李奕含，周蓓蓓，任培琦，單魚(yú)洋，薛文強(qiáng)

(西安理工大學(xué)西北旱區(qū)生態(tài)水利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048)

由于濱海地區(qū)地勢(shì)低平、排水不暢、地下水位高，再加之黃河水側(cè)滲和海水浸潤(rùn)頂托，土壤含鹽量較高且極易出現(xiàn)季節(jié)性返鹽[1-3].該地區(qū)多采用傳統(tǒng)大水漫灌及地面撒施肥料等粗放式耕作方式，一方面極易造成水肥利用效率低下，另一方面存在農(nóng)業(yè)面源污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)[4].已有研究[5]表明，施氮量過(guò)高、灌溉定額過(guò)大，會(huì)加速土壤氮素遷移和淋失，進(jìn)而導(dǎo)致氮肥利用率降低，造成地下水污染.文中研究的濱海地區(qū)地處山東，玉米季水、熱同期，土壤中的硝態(tài)氮易于積累且隨水分補(bǔ)給的增加逐漸向深層淋洗.薛澤民[6]研究結(jié)果表明，氮淋失量隨著施氮量增加而增加.LERNA等[7]研究表明高水和高比例氮磷鉀的施肥組合能夠促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)，對(duì)提高水分生產(chǎn)效率效果有限，但合理施肥可有效提高水分生產(chǎn)效率.張喜英等[8]根據(jù)多年連續(xù)試驗(yàn)，研究了太行山山前平原冬小麥及夏玉米不同灌水次數(shù)、灌水時(shí)間對(duì)其產(chǎn)量影響和水分利用效率的影響，確定了冬小麥和夏玉米不同生育時(shí)期土壤水分下限指標(biāo).

國(guó)外也面臨土地鹽漬化的嚴(yán)重威脅.例如在澳大利亞的達(dá)令河地區(qū)，由于早期采用大量灌水進(jìn)行壓鹽，后期出現(xiàn)返鹽，從而造成地表水高度鹽漬化[9].MUBARAK等[10]研究了滴灌條件下高頻灌溉土壤水分變化以及水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律，認(rèn)為高頻灌溉有利于作物水分吸收和傳輸.

合理的水鹽調(diào)控可有效緩解土壤鹽堿化、次生鹽堿化，降低土壤養(yǎng)分流失，是維護(hù)土壤健康的重要基礎(chǔ).因此，研究不同灌水、施肥制度有利于減少土地次生鹽漬化、提高肥料利用率，在一定程度上緩解鹽漬化地區(qū)水資源緊缺的狀況、提高作物產(chǎn)量.文中在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展濱海鹽堿地不同灌溉方式及氮肥施用量對(duì)水、肥、鹽遷移過(guò)程及作物生長(zhǎng)影響的研究，以期對(duì)濱海鹽堿地的水肥高效利用及可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支持.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年4月到2019年9月在山東省農(nóng)科院東營(yíng)基地開(kāi)展，試驗(yàn)地位于山東省東營(yíng)市廣饒縣， 118°17′～118°57′E，36°56′～37°21′N(xiāo).廣饒縣地處暖溫帶，屬季風(fēng)型氣候，降水量多年平均為587.4 mm，常年始霜期約在10月21日.在試驗(yàn)地修葺4×5 m2小區(qū)共15個(gè)，進(jìn)行大田小區(qū)試驗(yàn).小區(qū)內(nèi)待測(cè)土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1，表中物理量分別為土層深度h、質(zhì)量比ω、土壤組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)λ(其中黏粒、粉粒、砂粒的粒徑分別為<0.002，[0.002,0.050]，(0.050,2.000] mm)、土壤容重γ、土壤陽(yáng)離子交換量CEC.

