常雯雯，劉吉利*，吳 娜，何海鋒

（1.寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏旱區(qū)資源評價與環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；3.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

柳枝稷（Panicum virgatum），禾本科（Grmineae）黍?qū)僦参?，起源于北美，具有適應(yīng)性強(qiáng)、分布范圍廣、產(chǎn)量高、環(huán)境友好等特點(diǎn)［1］。早在1978年美國能源部發(fā)現(xiàn)，多年生纖維素類草本植物是最具有潛力的能源植物，柳枝稷因適應(yīng)性強(qiáng)、水氮利用效率高被列為重點(diǎn)能源植物研究對象［2-3］，同時，柳枝稷還具有一定的耐鹽堿性，被認(rèn)為是最具有開發(fā)利用前景的能源植物之一［4］。我國西部干旱半干旱地區(qū)面積廣袤，鹽堿地資源豐富，利用鹽堿地種植能源植物，是既不與糧爭地又獲取生物質(zhì)原料的重要途徑，但內(nèi)陸鹽堿地區(qū)大多干旱少雨、土壤養(yǎng)分貧瘠，如何調(diào)控水肥資源，提高作物產(chǎn)量是鹽堿地能源作物生產(chǎn)中要解決的關(guān)鍵問題。

水分和養(yǎng)分是影響植物生長的兩個重要因素［5］，其影響是由兩者單因素及互作效應(yīng)共同決定的。當(dāng)配置不合理時，則會形成拮抗效應(yīng)［6］，降低水肥利用效率，影響植物生長和養(yǎng)分吸收，甚至影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)［7］。目前，國內(nèi)外學(xué)者在柳枝稷水肥調(diào)控方面已展開了相關(guān)研究。Ameen等［8-9］研究表明，較低的施氮量能夠提高柳枝稷產(chǎn)量和氮肥利用效率，但高氮肥輸入不僅不能顯著提高生物產(chǎn)量，反而會破壞土壤氮平衡，不利于產(chǎn)量優(yōu)化。施氮對柳枝稷產(chǎn)量的作用效果受降水量影響，Springer［10］研究表明，生長季降水量減少55%可導(dǎo)致施氮肥處理柳枝稷的平均生物產(chǎn)量減少15%。水肥管理也會影響柳枝稷的生物質(zhì)品質(zhì)，水分降低時，柳枝稷纖維素、半纖維素含量降低［11］；纖維素、木質(zhì)素均受施氮量的顯著影響，其含量隨著施氮量的增加而降低［12］。在研究作物最佳水肥管理模式方面，嚴(yán)富來等［13］采用多元回歸分析方法得出灌水量與有效降雨量之和為506～576 mm，施氮量為230～335 kg·hm-2時，春玉米產(chǎn)量、水分利用效率等表現(xiàn)最優(yōu)；劉東陽等［14］通過方差分析發(fā)現(xiàn)節(jié)水灌溉下施氮量為675 kg·hm-2時，番茄產(chǎn)量以及水氮利用率最高。Chen等［15］運(yùn)用薈萃模型分析方法證明灌水量、溫度和氮肥對柳枝稷產(chǎn)量變化的貢獻(xiàn)是相等的。目前，對柳枝稷的研究多關(guān)注于水分、氮肥或水氮耦合對柳枝稷的增產(chǎn)效應(yīng)，但是在鹽堿地條件下水肥管理對柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)和水肥利用特性的報道較少。為此，本研究結(jié)合西北鹽堿地能源作物生產(chǎn)實(shí)際，通過田間試驗(yàn)，探討了水氮耦合對鹽堿地柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率的調(diào)控效應(yīng)，以期為鹽堿地柳枝稷高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年4～11月在寧夏大學(xué)西大灘鹽堿地改良綜合試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站位于寧夏平羅前進(jìn)農(nóng)場（38°50′ N，106°24′ E，海拔1150 m）。研究區(qū)域?qū)俚湫偷母珊荡箨懶詺夂颍隁鉁?20.5～33.8℃，年均氣溫9.5℃，≥10℃積溫為3350℃；年均降水量為205 mm，年蒸發(fā)量1875 mm。此地區(qū)常年日照充足，干旱少雨，晝夜溫差較大，降水不足和蒸發(fā)量大等是造成該地區(qū)鹽堿化土壤形成的重要?dú)夂蛞蛩?。本試?yàn)地塊為典型的龜裂堿土，表層土壤pH為8.66，全鹽含量為1.94 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為11.64 g·kg-1，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為8.92、7.69和174.65 mg·kg-1。試驗(yàn)期間的月平均氣溫和降水量見圖1。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計

