-
日益严重的淡水资源短缺和土壤盐渍化是制约干旱半干旱地区农业可持续生产的两大因素[1]，尤其是在地势低洼、地下水位高的地区。因此，如何利用微咸水进行盐碱地农田灌溉是目前研究的热点，在利用微咸水灌溉时，结合一定的地面覆盖措施更为必要[2]，前人有关秸秆覆盖和地膜覆盖对土壤温度和水分的影响研究较多，大量研究表明，秸秆覆盖在低温季节具有提高土壤温度的作用，在高温季节则有降低地温的作用[3]，应用于气温较低的春播玉米上会造成减产[4]，而地膜覆盖具有很好的增温、保墒和控盐作用[5]，但在玉米生育后期蓄水保墒效果秸秆优于地膜[6]。此外，田间覆盖措施还可以减少土壤水分蒸发，减缓土壤温度变化[7]，降低土壤盐分含量[8]。韩建均等[9]研究表明，苏北滩涂区农田 6 g/L 以下浓度的咸水灌溉须配合石膏和秸秆覆盖处理使用。除覆盖措施外，还可从改变田间微地形方面着手。研究表明，沟播因具有土壤蒸发小、水分散失慢的特点，在旱区应用可起到保墒躲盐作用[10]，沟垄集雨种植方式可明显改善半干旱地区土壤浅层水分状况，提高土壤温度[11]，实现雨水和灌溉水的高效利用[12]。沟垄全覆盖模式可优化陕西渭北旱塬区土壤水热状况，显著优于传统平作模式[13-15]，垄覆黑膜沟覆秸秆可明显改善陕西关中地区土壤水热条件[16]。垄覆沟播种植模式也会对盐碱地土壤盐分分布产生影响，研究表明，沟播覆膜种植方式可有效缓解中度滨海盐碱土区土壤盐分表聚现象[17]，而全膜双垄沟播种植模式可以优化内陆干旱冷凉地区盐碱地土壤耕层水盐分布[18]。
-
王少丽等[19]研究发现，宁夏银北灌区灌水期排水沟水质指标好于非灌水期，灌水期沟水呈弱碱性，属低矿化度微咸水，农田排水再利用对土壤盐渍化具有潜在风险。刘大刚[20]研究认为，在宁夏银北灌区，利用农田排水虽然会造成一些区域轻微积盐，但是只要采取较好的配套措施，仍可以达到可持续性利用目的。在宁夏银北灌区，玉米常采用平播习惯种植方法，在生育期内需要进行大水漫灌 2～3 次，随着淡水资源的日益紧缺，如何利用农田退水资源来提高用水效率、如何通过改变作物种植方式和控盐措施防止次生盐渍化发生是宁夏银北灌区农业生产中亟待解决的重要技术问题。为此，笔者以宁夏银北灌区盐碱土为研究对象，供试作物为玉米，通过田间试验研究不同农田退水灌溉下玉米不同种植方式对土壤水热盐状况的影响，以提出适用于盐碱玉米田的节灌控盐高效栽培技术，为干旱半干旱地区低洼盐碱土作物高效种植提供一条切实有效的技术途径。
-
1 材料与方法
-
1.1 试验区概况
-
试验于2022 年 4 月9日至 2023 年 8 月 30 日在宁夏石嘴山市惠农区燕子墩乡海燕村开展。属温带干旱荒漠气候区，太阳辐射量 4—10 月为 4225.9 kJ/m2，6 月最强；年平均日照时数 3201.8 h，6 月最多；近 10 年来该区域降水量在 117.1～243.4 mm，主要集中在 7—9 月；蒸降比 >9[21]。试验田盐分组成以 Na+、Cl- 和 SO4 2- 为主，pH 值在 8.71～9.05，碱化度在 17.58%～20.97%，施用石膏调碱后耕层全盐含量在 4.5 g/kg 左右，pH 值在 8.0 左右，碱化度降至 10% 以下，盐分组成以 Na+、Cl-、SO4 2- 和 Ca2+ 为主，由中度碱化土壤变为中度盐化土壤。
-
试验设 12 个处理，见表1，玉米垄膜沟播种植方式见图1。试验区淡水资源紧缺，所用高矿化度退水为试验区周边农田经黄河水或农田排水灌溉后排到支沟中的水，在灌溉期其矿化度在 2.5～3.0 g/kg；低矿化度退水为高矿化度退水与黄河水按 1∶1 混合后的水，高矿化度退水和低矿化度退水均为微咸水。采用随机区组试验设计，每小区面积 6 m×12 m = 72 m2，每个处理 3 次重复。播种前施腐熟牛粪 7.5 t/hm2，尿素 170 kg/hm2，磷酸一铵 510 kg/hm2，硫酸钾 150 kg/hm2，头水前距离玉米种植行两侧 8~10 cm 用播种施肥机追施尿素 300 kg/hm2。于每年 4 月 27 日至 5 月 1 日期间播种玉米。试验田平播下耕层土壤容重为 1.55 g/cm3，沟播下播种区耕层土壤容重为 1.60 g/cm3，且 0.25～5 mm 团聚体含量小于平播，而一般 >0.25 mm 的团聚体为土壤团粒结构体，而团粒结构数量与土壤肥力状况呈正相关[22]，说明沟播种植方式下土壤结构较平播种植方式下差。2022 年玉米收获后不进行耕作，不破坏地膜，各小区正常冬灌，2023 年 4 月在上一年度播种行交叉免耕播种玉米。
-
图1 玉米垄膜沟播种植方式示意图
-
注：1—垄；2—垄上覆盖地膜；3—沟；4—沟内选择性覆盖秸秆；5—种植的玉米。
-
玉米拔节期进行第 1 次灌溉（头水），黄河水、低矿化度退水、高矿化度退水矿化度分别为 0.52、1.70、2.80 g/L，平播灌水量为 118 mm，追施尿素 300 kg/hm2，沟播灌水量为 82.5 mm，追施尿素 240 kg/hm2；抽雄期进行第 2 次灌溉（二水），黄河水、低矿化度退水、高矿化度退水矿化度分别为 0.50、1.51、2.62 g/L，平播灌水量为 150 mm，沟播灌水量为 105 mm。