表1 試驗(yàn)小區(qū)土壤基本物理性質(zhì)Tab.1 Basic physical properties of soil in experimental area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以玉米作為供試作物，種植模式采用寬窄行，寬行80 cm，窄行40 cm，種植密度為25 cm×60 cm(與當(dāng)?shù)匾恢?，灌溉采用“一管兩行”，滴頭間距30 cm.施肥方式為肥料溶于水中隨水施入.共設(shè)置12個(gè)處理：FN1(漫灌高氮)、FN2(漫灌中氮)、FN3(漫灌低氮)、D1N1(滴灌-高水高氮)、D1N2(滴灌-高水中氮)、D1N3(滴灌-高水低氮)、D2N1(滴灌-中水高氮)、D2N2(滴灌-中水中氮)、D2N3(滴灌-中水低氮)、D3N1(滴灌-低水高氮)、D3N2(滴灌-低水中氮)、D3N3(滴灌-低水低氮)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)小區(qū)，每個(gè)處理小區(qū)面積為5×4 m2.

1) 灌水設(shè)計(jì)：灌水方式為漫灌和滴灌，根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔攘?xí)慣設(shè)置灌水量：漫灌(F)，全生育期灌水360 mm；3個(gè)滴灌灌水水平D1，D2，D3分別為360，288，216 mm.具體灌溉制度見(jiàn)表2，表中I為灌水量.

表2 全生育期灌溉制度Tab.2 Irrigation schedule for all growth periods

2) 施肥設(shè)計(jì)：設(shè)置3個(gè)施肥水平，分別為當(dāng)?shù)厥┓仕降?00%(N1)，70%(N2)，40%(N3)(當(dāng)?shù)厥┓仕綖?80 kg/hm2).氮肥選擇尿素，尿素溶于水后全部做追肥隨水施入，具體施肥制度見(jiàn)表3，表中N為施肥量；各生育期施肥所占比例：苗期、拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期、灌漿期、乳熟期、完熟期分別為1%，5%，18%，21%，24%，17%，14%.

表3 待測(cè)玉米全生育期施肥制度Tab.3 Fertilizer application system for whole growth periods of maize to be tested

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

定期在春玉米苗期、拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期、收獲期進(jìn)行土壤樣品采集以及玉米植株的破壞性取樣，測(cè)定春玉米干物質(zhì)量及產(chǎn)量，處理土壤樣品測(cè)定其水鹽及養(yǎng)分.具體測(cè)定方法如下.

1) 植物樣品取樣.每個(gè)小區(qū)選取5株有代表性的玉米植株進(jìn)行破壞性取樣(苗期20株)，用以測(cè)定玉米干物質(zhì)量：玉米植株置于烘箱中，在105 ℃下殺青1 h，轉(zhuǎn)為75 ℃烘至恒重，稱(chēng)其干物質(zhì)量.

2) 土壤樣品取樣.分別在玉米拔節(jié)期、播種前、收獲后，每次灌水前2～3 d進(jìn)行取土，灌水后5 d進(jìn)行取土.每個(gè)小區(qū)在第3、第7行中間靠滴灌帶位置進(jìn)行隨機(jī)重復(fù)取樣，從距離滴灌頭3～5 cm處開(kāi)始進(jìn)行土壤取樣，每間隔5 cm土層取土；10 cm之后每間隔10 cm取土，取至地下水埋深處(約90 cm).測(cè)其鹽分、含水量以及有效氮含量.① 土壤含水量測(cè)定：烘干法測(cè)定拔節(jié)期灌溉前、后的土壤含水量.② 土壤含鹽量測(cè)定：測(cè)定拔節(jié)期灌溉前、后的土壤含鹽量.土樣置陰涼處自然風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，按照1∶5的土水比浸提土壤水溶液，測(cè)定其電導(dǎo)率EC，換算為土壤鹽分質(zhì)量比ωs，如圖1所示.③ 土壤有效氮測(cè)定：硝態(tài)氮采用1 mol/L的KCl(1∶10)浸提，通過(guò)紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定；銨態(tài)氮采用2 mol/L的KCl(1∶10)浸提，用靛酚藍(lán)比色法通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定.