供試柳枝稷品種為‘Cave-in-rock’，設(shè)置灌水定額和氮肥施用量2個變量因子，灌水定額水平分別為：低水750 m3·hm-2（W1）、中水1500 m3·hm-2（W2）、高 水3000 m3·hm-2（W3）；施氮量分別為：無氮（F0）、低氮N 60 kg·hm-2（F1）、中 氮N 120 kg·hm-2（F2）、高 氮N 240 kg·hm-2（F3），試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3次。

試驗(yàn)柳枝稷采用育苗移栽方式種植，于2016年3月在溫室內(nèi)育苗，5月4日移栽至試驗(yàn)大田，行距60 cm，株距35 cm，每小區(qū)長8 m，寬5 m，面積40 m2，移栽前每公頃施N 60 kg、P2O550 kg和K2O 50 kg，適量灌水保證建植成功。種植第2年，柳枝稷返青后每公頃施N 120 kg，按當(dāng)?shù)睾底魑镞M(jìn)行灌溉管理。種植第3年開始水肥耦合試驗(yàn)處理。各處理氮肥均于返青期時一次性施用，所施氮肥為尿素（N 46.4%）；灌水根據(jù)設(shè)計定額于返青期、拔節(jié)期、開花期和成熟期分4次等量澆灌，其他管理措施相同。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水率和鹽分測定

分別于返青前（4月5日）和收獲時（10月26日）測定土壤含水率和鹽分，測量深度為0～100 cm，按0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm分層測定。土壤含水率用時域反射儀（TDR）測定，土壤鹽分采用電導(dǎo)法測定。

1.3.2 生物質(zhì)產(chǎn)量測定

收獲前，分別在每小區(qū)隨機(jī)選取1 m2樣方，設(shè)置3個重復(fù)，置于105℃鼓風(fēng)干燥箱中殺青30 min，隨后設(shè)置80℃烘干至恒重，天平稱量得到干物質(zhì)量后，計算每公頃地上部生物質(zhì)產(chǎn)量。

1.3.3 品質(zhì)測定

將烘干的柳枝稷進(jìn)行粉碎，供柳枝稷品質(zhì)測定。粗灰分采用直接灰化法測定，熱值采用XRY-1C型氧彈式熱量計測定［16］，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量采用ANKOMA200i型半自動纖維分析儀進(jìn)行測定，植株氮含量采用凱式定氮法測定［17］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

式中，ETc為作物耗水量，mm；I為灌水量，mm；P為降水量，mm；ΔS為0～100 cm土層土體貯水量的變化，mm；R為地表徑流量，mm；D為深層滲漏量，mm。在本試驗(yàn)中，由于不產(chǎn)生地表徑流，而且設(shè)計的單次灌水量較小，不足以形成深層滲漏，所以R和D忽略不計。

水分利用效率（WUE）（kg·m-3）=作物產(chǎn)量/作物耗水量

氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）（kg·kg-1）=施氮區(qū)作物產(chǎn)量/施氮量

氮肥農(nóng)學(xué)效率（ANUE）（kg·kg-1）=（施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量）/施氮量

氮素利用效率（NUE）（kg·kg-1）=作物產(chǎn)量/吸氮量

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析，用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖。采用模糊相似優(yōu)先比法［18］對所選12個水氮處理的柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)和水肥利用效率進(jìn)行綜合評價和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對鹽堿地柳枝稷生物質(zhì)產(chǎn)量的影響

在鹽堿地條件下，水氮耦合對柳枝稷產(chǎn)量有顯著影響（圖2A）。低水、中水條件下柳枝稷產(chǎn)量隨施氮量的增加呈上升趨勢，高水處理下產(chǎn)量隨施氮量的增加先上升后降低，且變幅較大。低水、中水、高水條件下，柳枝稷獲得最高生物質(zhì)產(chǎn)量的施氮量分別為240、240和120 kg·hm-2，較不施氮處理的產(chǎn)量提高12.59%、19.48%、34.14%，但是高水條件下，施氮量為240 kg·hm-2處理的柳枝稷產(chǎn)量比不施肥處理僅提高了8.74%，說明適宜的水氮管理才能充分發(fā)揮水氮耦合效應(yīng)，從而提高柳枝稷產(chǎn)量。