-
1.2 测定项目与方法
-
2022 年于玉米播种后、每次灌水后和收获后第 8 d 采集各小区 0～20、20～40、40～60 cm 土样， 2023 年于玉米播种前第 15 d、第 1 次灌水前第 1 d、第 2 次灌水前第 2 d，第 2 次灌水后第 9 d 和收获前第 3 d 采集剖面土样，风干过 1 mm 筛后，用 DDS-307A 型电导率仪按 1∶5 土水比测定土壤悬浊液电导率，根据经验公式计算土壤全盐含量。2022 年在各小区靠近中间区域、两株代表性玉米植株中间地表下 10 cm 深度布设土壤温湿度传感器，监测 2022 年二水灌溉前后土壤温湿度监测值变化情况，传感器采用普锐森社 SN-3000-TR 传感器，通过 4G 联网模块、监控主机、网络数采仪将数据上传至 VMS 环境监控云平台，通过手机 / 电脑远程查看数据，田间安装太阳能电池板给设备供电。
-
2 结果与分析
-
2.1 不同处理对种植区土壤水热状况的影响
-
根据实测数据与监测数据相关性分析，发现耕层土壤温湿度传感器监测值与实测值呈极显著正相关，因此，根据耕层土壤温湿度传感器监测值可以分析不同处理的耕层土壤含水率和温度变化动态。
-
从表2 和图2a 可看出，2022 年二水灌溉前后，黄河水灌溉下，“垄膜沟播”种植方式下耕层土壤日均温平均值和日均温最小值均高于“半膜平播”种植方式，变异系数则相反。耕层土壤温度均值在低矿化度退水灌溉下表现为“半膜平播”>“垄覆黑膜沟播”>“垄覆白膜沟播”>“垄覆白膜沟播 + 沟间覆秸秆”>“垄覆黑膜沟播 + 沟间覆秸秆”，膜颜色影响不大，在高矿化度退水灌溉下表现为“半膜平播”>“垄覆白膜沟播”>“垄覆黑膜沟播”≈“垄覆白膜沟播 + 沟间覆秸秆”>“垄覆黑膜沟播 + 沟间覆秸秆”，白色地膜的增温效应强于黑色地膜。随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播”种植方式下，耕层土壤温度均值呈增加趋势，“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤温度均值呈先降低后增加趋势，膜颜色对耕层土壤温度的影响则无明显规律。“垄膜沟播”种植方式下，与“垄膜沟播”单一技术措施相比，结合秸秆覆盖措施明显降低了耕层土壤温度，高矿化度水灌溉下这种降低效果更明显。
-
从表2 和图2b 可看出，2022 年二水灌溉前后，黄河水灌溉下，与“半膜平播”相比，“垄膜沟播”种植方式增加了种植区耕层土壤湿度；低矿化度退水灌溉下，“垄覆黑膜沟播 + 沟间覆秸秆” 处理下的种植区耕层土壤湿度均值最大，其次是半膜平播处理；高矿化度退水灌溉下，“半膜平播” 种植方式下耕层土壤湿度均值最大，其次是“垄覆白膜沟播”和“垄覆黑膜沟播”种植方式，三者差异不大。随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播” 种植方式下，耕层土壤湿度均值呈增加趋势，“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤湿度均值呈先降低后增加趋势，膜颜色对耕层土壤湿度的影响则无明显规律。黄河水和低矿化度退水灌溉下，与 “半膜平播”相比，“垄膜沟播”种植方式缓解了 10 cm 深度土壤湿度的急剧变化，结合沟间覆秸秆措施，这种缓解效应更明显。高矿化度退水灌溉结合 “垄膜沟播”种植方式下，沟间覆秸秆也有这种缓解效应。
-
图2 不同处理下土壤温湿度传感器监测日均值变化
-
2.2 不同处理对土壤剖面全盐含量的影响
-
与土壤本底值相比，2022 年灌二水后，0～20 cm 土层，各处理土壤全盐含量均有不同程度的下降，下降幅度在 1.58%～38.08%，表现为 T6 ≈ T7>T1 ≈ T3>T4>T2>T5>T10>T12>T11>T9>T8； 20～40 cm 土层，各处理土壤全盐含量增加了 26.08%～59.87%，表现为T7>T3>T5>T8>T6>T4>T11>T9>T1>T2 ≈ T10>T12，其中 T7、T3、T5 和 T8 数值接近，T6、T4、T11 和 T9 数值接近，T1、T2、 T10 和 T12 数值接近；40～60 cm 土层，各处理土壤全盐含量增加了 12.94%～70.18%，表现为 T8>T4>T10>T12>T9>T11>T3>T1>T6>T2 ≈ T5 >T7； 60～80 cm 土层，T2、T5～T6 和 T11～T12 持平， T7 略有降低，其他处理增加了 7.72%～61.61%， T8 增加幅度最大（图3a、b）。
-