圖1 電導(dǎo)率與鹽分的關(guān)系Fig.1 Relationship between conductivity and salinity

3) 產(chǎn)量測(cè)定：取每小區(qū)中間3行進(jìn)行測(cè)定，收獲全部果穗，計(jì)算果穗數(shù)目，準(zhǔn)確丈量收獲樣點(diǎn)實(shí)際面積以計(jì)算各小區(qū)產(chǎn)量.

4) 氣象數(shù)據(jù)：通過(guò)氣象站進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)采集，氣象站位于田塊10 m處.玉米全生育期累積降雨325 mm，8月10—12日累積降雨257.8 mm.

5) 水分利用效率(WUE，kg/m3)計(jì)算式為

WUE=0.1Y/It，

(1)

式中：Y為單位面積的玉米產(chǎn)量，kg/hm2；It為玉米全生育期總灌水量，mm.

6) 氮肥偏生產(chǎn)力(PEPN，kg/kg)計(jì)算式為

PEPN=Y/N，

(2)

式中：N為氮肥施用量，kg/hm2.

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2017進(jìn)行整理，SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析差異性，最小顯著差法(LSD法)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平為P<0.05.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 水肥調(diào)控模式對(duì)水、鹽、養(yǎng)分分布的影響

研究不同水肥調(diào)控模式對(duì)濱海鹽堿地水、鹽、養(yǎng)分分布，對(duì)提高作物水肥利用具有重要意義.

因玉米在拔節(jié)期生長(zhǎng)最旺盛且需水量最大，故將玉米拔節(jié)期灌水前后的土壤含水量、含鹽量、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等指標(biāo)的含量及分布作為不同水肥調(diào)控模式對(duì)濱海鹽堿地水、鹽、養(yǎng)分分布影響的重點(diǎn)研究對(duì)象.

2.1.1 水肥調(diào)控模式對(duì)土壤含水量的影響

1) 灌水方式對(duì)濱海鹽堿地土壤含水量影響.依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將漫灌和滴灌條件下，玉米拔節(jié)期(50 d)灌水前后土壤含水量(體積含水量θ)的剖面分布圖繪于圖2.由圖可見(jiàn)，灌水后土壤剖面含水量明顯增加，整個(gè)剖面含水量差異較小.

圖2 不同氮肥梯度下漫灌與滴灌對(duì)土壤剖面含水量的影響Fig.2 Effects of flood irrigation and drip irrigation on soil profile water content under different nitrogen fertilizer gradients

在同一灌水與施肥量下，灌水后，滴灌和漫灌0～40 cm范圍內(nèi)土壤含水量差異較大，40～100 cm土壤含水量差異較小.0～10 cm處漫灌的含水量高于滴灌，且3種氮素處理下，0～5 cm處漫灌含水量分別高出滴灌含水量3.4%，7.1%，13.1%；在5～10 cm處漫灌含水量分別高出滴灌含水量2.5%，6.2%，9.3%.而在10～40 cm處滴灌的含水量高于漫灌的含水量，3種氮素處理下滴灌較漫灌分別高出8.0%，4.7%，10.6%.其主要由于滴灌時(shí)，水分入滲過(guò)程為點(diǎn)源入滲，漫灌處理則近似為垂直入滲過(guò)程；點(diǎn)源濕潤(rùn)的方式在土壤中呈現(xiàn)明顯橢球體狀[11]，由于表層濕潤(rùn)面積小，從而降低了由水分蒸發(fā)造成的損失，且對(duì)于作物根系而言滴灌位置精準(zhǔn)，相較于漫灌，滴灌可顯著提高土層儲(chǔ)水量，并通過(guò)降低作物根部土壤的滲透壓，增強(qiáng)作物根系吸水能力[12].而隨施氮量降低，漫灌與滴灌的土壤含水量差異更加顯著，漫灌及地面撒施肥料的種植方式明顯降低了作物的吸水能力.

2) 施氮量對(duì)濱海鹽堿土水分分布影響.依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將不同氮肥梯度滴灌下玉米拔節(jié)期灌水后土壤剖面體積含水量繪于圖3，可見(jiàn)灌水后剖面土壤含水量隨土層波動(dòng)較小，表層含水量略有升高.

