月30日處理組F1、F2、F3、F4 耕作層含鹽量分別比對照組CK小36%、46%、41%、19%，雙層氨化秸稈還田上層秸稈覆蓋使“土壤表層-空氣”結(jié)構(gòu)改為“土壤表層-秸稈-空氣”，避免陽光直射土壤表層，抑制棵間蒸發(fā)，從而抑制鹽分向表層土壤聚集；下層秸稈還田提高土壤孔隙率，抑制深層毛管水向耕作層轉(zhuǎn)移，抑制深層土壤鹽分向表層轉(zhuǎn)移。就抑鹽效果來說，處理組F2（上層0.3 kg/m2、下層0.9 kg/m2）抑鹽效果最為明顯。

（2）雙層氨化秸稈還田，上層秸稈覆蓋抑制棵間蒸發(fā)；下層還田秸稈具有孔隙率高的物理特性，灌溉時(shí)作為“儲(chǔ)水層”。8月21日處理組F1、F2、F3、F4 分別比對照組CK 含水率高10.2%、7.0%、8.6%、8.2%且差異顯著，雙層氨化秸稈還田為植株生長創(chuàng)建較好水土環(huán)境。

（3）雙層氨化秸稈還田，處理組與CK 在生長性狀指標(biāo)方面，隨植株生長差異變得越來越顯著，表明不同處理都會(huì)促進(jìn)植株的生長發(fā)育。

（4）雙層秸稈還田可以提高糧食產(chǎn)量，處理組F2、F3 與CK 相比分別高出31.8%、25.4%，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。綜合而言，雙層氨化秸稈還田處理組F2 最適合玉米生長發(fā)育。