張通港，胡行路，羅 敏，王 春，閆思慧，程 煜，梁 青，馮 浩2,，張體彬2,*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院 水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100）

0 引 言

【研究意義】內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是中國三大一首制自流灌區(qū)之一[1]。近年來，隨著節(jié)水工程建設(shè)和國家政策性節(jié)水措施的實施，河套灌區(qū)年均引水量由20世紀(jì)90 年代的50 億m3減少到目前的40 億m3[2]，地表淡水資源緊缺和土壤鹽漬化問題日益突出；而同時河套灌區(qū)地下微咸水資源豐富，如何高效利用地下微咸水資源，對河套灌區(qū)土壤鹽漬化防治和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

【研究進展】膜下滴灌節(jié)水、抑鹽、保溫等特點使其在西北鹽堿地區(qū)得到大力推廣。目前，諸多學(xué)者對微咸水膜下滴灌制度開展了大量研究。丁運韜等[3]在河套灌區(qū)開展膜下滴灌不同灌水下限深層土壤水分對作物根區(qū)的補給作用及根系吸水的響應(yīng)研究，結(jié)果表明春玉米膜下滴灌的灌水下限設(shè)置為-30 kPa，生育期內(nèi)灌水定額在240～300 mm 的灌溉制度不僅可以提高水分利用效率，還能充分利用深層土壤水分，提高根系吸水能力。齊智娟等[4]在河套地區(qū)開展不同覆膜方式膜下滴灌土壤鹽分運移研究，結(jié)果表明全覆膜處理保水抑蒸效果明顯，壓鹽效果顯著。姚寶林等[5]通過矮化密植棗樹微咸水滴灌田間試驗，發(fā)現(xiàn)微咸水灌溉土壤積鹽程度隨灌溉水礦化度的提高而增加，且表聚明顯。李金剛等[6]研究表明在微咸水覆膜滴灌條件下，不同灌水定額對土壤中鹽分離子的分布影響顯著，其中HCO3-、Cl-、Na+和K+容易隨水分移動。

微咸水灌溉下，不同鹽分離子對土壤滲透性能、作物生長發(fā)育的影響也極為重要。微咸水入滲過程中，水體鹽分離子與土壤膠體顆粒發(fā)生作用，會改變土壤孔隙結(jié)構(gòu)，影響土壤的入滲過程[7]。盛豐等[8]通過研究灌溉水鹽分濃度和灌溉頻率對土壤結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明低頻率、高定額的微咸水或低于3 g/L 的微咸水與淡水交替灌溉均有利于穩(wěn)定土壤團聚結(jié)構(gòu)，提高鹽分淋洗效率，提高土壤水分入滲；但高礦化度的灌溉水不利于土壤團聚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，使土壤發(fā)生板結(jié)，降低土壤入滲能力。李慧等[9]通過設(shè)置不同鹽分濃度的土柱入滲試驗，表明NaCl 溶液濃度越高，土壤滲透性能降低程度越大；CaCl2、MgCl2溶液均能提升土壤的滲透性能，但提升程度會隨著溶液濃度的升高而逐漸放緩。同時諸多研究[10-14]也表明不同鹽分離子在作物各器官內(nèi)含量差異顯著，并且對作物生長的影響也有所不同。【切入點】由此可見，前人關(guān)于微咸水灌溉的研究更多關(guān)注灌水制度和灌溉方式，而相同礦化度、不同陽離子組成的微咸水對土壤結(jié)構(gòu)特性、水鹽運移及作物生長影響的綜合研究鮮有報道。

【擬解決的關(guān)鍵問題】因此，本研究針對河套灌區(qū)中度鹽漬化農(nóng)田，開展田間定位試驗，進行春玉米種植，在生育期內(nèi)利用微咸水膜下滴灌，向地下水中添加不同氯化鹽，形成不同陽離子組成的微咸水處理，研究土壤孔隙結(jié)構(gòu)特性、水鹽時空分布，以及作物生長和產(chǎn)量形成，分析膜下滴灌條件下不同陽離子組成微咸水對土壤理化性質(zhì)和作物生長的影響，以期為河套灌區(qū)地下微咸水的安全利用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