灌水和施氮均對柳枝稷產(chǎn)量影響顯著（圖2B）。柳枝稷產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先升高后降低趨勢，其中，中氮處理下柳枝稷產(chǎn)量最高，較不施氮和高氮處理的產(chǎn)量分別高19.96%、8.89%，表明鹽堿地條件下適量施氮有利于柳枝稷獲得高產(chǎn)。柳枝稷產(chǎn)量隨灌水量的增加而提高，低水和中水處理差異不顯著，高水處理的柳枝稷產(chǎn)量較低水、中水處理分別增加了1.09、0.856 t·hm-2，說明在鹽堿地條件下，維持較高的灌水量是獲得柳枝稷高產(chǎn)的重要保障。

2.2 不同水氮處理對鹽堿地柳枝稷生物質(zhì)品質(zhì)的影響

2.2.1 灰分、熱值

牧草中灰分的組成主要為礦物質(zhì)和鹽類，是反映植物品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。圖3A、3B表明，施用氮肥能夠顯著降低鹽堿地柳枝稷生物質(zhì)中灰分含量，中氮處理的灰分含量最低。低水、中水、高水條件下，中氮處理的柳枝稷灰分含量分別較不施氮處理降低47.69%、13.83%、28.52%。低水和中水條件下柳枝稷灰分含量在各施氮處理間差異顯著，而高水條件下柳枝稷灰分含量在施氮處理間差異不顯著。鹽堿地條件下，增加灌水量能夠在一定程度上降低柳枝稷生物質(zhì)中灰分含量，但處理間差異不顯著（圖3B）。

在鹽堿條件下，不同水氮處理對柳枝稷熱值影響顯著（圖4）。各灌水量處理下，柳枝稷生物質(zhì)熱值隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，中氮處理的柳枝稷熱值均最高，說明增施氮肥能提高柳枝稷熱值，但施氮量超過120 kg·hm-2時施肥對熱值的增效有所降低。水分對柳枝稷熱值有顯著影響，隨著灌水量增加，鹽堿地柳枝稷生物質(zhì)的熱值呈降低趨勢（圖4B）。

2.2.2 木質(zhì)素和纖維素

在鹽堿地條件下，水氮耦合處理對柳枝稷木質(zhì)素和纖維素含量影響顯著（表1）。柳枝稷木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量均隨施氮量增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。低水、中水、高水條件下柳枝稷纖維素含量均在中氮處理時達(dá)到最高，分別較不施氮處理增加25.73%、6.27%、10.98%，而高氮處理的纖維素含量則比不施氮處理有所降低。柳枝稷半纖維素含量分別在低水中氮、中水中氮和高水低氮處理時達(dá)到最高；中低水條件下柳枝稷木質(zhì)素含量分別在低氮處理時達(dá)到最高，說明少量施用氮肥在一定程度上可以提高柳枝稷生物質(zhì)中半纖維素和木質(zhì)素的含量，施氮量過高則降低了木質(zhì)素和半纖維素含量。隨著灌水量增加，施用氮肥處理柳枝稷木質(zhì)素含量總體上呈降低的趨勢，表明增加灌水有利于降低鹽堿地柳枝稷生物質(zhì)中木質(zhì)素含量。

表1 不同水氮處理對柳枝稷生物質(zhì)木質(zhì)素和纖維素含量的影響 （%）

2.3 不同水氮處理對鹽堿地柳枝稷水肥利用特性的影響

2.3.1 水分利用特性

鹽堿地條件下，施氮量對鹽堿地柳枝稷耗水量無顯著影響，而灌水量對柳枝稷耗水量影響顯著（圖5）。柳枝稷耗水量隨灌水量的增加而提高，高水處理柳枝稷的耗水量分別比低水和中水處理增加31.70%～33.39%、20.31%～22.81%，說明鹽堿地條件下，灌水量是影響柳枝稷耗水量的主要因素，增加灌水能夠促進(jìn)柳枝稷的生長和水分的吸收，有效補(bǔ)充柳枝稷對土壤水分的消耗，有利于土壤蓄水，但低水處理下會過度消耗土壤儲水，造成土壤水分虧缺，不利于柳枝稷的生長和土壤脫鹽。可見，不同的水分投入會影響下季度柳枝稷的水分管理和生長狀況。

