不同灌水處理對(duì)濱海鹽堿地土壤陽(yáng)離子組成及玉米干物質(zhì)累積的影響

王 航，周青云，2，張寶忠，馬 波，2，尹林萍，2

(1.天津農(nóng)學(xué)院水利工程學(xué)院，天津 300384；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.國(guó)家節(jié)水灌溉北京工程技術(shù)研究中心，北京 100083)

土壤鹽漬化已成為制約我國(guó)濱海地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)穩(wěn)定的重要因素[1]。膜下滴灌為鹽堿土的開(kāi)發(fā)利用提供了一種有效的灌水方式，是改善濱海鹽堿土比較成功的技術(shù)之一。滴灌是局部灌溉，距離滴頭較近的范圍內(nèi)，水分充足而鹽分較少，形成脫鹽區(qū)[2]，可為作物提供一個(gè)水、肥、鹽、熱環(huán)境適宜的生長(zhǎng)條件，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物產(chǎn)量和水分利用率。

鹽堿土對(duì)作物生長(zhǎng)的危害，不僅來(lái)自于耕作層土壤較高的鹽分濃度，也來(lái)自于鹽分離子組成的差異[3]。各類鹽分離子的物理和化學(xué)特性存在差異，鹽分離子之間相互影響、相互作用，鹽堿土壤中不同水溶性離子比例對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重要影響。探求膜下滴灌條件下土壤中離子比例變化規(guī)律，揭示土壤剖面上鹽分離子的分異特征，對(duì)全面掌握土壤鹽漬化程度、類型以及對(duì)作物的危害有重要意義[4]，可為鹽漬化土壤的綜合治理、改良以及高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

K+和Na+均為單價(jià)陽(yáng)離子，灌水后土壤中大量的K+和Na+以游離態(tài)的形式存在，土壤中水溶性Na+較多是造成土壤鹽堿化的重要因素。由于降水、灌溉和土壤蒸發(fā)的作用，土壤水分入滲狀態(tài)的交替變化強(qiáng)烈影響各種離子的物理和化學(xué)變化[5]，Na+的水化順序大于K+[6]，灌水后Na+更容易隨水分遷移，K+主要通過(guò)擴(kuò)散作用在土壤中遷移[7]。一般認(rèn)為，土壤鹽分的不利影響與Na+毒性相關(guān)，這促使人們對(duì)其進(jìn)行了大量研究[8-9]。然而，Na+濃度的增大總是伴隨著暴露于鹽(NaCl)脅迫下的植物K+損失，土壤中的Na+誘導(dǎo)作物根系細(xì)胞中的K+外流，從而產(chǎn)生Na+毒性[10-11]，影響作物產(chǎn)量。K+和Na+化學(xué)性質(zhì)不同，與土壤膠體的結(jié)合能不同，由于伊利石的存在，K+對(duì)土壤膠體的親和力大于Na+[12]，作物對(duì)其吸收程度也不同，故K+和Na+對(duì)環(huán)境變化的敏感性不同，因此，灌水后鹽分離子遷移的次序不同，土壤中K+/Na+比例也不盡相同，通過(guò)灌水處理提高根系層土壤的K+/Na+可成為降低根系層Na+毒性的一種有效手段。

Ca2+是土壤質(zhì)量的重要標(biāo)志，Ca2+在穿過(guò)土壤時(shí)會(huì)與土壤基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，致使其在土壤水溶液中溶解或沉淀，滴灌對(duì)土壤質(zhì)量的重要影響就是加速了土壤脫Ca2+，使土壤顆粒分散，影響土壤物理狀態(tài)[13]。已有研究者發(fā)現(xiàn)單一鹽類比復(fù)鹽(多種鹽并存)的危害要大，即植物在多鹽類平衡溶液中要比處在單一鹽類或不平衡的混合鹽溶液(單鹽毒害)中能承受更高的滲透壓力。Kopittke[14]進(jìn)行豇豆根系短期溶液培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，在含有K+的鹽漬化培養(yǎng)液中加入Ca2+可以顯著降低Na+的毒性作用；Cachorro等[15]研究表明在鹽漬化培養(yǎng)基中增大Ca2+濃度可降低菜豆根系的Na+毒性。灌水淋洗Na+的同時(shí)也會(huì)淋洗掉Ca2+，而Ca2+的存在可以降低土壤的Na+毒性，通過(guò)灌水處理提高根系層土壤的Ca2+/Na+可成為降低根系層Na+毒性的一種有效手段。

