不同秸秆覆盖量对重度盐碱土壤含盐量及水分变化的影响

李小牛

(山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002）

0 引言

土壤盐渍化严重制约农业的可持续发展，秸秆覆盖作为目前最常用的盐渍土壤改良手段，其控盐的原理，是降低光照辐射，抑制棵间蒸发，减少地表径流，增加雨水渗入，延长雨水在表层土体中的停滞时间，使可溶性盐得到有效的溶解，从而提高淋盐效果。孙博等认为可以抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用[1]。殷志刚指出秸秆覆盖可抑制表层土壤溶液盐分累积[2]。

山西是我国土壤盐渍化发育的典型地区，开展秸秆覆盖的相关研究，目前主要集中在覆盖后的农田环境及作物的增产增收的效应上，未对山西地区的最优覆盖方式进行研究，以及对脱盐指标的定量计算研究较少。

通过田间试验，开展不同秸秆覆盖量下，重度盐碱地土壤盐分、水分运移规律的研究，分析不同时期变化规律，提出重度盐碱地种植玉米最优的秸秆覆盖量，为重度盐碱地的玉米种植，提供更优的秸秆覆盖量数据，积累更多的研究资料。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

本试验选址于山西太原市小店区张花营村，位于晋中盆地北部。该实验区海拔高度765 m，属于汾河流域灌区。实验区域地下水位较高，埋深主要集中在0.5～2.3 m之间，此外，地下水的总硬度较大，主要集中在175～610 mg/L之间。试验小区土壤机械组成成分，沙粒（0.05～2 mm）占38.5%，粉(沙)粒（0.002～0.05 mm）占48.3%，黏粒（小于0.002 mm）占13.2%。0～20 cm土壤层含盐量为6.12 g/kg，属于重度盐碱土壤（重度盐碱土壤含盐量大于6g/kg[3]）。试验区土壤成分，有机质含量为5.2 g/kg，钾含量为20.1 g/kg，氮含量为0.2 g/kg，磷含量为0.8 g/kg。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 供试材料

以“农大308”玉米为试验农作物。玉米生育阶段的区分，主要是由农作物自身的遗传因子所决定。此外，对农作物生长发育影响的因子，还包括降雨量、光照强度、灌水定额、灌水时间等。

1.2.2 试验设计

试验玉米全生育期为148 d。2015年4月2号，以140 mm灌溉定额进行灌水保墒，5月1号玉米播种并铺设滴灌带，5月20号进行小区秸秆覆盖。分别在5月29号、6月26号和7月10号使用滴灌设备，进行滴水灌溉，灌水定额95 mm。9月26号玉米收获。

本试验秸秆覆盖试验布置。粉碎的玉米秸秆覆盖量分别为1.2 kg·m-2（F1.2）、0.9 kg·m-2（F0.9）、0.6 kg·m-2（F0.6）、0.3 kg·m-2（F0.3）、未覆盖（CK）。4个处理组，1个对照组，玉米秸秆粉碎长度3～5 cm，玉米出苗后进行覆盖，3次重复，共计13个小区，每个小区为5 m×10 m的地块，玉米株间距为40 cm。每个小区四周留1 m的隔离区，小区随机排列。对作物覆盖前、生长期、开花期、成熟后4次数据进行分析。

1.3 试验测试指标与方法

1.3.1 测试指标

在对应试验田用土钻分别采集2.5 cm，7.5 cm，12.5 cm，17.5 cm，30 cm，50 cm，70 cm，90 cm处取土样。测定不同土壤层盐分含量及2.5 cm，7.5 cm，12.5 cm，17.5 cm土层的含水率。

1.3.2 测定方法

土样通过烤箱烘干测定含水率，取其平均值为表层土壤含水率。其次，将烘干的土样进行研磨，然后用孔径为1mm土壤筛过筛后，按水土质量5∶1的比例混合，然后用DDS-307电导率仪测定样本的电导率值然后再转换成为土壤含盐率。转换公式为[4]：

式中：y——土壤盐分质量分数,g/100g。

l——25℃时1∶5土壤水浸出液的电导率，ms·cm-1。

1.4 数据分析

试验数据采用SPSS及Excel软件进行制图及数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同秸秆覆盖量对重度盐碱地含盐量影响的剖面图

重度盐碱地农作物生长发育4个关键期土壤剖面盐分分布如图1所示。

图1 重度盐碱化土壤作物关键生育期土壤剖面盐分分布

从图1可知，土壤盐分聚集和土壤含盐量变化幅度较大主要集中土壤表层0—20 cm，在0.23%—0.95%范围之间，盐分表现出高度聚集现象，当土壤深度达到30 cm以下时，土壤含盐量趋于稳定且变化幅度相对较小；5月20日，不同处理相同土层与对照组含盐量基本相同，7月7日、8月17日、9月25日，通过秸秆覆盖处理的土壤含盐量，明显小于对照组含盐量，其中脱盐效果最为明显的是F1.2和F0.9。其中9月25日，土层含盐量整体偏大，主要是因为9月份降雨次数增多，雨量偏大，虽然降雨对土壤盐分有淋洗作用，但是短时间的连续降雨促使地下水位快速抬升，且该时间段气温较高，潜水层蒸发量大，造成该层土壤集盐过程明显。此外，该时间段玉米处于已成熟阶段，含盐量的变化对其植株的生长影响较前期作用较小，所以后期计算未对该时段进行具体分析。

