盐渍化作为重要的土壤障碍因子，影响农业和相关产业可持续发展，已成为全球性的问题，并受到国内外相关学者的重点关注^[1-3]。我国盐渍化土地面积占全国可利用土地面积的 4.88%，此外还有大量土地存在潜在的盐渍化风险^[4]。一方面，盐分累积会引起土壤理化性质的恶化，比如分散性钠离子会破坏土壤团粒结构^[5]，降低土壤的导水导气和供水供肥能力^[6]；另一方面，高浓度的盐离子还会影响微生物和酶活性以及相关的生物化学活动^[7-8]，两者共同导致作物生长环境发生退化。此外，盐离子也会对作物产生直接影响，像 Na⁺、Cl^-浓度过高时会对作物产生毒害，同时也会导致土壤渗透势的降低，阻碍作物对水分的吸收^[9]。综合来看，盐渍化通过直接和间接作用干扰作物的生长和养分的吸收利用，导致区域农业生产力低下。对其进行改良和利用是实现区域农业可持续发展的现实需求和重要保证。

氮是作物生长所需的重要养分元素^[10]。在农田生态系统中，氮素有效性受到诸多因素的影响，比如土壤类型、质地、水分含量、酸碱性和盐分等^[11]。而在盐渍土中，盐分则成为制约氮素养分利用和农业生产力发展的主要因素，土壤盐渍化的调控和治理成为该地区农业生产的重要议题^[12]。覆膜作为传统的盐渍化土壤改良措施，操作简便，成本低廉，应用范围广泛。王乐等^[13]研究了覆膜对土壤盐分的影响，发现覆膜可以显著提高土壤含水量，抑制土壤返盐。覆膜通过抑制水分蒸发，可以同时达到保水与抑盐的效果^[14]。秸秆还田是传统的农田土壤培肥和固碳措施，秸秆降解可以提高土壤有机质和养分含量，同时改善土壤结构，对土壤盐碱障碍的消减也有促进作用。比如，鄂继芳等^[15]研究了秸秆还田方式对土壤盐分的消减作用，发现各处理均显著降低土壤积盐率。赵永敢等^[16]则通过土柱试验模拟了秸秆隔层对土壤水盐运移的影响，发现秸秆隔层对蒸发和入渗过程均有显著影响，其通过影响两个过程中的水盐运移起到降盐的作用。

针对覆盖和秸秆还田处理，前人研究主要集中于西北干旱半干旱区，比如新疆、内蒙古、宁夏等地的盐渍农田^[15，17]。而在滨海盐渍土区，降水充足，土壤水盐状况与干旱半干旱地区差异明显。而且不同地区土壤质地、盐分含量和类型差异很大。相关改良措施在不同地区的效果可能存在差异。同时在滨海盐渍土区，近些年开展了大量的滩涂围垦造田活动^[18]。这一类新围垦农田普遍存在盐渍化程度高、土壤结构差、养分含量低等特征，造成作物产量和养分利用效率低下^[19]。因此，有必要进一步分析覆盖和秸秆还田在本区域的应用效果。本文基于前人研究结果，采集新垦盐渍化农田土壤，开展温室盆栽试验，探究覆盖和秸秆还田单一和组合处理对土壤盐分消减和作物氮素养分利用的影响，并进一步讨论相应的作用机制，以期为滨海盐渍化土壤改良和氮素养分利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验所用土样采自于条子泥垦区的盐渍化试验田（32°38′42.01″N，120°54′8.04″E），行政区划上隶属于江苏省东台市沿海经济开发区。该区域是于 2015 年开始，由沿海滩涂围垦而成。垦区与滩涂之间由海堤分隔。研究区土壤类型为淤泥质海岸带盐渍土，属于潮盐土亚类，从质地上可以划分为粉砂壤土^[20]。供试作物为大麦，购买于上海海丰大丰种业有限公司。秸秆为小麦秸秆，采集于长江大学农学院试验基地。试验所用土壤的基本性质如表1 所示。其中土壤电导率与全盐含量的换算关系为：全盐含量（g·kg^-1）=2.47× 电导率 （μS·cm^-1）/1000+0.26^[21]。本试验中土壤全盐含量约为 1.28 g·kg^-1，属于轻度盐渍土。