大量學(xué)者[8-9]針對(duì)Na+單鹽對(duì)作物的毒害作用進(jìn)行了研究，也有學(xué)者[14-15]對(duì)改善培養(yǎng)液中K+、Na+及Ca2+比例從而改善Na+對(duì)作物的毒害作用進(jìn)行了研究，但是國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)田間條件下不同灌水方式對(duì)濱海鹽堿地K+/Na+以及Ca2+/Na+的影響及作物干物質(zhì)累積量與K+、Na+和Ca2+關(guān)系的研究少見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究主要探討不同灌水處理土壤剖面Ca2+/Na+和K+/Na+的變化規(guī)律以及Ca2+和K+在減輕Na+毒性方面的效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

田間試驗(yàn)于玉米生育期(2018年5—8月)進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)位于天津市津南區(qū)葛沽鎮(zhèn)(N38°98′，E117°38′)，該區(qū)地處華北平原東北部，海河流域下游，屬海積與河流沖積形成的平原區(qū)，為典型鹽堿化地區(qū)。多年平均降水量556.4 mm，多集中在6—8月，年平均蒸發(fā)量為1 809.6 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 659.0 h，年平均無(wú)霜期206 d，地下水埋深為1 m，1 m土層土質(zhì)多為粘壤土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為灌水量10 mm常規(guī)滴灌處理(LI10)、灌水量20 mm常規(guī)滴灌處理(LI20)、灌水量10 mm膜下滴灌處理(FI10)、灌水量20 mm膜下滴灌處理(FI20)，玉米全生育期內(nèi)2次灌溉灌水量及灌溉定額見(jiàn)表1。春玉米(鄭丹958)的種植模式如圖1所示，行距為60 cm，株距為30 cm，滴灌帶間距為60 cm，滴頭間距為30 cm；灌溉方式為常規(guī)滴灌和膜下滴灌，覆膜方式為一膜兩管兩行半覆膜，膜寬為80 cm，滴頭布置在玉米莖稈處，滴頭流量為1.38 L·h-1。各處理沿玉米行距方向距植株水平距離為30 cm處取樣，深度分別為0～20、20～40、40～60 cm，每個(gè)處理3次重復(fù)；玉米全生育期內(nèi)灌水量、降水量、日均氣溫及參考作物蒸散量如圖2所示，試驗(yàn)地陽(yáng)離子成分本底值及土壤物理特性如表2所示。

1.3 土壤陽(yáng)離子及玉米干物質(zhì)量測(cè)定

在實(shí)驗(yàn)室將土樣自然風(fēng)干后過(guò)1 mm土壤標(biāo)準(zhǔn)篩，取水土比為5∶1的土壤浸提液，用火焰分光光度計(jì)(FP 640)測(cè)定土壤水溶性Na+、K+濃度，用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定土壤水溶性Ca2+和Mg2+濃度。每個(gè)處理取6株長(zhǎng)勢(shì)均勻、具有代表性的玉米植株，樣品處理干凈后，置烘箱105℃殺青30 min后80℃烘干至恒重，稱量其干物質(zhì)累積量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；運(yùn)用IBM SPSS Statistics 24統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行二因素方差分析；相關(guān)圖表制作采用Microsoft Excel 2019和Origin 2017軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水處理灌水前后土壤剖面離子比變化

2.1.1 K+/Na+由圖3、圖4和圖5可知，灌水后不同灌水方式下灌水量較大的處理0～60 cm各土層K+/Na+均大于灌水量較小的處理，且均表現(xiàn)出0～20 cm土層K+/Na+較大，40～60 cm土層K+/Na+較小，灌水量較小的處理則規(guī)律不明顯。第1次灌水后，4個(gè)處理均表現(xiàn)出0～20 cm土層K+濃度顯著高于20～60 cm土層，K+濃度顯著增大導(dǎo)致K+/Na+較大；FI20處理0～40 cm土層K+/Na+較大，F(xiàn)I10和LI20處理0～40 cm土層K+/Na+較小，Na+濃度相對(duì)較大，土壤鹽漬化較為嚴(yán)重。第2次灌水后，LI20和FI20處理0～20 cm土層K+/Na+顯著大于20～60 cm土層，LI10、LI20和FI20處理隨深度加深均表現(xiàn)出先減小后增大，F(xiàn)I10處理則逐漸減小。