圖3 滴灌處理灌水后的土層體積含水量Fig.3 Soil volume water content of soil layer after different drip irrigation treatments

由圖3還可以看出，處理D1，D2和D3的平均含水量分別為0.32，0.30，0.29 cm3/cm3，其中D1和D2的含水量較D3增加了10.3%和3.4%.在同一灌水量時(shí)，N1的剖面平均含水量最低，N2和N3基本相近.由于N3存在一定氮肥匱乏，在灌水后表現(xiàn)為N3土壤含水量略高于其他處理.當(dāng)施氮量為N3時(shí)，土壤剖面的水分含量表現(xiàn)為處理D2最低，D1最高；由于此時(shí)施氮量低，處理D3的灌水量較D2更少，導(dǎo)致作物的水分利用效率低下，因此土壤剖面含水量較高.

2.1.2 水肥調(diào)控模式對(duì)鹽分分布的影響

1) 灌水方式對(duì)濱海鹽堿土鹽分分布的影響.玉米拔節(jié)期灌水前后漫灌與滴灌處理的土壤剖面鹽分含量(鹽分質(zhì)量比ωs)如圖4所示,與灌水前相比，漫灌與滴灌處理均呈現(xiàn)土壤鹽分含量降低的現(xiàn)象.其中0～40 cm土壤剖面平均含鹽量分別為2.68，2.43，2.88，2.57，3.08，2.80 g/kg.在同樣的灌水量和施氮量下，漫灌處理的土壤剖面平均含鹽量均小于滴灌處理.0～5 cm處漫灌的鹽分含量低于滴灌；而在10～40 cm處，滴灌的含鹽量均小于漫灌，施氮水平為N3(低氮)時(shí)，漫灌處理的波動(dòng)率大于滴灌處理；40～100 cm處，漫灌與滴灌處理下土壤剖面含鹽量無(wú)較大差異.因此在0～40 cm植物根系分布的主要土層深度，與灌水前相同，滴灌處理中出現(xiàn)了明顯的淺鹽區(qū)，且相較于漫灌，滴灌的土壤鹽分含量更低也更趨于穩(wěn)定.土壤中鹽隨水走，滴灌的方式是向土壤點(diǎn)源供水，土壤鹽分隨土壤水分沿滴頭下滲，入滲到土壤中向四周擴(kuò)散，在距離滴頭較遠(yuǎn)處聚集并形成脫鹽區(qū)[13]，此時(shí)鹽分低于初鹽度；而漫灌的方式是向土壤面源供水，水分呈均勻下滲趨勢(shì)，故鹽分呈現(xiàn)階梯狀分布，在大氣蒸發(fā)的影響下呈現(xiàn)表土的積鹽過(guò)程.

圖4 不同氮肥梯度下漫灌與滴灌土壤含鹽量的剖面分布Fig.4 Profile distribution of soil salt content with different nitrogen fertilizer gradients and drip irrigation under flood irrigation

2) 施氮量對(duì)濱海鹽堿土鹽分分布的影響.灌水后不同處理土壤剖面鹽分分布如圖5所示，灌水量為D1時(shí)，隨施氮量增加，土壤鹽分含量降低.D1的各處理在0～40 cm土層處鹽分波動(dòng)較小，40 cm土層以下含鹽量逐漸增大，無(wú)明顯積鹽點(diǎn).灌水量為D2時(shí)，隨施氮量減少，土壤鹽分含量增加.D2的各處理在0～20 cm土層處波動(dòng)較小，在40 cm土層處出現(xiàn)明顯積鹽點(diǎn).灌水量為D3時(shí)，除D3N2外，氮肥施用量減少，鹽分含量降低，但其變化幅度明顯小于處理D1和D2.