田間試驗于2021 年玉米生長季（4—9 月）在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)曙光試驗站（107°13′E，40°43′N，海拔1 041 m）進行。該地區(qū)屬中溫帶干旱氣候，多年平均降水量134 mm，蒸發(fā)量大于2 200 mm，平均氣溫8.0 ℃，無霜期130～150 d，年日照時間3 100～3 300 h。

試驗區(qū)農(nóng)田0～40 cm 平均土壤飽和浸提液電導(dǎo)率（ECe）為7.1 dS/m，pH 值大于8.0，屬于中度鹽漬化水平[15]，其他土壤理化性質(zhì)見表1。地下微咸水電導(dǎo)率（EC）和鈉吸附比（SAR）分別為1.8 dS/m 和4.3（mmol/L）0.5，其主要陽離子組成見表2。試驗過程中地下水埋深在2～3 m 之間，累積蒸發(fā)量和降水量分別為911.2 mm 和63.4 mm（圖1）。

圖1 玉米全生育期地下水埋深、水面蒸發(fā)量和降水量Fig.1 Groundwater depth, water surface evaporation and rainfall during growing stages of corn

表1 試驗區(qū)玉米播種前土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physicochemical properties before corn sowed in experimental area

表2 微咸水處理設(shè)置Table 2 Treatment table of slightly saline water

1.2 試驗處理設(shè)置

供試作物為春玉米，品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘金蘋628’。采用“一膜一管雙行”的膜下滴灌種植模式（圖2）。玉米株距30 cm，膜下行距30 cm，膜間行距70 cm。采用貼片式滴灌帶，滴頭間距30 cm，流量2.7 L/h。以當(dāng)?shù)氐叵挛⑾趟疄閷φ眨–K），分別添加相同摩爾當(dāng)量、不同類型氯化鹽，形成近似電導(dǎo)率、不同陽離子組成的微咸水處理（表2）。試驗共5 個處理，每處理重復(fù)3 個小區(qū)。小區(qū)寬4 m，長15 m，種植8 行玉米。

圖2 種植模式示意圖Fig.2 Schematic diagram of planting pattern

根據(jù)前期研究成果[16-17]，針對此土壤和地下水條件，將滴頭正下方20 cm 深度處的土壤基質(zhì)勢下限控制為-30 kPa，用來指導(dǎo)灌溉?？紤]地下水EC（1.8 dS/m）接近玉米耐鹽閾值（1.7 dS/m）[18]，所以地下水灌溉處理（CK）未設(shè)置淋洗率（LR），單次灌水定額為10 mm，而其他添加鹽分處理灌溉水EC大致在3.8 dS/m 左右，按照式（1）、式（2）計算，LR約為19%，實際灌水定額為12.3 mm。以T1 處理為例，根據(jù)單次灌水量及需添加NaCl 濃度計算單次灌水所用鹽量，灌溉前將NaCl 倒入施肥桶中加水充分溶解，利用比例施肥泵將溶液與地下水混合，進入管道均勻灌溉。CK 和添加不同陽離子微咸水灌溉處理（T1—T4）生育期內(nèi)總灌水量分別為330 mm 和406 mm。LR計算式為：

式中：LR為淋洗率（%）；EC為灌溉水電導(dǎo)率（dS/m）；ECmax為作物產(chǎn)量降為0 時的灌溉水EC（dS/m）；AW為實際灌水量（mm）；AWCK為作物實際灌水量（此處取值為CK 的灌水定額10 mm）。

基肥于播種之前耕翻時施入，采用尿素（N：46%）、磷酸二銨（N：18%，P2O5：42%），按照N、P 分別為150、180 kg/hm2的施用量均勻撒于地表。玉米生育期內(nèi)追施水溶性較好的尿素，于灌水前溶于施肥罐中，隨灌水施入，且保證各處理施肥量一致，玉米全生育期內(nèi)純氮累積施入量為300 kg/hm2。其他田間管理，如除草、病蟲害防治等同周邊農(nóng)田一致。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤性質(zhì)測定

