垄作和覆膜下盐碱地水盐运移和大豆产量的变化

梁新书 张凯 廉晓娟 王艳 薛铸

摘要：选择河北省黄骅市中度盐碱土区布置夏播大豆［Glycine max （L.） Merr.］田间试验，共设平播（对照）、平播覆膜、垄作及垄作覆膜4个处理，研究垄作和覆膜对土壤水盐运移和大豆产量的影响。结果表明，与传统平播方式相比，平播覆膜处理对土壤水盐运移和大豆产量的影响不显著；垄作处理能显著改变土壤水盐分布，特别是大豆生长中后期降雨量开始减少后，垄作定植沟会产生叠加集雨效果，显著提高大豆生长中期0～20 cm和20～40 cm土壤含水量，减缓作物生长后期向表层返盐进程，有效降低土壤表层盐分含量，对保障大豆植株生长和产量均有一定的促进效果，可增产27.2%；垄作覆膜处理效果与垄作处理类似，覆膜措施影响不显著。垄作技术可以作为滨海盐碱地夏播大豆种植的农耕措施。

关键词：盐碱地；大豆［Glycine max （L.） Merr.］；垄作；覆膜；水盐运移；产量

中图分类号：S343.4；S565.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）06-0001-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.001 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Changes of water and salt transport and soybean yield in saline-alkali soil under ridge cropping and plastic film mulching

LIANG Xin-shu1， ZHANG Kai2， LIAN Xiao-juan1， WANG Yan1， XUE Zhu2

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Tianjin Academy of Agriculture Sciences， Tianjin  300192， China；

2. College of Water Conservancy Engineering， Tianjin Agricultural University， Tianjin  300384， China）

Abstract： The field experiment of summer sowing soybean ［Glycine max （L.） Merr.］ was conducted in the moderate saline-alkali soil area of Huanghua City， Hebei Province. Four treatments， namely flat sowing （control treatment）， flat sowing with plastic film mulching， ridging planting， and ridging planting with plastic film mulching， were set up to study the effects of ridge planting and film mulching on soil water and salt transport and soybean yield. The results showed that compared with the traditional flat sowing， flat sowing with plastic film mulching had no significant effect on soil water and salt transport and soybean yield， while ridge planting could significantly change soil water and salt distribution. When the rainfall began to decrease in the middle and late stages of soybean growth， in ridge planting and planting the furrow would produce the effect of superimposed rainwater harvesting， significantly increase the soil water content of 0～20 cm and 20～40 cm in the middle stages of soybean growth， slowe down the process of returning salt to the surface layer at the late growth stage， effectively reduced the salt content in the surface layer of soil， promote the growth and yield of soybean to a certain extent， and increase the yield by 27.2%. The effect of ridge planting with plastic film mulching was similar to that in ridge planting， and the effect of plastic film mulching was not significant in this experiment. The research showed that ridge planting technology could be used as one of the important agricultural measures for summer soybean planting in coastal saline-alkali soil.

Key words： saline-alkali soil； soybean［Glycine max （L.） Merr.］； ridge cropping； film mulching； water and salt transport； yield

大豆［Glycine max （L.） Merr.］作为人体蛋白质和油脂的重要来源，对中国居民营养安全和身体健康十分重要。随着居民生活水平的不断提高和膳食营养结构的不断优化，大豆需求量将会持续增加，由于国产大豆供应不足，进口量逐年攀升，2022年进口大豆9 108万t，已成为全球最大净进口国。面对复杂多变的全球贸易形势，大力发展大豆产业对保障粮食安全和提高自给水平具有重要意义［1，2］。盐碱地作为中国重要的土地后备资源，合理开发利用其种植大豆是缓解土地资源不足、提高大豆种植面积的重要发展方向。