1.2 试验设计

本研究通过盆栽试验，于 2020 年 12 月至 2021 年 6 月在长江大学农学院温室进行。分别设覆膜（FM）、秸秆还田（SR）、覆膜 + 秸秆还田 （FM+SR）、无覆膜还田只施肥（CK）、无覆膜还田并不施氮肥（CK0），5 个处理，每个处理重复 3 次。其中 CK0 处理仅施用磷肥，其他处理正常施用氮肥和磷肥。氮肥施用量为 150 mg·kg^-1，即每盆施纯氮 1.65 g，所用氮肥为尿素，按照含氮量 46% 计算，尿素用量为 3.59 g。氮肥按照基肥和 2 次追肥共分 3 次施用，基追比为 4∶3∶3。磷肥用量为 100 mg·kg^-1，即每盆施P2O5 1.10 g。所用磷肥为过磷酸钙，作为基肥在播种前一次性施入。试验所用土样采集后在晾土房进行风干，之后磨碎过 1.68 mm 筛并混合均匀。秸秆用量为土重的 1%，在试验开始前先进行粉碎，再与处理好的土样混合均匀，装入直径为 25 cm、高为 25 cm 的塑料盆，每盆装土 11 kg，装填完成后土层厚度约为 20 cm^[22]。土壤含水量设置为 65% 田间持水量，灌水后放置 2 d，然后每盆种植大麦 28 株。大麦生育期中定期测定土壤含水量以进行补水。

1.3 样品采集及指标测定

大麦成熟后，将每盆植株全部采收，然后通过脱粒分离出籽粒，分别测定籽粒和秸秆重。之后进行粉碎过 0.25 mm 筛用于全氮测定。土样采集按 0～10 和 10～20 cm 土层进行划分，每层取一个环刀样，用于土壤容重的测定，在环刀烘干过程中，测定土壤含水量。同时，每层采 3 个点然后混合为 1 个样品。之后进行风干、粉碎，过 2 mm 筛用于电导率和 pH 的测定。此外，每层采集 1 块原状土用于土壤水稳性团聚体的测定。

土样电导率和 pH 采用电导率仪和 pH 计测定，其中土壤溶液浸提的土水比为 1∶5，经振荡离心后进行测定，土壤容重采用环刀法进行测定，土壤含水量采用烘干法进行测定，土壤团聚体采用湿筛法测定^[23]。植株生物量、产量采用称重法测定，植株氮素含量采用硫酸双氧水消煮，靛酚蓝比色法测定^[24]。

1.4 计算公式及统计方法^[25]

1.5 数据处理与统计

采用 Excel2016 进行数据统计和处理，采用 SPSS 16.0 对不同处理间差异进行显著性检验，其中采用最小显著差异法进行多重比较，采用 Origin 2018 进行绘图。

2 结果与分析

2.1 覆盖和秸秆还田对土壤盐分和 pH 的影响

由图1 可知，不同土层土壤电导率存在显著差异，0～10 cm 土层土壤电导率均低于 10～20 cm 土层的土壤电导率。就 0～10 cm 土层来看，各处理土壤电导率均处于较低水平，且不同处理间差异不显著。10～20 cm 土层的土壤电导率在部分处理间差异显著。其中 FM、SR 和 FM+SR 处理土壤电导率均显著低于 CK，同时 FM+SR 处理土壤电导率又显著低于前两者，和 CK 相比，其降幅可达 37.53%。FM 和 SR 处理的土壤电导率也分别降低了 20.73% 和 14.67%。整体来看，FM 和 SR 单一处理及组合处理均显著降低了土壤电导率，且两者组合处理对土壤电导率的降低作用更显著。就 pH 来看， 0～10 cm 土层土壤 pH 较 10～20 cm 土层略有降低。就同一土层，不同处理间 pH 差异不显著。