為研究土壤孔隙特性，在玉米成熟期，采用直徑為75 mm 的PVC 管取0～40 cm 土層深度原狀土柱，取土位置為滴頭下方。對原狀土柱進行CT 掃描（uMI 780 PET/CT 掃描儀），利用Image J 軟件進行圖像處理，獲取土壤孔隙特性指標(biāo)，圖像取樣區(qū)域為4 mm×4 mm。根據(jù)Wang 等[19]對孔隙度劃分方法進行劃分，將孔隙面積＜0.8 mm2孔隙劃分為小孔隙，孔隙面積＞0.8 mm2孔隙劃分為大孔隙。

土壤體積質(zhì)量采用環(huán)刀法測定，計算式為 ：

式中：γ為土壤體積質(zhì)量（g/cm3）；M為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量（g）；V為環(huán)刀容積（cm3）。

土壤含水率采用烘干法測定質(zhì)量含水率，然后利用容重?fù)Q算成體積含水率，土壤剖面儲水量計算為：

式中：W為土層儲水量（mm）；Wi為某土層質(zhì)量含水率（g/g）；γ為某土層體積質(zhì)量（g/cm3）；Hi為土層厚度（cm）。

土樣經(jīng)風(fēng)干、過篩后，進行鹽分特性測定。土壤鹽分特性測定采用飽和泥漿法進行。具體步驟為：20 g 風(fēng)干土壤加少量水浸泡過夜后，調(diào)制飽和泥漿，然后將飽和泥漿離心（4 000 rpm，30 min），得到飽和浸提液。利用電導(dǎo)率儀（PHS-3C 型，上海雷磁）測定ECe；Na+、K+采用火焰光度法；Ca2+、Mg2+采用EDTA 滴定法；Cl-采用硝酸銀滴定法，植物樣品經(jīng)硫酸-雙氧水消解后，離子量測定方法同上。

1.3.2 作物干物質(zhì)及產(chǎn)量測定

在玉米不同生育期內(nèi)取樣，其中苗期和拔節(jié)期，將植株分為莖和葉二部分，而抽雄期、灌漿、成熟期分為莖、葉及穗3 部分，每個處理取3 次重復(fù)。把植株樣品放在烘箱中105 ℃殺青30 min，然后將溫度調(diào)到75 ℃烘干至恒質(zhì)量。在玉米的成熟期對試驗地的每個處理小區(qū)進行產(chǎn)量測定。每個小區(qū)取10 株玉米，自然狀態(tài)下將其風(fēng)干，然后人工脫粒，測定玉米產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2019 和Image J 進行數(shù)據(jù)整理分析，采用IBM SPSS Statistics 24 統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，使用Surfer 19.2 和Origin 2021b 軟件進行科學(xué)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同陽離子組成微咸水對土壤孔隙率的影響

相較于CK，T1、T2 處理和T4 處理0～20 cm 土層大孔隙分別提高了114.27%、145.20%和62.47%，T3 處理無明顯變化；T1、T2、T3 處理和T4 處理20～40 cm 土層大孔隙分別降低了29.70%、38.18%、32.84%和61.11%（圖3）。與CK 相比，T1 處理0～20 cm土層小孔隙提高了144.60%，其余處理變化無顯著差異；T1—T4 處理20～40 cm 土層小孔隙度相較CK 分別降低30.50%、84.23%、43.89%和85.09%。T2、T3處理和T4 處理0～20 cm 小孔隙度相較T1 處理分別降低了128.72%、147.73%和132.01%。

圖3 不同陽離子組成微咸水灌溉各處理0～40 cm 土層孔隙度Fig.3 The soil porosity in 0～40 cm depth under saline water irrigation with different cation composition

2.2 不同陽離子組成微咸水對土壤水鹽分布特性的影響

隨著土層深度增加，苗期和拔節(jié)期土壤含水率整體呈先增大后減小的變化趨勢，含水率變化突變點在60 cm 土層，抽雄期土壤含水率整體降低（圖4）。隨著滴灌頻率增加，灌漿期土壤含水率繼續(xù)保持先增多后減小趨勢，0～100 cm 各處理土壤含水率浮動范圍較為穩(wěn)定。成熟期各處理0～30 cm 土壤體積含水率均降低，且低于CK，40 cm 土層土壤含水率有所提升，之后隨土壤深度變化逐漸降低至穩(wěn)定。

