我国可利用盐碱土面积约为 3.67×10⁷ hm²，其中约 0.67×10⁷ hm² 盐碱地具备农业改良潜力，主要分布于东北、中北、西北、华北和滨海五大区^[1]。滨海盐碱地涉及我国 11 个省市的海岸线，分布极其广泛^[2]。渤海湾西岸滨海平原盐碱土具有含盐量高，盐分组成以氯化物为主的特点，加之地势较低，排水不畅，土壤脱盐困难，造成耕地生产力低下^[3]。因此，改善土壤的水盐分布状况、合理开发利用盐碱地，对我国滨海地区的生态环境保护和农业可持续发展具有重要的现实意义。

硅元素被认为是氮、磷、钾之后的第四大营养元素，硅肥是一种中量元素肥料，可以提高作物抗逆性，对作物生长具有促进作用^[4-5]。束良佐等^[6]研究发现在盐胁迫条件下，硅可通过提高玉米叶片叶绿素含量，从而显著提高叶片的光合速率，以及增加玉米干重；Xie 等^[7]通过大田试验发现，适量施用硅肥能够提高玉米的气孔导度、胞间 CO₂ 浓度和光合速率，同时显著降低玉米的蒸腾速率，进而提高玉米产量；Daoud 等^[8]研究显示，添加外源硅能够增加小麦孕穗期叶片的歧化酶与过氧化氢酶活性，提高盐水灌溉条件下的耐盐性；张倩等^[9]研究表明，硅肥可显著提高棉花幼苗叶片鲜质量、根系活力，显著降低游离脯氨酸含量，可减轻盐胁迫对棉苗损伤程度，促进正常生长。有机硅复合肥是我国近年来发展的新型化肥，具有高缓释性能、可生物降解、无环境污染等特点，用于农业生产及盐碱地改良具有良好的实用价值^[10-13]。

本文以渤海湾西岸中度滨海盐碱土为研究对象，通过大田玉米小区试验，研究有机硅复合肥不同施用量对中度盐碱土水盐运移以及玉米产量的影响，以期为渤海湾西岸滨海平原盐碱土壤的改良增产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况与材料

试验于河北省沧州市海兴县中国科学院海兴实验站（38°13′N，117°48′E）开展，试验区属暖温带半湿润大陆季风气候，降水多集中在 6、7、8 月，年均气温 12℃，平均日照时数为 2750 h，无霜期 181 d，年平均降水量为 600 mm，土壤类型为中度盐碱土，作物种植模式为冬小麦-夏玉米轮作。试验前土壤的基本理化性质见表1。试验所用有机硅复合肥由河北硅谷有限公司提供，磷酸二铵由实验站提供，所用肥料养分含量见表2。

1.2 试验设计

试验于 2021 年 5 月开始，至 2021 年 10 月结束，于 2021 年 5 月按小区撒肥后立即旋耕，与耕层土壤混匀，玉米于 2021 年 6 月播种，10 月收获，玉米生长期间除草、防病虫等管理措施与当地管理模式一致。本试验设置 5 个处理，分别为：CK（未施肥）、 C1（600 kg·hm^-2 磷酸二铵）、C2（375 kg·hm^-2 有机硅复合肥）、C3（750 kg·hm^-2 有机硅复合肥）、 C4（1125 kg·hm^-2 有机硅复合肥），每个处理 3 次重复，共计 15 个小区，各小区面积为 10 m×7 m= 70 m²。

1.3 样品采集

分别在苗期、拔节期、灌浆期、成熟期取土样，取土深度为 0～40 cm，利用取土钻分 0～20 cm（上层）和 20～40 cm（下层）取土；一部分新鲜土样用于测定土壤含水量，另一部分土样经自然风干后过 1 mm 筛，用于测定土壤 pH 值、土壤电导率、土壤含盐量及土壤水溶性 Na⁺、Cl^- 含量。成熟期采集玉米植株，测定玉米地上部和根系重量，记录穗粒数并测定百粒重，计算玉米产量。

1.4 测定项目及方法

土壤含水量：采用烘干称重法进行测定。

土壤 pH 值：利用 pH 计测定（土水比为 1∶2.5）。

土壤水溶性盐含量：利用电导率仪测定（土水比 1∶5），并根据已测得的电导率值与烘干残渣法测得的土壤含盐量建立线性关系，计算式为：

$\mathrm{y}=3.0906{\mathrm{E}\mathrm{C}}_{1:5}+0.0087$

式中：y 为土壤含盐量（g·kg^-1）；EC_1∶5 为土壤浸提液的电导率值（土水比为 1∶5）（mS·cm^-1）。

水溶性 Na⁺、Cl^- 含量：水溶性 Na⁺ 含量取部分土壤浸提液（土水比 1∶5），稀释 5 倍后，采用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES）测定；水溶性 Cl^- 含量采用硝酸银滴定法测定。

