不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤養(yǎng)分及其分布的影響

張秉善

（民樂(lè)縣海潮壩河水利管理處，甘肅 民樂(lè) 734500）

民樂(lè)縣地處河西走廊中段，是典型的干旱農(nóng)作區(qū)，由于降水季節(jié)分布不均、可利用水資源有限等因素影響，限制了該地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。民樂(lè)縣干旱區(qū)具有豐富的光熱資源和適宜的氣候條件，是重要的糧食生產(chǎn)基地，提高水資源利用效率和耕地土壤質(zhì)量成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。通過(guò)改善灌溉方式，既能夠保障作物的正常生長(zhǎng)，又能提高水分利用率、節(jié)約資源[2]。目前在旱作區(qū)大多采用傳統(tǒng)的大水漫灌和溝灌方式進(jìn)行灌溉，難以滿足集約化生產(chǎn)條件，此外不合理的灌溉措施還會(huì)使土壤養(yǎng)分隨水流失，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)[3]。因此，探究不同灌溉方式對(duì)土壤養(yǎng)分及其分布的影響，對(duì)促進(jìn)旱作區(qū)作物生產(chǎn)意義重大[4]。樊吳靜等[5]研究表明，和對(duì)照相比，膜下滴灌處理的土壤含水量、平均溫度及有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量均達(dá)到顯著水平，可有效提高土壤的水熱及養(yǎng)分含量，促進(jìn)馬鈴薯植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高。趙英等[6]研究表明，微噴灌處理土壤養(yǎng)分含量顯著提高。本試驗(yàn)以不灌溉為對(duì)照（CK），設(shè)置3 種灌溉方式，研究不同土層有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的變化特征，以期為馬鈴薯高效灌溉提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和材料

2022 年在張掖市民樂(lè)縣進(jìn)行試驗(yàn)。民樂(lè)縣地處祁連山北麓、河西走廊中段，屬溫帶大陸性荒漠草原氣候，年平均降水量351 mm，年降水量少且空間分布不均，無(wú)霜期140 d，年平均溫度4.5 ℃，縣內(nèi)河流大多發(fā)源于祁連山南山北坡。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為耕種灰漠土，土壤基礎(chǔ)肥力較好，其中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.25 g/kg、堿解氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為102.58 mg/kg、速效磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.44 mg/kg、速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為121.83 mg/kg，pH值為6.8。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，以不灌溉為對(duì)照（CK），設(shè)置3 種灌溉方式，分別為膜下滴灌（T1）、露地滴灌（T2）和覆膜溝灌（T3），馬鈴薯采用單壟雙行品字形方式播種，壟寬80 cm、高20 cm，每個(gè)小區(qū)8壟、12 m，馬鈴薯株距35 cm、行距65 cm，對(duì)照起壟覆膜不灌溉，每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 土壤化學(xué)特性的測(cè)定

采用五點(diǎn)取樣法取樣，每個(gè)樣地取0～20、20～40、40～60 cm 土壤，混合樣取約1 kg，裝入密封袋中，保存在裝有冰袋的保溫盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室分為兩份，一份用鮮樣測(cè)定土壤酶活性，另一份風(fēng)干用于測(cè)定化學(xué)特性。參考《土壤農(nóng)化分析》，分別測(cè)定不同土層的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。

1.3.2 土壤酶活性的測(cè)定

脲酶采用苯酚—次氯酸鈉比色法，磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，土壤β-葡萄糖苷酶和α-木糖苷酶采用熒光微孔板檢測(cè)技術(shù)，過(guò)氧化氫酶采用微孔板吸收光法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析進(jìn)行不同處理間數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響如表1所示。

表1 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Tab.1 Effects of different irrigation methods on soil organic matter content in arid region單位：g/kg

從表1可知，不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響顯著。在0～20 cm 土層的有機(jī)質(zhì)含量均顯著低于CK（P＜0.05），表現(xiàn)為T(mén)3＜T2＜T1＜CK，T2和T1、T3處理間沒(méi)有顯著差異（P＜0.05）。在20～40 cm 土層的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為T(mén)3＜T2＜T1＜CK，各處理均顯著低于CK（P＜0.05），處理間沒(méi)有顯著差異（P＜0.05）。在土層40～60 cm的有機(jī)質(zhì)含量變化特征和20～40 cm相似，處理間沒(méi)有顯著差異（P＜0.05）。