圖4 不同陽離子組成微咸水灌溉下各生育期土壤剖面含水率Fig.4 The water content of soil profile under saline water irrigation with different cation compositions at different growth stages

全生育期土壤儲水量整體呈現(xiàn)從高到低的變化趨勢（圖5，圖中不同字母表示各處理間在該土層存在顯著差異（P<0.05））。作物生長初期0～100 cm土層土壤儲水量處于高水平，抽雄期土壤儲水量達到最低水平，灌漿期逐漸升高。成熟期T2、T3 處理土壤儲水量相比CK、T1、T4 處理有所提升，數(shù)值上呈顯著差異（P<0.05），0～20 cm 土層中T1、T2、T3、T4 處理儲水量顯著低于CK（P<0.05）。在抽雄期、灌漿期、成熟期，0～60 cm 土層中T2 處理和T3 處理土壤儲水量顯著高于T1 處理（P<0.05），T2 處理和T3 處理之間無顯著差異（P>0.05）。60～100 cm 土層中灌漿期和成熟期T1 處理和T4 處理差異明顯，T4處理較T1 處理分別降低58.05%、31.34%。T2 處理和T3 處理儲水量呈上升趨勢，數(shù)值上差異不顯著（P>0.05）。除CK 外，在灌漿期和成熟期，T1 處理和T4 處理0～100 cm 土層儲水量處于較低水平；T2處理和T3 處理0～100 cm 土層儲水量較大，始終高于T1 處理和T4 處理。

圖5 不同陽離子組成微咸水灌溉下各生育期土壤剖面儲水量Fig.5 The water storage capacity of soil profile under saline water irrigation with different cation compositions at different growth stages

添加不同陽離子的微咸水灌溉處理明顯影響作物全生育期土壤剖面鹽分動態(tài)變化過程（圖6）。受灌溉水EC影響，各處理根區(qū)平均ECe分別為3.06、3.55、3.15、3.88、3.73 dS/m。受夾砂層的影響，各處理60～100 cm 土層ECe整體低于0～60 cm，0～20 cm土層均有不同程度積鹽現(xiàn)象，并且大都分布于25～50 cm（圖6），表明滴灌帶淋洗效果明顯。隨著作物生長，T1 處理積鹽區(qū)從0～10 cm 土層逐漸下移至20 cm。T2 處理鹽分向膜外運移規(guī)律不明顯。不同的是T3、T4 處理土壤鹽分整體移向膜外區(qū)域，T4 處理更為明顯，同時在根區(qū)20～30 cm 土層也有較小程度的鹽分累積。從圖6 可以看出，在生育期內(nèi)T1 處理作物根區(qū)0～20 cm 土壤ECe值逐漸增高；T3、T4 處理膜外土壤ECe呈增大趨勢，說明更多的鹽分向膜外運移。

圖6 不同陽離子組成微咸水灌溉下各生育期土壤剖面ECeFig.6 The ECe of soil profile under saline water irrigation with different cation compositions at different growth stages

圖7 為苗期和成熟期不同陽離子組成微咸水灌溉下0～60 cm 根區(qū)土壤陽離子物質(zhì)的量濃度。由圖7 可知，Na+是河套灌區(qū)鹽漬土主要的鹽分陽離子，其物質(zhì)的量濃度遠超于K+、Ca2+、Mg2+，且K+物質(zhì)的量濃度最低。在苗期，T1—T4 處理土壤陽離子物質(zhì)的量濃度均低于CK。在成熟期，與CK 相比，T1 處理Na+物質(zhì)的量濃度無顯著差異（P>0.05），T2、T3、T4 處理Na+物質(zhì)的量濃度顯著降低（P<0.05），T2、T3、T4處理所對應(yīng)添加的K+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度顯著增高（P<0.05），降低了Na+在陽離子中的占比。