圖5 滴灌灌水量、施氮量對(duì)土壤含鹽量的影響Fig.5 Effects of different drip irrigation water and nitrogen rates on soil salt content

2.1.3 水肥調(diào)控模式對(duì)養(yǎng)分分布的影響

土壤中的速效氮包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮.玉米拔節(jié)期灌水前后土壤中的銨態(tài)氮含量(質(zhì)量比ωNH)變化情況如圖6所示.由圖可以看出，隨氮肥施入，銨態(tài)氮含量整體略有提高，與灌水前相同的是，表層銨態(tài)氮含量最高，隨土層深度增加，銨態(tài)氮含量呈減少趨勢(shì)，無(wú)明顯銨態(tài)氮累積層.在相同灌水量與氮肥施入量處理下，漫灌的銨態(tài)氮含量均高于滴灌.漫灌較滴灌的土壤剖面平均銨態(tài)氮含量對(duì)應(yīng)高氮、中氮、低氮處理分別高出3%，5%，11%.由圖還可知，灌水后，漫灌條件下0～40 cm處土壤銨態(tài)氮含量略高于灌水前，而40～90 cm處銨態(tài)氮含量差異較小.滴灌條件下，高氮(N1)0～20 cm處灌水后土壤銨態(tài)氮含量大于灌水前，20～90 cm灌水后銨態(tài)氮含量小于灌水前；中氮(N2)0～60 cm灌水后土壤銨態(tài)氮含量增加，60～90 cm土壤銨態(tài)氮含量與灌水前幾乎一致；低氮(N3)0～60 cm灌水后土壤銨態(tài)氮含量增加，而60～90 cm灌水后銨態(tài)氮含量減小至灌水前.

圖6 不同氮肥梯度下漫灌與滴灌對(duì)土壤銨態(tài)氮的影響Fig.6 Effects of flood irrigation and drip irrigation on soil ammonium nitrogen under different nitrogen fertilizer gradients

灌水前后各處理土壤中的硝態(tài)氮含量(質(zhì)量比ωNO)分布如圖7所示.

圖7 不同氮肥梯度下漫灌與滴灌對(duì)土壤硝態(tài)氮的影響Fig.7 Effects of flood irrigation and drip irrigation on soil nitrate nitrogen under different nitrogen fertilizer gradients

相同的灌水量及施氮量，施氮量為N3時(shí)，漫灌處理下土壤平均硝態(tài)氮含量高于滴灌處理，施肥量為N1和N2時(shí)則相反.灌水前，0～20 cm處除低氮處理，滴灌的硝態(tài)氮含量高于漫灌，且隨施肥量減小，差異逐漸減小.20～90 cm處漫灌與滴灌硝態(tài)氮含量差距不大.灌水后，土壤硝態(tài)氮含量整體增加，滴灌條件下硝態(tài)氮含量增大幅度大于漫灌，由圖可以看出，灌水后D1N1硝態(tài)氮含量增加最為顯著且含量最高.滴灌處理對(duì)應(yīng)的低氮處理沒(méi)有明顯的硝態(tài)氮積累點(diǎn)；高氮處理和低氮處理均在40 cm處出現(xiàn)拐點(diǎn).漫灌處理對(duì)應(yīng)的高氮處理在40～60 cm處含量高于其他土層，低氮處理和中氮處理在50 cm處存在拐點(diǎn)，高氮處理不明顯.

玉米生育期前后土壤有效氮含量Nef如圖8所示.相同灌水量下，漫灌處理的有效氮含量均高于滴灌處理，但其有效氮利用率低于滴灌處理.

圖8 不同水肥調(diào)控條件下玉米生育期前后土壤有效氮含量Fig.8 Soil available nitrogen content before and after maize growth period under different water and fertilizer control conditions

滴灌條件下，土壤中剩余有效氮隨施氮量增加而增加.收獲后處理D1N1，D1N2，D2N1，D2N2，D3N1，D3N2，D3N3較播種前土壤有效氮含量分別高30%，12%，16%，7%，43%，27%，19%；處理D1N3(滴灌-高水低氮)、D2N3(滴灌-中水低氮)較播種前分別低7%和10%；處理FN3(漫灌低氮)生育期前后基本持平.同戚迎龍等[14]的研究結(jié)果一致，在低水條件下，施入的肥料氮轉(zhuǎn)化成土壤氮的過(guò)程會(huì)受到一定抑制，且因灌水量小導(dǎo)致肥料積累在表層，造成其揮發(fā)量相應(yīng)較大，所以低水和不同施氮量的組合是較差水氮用量耦合方式.