2.2 覆盖和秸秆还田对土壤含水量、容重和团聚体的影响

整体来看，0～10 cm 土层土壤含水量略低于 10～20 cm 土层（图2）。就各土层来看，0～10 cm 土层土壤含水量在部分处理间存在显著差异。其中 FM+SR 处理土壤含水量显著高于 CK，增幅达到 10.18%。FM 和 SR 处理土壤含水量居于两者之间，与两者差异均不显著，但两处理的土壤含水量较 CK 分别增加了 4.02% 和 3.45%。可见覆膜和秸秆还田对土壤含水量有一定的提升作用，且两者组合使用提升效果更显著。不同处理土壤含水量高低依次为 FM+SR>FM>SR>CK0>CK。10～20 cm 土层土壤含水量在各处理间差异不显著，但就均值来看， FM+SR 处理土壤含水量略高于 CK，增幅为 3.42%。

就土壤容重来说，其在 0～10 cm 土层不同处理间差异不显著。但对比于 CK 和 CK0 处理， FM+SR 处理土壤容重略有降低，降幅仅有 0.90%。 10～20 cm 土层不同处理间土壤容重差异也不显著。

由图2 可知，盐渍土团粒结构整体较差，大团聚（>0.25 mm）含量整体处于较低水平，均低于 30%。这是因为盐渍土中大量分散性离子的存在，使得土壤不易形成稳定的团粒结构。但是相关改良措施对土壤大团聚体的含量有不同程度的提升作用。与 CK 相比，0～10 cm 土层 FM、FM+SR 和 SR 处理土壤大团聚体含量分别增加了 4.32%、28.57% 和 22.20%。10～20 cm 土层 FM+SR 和 SR 处理土壤大团聚体含量分别增加了 14.32% 和 14.15%。

注：同一土层的不同字母表示处理间差异显著（P<0.05），大小写字母分别代表不同土层。图中误差棒为标准差（n=3）。下同。

2.3 覆盖和秸秆还田对大麦产量和氮素吸收利用的影响

整体来看，各调控措施下大麦产量均高于 CK，但各处理对大麦的增产效果存在差异（表2）。其中 FM+SR 处理产量最高，与 CK 存在显著差异，增产幅度达到 17.98%。SR 处理也有显著的增产效果，增产幅度为 8.11%，FM 处理产量与 CK 差异不显著，但其产量也增加了 5.21%。不同处理的增产幅度为 FM+SR>SR>FM>CK>CK0。就秸秆量来看， FM+SR 处理显著高于 CK。FM 和 SR 处理秸秆量居于两者之间，但与 CK 差异均不显著。SR 处理秸秆量略高于 FM 处理，与 FM+SR 处理差异不显著，但 FM 处理秸秆量显著低于 FM+SR 处理。与 CK 相比，FM、FM+SR 和 SR 处理的秸秆量分别增加了 2.04%、13.10% 和 5.96%。综合作物地上部生物量来看，FM+SR 处理效果最好。

就不同处理籽粒和秸秆氮素含量来看，各调控处理籽粒和秸秆氮素含量与 CK 差异均不显著。根据大麦籽粒和秸秆的质量以及氮素含量，计算不同处理下作物的氮素吸收量。由表2 可知，FM+SR 处理籽粒吸氮量和秸秆吸氮量均为最高，植株吸氮量显著高于 CK，增幅达到 17.88%。SR 处理植株吸氮量也显著高于 CK，增幅达到 7.84%。FM 处理植株吸氮量略高于 CK，但与 CK 差异不显著。综合来看，各调控处理对作物吸氮均有不同程度的提升，其中 FM+SR 处理的提升作用最为显著。