圖7 苗期和成熟期不同陽離子組成微咸水灌溉下0～60 cm 根區(qū)土壤陽離子物質(zhì)的量濃度Fig.7 The soil cation concentration in 0～60 cm root zone under saline water irrigation with different cation compositions at seedling stage and mature stage

2.3 不同陽離子組成微咸水對作物生長的影響

圖8 為不同陽離子組成微咸水灌溉下玉米莖、葉中離子量。由圖8 可知，玉米地上部器官中各離子量變化趨勢接近，由于各處理添加了不同類型氯化鹽，其對應(yīng)的陽離子量就會較其他處理顯著增高（P<0.05）。研究發(fā)現(xiàn)玉米地上部器官離子量中K+量最高，Na+量最低且顯著低于K+、Ca2+、Mg2+量和Cl-量（P<0.05）。Na+、K+量和Cl-量均表現(xiàn)為葉<莖，Ca2+量和Mg2+量表現(xiàn)為葉>莖。

圖8 不同陽離子組成微咸水灌溉下玉米莖、葉中離子量Fig.8 The ions contents in corn stems and leaves under saline water irrigation with different cation compositions

圖9 為不同陽離子組成微咸水灌溉下玉米各生育期葉、莖干質(zhì)量。由圖9 可知，拔節(jié)期和抽雄期T1 處理的單株莖、葉干質(zhì)量均高于CK、T2 處理，但是灌漿期、蠟熟期、成熟期T1 處理的單株莖、葉干質(zhì)量變化整體均低于其他處理。T2 處理各生育期內(nèi)莖葉干質(zhì)量均高于T1 處理，差異不顯著（P>0.05）。成熟期T3 處理的莖干質(zhì)量表現(xiàn)為高于T1 處理，低于CK、T2、T4 處理，葉干質(zhì)量高于CK、T1、T2 處理，低于T4 處理。T4 處理的莖、葉干質(zhì)量整體高于其他添加鹽分處理，整體變化數(shù)值上差異不顯著（P>0.05）。

圖9 不同陽離子組成微咸水灌溉下玉米各生育期葉、莖干質(zhì)量Fig.9 The leaves and stems dry weight of corn under saline water irrigation with different cation compositions at different growth stages

從產(chǎn)量構(gòu)成來看（表3），各處理之間單株穗粒數(shù)無顯著差異（P>0.05），T2、T3 處理對比CK 百粒質(zhì)量顯著增加14.4%和20.14%（P<0.05），其他處理之間無顯著差異（P>0.05）。從最終產(chǎn)量來看，T1、T2、T3、T4 處理分別較CK 提高了6.78%、10.44%、13.00%、17.33%。

表3 不同陽離子組成微咸水灌溉下玉米產(chǎn)量構(gòu)成Table 3 The corn yields and yield components under saline water irrigation with different cation compositions at different growth stages