玉米生物量及产量：玉米根、茎叶、果穗分别装入牛皮纸袋在烘箱内 105℃杀青 2 h，并于 75℃下烘至恒重后，测定每株根部干物质质量、地上部干物质质量、百粒质量、穗粒数，计算玉米产量。

1.5 数据分析

采用 Excel 2010 进行数据整理与绘图，利用 SPSS 20.0 对数据进行单因素方差分析，采用最小显著差异法（LSD）检验处理间的差异性。

2 结果与分析

2.1 有机硅复合肥对土壤含水量的影响

玉米不同生育期内 0～20 cm（上层） 和 20～40 cm（下层）土层土壤含水量动态变化如图1 所示。结果表明：不同生育期处理后土壤的含水量与 CK 之间存在一定差异，均比 CK 要高，上层土的差异性大于下层土。随着有机硅复合肥施用量的增加，不同生育期上下土层的土壤含水量均呈增加趋势，生育初期的增加幅度大于生育末期，上层土壤的增加幅度大于下层土壤。与 CK 相比，C4 处理土壤含水量的增加幅度最显著，0～20 和 20～40 cm土层的土壤含水量，在苗期分别增加了 4.57% 和 3.57%，在拔节期分别增加了 3.70% 和 1.08%，在灌浆期分别增加了 2.88% 和 0.51%，在成熟期分别增加了 2.12% 和 1.96%。由图1 可见，与 CK 相比，4 种处理均不同程度地增加了土壤含水量，增加效果为 C4>C3>C2>C1。

注：图中不同字母表示同一生育期内不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。

2.2 有机硅复合肥对土壤 pH 的影响

玉米不同生育期内 0～20 cm（上层）和 20～40 cm（下层）土层土壤 pH 值动态变化如图2 所示； 结果表明：不同生育期处理后土样的 pH 值与 CK 之间存在一定差异，均比 CK 要低。随着有机硅复合肥施用量的增加，0～20 和 20～40 cm 土层，不同生育期的土壤 pH 值均呈降低趋势，上层土壤生育初期的降低幅度大于生育末期。与 CK 相比， C4 处理 pH 值的降低幅度最显著，0～20 和 20～40 cm 土层的土壤 pH 值，在苗期分别降低了 0.81 和 0.49，在拔节期分别降低了 0.38 和 0.22，在灌浆期分别降低了 0.24 和 0.37，在成熟期分别降低了 0.47 和 0.54。由图2 可见，与 CK 相比，4 种处理均不同程度地降低了土壤 pH 值，降低效果表现为 C4>C3>C2>C1。

2.3 有机硅复合肥对水溶性盐含量的影响

土壤含盐量是表征土壤盐渍化程度的重要指标。玉米不同生育期内 0～20 cm（上层）和 20～40 cm（下层）土层土壤含盐量动态变化如图3 所示； 不同生育期处理后土样的土壤含盐量与 CK 之间存在显著差异，均比 CK 值要低。各处理上、下土层的土壤含盐量随时间推移均呈显著降低趋势，在成熟期达到最低值。随着有机硅复合肥施用量的增加，0～20 和 20～40 cm 土层不同生育期的土壤含盐量均呈显著降低趋势，上层土壤的降低幅度大于下层土壤。与 CK 相比，C4 处理土壤含盐量的降低幅度最显著，0～20 和 20～40 cm 土层的土壤含盐量，在苗期分别降低了 52.26% 和 48.97%，在拔节期分别降低了 68.46% 和 76.47%，在灌浆期分别降低了 71.06% 和 72.60%，在成熟期分别降低了 70.35% 和 60.08%。由图3 可见，与 CK 相比，4 种处理均显著降低了土壤含盐量，降低效果表现为 C4>C3>C1>C2。