表1 玉米全生育期灌水處理

表2 試驗(yàn)地土壤陽(yáng)離子成分本底值及土壤物理特性

圖1 田間試驗(yàn)平面布置(a，水平；b，垂直)Fig.1 Field test layout (a， horizontal; b, vertical)

圖2 玉米全生育期內(nèi)灌水量、降水量、日均氣溫及參考作物蒸散量Fig.2 Irrigation amount, precipitation, average daily air temperature and reference cropevapotranspiration during the whole growth period of maize

圖5 第2次灌水后土壤剖面K+、Na+和K+/Na+Fig.5 K+,Na+ and K+/Na+ in soil profile after the second irrigation

2.1.2 Ca2+/Na+由圖6、圖7和圖8可知，灌水前后膜下滴灌處理Ca2+/Na+隨深度加深均先減小后增大，常規(guī)滴灌處理則規(guī)律不明顯；灌水后膜下滴灌處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+均較大，不同灌水處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+差異較小，在0.10～0.22。第1次灌水后FI20處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+均顯著大于其他處理；LI10和LI20處理0～20 cm土層Ca2+/Na+較灌水前均顯著減小，其中LI10處理降幅較大；第2次灌水后4個(gè)處理0～20 cm土層Ca2+/Na+均無(wú)明顯變化，F(xiàn)I20處理20～40 cm土層Ca2+/Na+小幅減小，LI10處理20～40 cm土層Ca2+/Na+小幅增大；LI20處理40～60 cm土層Ca2+/Na+小幅增大。

2.2 不同灌水處理對(duì)土壤剖面離子比的影響

2.2.1 K+/Na+由圖3、圖4和圖5可知，灌水前不同灌水處理0～20 cm土層K+/Na+表現(xiàn)出LI10處理>LI20處理>FI10處理>FI20處理，灌水后FI20處理K+/Na+顯著增大，F(xiàn)I10處理增幅較小，LI10和LI20處理變化不明顯；灌水前不同灌水處理20～60 cm土層K+/Na+表現(xiàn)出LI20處理>FI10處理>FI20處理，灌水后則表現(xiàn)出FI20處理>LI20處理>FI10處理，較大的灌水量提高了20～60 cm土層K+/Na+，膜下滴灌增幅較大；隨著灌水次數(shù)的增多LI20和FI10處理0～20 cm土層K+/Na+逐漸增大，LI10處理則逐漸減小，F(xiàn)I20處理則一直保持較大的K+/Na+，達(dá)到0.78。LI10處理由于灌水量少，灌水對(duì)各土層K+和Na+淋洗程度較弱，研究區(qū)域地下水位較高且由于土壤蒸發(fā)較為強(qiáng)烈，各土層K+和Na+濃度均增大，灌水前LI10處理各土層K+/Na+較大，LI10處理灌水后各土層仍然表現(xiàn)出較大的K+/Na+。

圖6 灌水前土壤剖面Ca2+和Ca2+/Na+Fig.6 Ca2+ and Ca2+/Na+ in soil profile before irrigation

圖7 第1次灌水后水土壤剖面Ca2+和Ca2+/Na+Fig.7 Ca2+ and Ca2+/Na+ in soil profile after the first irrigation

圖8 第2次灌水后土壤剖面Ca2+和Ca+/Na+Fig.8 Ca2+ and Ca2+/Na+ in soil profile after the second irrigation

第1次灌水后4個(gè)處理0～20 cm土層K+/Na+變化范圍較大，為0.3～0.8，20～40 cm和40～60 cm土層變化范圍較小，分別為0.2～0.4和0.3～0.5。第1次灌水后，常規(guī)滴灌處理K+和Na+隨土壤水分蒸發(fā)向上遷移，LI10和LI20處理0～60 cm土層K+和Na+濃度均不同程度增大，土壤剖面0～20 cm土層K+和Na+濃度均達(dá)到最大，灌水前后土壤中K+和Na+均存在表聚現(xiàn)象；灌水后LI10和LI20處理20～40 cm土層K+和Na+增幅較大，而FI10和FI20處理20～40 cm土層Na+濃度均減小，膜下滴灌處理下灌水對(duì)20～40 cm土層Na+產(chǎn)生了有效淋洗，灌水量越大淋洗效果越明顯。FI10和FI20處理20～40 cm土層K+濃度均增大，灌水量越大K+增幅越大，K+/Na+也越大。

