油葵不同灌溉模式對土壤水鹽含量的影響及經濟效益分析

張永宏，田生昌，楊建國，樊麗琴

(1. 寧夏農林科學院 農業資源與環境研究所，銀川 750002；2. 寧夏農林科學院 銀北鹽改站，寧夏 平羅 753400)

寧夏位于西北地區東部，處于騰格里、烏蘭布和毛烏素沙漠包圍之中，3/4的面積處于干旱、半干旱地帶，氣候干燥，降雨稀少，蒸發強烈，風大沙多。銀北鹽堿地區更是水資源供應不足，地下水位高，土壤鹽漬化嚴重，加上人為的不合理灌溉及過度施肥等因素使土壤鹽堿化問題日益加劇，嚴重影響當地區域農業的發展[1]。

水資源短缺和灌溉引起的土地鹽漬化問題已嚴重制約黃河上中游地區農業生產發展。而該區域的主要作物普遍采用大水漫灌，灌溉水的利用效率僅為50%，過量灌溉已造成地下水位上升和土壤次生鹽漬化[2]，實施大面積節水灌溉作業，可調控土壤水循環，改善土壤生態環境。土壤水分和鹽分運動是相伴進行，不可分割。在土壤水鹽運移方面，國內外學者進行了大量的卓有成效的研究工作，試驗表明，不同地下水位、黏土夾層、砂土夾層、不同灌水量[3-5]、灌水水質均會影響土壤剖面中的鹽分及鹽分組成，一般認為，隨著灌水量的增加，土壤鹽分含量下降，鹽分組成中陽離子易于溶脫的順序是Mg2+>Na+>Ca2+>K+，陰離子為Cl->SO2-4>HCO-3；隨著灌水量的增加，表層土壤中HCO-3離子增加，pH 上升[6,7]。研究節水灌溉模式，分析土壤水鹽運移與聚集特點，對揭示土壤水鹽變化規律、改良利用鹽堿地具有重要的現實意義。

油葵是一種重要的油料作物，具有很高的經濟利用價值，寧夏地區種植面積約為1.69 萬hm2，總產量為2 810 萬kg。油葵耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿能力較強，屬于低耗水作物。增加油葵種植面積，調整作物布局，形成合理的低、中、高耗水作物種植結構和比例，對緩解寧夏引黃灌區灌水緊張具有重要作用。

為提高油葵灌溉水利用效率，促進正常生長發育，灌溉次數應減少[8-10]，宜在關鍵時澆水較多，一般在長枝葉時不給水，以避免瘋長，而在開花結果時，給適當的水，這樣就能提高產量和品質。本試驗選擇在油葵現蕾期、開花期、灌漿期分別進行灌水研究，分析了油葵不同灌溉模式對土壤鹽分含量及水分利用效率的影響，為該地區土壤改良利用、因地制宜地發展節水農業，選擇適宜的節水增產措施提供依據，同時為推進引黃灌區優勢特色農業產業提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2014-2015年在寧夏平羅縣(105°58′～106°58′E，38°36′～39°5′N)實施，試驗點地處賀蘭山東麓洪積平原與黃河沖積平原的過渡地帶，海拔1 080 m，地勢平坦，土壤質地為黏土，地下水埋深1.5～2.0 m，年均降水量為176 mm，年蒸發量為1 709 mm，屬干旱大陸性氣候。該區域光照資源豐富，年平均日照2 884 h，全年≥10 ℃的有效積溫為3 178 ℃。土壤以灌淤鹽化土為主，0～20 cm耕層土壤理化性質為：有機質14.11 g/kg，全氮0.72 g/kg, 全鹽5.43 g/kg，pH為8.33，堿解氮68.08 mg/kg，有效磷16.60 mg/kg，速效鉀125.24 mg/kg。

1.2 試驗設計及實施

試驗設4個處理：不灌水(CK)、灌水1次(開花期)、灌水2次(開花期、灌漿期各一次)，灌水3次(現蕾期、開花期、灌漿期各一次)，每次灌水量900 m3/hm2，重復3次，隨機區組排列。灌水前后5天取0～60 cm土樣，測定土壤水分、pH、土壤鹽分、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀。

