滴灌条件下不同改良模式对碱化土壤性质和枸杞产量的影响

沈婧丽 杨建国

摘要：为了确定宁夏河套平原碱化土壤枸杞种植最佳综合技术集成模式，采用田间试验的方法，研究了滴灌+平种、滴灌+开沟+客土回填+限根、滴灌+开沟+原土回填、滴灌+开沟+原土回填+限根4种改良模式对碱化土壤的改良效果和枸杞的增产效果。结果表明，不同改良模式均能提高碱化土壤渗透能力，降低土壤pH、全盐含量和碱化度，提高枸杞的成活率和产量。滴灌+开沟+客土回填+限根模式的砂粒含量最高，该模式能快速改善土壤渗透性能，有效淋洗盐分，使土壤pH、全盐含量、碱化度分别下降到8.93、1.330 g/kg、26.37%，是最有效的碱化土壤改良模式。滴灌+开沟+原土回填+限根模式能使土壤pH、全盐含量、碱化度分别下降到8.97、2.138 g/kg、31.26%，是最经济的碱化土壤改良模式。滴灌+开沟+原土回填+限根模式能提高枸杞的株高、地径和冠幅，增产效果最佳，鲜果产量达5 024.25 kg/hm2，较对照增产52.10%，实现了经济效益和生态效益双赢。

关键词：滴灌;碱化土壤;改良模式;枸杞;产量;水盐调控

中图分类号：S275.6文献标识码：A文章编号：1000-4440（2020）02-0343-07

Abstract： In order to determine the best comprehensive technology integration model of Chinese wolfberry planting in alkalized soil in the Hetao Plain of Ningxia， the field experiment was carried out to investigate the effect of soil improvement and yield increase under four improvement modes（drip irrigation+conventional flat planting， drip irrigation+dig trenches+external soil backfill+root restriction， drip irrigation+dig trenches+original soil backfill， drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction）. The results showed that different improvement modes could improve the permeability of alkalized soil， reduce soil pH， total salt content and alkalinity， increase the survival rate and yield of Chinese wolfberry. Drip irrigation+dig trenches+external soil backfill+root restriction was the most effective improvement model of alkalized soil， which could quickly improve soil permeability， effectively leach salt， so that soil pH， total salt content and alkalinity decreased to 8.93， 1.330 g/kg， 26.37%， respectively. Drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction could reduce soil pH， total salt content and alkalinity to 8.97， 2.138 g/kg，31.26%， respectively，which was the most economical improvement model of alkalized soil. Drip irrigation+dig trenches+original soil backfill+root restriction could increase plant height， ground diameter and crown diameter of Chinese wolfberry， and the yield increase effect was the best. Under this mode， the fresh fruit yield reached 5 024.25 kg/hm2， which was 52.10% higher than that of the control， realizing the win-win of economic and ecological benefits.

Key words：drip irrigation;alkalized soil;improvement mode;Chinese wolfberry;yield;water and salt regulation