3 討 論

3.1 不同陽離子組成微咸水對土壤理化性質(zhì)的影響

膜下滴灌是微咸水灌溉的主要方式，其具有很好的脫鹽、抑鹽效果，并且能夠保持土壤水分，防止土壤水分蒸發(fā)和鹽分累積，為作物提供良好的生長環(huán)境[20-21]。由于砂土孔隙度小于壤土孔隙度，土壤持水性能較差，因此在灌溉階段各處理60～80 cm 土層土壤含水率有所降低，直到收獲階段這種現(xiàn)象才消失，推測是因為在高頻率穩(wěn)定灌水條件下，當(dāng)土壤中存在砂質(zhì)夾層時，由于土層間水分入滲能力的差異，水勢差逆向而出現(xiàn)暫時性的水分下移[22]，到成熟期灌水頻率逐漸降低直到停止，受重力作用砂層水分逐漸下移，上層水分向下補給，這種現(xiàn)象才逐漸消失。本研究發(fā)現(xiàn)在抽雄期各處理0～100 cm 土壤儲水量達到最低水平，這是由于抽雄期作物需水量逐漸增大，儲水量整體降低。隨著灌溉頻率增加，儲水量有所上升，但整體低于苗期土壤儲水量。由于成熟期降低了灌水頻率，同時作物根系吸水速率降低，作物需水量減小，地表蒸發(fā)強烈，使各處理土壤表層儲水量呈降低趨勢。另外成熟期0～20 cm 土層各處理土壤儲水量顯著低于CK，這可能是由于微咸水入滲過程中，水體鹽分離子與土壤膠體顆粒發(fā)生作用，改變了土壤的孔隙結(jié)構(gòu)，影響土壤的入滲過程[7]。在抽雄期和成熟期，T1處理20～60 cm 土壤儲水量顯著低于T2 處理和T3 處理（P<0.05），灌漿期差異雖不顯著（P>0.05），但T1 處理土壤儲水量仍低于T2 處理和T3 處理，而T2處理和T3 處理之間無顯著差異（P>0.05），導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的原因是T1 處理Na+物質(zhì)的量濃度高于其他處理，造成土壤黏粒分散[23]，土壤膠體中吸附的Na+物質(zhì)的量濃度增加，土壤表層的小孔隙數(shù)量增多，使土壤的導(dǎo)水能力下降[24]。有研究表明CaCl2是一種很好的化學(xué)穩(wěn)定劑，有利于減輕土壤膨脹，有利于穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，并且滴灌對土壤表層Ca2+淋洗效果明顯[25]，這也與本文中T3 處理20～60 cm 土壤儲水量整體高于其他處理的研究結(jié)果一致。本試驗表明T2、T3、T4處理土壤小孔隙數(shù)量都低于T1 處理，同時根區(qū)土壤中Na+物質(zhì)的量濃度均低于T1 處理，表明添加K+、Ca2+和Mg2+的灌溉水一定程度上降低了土壤中Na+物質(zhì)的量濃度，減少了土壤小孔隙的形成。K+對土壤顆粒表面吸附能力強于Na+，一般認(rèn)為土壤中K+量增高有利于緩解Na+對土壤黏粒的分散作用[26]。同時MgCl2也是一種良好的化學(xué)穩(wěn)定劑[27]，有抑制土壤黏粒分散，減少土壤膨脹，提高土壤孔隙的連通性的作用[28-29]。

采用不同陽離子組成微咸水灌溉對土壤孔隙度影響不同，導(dǎo)致對土壤環(huán)境的影響程度有所差異。在苗期T1—T4 處理土壤陽離子物質(zhì)的量濃度均低于CK，這是因為其他處理灌溉時設(shè)置了淋洗率，增加了鹽分的淋洗。但是隨著生育期延長，灌水增多，成熟期各添加鹽分處理陽離子總物質(zhì)的量濃度均有所上升，但處理間無明顯差異。本研究發(fā)現(xiàn)隨著灌水次數(shù)增多，T1 處理土壤積鹽程度逐漸加重，20 cm 土層以下ECe明顯降低，同時T1 處理0～20 cm 土壤小孔隙度明顯增大，說明添加NaCl 的灌溉水使得土壤表層發(fā)生積鹽現(xiàn)象，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是較多的Na+破壞了土壤中的Na+和K+的平衡，致使更多土壤團聚體分散，提高了土壤小孔隙度，大孔隙堵塞導(dǎo)致連通性降低，影響了灌溉水下移。T2 處理由于K+增多，并且T2 處理土壤表層大孔隙數(shù)量大于T1 處理，表明K+存在較多的土壤中，土壤孔隙分散現(xiàn)象得到一定程度緩解，提高了土壤入滲能力，因此土壤表層積鹽現(xiàn)象不明顯。研究表明土壤中Ca2+、Mg2+增加會置換土壤中Na+，防止土壤黏粒分散，提高土壤入滲能力，可以改善土壤環(huán)境[9,29-31]。這也與本研究中T3 處理和T4 處理小孔隙度減少，土壤中Na+物質(zhì)的量濃度相對降低的結(jié)果一致。