与土壤本底值相比，2022 年收获后，0～20 cm 土层，T3 和 T10 持平，T8～T9 和 T11 增加了 7.78%～38.01%，T8 增加幅度最大，T11 增加幅度最小，其他处理降低了 9.07%～23.31%，T2 降低幅度最大，T1 和 T5 次之；20～40 cm 土层，各处理增加了 13.32%～68.71%，T9 增加幅度最小， 40～60 cm 土层，各处理增加了 14.17%～55.10%， T11 和 T12 增加幅度最大，T7 增加幅度最小，T6 次之；60～80 cm 土层，T2、T4 和 T6 持平，T5、 T7 和 T12 降低了 6.46%～11.53%，T7 降低幅度最大，T5 降低幅度最小，其他处理均不同程度增加，T8 增加幅度最大，T9～T11 和 T1 增加幅度在 12.55%～16.79%（图3a、c）。
-
与土壤本底值相比，2023 年玉米播种前， 0～20 cm 土层，T8～T10 增加了 7.66%～22.53%，表现为 T8>T9>T10，T11 和 T12 持平，增加幅度小于 5%，其他处理降低了 15.37%～24.66%，降低幅度表现为 T2>T7 ≈ T5>T1>T4 ≈ T6 ≈ T3；20～40 cm 土层，各处理土壤全盐含量增加了 5.76%～37.20%，低矿化度水灌溉下增加幅度表现为 T7>T5>T3>T4 >T6>T1>T2，高矿化度水灌溉下增加幅度表现为 T12>T9>T8>T10>T11； 40～60 cm 土层，各处理土壤全盐含量增加了 12.60%～48.45%，T1 和 T2 增加幅度最小，T5、 T7 和 T9 次之；60～80 cm 土层，T1、T6～T7 和 T12 持平，T2 和 T9 降低，其他处理增加了 10.89%～61.05%，T8 增加幅度最大，T3 次之 （图3a、d）。
-
与土壤本底值相比，2023 年第 2 次灌水后， 0～20 cm 土层，T8～T10 增加了 10.93%～58.05%，增加幅度表现为 T8>T9>T10>T11，T12 持平，其他处理降低了 9.87%～34.45%，降低幅度表现为 T2>T1>T6>T7>T4 ≈ T5>T3，其中 T6 和 T7 数值接近； 20～40 cm 土层，各处理增加了 13.80%～74.26%，增加幅度表现为 T12 ≈ T8>T10>T11>T9>T5>T7>T4>T2 >T6>T3>T1；40～60 cm 土层 T6 和 T8 持平， T1 和 T7 分别降低了 17.98% 和 19.48%，其他处理增加了 12.33%～77.49%，T3 和 T9 增加幅度最小， T12 次之；60～80 cm 土层 T1～T2 和 T4～T5 持平，T6 和 T7 分别降低了 18.17% 和 36.64%，其他处理增加了 7.20%～65.83%，T8 和 T9 增加幅度最小，T12 次之（图2a、e）。
-
与土壤本底值相比，2023 年玉米收获后， T12 持平，T9～T11 增加了 10.54%～67.29%，表现为 T8>T9>T10>T11，其他处理降低了 6.90%～25.97%，表现为 T2>T1>T6>T7>T4>T5>T3，其中 T6 和 T7 数值接近；20～40 cm 土层，各处理增加了2 3.03%～100.96%，增加幅度表现为T8>T11>T12>T9>T10>T7>T5>T2 ≈ T4>T3>T6>T1；40～60 cm 土层，T1、T7 和 T9 分别降低了 13.95%、11.86% 和 12.89%，T6 持平，其他处理增加了 11.56%～55.03%，T11 增加幅度最小，T12 和 T2 次之；60～80 cm 土层，T3～T4、T8 和 T10～T12 增加了19.18%～76.90%，T3 增加幅度最大，T12 增加幅度最小，T1～T2、T5～T7 和 T9 降低了 7.70%～46.36%，T7 降低幅度最大，T1 和 T5 次之（图3a、f）。
-
图3 不同处理对种植区土壤剖面全盐含量的影响
-
综上所述，灌二水后开始，各测定时期 T8 处理耕层全盐含量明显高于其他处理。与 2022 年玉米播种时土壤全盐含量本底值相比，2023 年玉米播种前、第 2 次灌水后和收获后，高矿化度退水灌溉下耕层土壤全盐含量均有不同程度增加，低矿化度退水和黄河水灌溉下均有不同程度降低，全盐含量最小增加幅度和最大降低幅度的种植方式分别表现为：2023 年玉米播种前，高矿化度退水灌溉下 “垄覆黑膜沟播”和“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆” 种植方式下持平，低矿化度退水灌溉下“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”和“垄覆白膜沟播 + 沟覆秸秆” 种植方式下分别降低了 18.50% 和 18.48%，黄河水灌溉下“垄覆白沟播”种植方式下降低了 24.66%。 2023 年第 2 次灌水后，高矿化度退水灌溉下“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下持平；低矿化度水灌溉下“垄覆黑膜沟播”和“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下分别降低了 16.17% 和 13.42%，“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式还有利于降低 40～80 cm 土层土壤盐分；黄河水灌溉下“垄覆白膜沟播”种植方式下降低了 34.45%。 