鹽碱土是中国重要的土地资源，主要分布在华北平原、东北平原、西北内陆地区及滨海地区[1]。随着人口增长与耕地减少，资源短缺与生态恶化的矛盾越来越突出，改造治理及合理开发利用盐碱地资源，是中国农业可持续发展的重要途径之一。宁夏银北地区分布着龟裂碱土（俗称白僵土），虽经多年改良利用，但改良难度大，周期长，收益低，且改良后极易返盐，仍然为中低产田或撂荒地。近年来，脱硫石膏作为盐碱地改良剂，已在枸杞（Lycium barbarum L.）、紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、水稻（Oryza sativa L.）、油葵（Helianthus annuus L.）中得到广泛应用[2-5]。其改良原理是利用脱硫石膏溶解产生Ca2+对土壤胶体上的交换性Na+进行置换，然后通过灌溉淋洗将Na+排出土体[6]。在长期的生产实践中，研究者们提出了工程措施、农艺措施、生物措施和化学措施等盐碱地改良技术，例如：深松破土[7]、平整土地[8]、深翻晒土[9]能够改善土壤结构，增加耕层厚度;客土回填[10]使土壤孔隙度增加，加速盐分淋洗;施有机肥[11-12]、秸秆还田[13]有利于提高土壤肥力;开沟[14]、覆膜[15]可以减轻土壤盐分对作物生长的胁迫，延缓或防止积盐返盐;滴灌[16-18]提高水肥利用效率，精准调控作物根区水盐分布，并总结出了“生产和生态相结合、工程和农艺相结合、用地和养地相结合”的盐碱地滴灌治理新模式。枸杞具有较强的耐盐碱和耐旱性，适宜在盐碱、干旱和沙荒地种植，经济效益和生态效益俱佳，是宁夏的传统优势特色产业，也是自治区政府确定的四大战略性支柱产业之一，但土壤碱化障碍和灌溉用水匮缺问题严重制约了枸杞产业的快速发展。张玉龙等[19]发现枸杞单作或间作模式均能有效增加土壤含水率，降低土壤盐分，达到改良盐碱地的效果。吴全等[20]研究了不同灌溉模式对土壤及地下水矿化度和埋深的影响，发现土壤盐分发生表聚现象，在40 cm深处降到最低，提出了适合当地枸杞生产的最优灌溉模式。脱硫石膏与结构改良剂配合施用效果优于单施脱硫石膏，能提高土壤有机碳、全氮、总孔隙度和大粒级团聚体含量，降低土壤pH、全盐含量和容质量，从而促进枸杞生长发育，提高枸杞产量[21]。万书勤等[22]提出的“咸水滴灌+高垄+覆膜”模式，陈建等[23]提出的“灌溉+有机肥+黄沙+脱硫石膏”模式改良盐碱地取得了一定成果，但在滴灌土壤水盐调控的基础上，综合技术集成模式对碱化土壤改良效果和枸杞增产效果的研究鲜有报道。为此，针对宁夏独特的土壤、气候、水质条件，将现有的单项技术优化组装配套，通过相互配合、优势互补、综合治理，探索出适合宁夏河套平原碱化土壤种植枸杞最佳综合技术集成模式，为盐碱地节水生态治理与枸杞生态产业技术体系建立提供必要的试验依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验在宁夏石嘴山市平罗县西大滩镇前进农场撂荒地（38°50′N，106°23′E）进行。该地雨季主要集中在6-9月，年平均气温为9.5 ℃，年平均降水量为174.7 mm，年平均蒸发量为2 041.7 mm，属龟裂碱土重度盐碱荒地，具有特殊的外部景观和剖面形态，表层有龟裂纹的结壳，几乎不能生长植物，结壳下为短柱状结构的碱化层，湿时膨胀黏重，干时坚硬板结，有机质含量低，通气透水性极差，表层下约70 cm处为砂土层，试验地土壤理化性状详见表1。地下水水位为2.39 m，pH为8.25，矿化度为0.597 g/L。

1.2试验材料

供试枸杞品种为宁杞7号。脱硫石膏来自宁夏马莲台发电厂，主要成分为CaSO4·2H2O，pH为7.95，容质量为1.03 g/cm3，结晶水含量为11.10%。有机肥采用牛粪。客土（黄沙土）pH为9.69，全盐为0.330 g/kg，碱化度为0.71%。机井井水pH为8.02，矿化度为0.438 g/L。

1.3试验设计

试验于2017年进行，采用随机区组设计，设4个处理，3次重复。对照（CK）：在滴灌条件下采用平种的方式种植枸杞，简称滴灌+平种;处理1（T1）：在滴灌条件下先挖种植沟（宽度40 cm，深度80 cm），沟内覆盖地膜，膜上每隔50 cm打孔，依次铺玉米秸秆、牛粪，用沙土填满种植沟并压实，然后种植枸杞，简称滴灌+开沟+客土回填+限根;处理2（T2）：在滴灌条件下先挖种植沟（宽度40 cm，深度80 cm），依次铺玉米秸秆、牛粪，用经过深翻晒土后的原土继续回填种植沟并压实，然后种植枸杞，简称滴灌+开沟+原土回填;处理3（T3）：在滴灌条件下先挖种植沟（宽度40 cm，深度80 cm），沟内覆盖地膜，膜上每隔50 cm打孔，依次铺玉米秸秆、牛粪，用经过深翻晒土后的原土继续回填种植沟并压实，然后种植枸杞，简称滴灌+开沟+原土回填+限根。