試驗開始前采集土樣測定供試土壤基本理化性質，包括：質地、pH值、土壤鹽分組成、全鹽量、電導率、堿化度。然后劃分試驗小區，小區面積500 m2，將小區間隔離埂覆膜，埂兩側將膜嵌入田面120 cm以下(初灌水時用腳再踩嚴實)。出苗后調查各處理油葵成活率及生長情況。各處理按常規方式進行施肥及管理、調查油葵成活率，每隔15 d調查油葵生長情況，收獲時調查油葵產量。

1.3 供試作物

向日葵(Helianthus annuns L.)屬于菊科向日葵屬，試驗選用品種為KWS203，是世界四大油料作物之一。它耐瘠薄、抗干旱、抗鹽堿，是荒漠地、鹽堿地的先鋒作物，其生長發育階段劃分為：出苗期、現蕾期、開花期、成熟期4個主要時期。

1.4 測定項目與方法

(1)物理指標。土壤含水率：采用烘干法測定。

(2)化學指標。① 土壤 pH值:采用 1∶1水土混合液測定；② 全鹽：采用重量法測定[11]。

(3)生理指標。① 葉片光合速率：在油葵開花期選取代表性植株進行測定，用LI-6400型便攜式光合作用測定儀(美國LI-COR公司生產)，在上午10～11點測定劍葉中部的光合速率，每處理重復測定5點。② 葉綠素：在油葵開花期選取代表性植株進行測定，用CM1000型便攜式葉綠素儀測定，在上午10～11點測定油葵葉中部的葉綠素，每處理重復測定5點。

(4)灌溉水量對油葵產量的貢獻率 = 全生育期灌溉水總量/ 油葵產量(m3/kg)。該試驗中以此表示油葵節水的程度和范圍。

(5)數據處理。試驗數據用EXCEL軟件進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌水處理對油葵光合速率的影響

光合速率是反映油葵生長快慢的主要特征指標之一。不同灌水處理模式對油葵的影響是，灌水2次(A2)>灌水3次(A3)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)，“灌水2次”處理明顯有利于油葵進行光合作用。即在開花期、灌漿期進行灌溉有利于油葵生長發育(見表1、圖1)。

表1 不同灌水處理模式對油葵光合速率(NDVI歸一化植被指數)的影響 μmol/(m2·s)

圖1 不同灌水處理模式對油葵光合速率的影響

2.2 不同灌水處理對土壤全鹽、pH的影響

圖2 不同灌水處理模式對0～20 cm土層全鹽含量的影響

由圖2可見，隨著油葵生長期的不斷推進，0～20 cm土層的土壤鹽分含量表現為灌水2次(A2)<灌水3次(A3)<灌水1次(A1)<不灌水(CK)，灌水2次處理明顯降低了土壤表層鹽分含量。由圖3可見，隨著油葵生長期的不斷推進，20～40 cm土層的土壤鹽分含量表現為不灌水(CK)處理顯著高于其他3個灌水處理，而這3個灌水處理之間差異并不明著。

圖3 不同灌水處理模式對20～40 cm土層全鹽含量的影響

由圖4可見，隨著油葵生長期的不斷推進，40～60 cm土層的土壤鹽分含量表現為不灌水(CK)處理顯著高于其他3個灌水處理，而這3個灌水處理之間差異并不明著。

圖4 不同灌水處理模式對40～60 cm土層全鹽含量的影響

由圖5可見，隨著油葵生長的延續，0～20 cm土層的土壤pH表現為：灌水2次(A2)<灌水1次(A1)<灌水3次(A3)<不灌水(CK)。即灌溉2次處理模式顯著降低了0～20 cm土層的土壤pH。

圖5 不同灌水處理模式對0～20 cm土層pH的影響

2.3 不同灌水處理對土壤水分含量的影響

由圖6～8可看出，在不同灌水處理模式下，各土層土壤含水量均表現為灌水3次(A3)>灌水2次(A2)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)。即隨著灌水次數的增加，0～60 cm土層土壤含水量隨之增加。