2023 年玉米收获后，高矿化度退水灌溉下“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下持平，黄河水灌溉下“垄覆白膜沟播”种植方式下降低了 25.97%，低矿化度水灌溉下“垄覆黑膜沟播”和“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下分别降低了 13.72% 和 12.78%；20～40 cm 土层，各处理均有不同程度增加，黄河水灌溉下“半膜平播”种植方式下增加幅度最小，增加了 23.03%，低矿化度退水灌溉下“垄覆黑膜沟播”种植方式下增加幅度最小，增加了 38.61%，高矿化度水灌溉下“垄覆白膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下增加幅度最小，增加了 73.95%。与 2022 年玉米播种时土壤全盐含量本底值相比，2023 年玉米收获后，低矿化度水灌溉下，各处理 0～20 cm 土层土壤盐分均有所降低，盐分多在 20～60 cm 土层累积；高矿化度退水灌溉下，除“垄覆白膜沟播”种植方式下的土壤盐分在 0～40 cm 土层累积外，其他种植方式下的土壤盐分均在 0～80 cm 土层累积，“半膜平播”种植方式下 0～40 cm 土层盐分累积现象更明显。
-
2.3 不同种植方式对土壤剖面全盐含量的影响
-
由图4 可看出，同一种植方式下，随着灌溉水矿化度的增加，0～20 和 20～40 cm 土层全盐含量均呈增加趋势。由表3 可看出，在 0～40 cm 土层，均表现为 T8 处理全盐平均值最高，尤其在 0～20 cm 土层与其他处理差异较大。与低矿化度退水灌溉相比，高矿化度退水灌溉下，0～20 cm 土层，同一种植方式下全盐含量增加了 15.94%～40.84%， “半膜平播”种植方式下最大，“垄覆黑膜沟播”种植方式下最小；20～40 cm 土层，同一种植方式下全盐含量增加了 10.64%～32.67%，“垄覆白膜沟播”种植方式下最大，“垄覆黑膜沟播”种植方式下最小；40～60 cm 土层，“垄覆白膜沟播”和 “垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式下持平，“垄覆白膜沟播 + 秸秆覆盖”和“垄覆黑膜沟播”种植方式下分别降低了 5.52% 和增加了 8.86%，“半膜平播”种植方式下增加了 38.78%；60～80 cm 土层，“半膜平播”种植方式下全盐含量持平，“垄覆白膜沟播”种植方式下增加了 7.85%，其他处理增加了 17.13%～24.48%。由此可见，不论何种种植方式下，灌溉水矿化度的增加都会增加 0～40 cm 土层土壤盐分，而“半膜平播”种植方式下，高矿化度退水灌溉则增加了 0～60 cm 土层土壤盐分。
-
图4 玉米不同种植方式对土壤剖面全盐含量的的影响
-
注：a～c 分别表示半膜平播、垄覆白膜沟播、垄覆黑膜沟播玉米下土壤剖面全盐含量变化；处理号后面数字-10、-30、-50、-70 分别代表该处理 0～20、20～40、40～60 和 60～80 cm 土层。
-
由表3 还可看出，同一水质灌溉下，在 0～20 cm 土层，低矿化度水和高矿化度退水灌溉下土壤盐分变异系数表现为 T3>T1>T6>T7>T2>T4>T5，T8>T9>T10>T11>T12，总体上盐分变化表现为“半膜平播”>“垄膜沟播”，“半膜平播”种植方式下则表现为黄河水 <低矿化度退水 <高矿化度退水，“垄膜沟播”种植方式下秸秆覆盖 <无覆盖。在 20～40 cm 土层，各处理土壤盐分变异系数表现为 T7>T5>T2>T4>T1>T3>T6，T8>T11>T12>T9>T10，总体上盐分变化表现为同一种植方式下“高矿化度退水灌溉”>“低矿化度水灌溉”，“垄膜沟播”种植方式下表现为下无覆盖 <秸秆覆盖。在 40～80 cm 土层则无明显规律。
-
综上所述，同一种植方式下，与低矿化度水灌溉相比，高矿化度退水灌溉增加了 0～40 cm 土层尤其是耕层土壤全盐含量，0～20 cm 土层，“半膜平播”种植方式下增加幅度最大，“垄覆黑膜沟播” 种植方式下最小。从土壤盐分变异系数来看，与 “半膜平播”种植方式相比，“垄膜沟播”种植方式降低了耕层盐分变化；随着灌溉水矿化度的增加， “半膜平播”种植方式下耕层盐分变化增大；“垄膜沟播”种植方式下，沟间覆秸秆缓解了耕层盐分含量的急剧变化；20～40 cm 土层，高矿化度退水灌溉增大了盐分变化，“垄膜沟播”种植方式下秸秆覆盖加大了盐分含量的急剧变化。
-
3 讨论
-
3.1 土壤耕层温湿度对灌溉水质及玉米种植方式的响应
-