针对盐碱地改良利用方面，目前在水利工程改良、化学改良剂、农业耕作及生物措施等方面取得了一定成果。通过挖掘深度低于地下水位的明沟或埋设暗管，与灌排相结合，均可达到淋盐洗盐的效果［3］。在盐碱土中施入脱硫石膏、蚯蚓粪、沸石等单一或配施多种改良剂均可以降低土壤pH和含盐量［4］。韦本辉等［5］的研究发现，利用超深耕的粉垄耕作技术可以使土壤盐分向下迁移而下层盐分不易上移，保证上层土壤盐分相对较低，利于作物生长。杨策等［6］的研究指出，滨海重盐碱地采取生物措施种植盐地碱蓬，植物的生长能显著改善土壤结构，加速土壤水分入渗，促进土壤盐分的淋洗，从而降低土壤含盐量。但现有改良措施多数存在费用高、周期长、淡水资源缺乏、不易推广等方面的局限性［7-10］。盐碱地开发利用的关键在掌握土壤水盐运移规律的基础上进行科学调控。基于“盐随水来、盐随水去”的一般规律，充分利用自然降水进行淋盐种植作物相对来说是一种成本较低的措施。为此，本研究在黄淮海夏大豆种植产区探索盐碱地雨养种植大豆，立足当地水土条件，开展垄作和覆膜措施对盐碱土壤水盐运移及大豆产量的影响试验，旨在为滨海盐碱地大豆产能提升提供科学建议。

1 材料与方法

1.1 田间试验条件概况

试验在河北黄骅友和种植合作社进行，土壤类型为盐碱土。该地属于暖温带半湿润季风气候，盐碱地分布广泛。供试大豆品种为冀豆12，为中早熟品种，抗倒伏和综合抗病能力较强，抗旱、耐涝，有一定的耐盐碱能力。供试土壤基本理化性质为碱解氮52.81 mg/kg、有效磷18.00 mg/kg、速效钾141.5 mg/kg、有机质9.74 g/kg、pH 8.59、含盐量3.02 g/kg。

1.2 试验处理

试验设4个处理：①平播对照（CK），按当地平播方式种植大豆，种植密度行距40 cm、株距9 cm；②平播覆膜处理（F），按对照处理方式播种，种植行内隔1行平铺覆膜于行间，膜上零散覆土用以加固；③垄作处理（R），起垄宽40 cm、高15 cm，垄间种植沟40 cm，在种植沟内按对照株行距播种；④垄作覆膜处理（RF），按起垄处理一样整地，在此基础上垄上覆膜。每个处理重复3次，随机排列，共计12个小区，试验每个重复每个小区面积43.2 m2。

试验于2022年6月21日播种，2019年10月15日收获。复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶30∶8）按150 kg/hm2施用量作为底肥均匀撒施，机械深耕，将肥料翻入土内，深度30～40 cm；结荚期按150 kg/hm2用量追施复合肥，氮、磷、钾比例与底肥一致。

1.3 测定项目及方法

分别于大豆生长前期（8月1日）、中期（9月6日）和拉秧期（10月15日）于种植行内取土样，分0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三层，采用烘干法测定土壤含水量，采用重量法测定土壤含盐量。大豆成熟时，每小区量1 m2的样方，调查株数、单株结荚数、百粒重和产量，株数和产量数据折算成每公顷株数和产量。

数据处理采用Excel 2010和SPSS 17.0软件，采用Tukey检验进行多重比较。为了进一步分析垄作和覆膜对大豆生长的影响，针对大豆产量及构成因素方面的数据进行了垄作、覆膜及垄作×覆膜双因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 垄作和覆膜对大豆产量及构成因素的影响

从表1可以得出，CK大豆产量最低，其他处理较CK增产4.1%～31.6%，F与CK差异不显著，R、RF与CK差异显著（P<0.05），进一步通过双因素分析得出，垄作影响显著（P<0.01），覆膜和垄作×覆膜影响不显著。通过产量构成因素株数、单株结荚数和百粒重可以看出，株数和百粒重处理间显著（P<0.05），其中RF百粒重与CK、F差异显著，R、RF株数与CK差异显著；双因素分析得出，垄作影响显著（P<0.01），覆膜和垄作×覆膜影响不显著，结果与产量数据类似；不同处理对单株结荚数影响不显著。由此看来，不同处理增产主要是由于垄作通过影响株数和百粒重所致。

2.2 垄作和覆膜对土壤水分运移的影响

试验期间降雨总量547.3 mm，从图1可以看出，降雨在整个大豆生长期分布不均，前多后少，6月21日至8月1日降雨301.9 mm，8月2日至9月6日降雨197.2 mm，9月6日至10月15日降雨48.2 mm。从图2可以看出，CK土壤含水量大豆生长前期较高，后期较低。与CK相比，F的土壤含水量变化差异不显著。R和RF的土壤含水量变化基本一致，且在大豆生长前期（8月1日）0～20 cm、20～40 cm及40～60 cm土壤含水量均与CK无显著差异；在大豆生长中期（9月6日），2个处理0～20 cm及20～40 cm土壤含水量显著高于CK，40～60 cm土层土壤含水量无显著差异；在大豆拉秧期（10月15日），2个处理0～20 cm土壤含水量与CK无显著差异，20～40 cm及40～60 cm土壤含水量显著高于CK。上述结果表明，在大豆中后期降雨相对较少时，垄作措施使种植沟具有一定的叠加集雨效果 ，当传统平播方式下大豆开始逐渐消耗40～60 cm较深土层中的水分时，垄作处理还能保障20～40 cm土壤水分供应。