圖6 不同灌水處理模式對0～20 cm土壤含水量的影響

圖7 不同灌水處理模式對20～40 cm土壤含水量的影響

圖8 不同灌水處理模式對40～60 cm土壤含水量的影響

2.4 不同灌水處理對油葵產量的影響及經濟效益分析

不同灌水處理對油葵產量的影響見表2。可見各處理油葵產量表現為灌水2次(A2)>灌水3次(A3)>灌水1次(A1)>不灌水(CK)。灌水2次處理顯著提高了油葵產量，比對照提高91%。從灌溉水量與油葵產量的比值可以看出灌水3次(A3)>灌水2次(A2)>灌水1次(A1)。

表2 不同灌水處理模式下油葵產量結果及經濟效益比較

注：表中油葵籽單價按3.0 元/kg、旱地水費按300 元/hm2、油葵正常總投入按1 800 元/hm2計算；表中同列大寫字母不同表示差異極顯著(p<0.01)，小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)。

從表2可以看出，灌水2次(A2)模式經濟效益顯著高于其他3各處理，比對照提高117%，是最佳灌水處理模式。

3 結 語

寧夏引黃灌區有2 000多年的灌溉耕作歷史，但由于特殊的地理環境和氣候、土壤條件，土壤次生鹽漬 化一直是灌區農業生產的主要限制因素。根據多年的土壤鹽漬化治理經驗，除了有效調控土壤剖面中的鹽分分布狀況，使之不致過分集中于表土危害作物的生長外，重點要采取合理的節水灌溉和有效的培肥措施。在節水的前提下，通過科學的水鹽調控及肥鹽調控技術，淡化作物關鍵生長時期土壤耕作層的鹽分，在鹽漬化土壤改良利用過程中達到“有鹽無害”的目的。一方面通過節水灌溉措施調控用水，提高灌溉效率，減少深層滲透，防止地下水位上升；另一方面通過采取調整作物布局、平整土地、地膜秸稈覆蓋、增施有機肥、有機無機配合使用、灌溉抑鹽壓鹽、合理利用地下水、抑制表土返鹽等措施，建立與鹽漬化土地改良利用相適應的農業產業結構，提高鹽漬化土地的生產能力和產品競爭力[1,6，7,10]。

通過本項研究工作的開展，進一步應用節水灌溉技術，以杜絕大水漫灌造成土壤次生鹽漬化，減少地下水過量開采，保護生態環境，促進農業可持續發展。主要結論有：

(1)從油葵生長發育及生理性狀表現看：各處理光合速率表現為灌水2次>灌水3次>灌水1次>不灌水(CK)。即“灌水2次”處理模式更有利于油葵進行光合作用，是最佳灌溉模式。

(2)從各灌溉處理模式對土壤全鹽、pH、土壤含水量的影響看：隨著油葵生長進程的延續，各處理0～20 cm土壤鹽分含量表現為灌水2次<灌水3次<灌水1次<不灌水，灌水2次處理在降低0～20 cm土壤鹽分含量方面效果最好；在20～60 cm土壤鹽分含量表現為不灌水處理顯著高于其他3個處理，其他3個處理之間差異不顯著。在0～20 cm土壤的pH表現為：灌水2次<灌水1次<灌水3次<不灌水(CK)。即灌溉2次處理模式顯著降低了0～20 cm土層的土壤pH。不同灌水次數各土層土壤含水量均表現為灌水3次>灌水2次>灌水1次>不灌水，即隨著灌水次數的增加0～60 cm土層土壤含水量隨之增加。

(3)從不同灌水處理對油葵產量的影響及經濟效益比較看：各處理油葵產量表現為灌水2次>灌水3次>灌水1次>不灌水，即灌水2次處理顯著提高了油葵產量，比對照提高91%；且灌水2次處理模式經濟效益顯著高于其他3各處理，比對照提高117%，是最佳灌水處理模式。

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