本研究表明，从耕层土壤温度变化来看，低矿化度和高矿化度退水灌溉下，耕层土壤温度均表现为“半膜平播”>“垄膜沟播”种植方式，这是因为农田退水在排水沟中存储，水温较黄河水高，耕层土壤温度的差异更多地受种植方式的影响，笔者前期的研究证实，“垄膜沟播”种植方式下耕层土壤日均温低于半膜平播[23]。随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播”种植方式下，耕层土壤温度呈增加趋势，这是因为耕层土壤含盐量的增加会减少土壤蒸发量[24-25]，而此时气温较高，土壤蒸发量降低会减少热能损耗，增加土壤温度；“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤温度呈先降低后增加趋势，这是因为低矿化度水灌溉下耕层土壤盐分处于较低水平，土壤蒸发量较大，从而降低了土壤温度。“垄膜沟播”种植方式下，秸秆覆盖措施降低了耕层土壤温度，这是因为秸秆覆盖可以有效抑制土壤蒸发，在高温季节具有低温效应[3]。银北灌区夏季昼夜温差较大，而高温胁迫会导致玉米茎秆发育异常，降低玉米产量[26]，玉米“垄膜沟播种植” 方式有利于缓解土壤温度的急剧变化。
-
在 2022 年二水灌溉前后，“半膜平播”种植方式下，随着灌溉水矿化度的增加，耕层土壤湿度呈增加趋势，主要是因为该种植方式下，灌溉水矿化度的增加导致了土壤含盐量增加，而随着土壤含盐量的增加，土壤蒸发速率降低[27]，此外，高矿化度退水灌溉下，灌溉水中较多的 Na+ 会破坏土壤结构，造成土壤导水和持水能力发生变化[28]，还会导致土壤溶质势降低，使作物吸水困难[29]，从而进一步导致土壤湿度增加。“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤湿度呈先降低后增加的趋势，是因为与“半膜平播”种植方式相比，“垄膜沟播” 种植方式下低矿化度微咸水灌溉可更好地促进水分入渗深度和盐分向下淋洗[30]，致使耕层土壤盐分整体上处于较低水平，但在高矿化度水灌溉下，灌溉水带给土体更多的盐分，耕层土壤盐分处于较高水平。低矿化度水灌溉下，与“半膜平播”相比， “垄膜沟播”种植方式缓解了 10 cm 深度土壤湿度的急剧变化，结合沟间覆秸秆措施，这种缓解效应更明显，而在高矿化度水灌溉下，与“半膜平播” 种植方式相比，“垄膜沟播”种植方式下土壤湿度变化更大，可能是因为监测期处于灌水前后，种植方式导致的土壤湿度差异小于土壤含盐量之间的差异，而“半膜平播”种植方式下较高的土壤含盐量导致土壤湿度处于较高水平。
-
3.2 不同时期土壤剖面盐分对灌溉水质及玉米种植方式的响应
-
与土壤本底值相比，2022 年灌二水后，黄河水、低矿化度退水和高矿化度退水灌溉下分别表现为 T1、T6、T7 和 T10 处理在控制耕层盐分增加方面效果较好，而在 2022 年玉米收获后，则表现为 T2、T5 和 T10 处理在控制耕层盐分增加方面效果较好，低矿化度水灌溉下两者不一致，可能是由于二水灌溉时正处于玉米旺盛生长期，地表覆盖度较高，表覆秸秆短期内可能会在一定程度上对灌溉水起到阻隔作用，从而降低了土体盐分向下淋洗[31]，致使“垄膜沟播覆秸秆”效果并未优于 “垄膜沟播未覆秸秆”种植方式，而玉米收获后地表覆盖物减少，“垄膜沟播覆秸秆”种植方式显示出其保墒控盐优势。
-
与 2022 年土壤本底值相比，2023 年玉米播种前表现为高矿化度退水灌溉下，“垄覆黑膜沟播”和“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式下的耕层全盐含量增加幅度最小，低矿化度退水灌溉下，“垄覆白膜沟播 + 秸秆覆盖”和“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式下耕层全盐含量降低幅度最大，黄河水灌溉下“垄覆白膜沟播”种植方式下盐分降低幅度最大，说明在玉米播种前，“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式可有效减缓耕层土壤盐分表聚现象；而在 20～40 cm 土层，低矿化度退水和高矿化度退水灌溉下均表现为“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式下控制土壤盐分增加效果较好，由此可见，“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式有利于减轻玉米播种期盐分危害，可能是因为银北灌区春季玉米播种期气候干旱多风，蒸发强烈，“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式下的土壤水热环境优于“垄覆白膜”种植方式[16]，玉米为盐敏感作物，萌发期和幼苗期对盐胁迫最为敏感，适宜的水热环境对玉米苗期盐分危害相对较小。