2.3 垄作和覆膜对土壤盐分运移的影响

从图3可以看出，CK经过301.9 mm的降雨淋盐过程，大豆生长前期（8月1日）的土壤含盐量降到1.47 g/kg，随着雨季的结束，大豆拉秧期（10月15日）土壤含盐量上升到2.13 g/kg。与CK相比，F的土壤含盐量无显著差异；R和RF的土壤含盐量变化基本一致，与CK相比，R和RF在大豆拉秧期（10月15日）0～20 cm及40～60 cm土层土壤含盐量显著降低，在大豆生长前期和中期各土层土壤含盐量均无显著差异。上述结果表明，在降雨较多时，各处理土壤含盐量差异不显著，当雨季过后降雨量减少时，垄作处理具有一定种植沟集雨效果，能减缓土壤返盐进程，显著降低根层土壤含盐量。

3 讨论

盐碱土的形成主要受气候、地形等自然因素和灌排措施、农业耕作等人为因素的综合影响。在干旱半干旱地区，降水和蒸发显著影响土壤水盐运移，特别是年内降水分布不均会导致土壤水盐具有明显的动态规律。雨季时，降水量大于蒸发量，土壤淋溶洗盐作用较强，表层盐分会向下运移；旱季时，降水量小于蒸发量，土壤深层盐分会在毛细管作用下向表层运移［11，12］。本试验在遵循此规律的基础上，设置垄作处理，试图利用微地形的改变在降雨时通过垄沟集雨量叠加增强淋溶作用，另设置覆膜处理，假设其能减缓蒸发返盐过程，从而有效降低土壤表层盐分。从试验结果来看，当雨季过后降雨量减少时，垄作处理种植沟内表层降盐效果明显，主要是由于垄沟内单位土壤面积内获得的降雨量增加、淋溶洗盐作用加强导致的。这部分结果的机理与西北旱区应用的全膜覆盖垄沟播技术有一定的相似之处［13-15］，但不同的是，滨海盐碱地在进入夏汛期降雨量过大时，垄作表层降盐效果不理想，主要是降雨量大时盐碱地入渗慢，易造成涝害，一般会选择排水措施减少积水，相当于垄沟淋溶降盐的时间与传统平播方式基本一致，导致处理间差异不显著。本试验中，覆膜处理对土壤水盐运移影响不显著，一方面可能是在大田生产中白色薄膜由于夏季大风、杂草生长等原因容易产生破损，导致保墒能力降低；另一方面当大豆植株生长到叶片能遮盖住过道时，也具有一定的降低土壤蒸发的能力，从而减弱了覆膜的效果。

农业措施通过改变盐碱土水盐运移与分布最终影响作物的生长发育。本试验表明，垄作可通过种植沟的集雨叠加作用增加土壤淋溶作用和保墒能力，当传统平播方式下大豆开始消耗深层土壤水分时，垄作还能保障耕层土壤较高的水分含量，较强的淋溶和保墒能力也促进了压盐进程、减缓了返盐过程，能一定程度降低土壤含盐量，良好的水盐状况有利于大豆出苗生长及子粒的形成，最终使得大豆增产。大田试验环境复杂多变，存在诸多不确定性，特别是降雨量在大豆整个生育期内的分布状况决定了作物的生长发育［16，17］。本试验中，相较于以往年份，雨季有所提前，前期雨水较多，有利于盐碱地洗盐，促进作物生长。如果前期降水少，淋盐效果不理想，可能导致整体出苗不好，即便后期降水也很难弥补缺苗对产量的影响。因此，为了应对气候和降雨的多变性，垄作处理如何配套其他盐碱地改良措施来确保大豆产能提升还需要进一步研究。

4 小结

在滨海地区中度盐碱地上，采用垄作雨养模式种植夏播大豆，通过微地形的改变，相比传统平播方式，通过定植沟内集雨富集，优化了土壤水盐运移分布，促进了大豆植株的出苗和产量的形成，可增产27.2%；覆膜措施在本试验中效果不显著。

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