第2次灌水后4個(gè)處理0～20 cm和40～60 cm土層K+/Na+范圍較大，分別為0.4～0.7和0.3～0.5，20～40 cm土層K+/Na+變化范圍較小，為0.3～0.4，相較第1次灌水有所增大；0～20 cm土層K+/Na+表現(xiàn)出FI20處理>LI20處理>FI10處理>LI10處理，較大的灌水量有利于提高0～20 cm土層土壤K+濃度，從而提高K+/Na+，灌水量較小的處理0～20 cm土層K+濃度均減小，其中LI10處理降幅較大。20～60 cm土層K+/Na+均表現(xiàn)出LI20處理>FI20處理>LI10處理>FI10處理，LI20處理K+/Na+顯著增大，第2次灌水之后降雨量增大，對(duì)常規(guī)滴灌處理20～60 cm土層土壤Na+淋洗程度較大，導(dǎo)致K+/Na+顯著增大。

2.2.2 Ca2+/Na+由圖6、圖7和圖8可知，灌水前不同灌水處理0～20 cm土層Ca2+/Na+表現(xiàn)出LI10處理>FI10處理>LI20處理>FI20處理，灌水后FI20處理Ca2+/Na+顯著增大，達(dá)到0.22，LI10處理則顯著減小，僅為0.17。灌水后LI20和FI20處理0～60 cm土層Ca2+/Na+均先減小后增大，LI10和FI10處理0～60 cm土層Ca2+/Na+均逐漸增大，較大的灌水量將表層較多的Na+淋洗到20～40 cm土層，導(dǎo)致20～40 cm土層Ca2+/Na+較?。惠^小的灌水量對(duì)表層Na+淋洗程度較弱，0～60 cm土層Na+濃度逐漸減小導(dǎo)致Ca2+/Na+逐漸增大，F(xiàn)I20處理0～20 cm土層Ca2+/Na+遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LI20處理和FI10處理，膜下滴灌處理下較大的灌水量對(duì)表層土壤Na+產(chǎn)生有效淋洗，充分降低了土壤Na+毒性。LI10處理各土層土壤初始Ca2+濃度較大，較小的灌水量對(duì)各土層Ca2+淋洗程度較弱，導(dǎo)致LI10處理灌水后0～60 cm土層Ca2+/Na+均大于LI20處理。

第1次灌水后4個(gè)處理0～20 cm土層Ca2+濃度均下降，膜下滴灌處理和常規(guī)滴灌處理灌水量較大時(shí)0～20 cm土層Ca2+濃度降幅較小，較大的灌水量提高了土壤中Ca2+的溶解性，導(dǎo)致灌水對(duì)0～20 cm土層Ca2+淋洗程度較弱。第1次灌水后FI20處理20～60 cm土層Ca2+/Na+均顯著增大，其中20～40 cm土層增幅較大，F(xiàn)I10處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+則變化不明顯，灌水后FI20處理顯著降低了20～60 cm土層Na+濃度，導(dǎo)致Ca2+/Na+顯著增大，F(xiàn)I10處理20～60 cm土層Ca2+和Na+變化幅度均不明顯，所以Ca2+/Na+變化不明顯。1次灌水后LI10處理灌水量少，土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致Ca2+和Na+均出現(xiàn)表聚現(xiàn)象，由于Na+更容易隨水分蒸發(fā)向上遷移，導(dǎo)致LI10處理0～60 cm各土層Na+濃度顯著增大，Ca2+/Na+均顯著減小。由于灌水前LI10處理0～60 cm各土層Ca2+濃度均較大，達(dá)到0.15～0.29 g·kg-1，經(jīng)過(guò)1次灌水的淋洗后，LI10處理0～60 cm各土層Ca2+濃度降幅均較大。

第2次灌水后LI20和LI10處理0～60 cm各土層Ca2+濃度均增大，F(xiàn)I10和FI20處理0～20 cm土層Ca2+濃度均減小，F(xiàn)I10處理20～40 cm土層Ca2+濃度增大，F(xiàn)I20處理減??；FI10和FI20處理40～60 cm土層Ca2+濃度均增大，其中FI20處理增幅較大。膜下滴灌處理下隨著灌水次數(shù)和灌水量的增大，土壤剖面水溶性Ca2+濃度和淋洗深度逐漸增大。