2023 年玉米灌二水后至玉米收获后，黄河水灌溉下表现为“垄覆白膜沟播”种植方式，低矿化度退水灌溉下表现为“垄覆黑膜沟播”和“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式，高矿化度退水灌溉下表现为“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式在控制耕层土壤盐分增加方面效果最好，而在 20～40 cm 土层，黄河水灌溉下表现为“半膜平播”种植方式、低矿化度退水灌溉下表现为“垄覆黑膜沟播”种植方式控制盐分增加方面效果最好， “低矿化度退水灌溉 + 垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖” 处理有利于降低 40～80 cm 土层土壤盐分。退水灌溉下 20～40 cm 土层盐分增加幅度各处理排序在玉米灌二水后与收获后表现不一致，可能是因为玉米旺盛生长期地面覆盖度高，灌水后短期内“秸秆覆盖”措施无法表现出保墒控盐优势，而在玉米收获期，由于地面覆盖度降低，“秸秆覆盖”保墒控盐优势得到显现。2023 年玉米收获后，高矿化度退水灌溉下盐分在 0～80 cm 土层累积，可能与较高矿化度水的入渗速率较高，促进了盐分的向下淋洗有关[32]，“半膜平播”种植方式下 0～40 cm 土层盐分累积现象更明显，说明退水灌溉下中度盐化土壤采用垄膜沟播尤其是结合沟间覆秸秆的玉米种植方式有利于控制耕层盐分含量增加，他人研究也表明，沟播种植方式相对于平播，优化了土壤剖面水盐分布[33]，作物能承受更高盐分含量的灌溉水[34]，而沟内覆盖秸秆可改善土壤孔隙结构，增加地表粗糙度和降水入渗，使蓄积土壤水分和抑制棵间蒸发的能力较强[35]。“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式优于“垄覆白膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式，可能是因为黑色地膜的增温效应弱于白色地膜，覆黑膜在一定程度上抑制了土壤蒸发，减轻了盐分表聚现象。此外，土体盐分在土面蒸发、作物蒸腾、灌水等多种因素影响下在深层土壤中发生了再分布，其运移规律受土壤微域环境影响较大，原因有待进一步试验查明。
-
2022 年玉米收获后，高矿化度退水灌溉下，除“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下的土壤盐分在 20～60 cm 土层累积外，其他种植方式下的土壤盐分均在 0～80 cm 土层累积，“半膜平播” 种植方式下土壤盐分增加幅度平均值最大；2023 年播种前、第 2 次灌水后和玉米收获后，高矿化度退水灌溉下，除“垄覆黑膜沟播 + 沟覆秸秆”种植方式下的土壤盐分在 20 cm 以下土层累积外，其他种植方式下的土壤盐分在耕层即发生了累积现象，同样表现为“半膜平播”种植方式下土壤盐分增加幅度最大。
-
4 结论
-
（1）低矿化度和高矿化度退水灌溉下，耕层土壤温度均表现为“半膜平播”种植方式高于垄膜沟播种植方式，随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播”种植方式下，耕层土壤温度呈增加趋势，“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤温度呈先降低后增加趋势，秸秆覆盖措施降低了耕层土壤温度。
-
（2）随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播” 种植方式下，耕层土壤湿度呈增加趋势，“垄覆白膜沟播”种植方式下，耕层土壤湿度呈先降低后增加的趋势；低矿化度退水灌溉下，与“半膜平播” 相比，“垄膜沟播”种植方式缓解了 10 cm 深度土壤湿度的急剧变化，结合沟间覆秸秆措施，这种缓解效应更明显；高矿化度退水灌溉结合“垄膜沟播”种植方式下，沟间覆秸秆也有这种缓解效应。
-
（3）在银北灌区，黄河水灌溉下采取“垄覆白膜沟播”，农田退水灌溉下采取“垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式可优化玉米田水热环境，并可有效控制耕层土壤盐分增加。“低矿化度退水灌溉 + 垄覆黑膜沟播 +秸秆覆盖”处理还有利于降低 40～80 cm 土层土壤盐分。
-
参考文献
-
[1] Zhang Y，Li X，Šimůnek J，et al．Evaluating soil salt dynamics in a field drip-irrigated with brackish water and leached with freshwater during different crop growth stages［J］．Agricultural Water Management，2021，2440：106601.
-
[2] 毕远杰，王全九，雪静．覆盖及水质对土壤水盐状况及油葵产量的影响［J］．农业工程学报，2010，26（增刊 1）：83-89.
-
[3] 陈素英，张喜英，裴冬，等．玉米秸秆覆盖对麦田土壤温度和土壤蒸发的影响［J］．农业工程学报，2005，21（10）：171-173.