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。

2.4 覆盖和秸秆还田对大麦氮肥利用效率的影响

选取表3指标来评估大麦的氮肥利用效率如下。就氮收获指数来看，各改良处理与 CK 相差不大，波动范围为 50.13%～51.14%。CK0 的氮收获指数较高，达到 63.84%。表明其籽粒吸氮量占植株总吸氮量的比例最高。而氮肥当季回收率，各改良处理均高于 CK，其中 FM+SR 处理的氮肥当季回收率最高，达到 43.67%，较 CK 提高了 25.45%。就氮肥农学效率来看，各改良处理也均高于 CK，其中 FM+SR 处理最高，达到 9.51 kg·kg^-1，较 CK 提高了 32.45%。氮肥偏生产力在各处理间也呈现相同的变化规律，同样是 FM+SR 处理最高，达到 15.29 kg·kg^-1，较 CK 提高了 17.98%。综合氮肥利用效率相关指标来看，FM+SR 处理氮肥利用效果最好。

2.5 覆盖和秸秆还田对土壤无机氮残留及氮素表观平衡的影响

各处理的土壤氮素平衡如表4 所示。就氮素输入项来看，施氮量在氮素输入项中所占比重最大，占到氮素输入量的 80.84%。其次为初始无机氮含量，也就是前茬作物残留的无机氮，占氮素输入量的 11.99%。最后是净氮矿化，占氮素输入量的 7.17%。由此可知，作物所利用的氮素主要来自于人工施入的氮肥。就氮素输出来看，作物吸氮量和表观损失量是氮素的主要输出项。除 CK0 外，作物吸氮量占氮素输出量的 40.04%～47.20%，表观损失量占氮素输出量的 39.66%～47.85%。这意味着很大一部分氮素通过气态、径流和淋溶等途径损失。残留无机氮占氮素输出量的 11.78%～13.14%，与初始无机氮含量相差不大。这表明在正常施氮条件下，土壤所保持的无机氮含量相对稳定。就各处理的表观损失量来看，覆膜和秸秆还田单一或组合处理的表观损失量较 CK 均有显著降低，其中 FM+SR 处理的表观损失量最小，较 CK 降低了 17.13%。

3 讨论

3.1 覆盖和秸秆还田对土壤盐碱障碍的消减作用

在盐渍土中，盐分是最主要的制约因子。采取合理的农田管理措施，降低耕层土壤含盐量，抑制土壤返盐，以期长期维持较低的土壤盐分含量，是保障盐渍化地区农业生产的前提。本研究中， 0～10 cm 土层土壤电导率显著低于 10～20 cm 土层（图1），这主要是由于我们采取的是盆栽试验，需要经常补水，使得表层土壤（0～10 cm）的一部分盐分被淋洗到下层，进而导致 0～10 cm 土层土壤电导率较低。同时我们也发现 0～10 cm 土层土壤 pH 也略低于 10～20 cm 土层（图1），这也是因为经常补水使得盐基离子被淋洗到下层，相应的致酸离子占比增加，使得表层 pH 有所降低。这与金雯晖等^[26]的研究结果相一致，其认为表层土壤易受到降水或灌溉水的淋洗作用，减轻了土壤胶体对盐基离子的吸附量，进而使得表层土壤 pH 更低。

同时，本研究中发现覆盖、秸秆还田单一或组合处理均显著降低了土壤电导率，且其中 FM+SR 处理降盐效果最为显著（图1）。这是秸秆还田和覆膜共同作用的结果，同时也表明两者的组合处理效果优于单一处理。在本研究中覆膜显著降低了土壤电导率，这与王乐等^[13]和仲昭易等^[27]的研究结果一致，他们的研究也均表明覆膜可以降低土壤电导率。而刘铭等^[28]的研究却发现，覆膜对土壤盐分的影响并不是单一降低的，有时反而会增加土壤盐分。其进一步研究发现覆膜对土壤盐分的影响取决于地下水位，当地下水位埋深较小时，覆膜会使得农田土壤表层出现积盐，只有当地下水位埋深较大时才会使土壤脱盐。而本研究进行的是盆栽试验，不受地下水位影响或者可以认为地下水位无限低，所以覆膜处理下土壤呈现脱盐趋势，覆膜处理土壤电导率低于 CK。