试验前先将脱硫石膏均匀撒施在土壤表面，施用量為28 000 kg/hm2，进行翻耕、深松耕、旋耕，再用激光平地仪平田整地。2017年4月15日人工种植枸杞，选种2年生枸杞苗，株距为1.0 m，行距为3.5 m。枸杞移栽后，每行铺设1条滴灌管，滴头间距为0.5 m，每隔10 d灌1次水，灌水定额为每次50 m3/hm2，灌水时间为1.5 h，总灌溉定额为500 m3/hm2。小区长6.0 m，宽3.5 m，面积21 m2，其他灌水、施肥等栽培技术完全相同。

1.4测定指标及方法

土样的采集：在距枸杞树20 cm的范围内，通过五点取样法用土钻分别采集0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土层深度的土壤样品，去除植物根系和石块等杂物，自然风干后磨碎过1 mm孔径筛，用于测定土壤理化性状。

土壤理化性状的测定：土壤含水率，采用烘干法测定;土壤pH，采用pH计测定（水土比2.5∶1.0，质量比）;土壤全盐含量，采用电导法测定（水土比5∶1，质量比）;土壤交换性钠含量，采用火焰光度法测定;土壤阳离子交换量，采用乙酸钠法测定;土壤碱化度由土壤交换性钠含量、土壤阳离子交换量计算得出，计算公式为土壤碱化度=土壤交换性钠/土壤阳离子交换量×100;土壤机械组成，采用吸管法测定，按照国际制土壤质地分类标准划分土壤质地。

枸杞生长发育的测定：2017年6月15日测定各处理枸杞的成活率;2017年7月15日用钢卷尺测定枸杞的株高和冠幅，用数显游标卡尺测定枸杞的地径。

枸杞产量的测定：2017年8月9日各处理选取15粒枸杞鲜果，用数显游标卡尺测定纵径、横径;选取100粒枸杞鲜果，用电子天平称质量，得出百粒鲜质量，烘干后再称质量，得出百粒干质量;2017年7月1日开始每隔7 d采摘1次枸杞鲜果，按小区测定各次产量，累积得出枸杞年产量。

枸杞品质的测定：在收获盛期多点采集果实混合样，测定枸杞总糖、多糖、甜菜碱、黄酮、β-胡萝卜素含量。枸杞总糖含量采用直接滴定法测定，枸杞多糖含量采用苯酚-硫酸比色法测定，枸杞甜菜碱含量采用离子色谱法测定，枸杞黄酮含量采用分光光度法测定，枸杞β-胡萝卜素含量采用液相色谱法测定。

1.5数据分析

试验数据使用Excel 2007整理和作图，利用DPS 7.05进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同改良模式对碱化土壤性质的影响

2.1.1对碱化土壤含水率的影响土壤水分是枸杞水分的直接来源，对其生长发育起着重要作用。不同改良模式0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土壤含水率的变化情况见图1、图2和图3。T1、T2、T3的土壤含水率明显低于CK，说明3种改良模式均能提高碱化土壤渗透能力，但提高的程度各不相同，表现为T1>T3>T2>CK。究其原因，降雨或滴灌后，CK碱化土壤透水性差，水分很难下渗，极易造成积水;T1土壤含水率低于其他处理，表明黄沙土土粒间隙大，通气和渗水性能好;T2和T3处理打破了原有土层结构，促进土壤团粒结构的形成，使土壤变得疏松，空隙增加，有利于土壤水分的下渗;T3在T2的基础上，采取枸杞种植沟内覆盖地膜的改良措施，能避免地表水分横向流动而形成积水区，更好节约水资源，提高水分利用率。