2.3 不同灌水處理對(duì)土壤離子比的影響因素分析

為進(jìn)一步分析不同灌水量和灌水方式與0～60 cm各土層K+/Na+和Ca2+/Na+的關(guān)系，對(duì)0～60 cm各土層K+/Na+和Ca2+/Na+分別與灌水量和灌水方式進(jìn)行二因素方差分析(表3和表4)。方差分析結(jié)果表明，第1次灌水后不同灌水方式下不同灌水量之間0～60 cm各土層K+/Na+差異達(dá)顯著水平；第2次灌水后同一灌水方式下不同灌水量之間0～60 cm各土層K+/Na+差異達(dá)顯著水平。第1次灌水后不同灌水方式下不同灌水量之間0～60 cm各土層Ca2+/Na+差異達(dá)顯著水平；第2次灌水后不同灌水量和不同灌水方式之間0～60 cm各土層Ca2+/Na+差異均不顯著。

表3 灌水后土壤中K+/Na+分別與灌水量和灌水方式的二因素方差分析

表4 灌水后土壤中Ca2+/Na+分別與灌水量和灌水方式的二因素方差分析

2.4 不同灌水處理下玉米植株干物質(zhì)累積量與根系層離子比的關(guān)系

土壤K+/Na+影響著作物的耐鹽性，對(duì)作物的干物質(zhì)累積產(chǎn)生重要影響，提高鹽漬化土壤中的Ca2+濃度可以有效降低Na+毒性，但土壤中Ca2+濃度過(guò)高時(shí)會(huì)抑制作物的生長(zhǎng)[15]，通過(guò)建立作物干物質(zhì)累積與根系層土壤(K+/Na+)/Ca2+的關(guān)系式可定量分析根系層土壤K+/Na+和Ca2+濃度對(duì)干物質(zhì)累積的影響，從而為合理施用Ca2+肥提供理論基礎(chǔ)。

圖9 不同灌水處理玉米植株干物質(zhì)累積量與土壤中(K+/Na+)/Ca2+的關(guān)系Fig.9 Relationship between dry matter accumulation ofmaize and (K+/Na+) /Ca2+ in soil underdifferent irrigation treatments

各個(gè)生育期玉米的根系主要分布在0～20 cm土層，0～20 cm土層(K+/Na+)/Ca2+對(duì)作物干物質(zhì)量的累積產(chǎn)生重要影響。分別對(duì)每個(gè)處理玉米全生育期干物質(zhì)累積量與其對(duì)應(yīng)的0～20 cm土層(K+/Na+)/Ca2+進(jìn)行二次擬合(見(jiàn)圖9)，結(jié)果顯示4個(gè)處理擬合相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.90以上，相關(guān)系數(shù)FI20處理>LI20處理>LI10處理>FI10處理；各處理干物質(zhì)累積量與(K+/Na+)/Ca2+均隨生育期進(jìn)程而逐漸增大；作物全生育期內(nèi)相同(K+/Na+)/Ca2+下，F(xiàn)I20處理干物質(zhì)累積量始終最大，LI10處理始終最小。(K+/Na+)/Ca2+>1.72時(shí)，各處理干物質(zhì)累積量均隨(K+/Na+)/Ca2+的增大而增大；1.3<(K+/Na+)/Ca2+<2.7時(shí)，F(xiàn)I20和LI20處理干物質(zhì)累積量較大，F(xiàn)I10和LI10處理干物質(zhì)累積量較小，較大的灌水處理有利于作物干物質(zhì)積累；(K+/Na+)/Ca2+>2.7時(shí)，F(xiàn)I20和FI10處理干物質(zhì)累積量較大，LI20和LI10處理干物質(zhì)累積量較小，相同灌水量下覆膜處理有利于作物干物質(zhì)累積。