-
[4] 吴杨，贾志宽，边少锋，等．不同方式周年覆盖对黄土高原玉米农田土壤水热的调控效应［J］．中国农业科学，2018，51（15）：2872-2885.
-
[5] 张德奇，廖允成，贾志宽．旱区地膜覆盖技术的研究进展及发展前景［J］．干旱地区农业研究，2005，23（1）：208-213.
-
[6] 王文达，霍轶珍，韩翠莲．不同覆盖方式对土壤水肥热状况及玉米产量的影响［J］．节水灌溉，2017（7）：38-41.
-
[7] Tan S，Wang Q，Xu D，et al．Evaluating effects of four controlling methods in bare strips on soil temperature，water，and salt accumulation under film-mulched drip irrigation［J］．Field Crops Research，2017，214：350-358.
-
[8] Pang H C，Li Y Y，Yang J S，et al．Effect of brackish water irrigation and straw mulching on soil salinity and crop yields under monsoonal climatic conditions［J］．Agricultural Water Management，2010，97（12）：1971-1977.
-
[9] 韩建均，杨劲松，姚荣江，等．苏北滩涂区水盐调控措施对土壤盐渍化的影响研究［J］．土壤，2012，44（3）：658-664.
-
[10] 方日尧，赵惠青，同延安．渭北旱原冬小麦深施肥沟播综合效应研究［J］．农业工程学报，2000，16（1）：49-52.
-
[11] 李玉玲，张鹏，张艳，等．旱区集雨种植方式对土壤水分、温度的时空变化及春玉米产量的影响［J］．中国农业科学，2016，49（6）：1084-1096.
-
[12] 杨姗姗，贾志宽，张玉，等．集雨节灌种植方式对冬小麦产量和水分利用效率的影响［J］．灌溉排水学报，2014，33（3）：97-100.
-
[13] Li R，Hou X Q，Jia Z K，et al．Effects of rainfall harvesting and mulchingtechnologies on soil water，temperature，and maize yield in Loess Plateau region of China［J］．Soil Research，2012，50（2）：105-113．
-
[14] Li R，Hou X Q，Jia Z K，et al．Effects on soil temperature，moisture，and maizeyield of cultivation with ridge and furrow mulching in the rainfed area of the Loess Plateau，China［J］． Agriculture Water Management，2013，116（1）：101-109．
-
[15] 李荣，王敏，贾志宽，等．渭北旱塬区不同沟垄覆盖模式对春玉米土壤温度、水分及产量的影响［J］．农业工程学报，2012，28（2）：106-113.
-
[16] 银敏华，李援农，张天乐，等．集雨模式对农田土壤水热状况与水分利用效率的影响［J］．农业机械学报，2015，46（12）：194-203，211.
-
[17] 赵海军，戴良香，张智猛，等．盐碱地花生种植方式对土壤水盐动态、温度和产量的影响［J］．灌溉排水学报，2016，35（6）：6-13.
-
[18] 李磊，张强，冯悦晨，等．全膜双垄沟播改善干旱冷凉区盐碱地水盐状况提高玉米产量［J］．农业工程学报，2016，32（5）：96-103.
-
[19] 王少丽，许迪，方树星，等．宁夏银北灌区农田排水再利用水质风险评价［J］．干旱地区农业研究，2010，28（3）：43-47.
-
[20] 刘大刚．农田排水资源灌溉利用适宜性评价研究—以宁夏银北灌区为例［D］．北京：中国水利电利研究院，2013.
-
[21] 黄玉霞．宁夏平罗县盐渍土变化趋势及土壤生产潜力的研究 ［D］．杨凌：西北农林科技大学，2010.
-
[22] Six J，Elliott E T，Paustian K．Soil structure and soil organic matter：Ⅱ．A normalized stability index and the effect of mineralogy ［J］．Soil Science Society of America Journal，2000，64：1042-1049.
-
[23] 樊丽琴，李磊，吴霞，等．种植方式对宁夏银北灌区盐碱地土壤水热盐及玉米生长的影响［J］．土壤通报，2020，51（6）：1403-1408.
-
[24] 于超，孙池涛，张倩，等．黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征［J］．排灌机械工程学报，2023，41（1）：89-95．
-
[25] 张建国，徐新文，雷加强，等．极端干旱区咸水滴灌林地盐结皮对土壤蒸发的影响［J］．农业工程学报，2010，26（9）：34-39.
-
[26] 邵靖宜，李小凡，于维祯，等．高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响［J］．中国农业科学，2021，54（17）：3623-3631.
-
[27] Fujimaki H，Shimano T，Inoue，et al．Effect of a salt crust on evaporation from a bare saline soil［J］．Vadose Zone Journal，2006（5）：1246-1256．
-
[28] 刘小媛，高佩玲，张晴雯，等.微咸水矿化度对重度盐碱土壤入渗特征的影响［J］.干旱地区农业研究，2018，36（1）：102-107.
-
[29] Yuan C F，Feng S Y，Huo Z L，et al．Effects of deficitirrigation with saline water on soil water-salt distribution and water use efficiency of maize for seed production in arid north west China［J］． Agricultural Water Management，2019，212：424-432.