水氮處理對鹽堿地柳枝稷水分利用效率影響顯著（圖6）。低水和中水處理中，柳枝稷水分利用效率隨施氮量的增加而提高，在高氮處理時其水分利用效率達(dá)到最大，分別比不施氮處理提高了10.12%和15.26%；高水處理中，柳枝稷水分利用效率隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，并于中氮處理時達(dá)到最高，比不施氮處理提高了24.66%，表明增施氮肥能夠促進(jìn)鹽堿地柳枝稷對水分的高效利用。柳枝稷水分利用效率隨灌水量的增加顯著降低，中水和高水處理的水分利用效率分別比低水處理下降12.12%和24.24%，表明大量灌水不利于柳枝稷水分高效利用。

2.3.2 氮肥利用特性

在鹽堿條件下，不同水氮處理對柳枝稷氮肥利用效率有顯著影響（表2）。鹽堿地不同灌水量條件下，柳枝稷的氮肥偏生產(chǎn)力均隨著施氮量的增加而顯著降低，高肥處理的氮肥偏生產(chǎn)力比低肥處理降低了73.69%；增加灌水量能夠顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力，尤其以高水低肥處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高。低水處理?xiàng)l件下，柳枝稷氮肥農(nóng)學(xué)效率隨著施氮量的增加呈降低趨勢；中高水處理?xiàng)l件下，氮肥農(nóng)學(xué)效率隨施氮量的增加先升高后降低，均在中氮水平下達(dá)到最高，產(chǎn)生明顯的水肥耦合效應(yīng)。可見，鹽堿地條件下增加柳枝稷灌水量可以有效發(fā)揮氮肥的效應(yīng)，顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率，但是過量施肥則不利于氮肥的高效利用。與不施氮處理相比，施用氮肥在一定程度上降低了柳枝稷的氮素利用效率，增加灌水量和施氮量能夠促進(jìn)柳枝稷對氮素的吸收利用，高水中肥處理的氮素利用效率比低水低肥處理提高了63.02%，說明合理的水肥調(diào)控措施能有效提升柳枝稷氮素利用效率。

表2 不同水氮處理對柳枝稷氮素利用效率的影響

2.4 不同水氮處理對鹽堿地柳枝稷土壤鹽分含量的影響

表3為各處理在返青期和成熟期0～100 cm土壤的鹽分含量變化。通過對比返青期和成熟期不同水氮處理的土壤鹽分可以看出，水氮處理對鹽堿地柳枝稷土壤鹽分影響顯著，成熟期不同處理的土壤鹽分較返青期均有所降低，0～60 cm土層變化尤為顯著，說明灌水和施氮肥能降低柳枝稷土壤鹽分含量，尤其是表層土鹽分。在成熟期的表層土（0～20 cm），柳枝稷土壤鹽分隨著施氮量的增加呈先降低后上升的趨勢，并于中氮處理時達(dá)到最低，比不施氮處理分別降低了21.48%、38.44%。柳枝稷土壤鹽分隨灌水量的增加而逐漸降低，20 cm土層的鹽分變化最為顯著，返青期高水處理20 cm土層的鹽分含量比低水處理下降了34.34%，說明增加灌水量對降低土壤表層鹽分含量有顯著影響。高水中氮條件下的鹽分含量低于其他處理，這可能是生物質(zhì)產(chǎn)量高于其他處理的原因之一。

表3 不同水氮處理對柳枝稷土壤鹽分的影響

2.5 鹽堿地柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率綜合評價

在評價柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率時，單項(xiàng)指標(biāo)難以準(zhǔn)確反映柳枝稷的真實(shí)表現(xiàn)，應(yīng)采用多目標(biāo)綜合評價的方法對其進(jìn)行綜合分析。模糊相似優(yōu)先比法是能綜合評估作物生長狀況的有效方法［19］。本研究根據(jù)模糊相似優(yōu)先比的原則，以12個水氮處理的柳枝稷產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率作為待測樣本，其最優(yōu)值組成“理想樣本”，在此基礎(chǔ)上，通過模糊相似優(yōu)先比分析得到12個水氮處理待測樣本與“理想樣本”各變量的相似程度和優(yōu)先比值，其計算得到的序號值之和，即為該水氮處理的綜合表現(xiàn)與“理想樣本”相似程度的綜合反映，其數(shù)值越小，表示綜合屬性越優(yōu)良［20］。由表4可知，各水氮處理與“理想樣本”的相似程度和排名依次為：W3F2＞W(wǎng)3F1＞W(wǎng)2F2＞W(wǎng)1F2＞W(wǎng)2F3＞W(wǎng)3F3＞W(wǎng)3F0＞W(wǎng)2F0＞W(wǎng)1F3＞W(wǎng)2F1＞W(wǎng)1F1＞W(wǎng)1F0。在相似優(yōu)先比排序中，F(xiàn)2即中氮處理均位居前列，相似優(yōu)先比值均小于50，其中，W3F2序號值最小，柳枝稷產(chǎn)量最高，同時具有較高的纖維素、半纖維素含量和氮素利用效率，說明其綜合表現(xiàn)優(yōu)良；W1F0、W1F1的序號值大于60，相似程度小，其產(chǎn)量、纖維素含量、熱值以及氮素利用效率均較低，綜合表現(xiàn)較差；其他水氮處理表現(xiàn)為中等水平。

