不同滲灌模式對青貯玉米苗期土壤養分變化的影響

劉震 閆旭東 黃偉 黃素芳 趙忠祥 曹平平 郭志頂 王秀領 生振紅 徐玉鵬

摘要：以作物滲灌試驗區土壤為研究對象，通過測定不同空間土壤養分，研究不同滲灌次數對青貯玉米苗期不同位置土壤化學性質的影響。結果表明，0～20、20～40 cm滲灌土壤中（不含CK）pH值最高值均出現在L0處，與CK相比，pH值分別提高了6.29%和10.28%;最低值均出現在L1/2處，較CK值分別提高了0.67%和0.40%。W2和W3顯著提高了不同土壤空間位置的pH值。隨著滲灌次數的增加，不同深度及位置的土壤有機質含量呈現先升高后降低的趨勢。W2處理顯著提高了不同位置土壤的有機質含量。不同滲灌次數及不同深度的滲灌中速效氮含量L1/2顯著高于L0及L1/4，最大值均出現在L1/2-W1處理中，較CK分別提高了98.52%和82.72%;不同滲灌次數及不同深度的滲灌中速效磷均隨滲灌次數的增加而降低，各處理土壤速效磷含量多顯著低于CK（P<0.05）;速效鉀含量隨滲灌次數增加呈現遞增趨勢，0～20、20～40 cm土壤中峰值均出現在L1/2處，較CK處理分別增加了34.14%和10.19%?？傮w來說，青貯玉米苗期滲灌2次較好，可以提高土壤有機質及速效氮等養分的含量，有助于青貯玉米幼苗的早期發育。

關鍵詞：滲灌;青貯玉米;土壤養分;氮磷鉀;有機質

中圖分類號：S158;S513.07 ??文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）08-0228-06

我國是資源大國，也是農業大國，水資源占世界總量的9%，而人均水資源占有量卻僅為 2 800 m3，相當于世界平均水平的1/4，其中農業用水占有很大比重，目前達70%以上，其中農田灌溉用水量占農業用水量的 90%～95%。農業灌溉缺口每年平均約為 300億m3。隨著我國水資源矛盾日益突出，農田用水浪費現象依然十分嚴重，因此如何合理利用我國目前現有水資源已經成為了我國面臨的嚴峻問題[1]。

滲灌是一種不同滴灌和噴灌的新型灌溉技術，它是指將灌溉水通過滲灌管以滲透方式進入土壤中，通過土壤顆粒的吸水作用向四周土壤擴散，實現對作物的灌溉[2]，目前已經成功應用于溫室蔬菜、樹木和瓜果等經濟作物領域[3-7] ?，F階段多數報道主要集中于滲灌對土壤理化性質的影響，韋彥等研究表明，滲灌減少了土壤深層滲漏及表面水分蒸發并減少硝態氮的淋洗量，水分利用率較普通灌溉提高了68.7%[8]。李文等也通過對不同灌溉方式的研究發現，滲灌可以降低土壤CO2排放通量，提高土壤表層的土壤總有機碳含量[9-10]。也有研究表明滲灌措施對土壤腐殖質及土壤養分會產生一定影響[6，11]。但目前對于華北地區滲灌技術對于土壤不同滲灌位置的養分影響的報道較少。

因此，本試驗以華北地區滲灌土壤為研究對象，在青貯玉米苗期進行不同次數滲灌，測定不同處理各層次的土壤pH值、有機質及速效養分的含量，以期初步了解滲灌對青貯玉米苗期不同滲灌深度及位置的土壤養分變化情況，為確定適宜華北地區的滲灌模式提供理論依據及數據支撐，同時也為推廣滲灌技術、減少水資源承載壓力、發展生態農業提供了解決辦法。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年6—7月在河北省滄州市農林科學院東光試驗基地（116°32′24″ E，37°53′24″ N）內進行。該地區年均溫13 ℃，≥10? ℃積溫 4 349 ℃，年總降水量為400～600 mm，其中，80%降水量集中在每年的7—9月。