2.1.2对碱化土壤pH的影响土壤pH影响营养物质的吸收和枸杞的生长发育，同时还能影响土壤中各种养分的有效性。从表2中可以看出，不同改良模式下较试验地原始土壤pH都有所下降，降低幅度表现为T1>T3>T2>CK，T1和T3差异不显著。T1处理较CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土层深度中分别下降10.97%、8.82%、4.81%，T2处理分别下降1.14%、1.33%、3.17%，T3处理分别下降10.66%、8.00%、4.70%。T1处理降低土壤pH效果优于其他处理，主要是因为客土回填采用的黄沙土取自当地，其pH为9.69，低于试验地土壤pH;T3的降低效果显著，说明原土回填改良措施能够降低土壤pH，结合覆膜种植效果更加明显。

2.1.3对碱化土壤全盐含量的影响枸杞的耐盐碱能力强，适应范围广，是盐碱地改良的先锋植物，但如果土壤含盐量过高，其生长将会受到严重抑制甚至死亡。从表2中可看出，不同改良模式下在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm和40.1～60.0 cm土层深度土壤全盐含量均低于试验地原始土壤，下降程度表现为T1>T3>T2>CK。T1处理较CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm和40.1～60.0 cm土层分别降低83.00%、33.35%、26.94%，T2处理分别下降9.96%、22.49%、1.48%，T3处理分别下降46.85%、25.76%、4.34%。T1处理控抑盐效果极显著优于其他处理，根本原因在于客土回填所用的黄沙土含盐量低，为0.330 g/kg，再经过滴灌和降雨淋洗，盐分随水流出土体;T2和T3处理的效果次于T1，说明原土回填改良措施中将表层黏土和深层沙土均匀混合后回填提高了土壤通气透水性能，可以降低土壤盐分含量，枸杞覆膜种植能够隔离并排出盐分，防止深层和周边土壤中盐分侵入。

2.1.4对碱化土壤碱化度的影响试验地原始土壤碱化度很高，平均值为44.87%，该地区植物几乎不能生存。不同改良模式可明显降低土壤碱化度，总体表现为T1>T3>T2>CK（表2）。T1处理较CK在0～20.0 cm、20.1～40.0 cm、40.1～60.0 cm土层深度中土壤碱化度分别下降42.77%、34.07%、42.56%，T2处理分别下降22.25%、23.40%、21.59%，T3处理分别下降28.42%、28.61%、27.67%。T1处理降低土壤碱化度的效果更显著，说明利用碱化度为0.71%黄沙土进行客土回填的改良措施能快速降低土壤的碱化度。T2和T3处理对土壤碱化度的降低效果在0～20.0 cm和20.1～40.0 cm土层深度中差异显著，而在40.1～60 cm土层中差异不显著。

2.1.5对碱化土壤机械组成的影响不同改良模式下土壤颗粒组成中以沙粒为主，T1沙粒含量最高，平均值为90.77%，属于沙土类沙及壤质沙土;T2、T3次之，介于沙土类和黏土类之间;CK沙粒含量最低，平均值为39.23%，属于黏土类壤质黏土（表3）。沙土通透性强，土壤氧气含量高，但蓄水能力差;黏土蓄水能力强，但通透性差，土壤中氧气含量少，枸杞根系发育也会因土壤黏实而不易向下生长。T2和T3土壤质地介于沙土与黏土之间，兼具两者的优点，通气透水，保水保肥，这样的土壤条件更适合枸杞生长发育。