而对于秸秆还田处理，鄂继芳等^[15]研究了秸秆还田方式对土壤盐分的消减作用，发现不同秸秆还田方式均可以显著降低表层土壤的积盐程度。李慧琴等^[29]在河套地区盐渍化农田开展了相关研究，发现不同作物秸秆还田均能显著降低 0～40 cm 土层的土壤含盐量。郭相平等^[30]则进一步研究发现秸秆还田同时作用于蒸发和入渗两个过程进而起到降盐的作用。总结来看，秸秆混入土壤后会形成疏松的毛细管障碍层，破坏土壤毛细管的连续性，从而有效抑制盐分随水蒸发而形成的表聚现象^[31]。同时，秸秆还田后会显著降低土壤的入渗速率，使得土壤含水量维持较高的水平，从而有利于盐分的充分溶解，在保证足够水量的情况下，促进盐分的淋洗。在本研究中，盆栽需要经常补水，有足够的水量对盐分进行淋洗，秸秆-土壤混合层可以充分发挥其促进淋盐的作用。加之其对积盐的抑制作用，所以显著降低了土壤含盐量。而覆膜加秸秆还田组合（FM+SR）处理兼具两者的优点，具有更好的抑盐和排盐效果，使得土壤含盐量最低。

3.2 覆盖和秸秆还田对作物氮素利用效率的提升作用

提高作物产量和氮素利用效率是盐渍化农田改良的重要目标。在本研究中，覆膜、秸秆还田单一处理和组合处理对作物产量和氮素吸收均有不同程度的提高，其中 FM+SR 处理作物增产效果最为显著（表2）。这与前人的研究结果相一致^[32-33]。这首先是各调控措施降低土壤盐分的作用。高婧等^[34] 研究表明土壤含盐量与作物产量呈显著性负相关关系。对土壤盐分这一障碍因子的改善是本研究作物产量提高的关键原因。同时，经过改良调控后，土壤的结构也有了较大的改善，其中 FM+SR 处理土壤容重较 CK 略有降低，且土壤水稳性大团聚体的比例显著增高（图2）。良好的土壤结构是作物生长的关键，且土壤结构的改善又进一步促进了土壤的排盐和抑盐。赵永敢等^[33]则进一步研究了覆盖和秸秆隔层处理对作物生理指标的影响，发现覆膜 + 秸秆隔层处理对整个生育期的作物净光合速率和气孔导度均有显著的提升作用。光合作用是作物干物质生产的基本过程^[35]，光合速率的提高则有助于作物产生更多的干物质。赵永敢等^[33]的研究结果也进一步证实了这一点，尤其是在生长迅速的苗期，覆膜 + 秸秆隔层处理的作物株高、茎粗和叶面积等指标均显著高于 CK。综上，相关改良措施主要是通过降低土壤盐分这一主要的障碍因子，同时改善土壤结构，进而提高作物的生理活性，产生更多的干物质。在本研究中，FM+SR 处理的作物产量和秸秆量较 CK 均有显著提高，也验证了这一点。而作物地上部的吸氮量则决定了其氮素利用效率。因而 FM+SR 处理的氮素利用效率也最高 （表3）。

4 结论

在盆栽条件下，土壤盐分易被淋洗到下层 （10～20 cm）。就不同处理来看，覆膜和秸秆还田单一或组合均显著降低了土壤含盐量，其中两者组合降盐效果最为显著。但各处理对土壤 pH 的影响不显著。

覆膜和秸秆还田组合处理提高了土壤水稳性大团聚体的含量（>0.25 mm），改善了土壤结构，提高了土壤含水量。

覆膜和秸秆还田组合处理对大麦籽粒和秸秆氮含量的影响不显著，但其显著提高了大麦的产量和秸秆量，进而提高了植株吸氮量。同时，覆膜和秸秆还田组合处理还显著提高了氮肥当季回收率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力，其在所有处理中均为最高。

综合来看，覆膜和秸秆还田组合处理主要是通过改善盐渍土水盐运移过程来消减土壤的盐渍障碍，同时改善土壤的团粒结构，提高土壤的保水性，进而提高了作物产量、吸氮量和氮素养分利用效率，降低了氮素表观损失量。

参考文献