2.4 有机硅复合肥对 Na⁺ 和 Cl^- 含量的影响

玉米不同生育期内 0～20 cm（上层）和 20～40 cm（下层）土层土壤 Na⁺ 和 Cl^- 含量动态变化如图4、5 所示；不同生育期处理后土样的 Na⁺ 和 Cl^-含量与 CK 之间存在差异，均比 CK 要低，下层土的差异性大于上层土，生育初期的差异性大于生育末期。随着有机硅复合肥施用量的增加，不同生育期上下土层的 Na⁺ 和 Cl^- 含量均呈降低趋势，与 CK 相比，C4 处理 Na⁺ 和 Cl^- 的降低幅度最显著，0～20 和 20～40 cm 土层的 Na⁺ 含量，在苗期分别降低了 30.77% 和 71.35%，在拔节期分别降低了 63.19% 和 85.11%，在灌浆期分别降低了 66.62% 和 88.35%，在成熟期分别降低了 84.94% 和 84.42%；0～20 和 20～40 cm 土层的 Cl^- 含量，在苗期分别降低了 81.56% 和 23.70%，在拔节期分别降低了 82.04% 和 68.59%，在灌浆期分别降低了 82.60% 和 80.75%，在成熟期分别降低了 68.17% 和 65.71%。由图4、 5 可见，与 CK 相比，4 种处理均不同程度地降低了土壤 Na⁺ 和 Cl^- 含量，降低效果表现为 C4>C3>C1>C2。

2.5 有机硅复合肥对玉米生物量及产量特性的影响

不同处理对玉米生物量及产量特性的影响见表3，4 种处理下玉米生物量及产量与 CK 之间存在显著差异，处理后的值均比 CK 值高。随着有机硅复合肥施用量的增加，玉米地上干重、穗粒数和产量呈增加趋势，而地下干重在 C3 处理时达到最大。与 CK 相比，C4 处理的地上干重、穗粒数和产量增加幅度最大，分别增加了 28.27%、64.86% 和 56.93%，其次是 C3 处理，分别增加了 14.65%、 52.70% 和 47.06%。此外，C3 处理的地下干重与 CK 相比，增加幅度最大，增加了 17.78%，其次是 C4，增加了 16.15%。由表3 可知，与 CK 相比，4 种处理均不同程度地增加了玉米生物量及产量，增加效果为 C4>C3>C1>C2。

注：同列不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

2.6 玉米产量与土壤理化指标之间的相关性分析

对 0～20 cm（上层）和 20～40 cm（下层） 土层不同生育期内，玉米产量、土壤 pH 值、水溶性盐含量、含水量、Na⁺ 及 Cl^- 含量两两之间进行相关性分析（表4），可知，玉米产量与土壤 pH 值、水溶性盐含量、Na⁺ 及 Cl^- 含量呈负相关，与土壤含水量呈正相关。玉米产量与水溶性盐含量的相关性最强，在不同土层，不同生育期均达到显著负相关（P<0.05）。上层土的相关系数普遍高于下层土，玉米产量与土壤各理化指标之间的相关系数在苗期上层土达到最大。0～20 cm 土层内，玉米产量与土壤 pH 值、水溶性盐含量、含水量、Na⁺ 及 Cl^- 含量的相关系数，在苗期分别为-0.979、-0.919、 0.830、-0.824 及-0.887，在拔节期分别为-0.734、-0.930、0.928、-0.874 及-0.893，在灌浆期分别为-0.896、-0.947、0.906、-0.879 及-0.848，在成熟期分别为-0.774、-0.938、0.890、-0.621 及-0.857。

通过分析各土壤理化指标两两之间的相关性，发现土壤含水量与其他土壤理化指标之间均呈负相关；土壤 pH 值与水溶性盐含量、Na⁺ 及 Cl^- 含量呈正相关，与土壤含水量呈负相关，在苗期上层土壤，与水溶性盐含量的相关系数达到最大（0.919）； 水溶性盐含量与 Na⁺、Cl^- 含量均呈显著正相关，相关系数最大达 0.995；Na⁺ 与 Cl^- 含量之间呈显著正相关，相关系数最大值为 0.998。

注：** 在 0.01 水平（双侧）上极显著相关。* 在 0.05 水平（双侧）上显著相关。

3 讨论

3.1 有机硅复合肥对土壤理化性质的影响

土壤水是作物正常生长的必要水源，土壤水分相对充足对作物生长利大于弊^[14]。本文研究结果发现，施入有机硅复合肥增加了 0～20 和 20～40 cm 土层土壤含水量，有效提升耕层土壤的蓄水保墒能力，且随有机硅复合肥的施用量增加，不同生育期上、下土层的土壤含水量均呈增加趋势，这与贺月^[15]硅肥能增加土壤含水量的研究结论一致。尤其是在苗期，玉米植株矮小、根系较浅、蒸腾量较小，颗间蒸发是土壤水分流失的主要原因，此时有机硅复合肥处理能显著增加土壤含水量，主要是由于有机硅分子链中 Si-O-Si 键、侨联结构、不同位置的羟基基团对土壤颗粒产生较强吸附作用，促进土壤团粒化，且水解有机硅分子含有疏水基团，可降低土壤组分之间的粘结力，从而提高土壤颗粒之间的孔隙率，进而提升盐碱土壤的持水性能^[10，16]。