1.2 試驗方法

滲灌管采用滄州銀龍塑業有限公司生產的聚乙烯（PE）管，播種前鋪設。2條滲灌管間距 0.8 m，埋深 0.4 m。試驗小區長15 m，寬25 m，各小區滲灌管與供水主管道連接處設有閘閥，可控制各小區滲灌管的閉合。試驗共分4個處理，分別為滲灌0次（W0，對照）、1次（W1）、2次（W2）及3次（W3）。播種當日滲灌后每10 d滲灌1次，每次滲灌量為 28 m3（750 m3/hm2），利用管道首端流量計控制灌溉量。每個處理設3次重復，共12個小區，各小區設立5 m寬間隔道，防止采樣點水分及養分過度互移。試驗采用河南農業科學院糧食作物研究所選育的玉米品種金嶺青貯10，底施專用復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為22%、15%、5%） 600 kg/hm2，播種密度為75 000株/hm2，0.6 m等行距機播，播種日期為2019年6月10日。

各試驗處理按照滲灌管道上方（以下簡稱L0）、滲灌管1/4（2條滲灌管水平距離1/4處，以下簡稱L1/4）和滲灌管1/2（2條滲灌管水平距離1/2處，以下簡稱L1/2）設置取樣點，取樣深度分別為0～20、20～40 cm。各小區設3個采樣點，每個采樣點同一層土樣取3份混合為1份待測樣品帶回室內進行土壤養分測定。滲灌日期分別為2019年6月11日（W0、W1）、6月21日（W2）和7月2日（W3）。

1.3 測定項目及方法

pH值采用水土比2.5 mL ∶1 g，pH計測定。速效氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用 NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用 CH3COONH4-火焰光度計法測定。

1.4 數據處理

采用SPSS 26.0進行試驗數據統計分析，SigmaPlot 14.0進行試驗數據圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同滲灌次數對土壤pH值的影響

由圖1所示，隨著滲灌次數的增加，土壤pH值總體呈增長趨勢。0～20 cm土層，W2和W3處理pH值顯著高于對照（P<0.05）。其中，pH值最高為7.94，出現在W3處理中，同此位置W0相比，pH值升高了0.47，增加幅度為6.29%;W1處理也可提高土壤pH值，L0、L1/4和L1/2分別提高了3.53%、3.84%和0.58%;除L1/2位置外，W1與W0均差異顯著。20～40 cm土層規律同0～20 cm土層相似，與W0相比，W2和W3處理顯著提高了不同位置的pH值，最高值8.26出現在W3中，同此位置的W0相比，pH值升高了0.77，增加幅度為10.28%。L1/2位置W1處理pH值比W0增加了0.03，提高幅度為0.40%，但差異不顯著。

由此可知，pH值隨水平距離增加呈逐漸降低的趨勢，最大值均出現在L0處，最小值均出現于L1/2處;W2和W3處理可以顯著增加土層不同水平位置及深度的pH值。

2.2 不同滲灌次數對土壤速效氮含量的影響

如圖2中所示，0～20 cm 土層L1/4、L1/2位置不同滲灌次數速效氮含量與CK間均差異顯著。L0處速效氮含量隨滲灌次數的增加呈現逐漸降低的趨勢;L1/4處處理組速效氮含量顯著高于W0，但W1和W2處理間差異未達顯著水平;L1/2處處理組速效氮含量隨灌溉次數的增加呈先下降后上升的趨勢。L1/4 和L1/2中，不同滲灌次數土壤速效氮含量顯著高于W0，L1/2-W1處理速效氮含量最高，達到175.37 mg/kg，顯著高于W0，增加幅度為98.52%，L0-W3處理速效氮含量最低，為64.03 mg/kg，同W0相比，降低了28.42%。20～40 cm土層中隨著灌溉次數的增加，L0處速效氮含量逐漸減少，L1/4處速效氮含量呈現先降低后增高的趨勢，但除L1/4-W3外，W1、W2與W0均未達顯著水平;L1/2處速效氮含量也呈現逐步降低的趨勢。L0處處理組速效氮含量均顯著低于W0，W1、W2、W3分別下降了14.49%、15.87%和34.95%，速效氮含量最低值L0-W3，為 67.03 mg/kg。速效氮含量最高值為178.72 mg/kg，為L1/2-W1處理，同W0相比增加了82.72%。