2.2 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤堿解氮含量的影響

不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤堿解氮含量的影響如表2所示。

表2 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤堿解氮含量的影響Tab.2 Effects of different irrigation methods on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content in arid land 單位：g/kg

堿解氮是土壤氮素供給的重要形式。從表2 可以看出，不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)土壤堿解氮含量影響顯著。在0～20 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出33.46%、20.38%和10.34%。在20～40 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK高出52.10%、17.60%和6.20%。在40～60 cm 土層的堿解氮含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出61.35%、45.38%和16.44%。

2.3 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效磷含量的影響

不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效磷含量的影響如表3所示。

表3 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效磷含量的影響Tab.3 Effects of different irrigation methods on soil available phosphorus content in arid region 單位：g/kg

從表3可以看出，不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)土壤速效磷含量影響顯著。在0～20 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出42.34%、29.13%和5.87%。在20～40 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出45.42%、27.51%和7.79%。在40～60 cm 土層的速效磷含量從高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出38.84%、30.61%和39.17%。

2.4 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效鉀含量的影響

不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效鉀含量的影響如表4所示。

表4 不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)耕地土壤速效鉀含量的影響Tab.4 Effects of different irrigation methods on soil available potassium content in arid region 單位：g/kg

從表4可以看出，不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)土壤速效鉀含量影響顯著。在0～20 cm 土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出45.77%、41.05%和24.70%。在20～40 cm 土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T2＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出61.84%、59.59%和38.14%，T1和T2處理間沒(méi)有顯著差異（P＜0.05）。在40～60 cm土層的速效鉀含量從高到低依次是T1＞T3＞T2＞CK，各處理均顯著高于CK（P＜0.05），處理間差異均顯著（P＜0.05），T1、T2、T3分別比CK 高出80.71%、87.54%和56.77%，T1和T2處理間沒(méi)有顯著差異（P＜0.05）。

3 討論

土壤養(yǎng)分是反映土壤生產(chǎn)力的重要因素之一，有研究表明，土壤養(yǎng)分水平與施肥、灌水、耕作等有很大的關(guān)系[7]，灌溉方式影響土壤養(yǎng)分的分布、團(tuán)聚體數(shù)量及土壤生物結(jié)構(gòu)，直接關(guān)系到土壤的生產(chǎn)力[8]。采取適宜的灌水方式能改善改善土壤的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮土壤水氣熱的資源，提高土壤貯水量和土壤養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[9]。研究表明，通過(guò)膜下滴灌能為根系下扎提供較好的條件，作物可吸收深層土壤養(yǎng)分，提高作物產(chǎn)量[10]。

本研究結(jié)果表明，和對(duì)照相比，膜下滴灌、露地滴灌和覆膜溝灌均顯著提高了土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量，主要是由于灌水夠改善土壤水、肥、氣、熱等狀況，對(duì)土壤物理特性產(chǎn)生影響，增加土壤養(yǎng)分礦化，提高養(yǎng)分含量[11]，膜下滴灌處理的土壤養(yǎng)分含量最高，說(shuō)明膜下滴灌對(duì)提高耕地土壤養(yǎng)分具有較好的效果。主要是由于滴灌可以使土壤中的緩釋肥釋放，能在全生育期保持較好的土壤養(yǎng)分含量。且膜下滴灌能改善田間小氣候，引起土壤微生物的數(shù)量和風(fēng)度的變化，改善土壤酶活性和水汽熱狀況，提高土壤養(yǎng)分礦化和轉(zhuǎn)化，提高養(yǎng)分含量[12-13]。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著土層深度的增加，土壤養(yǎng)分呈逐漸降低的趨勢(shì)，各處理的有機(jī)質(zhì)含量均低于對(duì)照，堿解氮、速效磷和速效鉀含量高于對(duì)照，且膜下滴灌處理的土壤養(yǎng)分含量最高，因此，在干旱區(qū)可采用膜下滴灌以提高土壤養(yǎng)分。