pH 值是判断土壤酸碱状况最直观的指标，其变化将直接影响土壤养分的动态、转化和有效性，以及土壤微生物群落的类型、数量和活性等，进而影响植物根系的生长发育^[17]。黄衡亮^[18]研究结果发现施用有机硅复合肥明显降低了土壤 pH，且增加有机硅复合肥用量对碱性土壤降低效果更好，本文也得到类似结论，这可能与有机硅材料是一种两性物质，具有超强的缓冲性，能够调节土壤 pH；其次，复合肥中含有的腐植酸是一种呈弱酸性且带负电的胶体，能够结合土壤中各种阳离子，形成腐植酸—腐植酸盐相互转化的缓冲系统，从而调节土壤酸碱度。前人也有相似结论，魏兆辉等^[19]的研究表明，添加腐植酸有机肥可显著降低土壤 pH、HCO₃^- 含量和土壤总碱度；孙在金等^[20]采用脱硫石膏和腐植酸改良黄河三角洲滨海盐碱化土壤，发现脱硫石膏与腐植酸配施的处理均能显著降低土壤 pH 值、交换性钠离子含量和钠吸附比。

土壤盐分过高是限制农业发展的重要因子^[21-23]。有机硅复合肥具有改善土壤结构、保水增肥、降低土壤盐分等特性，用于盐碱农田的改良具有减轻土壤盐碱化程度的作用^[5，16]。本研究发现，在玉米生育期内，有机硅复合肥处理与 CK 相比，显著降低了碱化土壤含盐量、水溶性 Na⁺、Cl^- 含量，一方面是施用有机硅复合肥后，土壤容重降低，土壤孔隙度增加，提升土壤通透性，含盐地下水攀升受阻，且土壤透水性增强，灌溉水或雨水等容易下渗，促进盐分向下淋洗；另一方面，有机硅分子含有的 Si-O-Si 键、游离的羟基与盐碱土壤中的离子产生配位键和氢键作用^[5]，降低土壤中的离子浓度；其次，复合肥中含有的腐植酸能够增加土壤阳离子的吸附量，进而降低土壤 Na⁺ 含量，在一定程度降低 Na⁺ 对植物生长所产生的危害，这与南江宽等^[24]、王晓洋等^[25]的研究结论一致；本结果表明，增加有机硅复合肥施用量可以提高降盐效果，这与宋福如等^[26]的研究结论基本一致。

3.2 有机硅复合肥对玉米生物量及产量的影响

在盐碱土壤中施加不同改良剂的主要目的是通过改善土壤结构和离子环境，进而提升土壤的肥力，而土壤改良和培肥效果最直接的衡量指标就是作物产量。本研究结果表明，在滨海盐碱土施用有机硅复合肥能够显著促进玉米生长和生物量积累，提高玉米产量，且随有机硅复合肥用量的增加，玉米产量也随之增加，与常规施肥相比，有机硅复合肥施用量 1125 kg·hm^-2 的玉米产量提高了 56.93%，且玉米产量与 0～20 和 20～40 cm 土层土壤含水量、土壤 pH、水溶性盐含量、土壤水溶性 Na⁺、Cl^- 含量具有明显相关性。这主要是由于有机硅复合肥改善了盐碱土壤的理化性质，土壤盐分、pH、Na⁺、Cl^- 含量降低，以及复合肥中含有的有机质促使微生物活动频繁，改善土壤环境，使得土壤中的水、肥、盐处于动态平衡中，减轻了盐胁迫对作物的不良影响；其次，有机硅复合肥中的硅和腐植酸均能促进作物生长，产量因子得到提升。

4 结论

施用有机硅复合肥提升了 0～40 cm 土层土壤含水量，降低了土壤 pH 值、土壤含盐量、土壤 Na⁺ 和 Cl^- 含量，且随着有机硅复合肥施用量的增加，改良效果越明显。施用有机硅复合肥对上层土（0～20 cm）的水盐运移影响大于下层土（20～40 cm），对生育初期的影响大于生育末期。

相较于 CK，其余处理均能显著提高夏玉米的生物量、穗粒数，提高玉米产量，实现了夏玉米的增产增收，且随着施肥量的增加，玉米生长状况和增产幅度也随之增加，增产效果为 C4>C3>C1>C2。

玉米产量与 0～20 和 20～40 cm 土层的 pH 值、水溶性盐含量、Na⁺ 含量、Cl^- 含量呈负相关，与土壤含水量呈正相关，但只与水溶性盐含量在玉米各生育期呈显著负相关，与 pH 值只在个别生育期呈显著负相关，与其他指标相关性并不显著。

参考文献