表4 不同水氮處理對理想處理柳枝稷產(chǎn)量和品質(zhì)變量的相似程度

3 討論

寧夏銀北鹽堿地土壤較貧瘠、氣候干旱，土壤養(yǎng)分和水分是限制植物生長的主要環(huán)境因素［21］。研究表明，當(dāng)水分與養(yǎng)分發(fā)生變化時，植物的生物質(zhì)積累、水肥吸收利用等均有不同的響應(yīng)［22-23］，適宜的水分可提高氮肥利用效率，而氮素供應(yīng)充足可充分發(fā)揮灌水的增產(chǎn)作用［24］，只有水分與養(yǎng)分互相協(xié)調(diào)才能發(fā)揮互作協(xié)同效應(yīng)［25］。

3.1 水氮處理對柳枝稷產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

彭世彰等［26］研究表明，作物產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)與灌水量成正比，適量增加灌水有利于增產(chǎn)，本研究結(jié)果與王力等［27］研究結(jié)論相似。關(guān)于柳枝稷對氮肥的響應(yīng)，國內(nèi)外學(xué)者做了很多研究，普遍認(rèn)為增施氮肥可顯著提高地上部生物量，且柳枝稷對氮肥的響應(yīng)要比水分敏感［28］。有研究表明，柳枝稷生物質(zhì)產(chǎn)量在施氮量為120 kg·hm-2達(dá)到最高，繼續(xù)施氮其產(chǎn)量反而會降低［29］，這主要與柳枝稷的氮吸收能力有關(guān)，過量施氮可能會導(dǎo)致其葉片衰老加快，引起凈光合能力下降，最終使得產(chǎn)量下降［30］。鹽堿化程度對柳枝稷產(chǎn)量也有顯著影響，劉吉利等［31］研究表明，隨著鹽堿程度加重，柳枝稷的株高和產(chǎn)量會顯著降低。在本研究中，柳枝稷生物質(zhì)產(chǎn)量最高時的施氮量為120 kg·hm-2，當(dāng)施氮為240 kg·hm-2時生物質(zhì)產(chǎn)量下降，表明過量施氮會對柳枝稷生長產(chǎn)生抑制作用，其原因在于增施氮肥會顯著增加柳枝稷的耗水量，這與劉吉利等［29］的研究結(jié)果相似；此外，通過對比土壤鹽分含量可知，在高水條件下高施氮量會增加柳枝稷的耗水能力和表層土壤鹽分含量，加重鹽堿化，從而發(fā)生減產(chǎn)效應(yīng)，這也是低中水處理?xiàng)l件下氮肥沒有出現(xiàn)拐點(diǎn)，而在高水處理下氮肥出現(xiàn)拐點(diǎn)的重要原因。但已有研究中關(guān)于氮肥施用量對柳枝稷產(chǎn)量的影響，存在不一致的研究結(jié)果，如Ma等［32］發(fā)現(xiàn)在美國南部地區(qū)柳枝稷產(chǎn)量隨施氮量增加不斷提高，氮肥施用200 kg·hm-2時產(chǎn)量仍在增加，在河北邯鄲施氮量為225 kg·hm-2時，柳枝稷產(chǎn)量最高［33］，這可能與土壤性質(zhì)和外界環(huán)境因素有關(guān)［34］，由此可知，不同地區(qū)施肥效果差異較大，灌水量和施氮量應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況而定。在本研究中，柳枝稷纖維素含量隨灌水和施氮量的增加呈先上升后下降趨勢，因?yàn)樵谀婢趁{迫下，參與纖維素合成及碳源分配的蔗糖合酶活性受到抑制，導(dǎo)致纖維素含量降低［35］，粗灰分、木質(zhì)素含量隨灌水和施氮的增加均呈下降趨勢，這與朱毅等［11］的研究結(jié)果一致。對于能源作物而言，灰分、木質(zhì)素含量越少其品質(zhì)則越好［12］，因此，在鹽堿地條件下適當(dāng)增加灌水和施氮量有利于能源作物柳枝稷的生長和生物質(zhì)品質(zhì)的提升。