2.3 不同滲灌次數對土壤速效磷含量的影響

從圖3可以看出，0～20 cm土層中，不同位置速效磷含量均隨滲灌次數的增加而降低，各處理土壤速效磷含量顯著低于W0。L0中W1、W2、W3同W0相比降低分別降低了14.60%、20.08%和66.10%，L1/4中分別降低了12.56%、52.58%和64.77%，L1/2中分別降低了25.80%、57.84%和61.64%。其中最低值為6.13 mg/kg，出現在L0-W3中。20～40 cm土層中速效磷含量變化規律同 0～20 cm土層相似，均隨滲灌次數的增加而逐漸降低，各處理速效磷含量顯著低于W0（L0-W1、L1/2-W1除外），L0-W1速效磷含量同W0相比略有增加，但未達顯著水平。速效磷含量最低值為 8.15 mg/kg，出現在L1/4-W3，比W0降低了56.39%。

2.4 不同滲灌次數對土壤速效鉀含量的影響

如圖4所示，0～20 cm土層中，各位置速效鉀含量隨滲灌次數的增加呈遞增趨勢;W1處理速效鉀含量在L0顯著低于CK（P<0.05），在L1/4、L1/2與W0差異不顯著;W2處理速效鉀含量在L1/4、L1/2顯著高于W0，L0位置與W0差異不顯著，W3處理在各位置均顯著高于CK（P<0.05）;土壤速效鉀最高值為216.44 mg/kg，出現在L1/2-W3處理，同W0相比，提高了34.14%。20～40 cm土層中，隨著灌溉次數的增加速效鉀含量均呈現先升高再降低的趨勢。其中峰值為228.07 mg/kg，位于L1/2-W2處，比W0提高10.19%。最低值位于L1/4-W1處，含量為153.40 mg/kg，較CK降低了24.76%。

2.5 不同滲灌位置及灌溉次數對土壤養分的影響

從表1中可以看出，滲灌位置（L）及灌溉次數（W）均會對不同土層的pH值、速效氮、速效磷、速效鉀等養分含量產生顯著影響，且二者之間除對 0～20 cm土壤中 pH值影響不顯著外，土壤中各項養分指標均受到滲灌位置和灌溉次數間交互作用的影響。

為了探明不同滲灌位置及次數對土壤養分的影響，進一步分析滲灌位置（L）和滲灌次數（W）的交互作用。

由表2和表3可以看出，在相同滲灌次數下，0～20、20～40 cm土壤中速效氮和速效鉀含量在多數情況隨距滲灌位置的增加而增加，速效磷含量受距離影響較小，pH值隨水平距離的增加而減少。

3 結論與討論

地下滲灌目前廣泛應用于設施蔬菜等經濟作物中[4，12-14]。在滿足植物生理生長需求的條件下，可以將普通灌溉轉變為直接作用于作物根系的灌溉，從而使水分直接在土壤中向四周運移[15]，減少水分在地表蒸發量。同時，研究表明水分運移過程也會對土壤養分產生一定的影響，滲灌可以提高土壤表層有機質含量及陽離子交換量[16]。也有研究表明，不同灌溉方式會對土壤中N2O排放產生影響，由于滲灌沒有給微生物提供充足的反應底物，降低了硝化及反硝化作用，抑制了土壤中N2O排放[17-25]。本試驗結果表明，地下滲灌水平方向上來講，0～40 cm土壤內pH值隨距離滲水管的增加而降低，且不同水平距離上，W2處理的pH值顯著高于W0（P<0.05）。說明滲灌的水平距離同土壤pH之間存在一定的關系。而不同滲灌次數及滲灌位置也會對土壤中有機質及速效養分含量產生一定影響。在不同滲灌次數及深度的土壤中，有機質含量呈現出先降低再升高最后再降低的趨勢，同對照相比，有機質含量的峰值均出現在W2處，說明W2可以顯著提高不同滲灌位置的土壤有機質含量。以L0為中心點，速效氮含量隨著滲灌水平距離的增加而增加，最大值均出現在W2處理的L1/2處。隨著滲灌次數的增加，不同位置的0～40 cm土壤中速效磷含量呈現下降的趨勢，速效鉀含量呈現上升趨勢。綜合以上試驗結果，不同距離及深度pH值隨滲灌管距的增加而減少，且W2處理可以顯著提高土壤有機質含量，速效氮、速效磷及速效鉀等含量同其他處理中養分峰值差異不顯著，因此，推薦在青貯玉米苗期進行2次滲灌，有助于青貯玉米苗期生長。

本試驗僅針對土壤不同空間位置土壤化學性質進行了研究，對于滲灌過程中水肥耦合現象及滲灌時期土壤養分作用機制研究較淺，還須結合室內模擬試驗進一步研究，以求在節水的同時減少肥料投入，從而達到發展生態農業的目的。

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