3 討 論

灌水后4個(gè)處理土壤K+/Na+沿深度加深均表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，作物根系主要分布于0～20 cm土層[16]，20～40 cm土層K+遷移至0～20 cm土層以滿足作物生長(zhǎng)的需求，導(dǎo)致20～40 cm土層K+濃度較?。籒a+水化順序大于K+，灌水后更容易受到灌水的淋洗，0～20 cm土層Na+淋洗到20～40 cm土層，水溶性Na+濃度增大導(dǎo)致交換性K+濃度下降，降低水溶性K+濃度，與劉秀梅[17]的研究結(jié)果相似。灌水為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的根際環(huán)境，作為作物養(yǎng)分循環(huán)的主導(dǎo)元素，K+更容易在作物主要根系層0～20 cm土層內(nèi)集聚[18]。第1次灌水后，LI10和FI10處理0～20 cm土層Na+濃度均顯著增大，灌水量較小時(shí)對(duì)0～20 cm土層Na+淋洗程度較弱，這段時(shí)間未降水且日均氣溫較高，土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈導(dǎo)致LI10處理Na+隨土壤水分蒸發(fā)向0～20 cm土層遷移較多，但由于LI10處理K+向0～20 cm土層遷移程度更大，所以LI10處理具有較大的K+/Na+；FI10處理一方面由于灌水對(duì)Na+淋洗較少，另一方面由于0～20 cm土層K+濃度增大導(dǎo)致土壤膠體表面K+和Na+交換作用強(qiáng)烈，交換性Na+轉(zhuǎn)化成水溶性Na+較多，導(dǎo)致FI10處理Na+濃度增大，由于FI10處理K+濃度增幅較小，所以FI10處理K+/Na+較小。雖然LI10處理0～20 cm土層K+/Na+較大，但是由于其Na+濃度較大，且灌水量較少，Na+對(duì)作物的毒害作用較大導(dǎo)致灌水后玉米植株干物質(zhì)量最?。籉I20處理灌水對(duì)Na+淋洗程度較大，土壤中較大的K+/Na+減小了Na+對(duì)作物生長(zhǎng)的毒害作用，所以作物干物質(zhì)量累積較大。

土壤蒸發(fā)較強(qiáng)烈時(shí)常規(guī)滴灌處理表層土壤容易積鹽，由于灌水量有限，僅將表層土壤鹽分淋洗到20～40 cm土層，導(dǎo)致常規(guī)滴灌處理20～40 cm土層出現(xiàn)明顯的鹽分積累。LI10處理一方面由于灌水量較小，較大的土壤蒸發(fā)使得表層土壤積聚大量K+和Na+，另一方面較小的灌水量對(duì)20～40 cm土層較多的K+淋洗程度較小，導(dǎo)致K+/Na+較大。膜下滴灌處理0～20 cm土層K+濃度較大，20～40 cm土層的K+通過(guò)擴(kuò)散作用向0～20 cm土層(作物根區(qū))聚集能力較弱[19]，所以20～40 cm土層K+濃度較大。FI10和FI20處理20～40 cm土層水溶性Na+濃度均減小，所以交換性Na+也減少，導(dǎo)致交換性K+轉(zhuǎn)換成水溶性K+，使得20～40 cm土層水溶性K+濃度增大，與劉秀梅[17]的研究結(jié)果相似。膜下滴灌處理20～40 cm土層土壤含水量較大、溫度較高，有利于土壤膠體交換性鹽基離子的相互轉(zhuǎn)化。

兩次灌水后，膜下滴灌處理Ca2+/Na+沿深度加深均先減小后增大，常規(guī)滴灌處理則變化規(guī)律不一致，膜下滴灌處理土壤保墑作用明顯，兩次灌水雖然對(duì)0～60 cm各土層Ca2+和Na+淋洗效果不一致，但是有利于維持灌水后土壤剖面穩(wěn)定的Ca2+/Na+，Ca2+和Na+對(duì)維持土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性有重要作用，土壤剖面穩(wěn)定的Ca2+/Na+為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的環(huán)境。兩次灌水后，膜下滴灌處理0～20 cm土層Ca2+濃度均減小，但FI20處理第1次灌水后40～60 cm土層Ca2+濃度最大且增幅較小，第2次灌水后40～60 cm土層Ca2+濃度最大且增幅較大，說(shuō)明灌水后FI20處理將較多的Ca2+淋洗到40～60 cm土層，也可能是由于較大的灌水量提高了40～60 cm土層Ca2+的溶解性。第2次灌水后，常規(guī)滴灌處理0～20 cm土層Ca2+濃度均增大，膜下滴灌處理0～20 cm土層Ca2+濃度均減小，由于膜下滴灌處理對(duì)土壤表層保墑效果顯著，灌水對(duì)表層土壤Ca2+淋洗作用較強(qiáng)；常規(guī)滴灌處理隨著氣溫的回升和土溫的增大，土壤微生物環(huán)境得到明顯改善，植物根系活動(dòng)所釋放的有機(jī)酸和酶類物質(zhì)對(duì)土壤中CaCO3產(chǎn)生活化作用，使得土壤中的Ca2+濃度不斷增大[20]，由于表層土壤含水率較低，導(dǎo)致灌水對(duì)Ca2+的淋洗作用較弱。