3.2 水氮處理對柳枝稷水肥利用效率的影響

水氮供應(yīng)對植物水肥利用效率的研究較多，在對向日葵和橙子的研究中發(fā)現(xiàn)，過多的氮素和水分投入會增加氮損耗，并且降低產(chǎn)量［36-37］。在柳枝稷的研究中發(fā)現(xiàn)，施氮能顯著提高柳枝稷對氮素的吸收，因此，在一定范圍內(nèi)施氮會增加柳枝稷耗水量，提高生物質(zhì)產(chǎn)量和氮素利用效率［29］，但過量施氮則會降低生物質(zhì)產(chǎn)量和氮素利用效率［38］。在本研究中，氮肥投入120 kg·hm-2時柳枝稷的生物質(zhì)產(chǎn)量、氮素利用效率最高，當(dāng)施用240 kg·hm-2時反而顯著下降，這與前人研究結(jié)果一致。諸多研究表明，適度的虧水灌溉能夠提高水分利用效率［39］，本研究發(fā)現(xiàn)，灌水量為750 m3·hm-2的柳枝稷水分利用效率顯著高于灌水為3000 m3·hm-2的水分利用效率，進(jìn)一步驗(yàn)證了前人的研究結(jié)論。段文學(xué)等［40］認(rèn)為，施氮可以起到調(diào)節(jié)水分利用效率的作用，在同一灌溉水平下，增施氮肥能提高水分利用效率，原因在于施肥能促進(jìn)根系發(fā)育，提高根系吸水能力，改善植物光合能力［41］，但水分利用效率不會隨著施氮量的增加而無限提高［37］，這與本研究的結(jié)果相符，可見，鹽堿地柳枝稷種植只有在合理的水肥調(diào)控下才能達(dá)到高效的水肥利用。

此外，在本研究中發(fā)現(xiàn)，柳枝稷的耗水量遠(yuǎn)大于灌溉量時，會出現(xiàn)土壤供水能力不足且持續(xù)下降的現(xiàn)象，從而引發(fā)深層土壤干旱，造成柳枝稷階段性生長停滯。由于雨熱同期激發(fā)性生長的絕對水分需求，雨季的有效降水會在柳枝稷的高強(qiáng)度利用下被即時消耗，但土壤儲水難以補(bǔ)充，因此該地區(qū)的降水很難到達(dá)土壤深層，即使經(jīng)過休閑期，在下一個季節(jié)來臨前，深層土壤干旱狀況鮮有改善，進(jìn)而形成正向反饋，引發(fā)土壤干層等生態(tài)環(huán)境問題，這與楊新國等［42］的研究結(jié)果一致，因此，在寧夏銀北鹽堿灌區(qū)，開展柳枝稷種植時應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的水肥調(diào)控，在保護(hù)生態(tài)的同時獲得較高的生物質(zhì)產(chǎn)量和水肥利用效率，促進(jìn)可持續(xù)生產(chǎn)。

4 結(jié)論

水氮處理對鹽堿地柳枝稷的生物質(zhì)產(chǎn)量、品質(zhì)及其水肥利用效率影響顯著，充足的灌水和適宜的氮肥施用量能夠較好發(fā)揮水氮耦合效應(yīng)，獲得較高的生物質(zhì)產(chǎn)量和水肥利用效率，同時保持了較高的木質(zhì)纖維素含量和較低的灰分含量，形成了良好的生物質(zhì)品質(zhì)；過量施用氮肥反而會造成產(chǎn)量、纖維素、半纖維素含量以及氮肥利用效率的下降。綜合評價表明，高水中氮（3000 m3·hm-2、N 120 kg·hm-2）處理有利于鹽堿地柳枝稷高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和水肥高效利用，是寧夏銀北鹽堿地區(qū)柳枝稷生物質(zhì)生產(chǎn)的最適水氮管理措施。