不同灌溉方式對干旱區耕地土壤養分及其分布的影響

張秉善

（民樂縣海潮壩河水利管理處，甘肅 民樂 734500）

民樂縣地處河西走廊中段，是典型的干旱農作區，由于降水季節分布不均、可利用水資源有限等因素影響，限制了該地區農業的發展。民樂縣干旱區具有豐富的光熱資源和適宜的氣候條件，是重要的糧食生產基地，提高水資源利用效率和耕地土壤質量成為當地農業發展的必經之路[1]。通過改善灌溉方式，既能夠保障作物的正常生長，又能提高水分利用率、節約資源[2]。目前在旱作區大多采用傳統的大水漫灌和溝灌方式進行灌溉，難以滿足集約化生產條件，此外不合理的灌溉措施還會使土壤養分隨水流失，造成環境污染和資源浪費[3]。因此，探究不同灌溉方式對土壤養分及其分布的影響，對促進旱作區作物生產意義重大[4]。樊吳靜等[5]研究表明，和對照相比，膜下滴灌處理的土壤含水量、平均溫度及有機質、速效磷、速效鉀含量均達到顯著水平，可有效提高土壤的水熱及養分含量，促進馬鈴薯植株生長和產量的提高。趙英等[6]研究表明，微噴灌處理土壤養分含量顯著提高。本試驗以不灌溉為對照（CK），設置3 種灌溉方式，研究不同土層有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的變化特征，以期為馬鈴薯高效灌溉提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

2022 年在張掖市民樂縣進行試驗。民樂縣地處祁連山北麓、河西走廊中段，屬溫帶大陸性荒漠草原氣候，年平均降水量351 mm，年降水量少且空間分布不均，無霜期140 d，年平均溫度4.5 ℃，縣內河流大多發源于祁連山南山北坡。試驗地土壤類型為耕種灰漠土，土壤基礎肥力較好，其中有機質的質量分數為18.25 g/kg、堿解氮的質量分數為102.58 mg/kg、速效磷的質量分數為47.44 mg/kg、速效鉀的質量分數為121.83 mg/kg，pH值為6.8。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，以不灌溉為對照（CK），設置3 種灌溉方式，分別為膜下滴灌（T1）、露地滴灌（T2）和覆膜溝灌（T3），馬鈴薯采用單壟雙行品字形方式播種，壟寬80 cm、高20 cm，每個小區8壟、12 m，馬鈴薯株距35 cm、行距65 cm，對照起壟覆膜不灌溉，每處理3次重復，隨機區組排列。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 土壤化學特性的測定

采用五點取樣法取樣，每個樣地取0～20、20～40、40～60 cm 土壤，混合樣取約1 kg，裝入密封袋中，保存在裝有冰袋的保溫盒中，帶回實驗室分為兩份，一份用鮮樣測定土壤酶活性，另一份風干用于測定化學特性。參考《土壤農化分析》，分別測定不同土層的有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。

1.3.2 土壤酶活性的測定

脲酶采用苯酚—次氯酸鈉比色法，磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，土壤β-葡萄糖苷酶和α-木糖苷酶采用熒光微孔板檢測技術，過氧化氫酶采用微孔板吸收光法。

1.4 數據分析

采用SPSS 24.0 軟件進行統計分析，用單因素方差分析進行不同處理間數據的差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤有機質含量的影響

不同灌溉方式對干旱區耕地土壤有機質含量的影響如表1所示。

表1 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤有機質含量的影響Tab.1 Effects of different irrigation methods on soil organic matter content in arid region單位：g/kg

從表1可知，不同灌溉方式對干旱區土壤有機質含量影響顯著。在0～20 cm 土層的有機質含量均顯著低于CK（P＜0.05），表現為T3＜T2＜T1＜CK，T2和T1、T3處理間沒有顯著差異（P＜0.05）。在20～40 cm 土層的有機質含量表現為T3＜T2＜T1＜CK，各處理均顯著低于CK（P＜0.05），處理間沒有顯著差異（P＜0.05）。在土層40～60 cm的有機質含量變化特征和20～40 cm相似，處理間沒有顯著差異（P＜0.05）。

2.2 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤堿解氮含量的影響

不同灌溉方式對干旱區耕地土壤堿解氮含量的影響如表2所示。

表2 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤堿解氮含量的影響Tab.2 Effects of different irrigation methods on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content in arid land 單位：g/kg

堿解氮是土壤氮素供給的重要形式。從表2 可以看出，不同灌溉方式對干旱區土壤堿解氮含量影響顯著。在0～20 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出33.46%、20.38%和10.34%。在20～40 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK高出52.10%、17.60%和6.20%。在40～60 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出61.35%、45.38%和16.44%。

2.3 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效磷含量的影響

不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效磷含量的影響如表3所示。

表3 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效磷含量的影響Tab.3 Effects of different irrigation methods on soil available phosphorus content in arid region 單位：g/kg

從表3可以看出，不同灌溉方式對干旱區土壤速效磷含量影響顯著。在0～20 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出42.34%、29.13%和5.87%。在20～40 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出45.42%、27.51%和7.79%。在40～60 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出38.84%、30.61%和39.17%。

2.4 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效鉀含量的影響

不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效鉀含量的影響如表4所示。

表4 不同灌溉方式對干旱區耕地土壤速效鉀含量的影響Tab.4 Effects of different irrigation methods on soil available potassium content in arid region 單位：g/kg

從表4可以看出，不同灌溉方式對干旱區土壤速效鉀含量影響顯著。在0～20 cm 土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出45.77%、41.05%和24.70%。在20～40 cm 土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出61.84%、59.59%和38.14%，T1和T2處理間沒有顯著差異（P＜0.05）。在40～60 cm土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出80.71%、87.54%和56.77%，T1和T2處理間沒有顯著差異（P＜0.05）。

3 討論

土壤養分是反映土壤生產力的重要因素之一，有研究表明，土壤養分水平與施肥、灌水、耕作等有很大的關系[7]，灌溉方式影響土壤養分的分布、團聚體數量及土壤生物結構，直接關系到土壤的生產力[8]。采取適宜的灌水方式能改善改善土壤的結構，發揮土壤水氣熱的資源，提高土壤貯水量和土壤養分，促進作物生長[9]。研究表明，通過膜下滴灌能為根系下扎提供較好的條件，作物可吸收深層土壤養分，提高作物產量[10]。

本研究結果表明，和對照相比，膜下滴灌、露地滴灌和覆膜溝灌均顯著提高了土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量，主要是由于灌水夠改善土壤水、肥、氣、熱等狀況，對土壤物理特性產生影響，增加土壤養分礦化，提高養分含量[11]，膜下滴灌處理的土壤養分含量最高，說明膜下滴灌對提高耕地土壤養分具有較好的效果。主要是由于滴灌可以使土壤中的緩釋肥釋放，能在全生育期保持較好的土壤養分含量。且膜下滴灌能改善田間小氣候，引起土壤微生物的數量和風度的變化，改善土壤酶活性和水汽熱狀況，提高土壤養分礦化和轉化，提高養分含量[12-13]。

4 結論

綜上所述，隨著土層深度的增加，土壤養分呈逐漸降低的趨勢，各處理的有機質含量均低于對照，堿解氮、速效磷和速效鉀含量高于對照，且膜下滴灌處理的土壤養分含量最高，因此，在干旱區可采用膜下滴灌以提高土壤養分。