2.2不同改良模式对枸杞生长和产量的影响

2.2.1对枸杞生长指标的影响由表4可知，不同改良模式处理的枸杞成活率存在显著性差异，CK、T1、T2和T3分别为71.43%、95.02%、85.71%、92.86%，说明采用T1和T3的技术集成模式能够提高枸杞移栽定植的成活率，较CK分别提高33.03%、30.00%。不同改良模式下枸杞株高、地径和冠幅变化规律基本一致，都表现为T3>T1>T2>CK。与CK相比，T1和T3处理分别提高枸杞株高34.62%、38.46%，T2的效果次之。T1、T2、T3与CK相比枸杞植株地径分别增加了48.80%、40.51%、86.30%，差异极显著，其中，T3处理对枸杞植株地径的影响最大。T3枸杞冠幅大于CK、T1和T2，且差异显著，T3较CK枸杞冠幅提高97.50%。

2.2.2对枸杞产量指标的影响枸杞产量测定结果（表5）表明，不同改良模式处理的果实纵径、横径、百粒鲜质量、百粒干质量差异不显著，其中，T3最高，较CK分别增加8.95%、5.89%、12.51%、22.83%;不同改良模式均有利于提高枸杞产量，T3较其他处理增产效果最佳，鲜果产量达5 024.25 kg/hm2，干果产量为1 246.71 kg/hm2，较CK均增产52.10%。

2.2.3对枸杞品质指标的影响枸杞品质测定结果（表6）表明，T3总糖含量最高，T1次之，相比于CK分别增加了13.95%、12.40%;T1和T3多糖含量极显著高于其他处理，较CK增加24.24%;从枸杞甜菜碱、黄酮、β-胡萝卜素含量变化来看，T3效果最佳，较CK分别提高了46.55%、12.74%、76.50%。

3讨论

宁夏河套平原枸杞种植主要采用漫灌平种的方式，不仅会造成水资源的极大浪费，还可能引起土壤次生盐碱化问题。枸杞属于盐生植物，盐分在其生长发育中具有重要的调节作用，对枸杞的产量和品质都有一定的影响[24-25]。本研究在总结前人研究成果的基础上，创新性地提出滴灌+平种、滴灌+开沟+客土回填+限根、滴灌+开沟+原土回填、滴灌+开沟+原土回填+限根4种技术集成改良模式。通过分析各种改良模式对碱化土壤性质的作用效果，发现不同改良模式均能提高碱化土壤渗透能力，降低土壤pH、全盐含量和碱化度，其中，滴灌+开沟+客土回填+限根模式的土壤沙粒含量最高，平均值为90.77%，土壤空隙大，黏性弱，能快速改善土壤渗透性能，有效淋洗盐分，使土壤pH、全盐含量、碱化度分别下降到8.93、1.330 g/kg、26.37%，是碱化土壤最有效的改良模式。张体彬等[26-28]采用滴头下设置沙穴的方式滴灌种植枸杞，对灌溉水进行“二次分配”，显著改善了土壤渗透性能，有效淋洗了盐分。尹志荣等[29]和吕建东等[30]的研究结果也表明盐碱地覆盖细沙的抑盐效果最显著。滴灌+开沟+原土回填和滴灌+开沟+原土回填+限根模式打破了原有的土层结构，将表层黏土和深层沙土均匀混合，提高了土壤渗水速率，降低了土壤盐碱化程度。滴灌+开沟+客土回填+限根的改良模式见效快，工程大，费用高，而滴灌+开溝+原土回填+限根模式能使土壤pH、全盐含量、碱化度分别下降到8.97、2.138 g/kg、31.26%，是最经济的碱化土壤改良模式。

采用滴灌+开沟+客土回填+限根和滴灌+开沟+原土回填+限根的技术集成改良模式，能够提高枸杞移栽定植的成活率，较对照分别提高33.03%、30.00%。滴灌+开沟+原土回填+限根模式增加产量和提高品质的效果最佳，鲜果产量达5 024.25 kg/hm2，较对照增产52.10%。综合不同改良模式对碱化土壤的改良效果和对枸杞产量及品质的提升效果，滴灌+开沟+原土回填+限根模式优于其他技术集成模式，具有提质、节本、增效等优点，值得大力推广应用。

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（责任编辑：张震林）