2.2 不同生育期土壤脱盐效果研究

玉米根系活动层主要是土壤表层20 cm内，0—20 cm内的土壤含盐量对农作物的生长发育有着重要的影响。因此，本研究主要针对影响植株生长关键的0—20 cm土层进行分析。

设定脱盐评价指标公式[4]：

式中：a——脱盐评价指标，%；

b1——后期土层平均积盐量，g·（100 g）-1；

b2——前期土层平均积盐量，g·（100 g）-1。

设定土层平均积盐量：

式中：b——土层平均积盐量，g·（100 g）-1；

bmax——土层最大积盐量，g·（100 g）-1；

bmin——土层最小积盐量，g·（100 g）-1。

当评价指标a＜0时土壤处于脱盐状态，a≥0时土壤处于积盐状态。依据图1中的相关数据进行计算，结果如表1。

表1 不同时期与5月20日比较结果

从上述数据可以看出，利用玉米秸秆覆盖可以有效抑制土壤盐分表面聚集，同一土壤层脱盐量，秸秆覆盖处理显著高于CK，而且随着秸秆覆盖量的增加，相比CK脱盐量的幅度增大。原因一是秸秆的覆盖减少地表径流，增加雨水渗入，延长雨水在土体中的停滞时间，使可溶性盐得到有效的溶解，从而提高淋盐效果，降低土壤含盐量；其次是通过秸秆覆盖抑制棵间无效蒸发，降低盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用。当秸秆覆盖量达到F1.2与F0.9时，脱盐效果基本一致，表明当覆盖量达到F0.9时，再增加秸秆覆盖量，脱盐效果不再改善。因此，秸秆覆盖量为F0.9抑制表层土壤盐分聚集效果最佳。

2.3 表层土壤水分运移规律研究

土壤盐分伴随土壤水分的移动而运移，因此对土壤水分运移规律进行研究。玉米主要生长发育期内0—20 cm土壤表层含水率如表2所示。在播种前进行灌水保墒，使的表层土壤在秸秆覆盖前保持较高的含水率。

表2 0—20 cm土壤层体积含水率

从上表的数据分析可以得出，由于秸秆覆盖降低太阳光对表层土壤的辐射强度，抑制表层土壤水分无效蒸发，使的处理组含水率高于对照组含水率，但就玉米整个生长发育期土壤表层的含水率呈现下降的趋势。5月20日，秸秆覆盖前，对照组与处理组的含水率基本相同；7月7日含水率最高的F1.2和F0.9，比对照组含水率高出7%；8月17日含水率最高的F1.2，比对照组含水率高出13%；9月25日含水率最高的F1.2和F0.9比对照组含水率高出17%，所以秸秆覆盖对土壤表层保水效果越来越明显。从数据中也分析得出当秸秆覆盖量达到F0.9于F1.2时，含水率基本相同，从经济的角度出发，认为F0.9在保水效果方面为最佳的秸秆覆盖量。

3 结论与讨论

通过重度盐碱地不同覆盖量对盐分运移规律影响的研究，可以得出以下结论：

土壤盐分聚集和土壤含盐量变化幅度较大层，主要集中在0-20 cm的土壤表层，盐分表现出高度聚集现象，且随着覆盖时间的增长土壤含盐量变化幅度也越大。当土壤深度达到30 cm以下时，土壤含盐量趋于稳定且变化幅度相对较小。

进行秸秆覆盖处理的脱盐效果，明显好于未进行秸秆覆盖处理区。同一土壤层脱盐量随着秸秆覆盖量的增加，相比CK脱盐量的幅度增大。秸秆覆盖量达到F1.2与F0.9时，脱盐效果基本一致。表明此时再增加秸秆覆盖量，脱盐效果不再改善。这说明通过秸秆覆盖可以起到降低光照辐射强度，有效抑制植株棵间蒸发，降低可溶性盐分表聚的作用。此外，一定范围内，秸秆覆盖量与土壤脱盐效果呈正相关，当覆盖量达到F0.9时脱盐效果较佳。

秸秆覆盖降低太阳光对表层土壤的辐射强度，抑制表层土壤水分无效蒸发，具有蓄水保墒作用。当秸秆覆盖量达到F0.9于F1.2时，表层土壤含水率基本一致，因此从蓄水保墒角度认为F0.9位最佳的秸秆覆盖量。

该田间试验进行了短时间初步的研究，试验数据的得出以当地的气候条件为基础。因此，如果要全面了解不同秸秆覆盖条件下，重度盐碱地的盐分运移规律还需要在不同区域、不同气候条件下进行多年试验研究。