3.2 不同陽離子組成微咸水對作物生長的影響

鹽脅迫會影響作物生長發(fā)育，主要會引起植物體內(nèi)離子平衡失調(diào)，不利于作物生長[32]。從玉米莖和葉部Na+量和干質(zhì)量分析結(jié)果看，各處理玉米莖部Na+量均大于葉部，從而降低了Na+對葉片部分生長發(fā)育的干擾，但T1 處理玉米器官內(nèi)仍有較多的Na+，玉米莖葉干質(zhì)量均低于CK，說明玉米體相對較多的Na+對莖和葉部干質(zhì)量累積產(chǎn)生不利影響，但是T1 處理產(chǎn)量高于CK，說明本試驗添加的Na+物質(zhì)的量濃度并未使產(chǎn)量降低，只是對除產(chǎn)量外的器官干質(zhì)量累積產(chǎn)生不利影響。前人研究發(fā)現(xiàn)Na+更多被玉米根莖部吸收，緩解了鹽分對葉片造成的傷害，但Na+過量累積會破壞玉米體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)平衡，抑制對K+吸收[11]，這與本試驗研究結(jié)果一致。從Na+和K+在作物體內(nèi)的量來看，T1 處理Na+量提升，K+量降低，相反T2 處理Na+量降低，K+量上升，這是因為2 種陽離子在被作物吸收過程中處于競爭關(guān)系。而T2 處理的莖葉干質(zhì)量和產(chǎn)量均高于T1 處理，說明玉米體內(nèi)K+量的增加降低了玉米對Na+的吸收，有利于作物生長。玉米莖部K+量較高，使得玉米莖部對Na+吸收的抑制效果優(yōu)于葉部[10]。大量研究發(fā)現(xiàn)外源Ca2+、Mg2+有利于作物生物量的累積。Ca2+在作物干旱或鹽脅迫響應(yīng)下起到了重要的信號調(diào)節(jié)作用，包括提高作物水分利用效率和光合速率，促進地上部生物量累積，有利于與作物生長，同時Ca2+對穩(wěn)定細胞穩(wěn)定性有突出貢獻[14,33-34]。Mg2+是植物生長發(fā)育不可或缺的元素，Mg2+缺失會嚴(yán)重影響植物生長發(fā)育及產(chǎn)量[35]。本研究中葉部Ca2+量和Mg2+量顯著高于莖部，并且研究發(fā)現(xiàn)隨著T3 處理和T4 處理玉米莖和葉部Ca2+量和Mg2+量的提升，Na+的吸收量降低，T3 處理和T4 處理成熟期葉部干重累積量大于CK、T1 處理和T2 處理，產(chǎn)量上相較于其他處理也有所提升，表明Ca2+和Mg2+在玉米體內(nèi)量的提高有助于作物葉片生長發(fā)育，對產(chǎn)量提升效果較為明顯，尤其是Mg2+量高的處理。添加鹽分處理產(chǎn)量提高的原因為：一是灌溉考慮了淋洗率，總灌水量增多；二是適量物質(zhì)的量濃度的微咸水灌溉在不產(chǎn)生鹽分脅迫的閾值內(nèi)，還可以為作物提供一些K+、Ca2+、Mg2+等營養(yǎng)元素，更利于作物生長。

4 結(jié) 論

灌溉水中較多的Na+增加了土壤表層小孔隙數(shù)量，不利于灌溉水下滲，使作物根區(qū)表層土壤發(fā)生積鹽現(xiàn)象。灌溉水中較多的K+、Ca2+、Mg2+產(chǎn)生對土壤有利的影響，減少土壤中Na+物質(zhì)的量濃度，降低土壤表層小孔隙比例，有利于鹽分淋洗，作物根區(qū)無明顯積鹽現(xiàn)象。添加CaCl2處理的灌溉水對土壤根區(qū)儲水效果最好。微咸水灌溉下，玉米地上部器官內(nèi)Na+物質(zhì)的量濃度升高，顯著抑制了莖、葉部干物質(zhì)的累積；而灌溉水中適當(dāng)物質(zhì)的量濃度的K+、Ca2+、Mg2+均有助于提高作物干質(zhì)量累積以及最終的產(chǎn)量形成，其中Mg2+對于提高玉米地上部生物量、產(chǎn)量效果最佳。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）