-
[30] 孙池涛，张俊鹏，张谦，等．起垄沟播和常规平播下滴灌棉田土壤水盐的运移［J］．干旱区研究，2019，36（2）：307-313.
-
[31] 张万锋．盐渍化耕地秸秆覆盖下夏玉米灌施定额的研究［D］． 呼和浩特：内蒙古农业大学，2021.
-
[32] 王艳，吴勇，廉晓娟，等．不同矿化度水淋洗重度盐碱土的水盐运移特征［J］．灌溉排水学报，2011，30（4）：39-43.
-
[33] 孙池涛，冯棣，于超，等．滨海盐碱地沟播覆膜植棉技术增产机理研究［J］．灌溉排水学报，2021，40（6）：8-14.
-
[34] 张俊鹏，孙景生，李科江，等．不同灌溉方式下底墒水矿化度对棉花出苗率的影响［J］．灌溉排水学报，2011，30（3）：51-55.
-
[35] 王秋菊，张敬涛，盖志佳，等．长期免耕秸秆覆盖对寒地草甸土土壤物理性质的影响［J］．应用生态学报，2018，29：2943-2948.
-
摘要
探索宁夏银北灌区盐碱地玉米的节灌控盐栽培技术模式，为干旱半干旱区盐碱地作物高效栽培提供技术支撑。设置田间试验处理，包括半膜平播（HM）、垄覆白膜沟播（RWF）、垄覆白膜沟播 + 沟间覆秸秆 （RWFM）、垄覆黑膜沟播（RBF）、垄覆黑膜沟播 + 沟间覆秸秆（RBFM）5 种玉米种植方式和黄河水、低矿化度退水、高矿化度退水 3 种灌溉水质，退水为微咸水，研究了玉米种植方式结合灌溉水质对玉米田土壤水热盐状况的影响。结果表明：（1）农田退水灌溉下，耕层土壤温度表现为“半膜平播”高于“垄膜沟播”种植方式；随着灌溉水矿化度的增加，“半膜平播”种植方式下耕层土壤温度呈增加趋势，“垄覆白膜沟播”种植方式下耕层土壤温度呈先降低后增加趋势，秸秆覆盖措施降低了耕层土壤温度。（2）“半膜平播”种植方式下，随着灌溉水矿化度的增加，耕层土壤湿度呈增加趋势，“垄覆白膜”沟播种植方式下，耕层土壤湿度呈先降低后增加趋势；“垄膜沟播”种植方式缓解了 10 cm 深度土壤湿度的急剧变化，结合沟间覆秸秆措施，这种缓解效应更明显。（3）黄河水灌溉下采取“垄覆白膜沟播”种植方式，农田退水灌溉下采取“垄覆黑膜沟播 + 沟间覆秸秆”种植方式在控制0～ 20 cm 土层盐分增加方面效果较好，“低矿化度退水灌溉 + 垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”处理还有利于降低 40 ～ 80 cm 土层土壤盐分。在银北灌区，黄河水灌溉下采取“垄覆白膜沟播”种植方式，农田退水灌溉下采取 “垄覆黑膜沟播 + 秸秆覆盖”种植方式可优化土壤水热环境，并可有效控制 0 ～ 20 cm 土层盐分增加。
Abstract
The researoh explored the cultivation mode of water-saving and salinity-controlling for maize in Yinbei Irrigation Area of Ningxia，in order to provide technical supports for crop efficient planting in arid and semi-arid area．Field experimental treatments were set up，five planting patterns for maize，including half film mulching（HM），ridge-furrow planting with white film mulching over ridge only（RWF），ridge-furrow planting with white film mulching over ridge and maize straw mulching over furrow（RWFM），ridge-furrow planting with black film mulching over ridge only（RBF）， ridge-furrow planting with black film mulching over ridge and corn straw mulching over furrow（ RBFM），and three water qualities for irrigation，including yellow river，low-salinity drainage water and high-salinity drainage water，were conducted． The drainage water involved in this study was brackish water．The effect of the combined of quality of irrigation water and planting patterns of maize on soil moisture，temperature，salinity were studied．The results showed that：（1）The soil temperature of topsoil in HM was higher than that in ridge-furrow planting method under the condition of drainage water irrigation；With the increase of salinity of irrigation water，the topsoil temperature increased in HM．while the topsoil temperature decreased first and then increased in RWF，and straw mulching decreased the topsoil temperature.（2）The higher the salinity of irrigation water was，the greater the topsoil humidity in HM treatment would be．and the topsoil humidity decreased first and then increased in RMF treatment．Ridge-furrow planting alleviated the sharp change of soil humidity at a depth of 10 cm compared with HM．And the mitigation effect was more obvious when combined with straw mulching over furrow.（3）RWF under Yellow River water irrigation，and RBFM under drainage water irrigation could effectively control the soil salt content of 0-20 cm soil layer，while the latter under the condition of low-salinity drainage water irrigation was beneficial to reduce the soil salt content in 40-80 cm soil layer．In summary，in Yinbei Irrigation Area，RWF under yellow river irrigation and RBFM under high salinity drainage water irrigation had a better hydrothermal environment， and was beneficial to control soil salt content of 0-20 cm soil layer.