大多研究者均發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高鹽漬化土壤中的Ca2+濃度可以有效降低Na+毒性[15]，但土壤中Ca2+濃度過(guò)高時(shí)會(huì)抑制作物的生長(zhǎng)[21-22]。玉米生育期前期根、莖生長(zhǎng)較旺盛，對(duì)Ca2+的需求量較大[19]，根系層Ca2+濃度較大時(shí)有利于干物質(zhì)量的累積。隨著生育期進(jìn)程植株葉片為了維持干旱脅迫和鹽脅迫條件下基質(zhì)中較高濃度的K+而對(duì)根系層土壤中K+的需求量較大[19]，Ca2+濃度較大時(shí)影響作物對(duì)K+的吸收，所以(K+/Na+)/Ca2+越小，即Ca2+相對(duì)濃度較大，作物干物質(zhì)累積量越少，這與朱義等[22]的研究結(jié)果相似；(K+/Na+)/Ca2+較小時(shí)，Na+相對(duì)濃度較大，較大的灌水有利于改善根際環(huán)境，減小Na+毒性，促進(jìn)作物干物質(zhì)累積；(K+/Na+)/Ca2+較大時(shí)，Ca2+相對(duì)濃度較小，覆膜處理有利于增溫保墑，改善作物根際環(huán)境，促進(jìn)干物質(zhì)累積。

土壤中的Mg2+對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，但在鹽堿地中過(guò)高的Mg2+濃度對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生傷害[23]，本研究區(qū)土壤中Mg2+濃度0.02～0.1 g·kg-1，約占總鹽分濃度的1.5%，但其對(duì)作物生長(zhǎng)的傷害不容忽視。不同灌水處理對(duì)Mg2+和其他陽(yáng)離子之間的相互作用的影響以及這種作用對(duì)作物生長(zhǎng)的傷害機(jī)制仍需深入研究。

4 結(jié) 論

1)相同灌水方式下0～60 cm各土層均表現(xiàn)出灌水量越大K+/Na+越大；灌水后LI20和FI20處理0～20 cm土層K+/Na+較大，40～60 cm土層K+/Na+較小，F(xiàn)I20處理0～20 cm土層K+/Na+顯著增大，F(xiàn)I10處理增幅較小，LI10和LI20處理變化不明顯；隨著灌水次數(shù)的增多LI20和FI10處理0～20 cm土層K+/Na+增大，LI10處理則減小，F(xiàn)I20處理則一直保持較大的K+/Na+，達(dá)到0.78。

2)灌水前后膜下滴灌處理Ca2+/Na+隨深度加深均先減小后增大，常規(guī)滴灌處理則規(guī)律不明顯；不同灌水處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+差異較小，均為0.10～0.22；灌水后膜下滴灌處理0～60 cm各土層Ca2+/Na+均較大，F(xiàn)I20處理Ca2+/Na+顯著增大，達(dá)到0.22。膜下滴灌處理將表層較多的Na+淋洗到20～40 cm土層，導(dǎo)致20～40 cm土層Ca2+/Na+較小，灌水量越大，表層土壤Na+淋洗程度越明顯。

3)灌水后不同灌水方式下不同灌水量之間0～60 cm各土層K+/Na+和Ca2+/Na+差異均達(dá)顯著水平。

4)全生育期干物質(zhì)累積量與其對(duì)應(yīng)的0～20 cm土層(K+/Na+)/Ca2+二次擬合相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.90以上，相同(K+/Na+)/Ca2+下，F(xiàn)I20處理干物質(zhì)累積量始終最大，LI10處理始終最小；(K+/Na+)/Ca2+>1.72時(shí)，各處理干物質(zhì)累積量均隨(K+/Na+)/Ca2+的增大而增大。