2.2 水肥調(diào)控模式對(duì)春玉米各生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

不同的水肥調(diào)控模式下，土壤中水肥含量及分布均會(huì)發(fā)生變化，從而造成玉米的生理指標(biāo)及水肥利用效率的差異性.因此，需對(duì)不同水肥調(diào)控模式下的作物生理指標(biāo)、產(chǎn)量、水肥利用效率進(jìn)行分析.

2.2.1 對(duì)玉米干物質(zhì)量、產(chǎn)量的影響

不同水肥調(diào)控對(duì)玉米地上部干物質(zhì)的影響見(jiàn)表4，表中m為干物質(zhì)量.

表4 不同氮肥梯度下漫灌與滴灌春玉米地上部干物質(zhì)積累Tab.4 Dry matter accumulation in above ground part of spring maize under flooding and drip irrigation with different nitrogen fertilizer gradients

隨施氮量和灌水量降低，地上部干物質(zhì)總體呈降低趨勢(shì).其中漫灌處理下高氮、中氮、低氮所對(duì)應(yīng)的干物質(zhì)量積累較滴灌減少8.4%，8.3%，9.5%；低氮條件下，漫灌處理的玉米干物質(zhì)量積累與滴灌處理差異較大.滴灌條件下氮肥施用量相同時(shí)，N1的最大干物質(zhì)量平均值較N2和N3高出7.4%和18.2%.隨灌水量增加，干物質(zhì)量最大值增大.N1，N2，N3對(duì)應(yīng)的不同灌水量干物質(zhì)量的波動(dòng)分別為32.2%，24.6%，23.5%.當(dāng)施氮量增加時(shí)，灌水量差距導(dǎo)致干物質(zhì)量積累差距逐漸增加.與尚文彬等[15]的研究結(jié)果一致，灌溉量過(guò)低時(shí)不僅不能充分發(fā)揮氮肥的肥效，還會(huì)造成一定的脅迫作用.在吐絲到灌漿期玉米生長(zhǎng)最快，此時(shí)干物質(zhì)量積累占全生育期的66.3%～70.5%.各處理的干物質(zhì)量積累在灌漿期差距最大，F(xiàn)N1，D1N1，F(xiàn)N2，D1N2，F(xiàn)N3，D1N3在灌漿期的干物質(zhì)量積累分別占整個(gè)生育期的40.4%，42.0%，37.5%，39.2%，33.3%，37.7%，與最終干物質(zhì)量積累的規(guī)律一致.灌漿期是玉米生長(zhǎng)需水需肥的關(guān)鍵時(shí)期，這個(gè)時(shí)期干物質(zhì)量積累的差異決定著最終產(chǎn)量的差異.

不同水肥調(diào)控下玉米的最終產(chǎn)量如圖9所示.漫灌時(shí)，N2及N3的產(chǎn)量比N1分別減少6.9%和12.5%；滴灌時(shí)，產(chǎn)量分別減少2.4%和5.0%；高氮、中氮、低氮對(duì)應(yīng)漫灌處理的產(chǎn)量相比其相應(yīng)滴灌處理分別減少5.0%，9.4%，10.3%.隨氮肥施入量減少，漫灌與滴灌處理間玉米產(chǎn)量的差異隨之增加.當(dāng)灌水量為360 mm時(shí)，春玉米漫灌與滴灌產(chǎn)量的均值分別為6.14，6.69 kg/hm2，由此可見(jiàn)灌溉方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響顯著；相同的灌水量，氮肥施用量為N1，N2，N3所對(duì)應(yīng)的春玉米平均產(chǎn)量分別為6.74，6.43，6.07 kg/hm2，其中N1和N3對(duì)玉米產(chǎn)量的影響最為顯著.同馮嚴(yán)明等[16]的研究結(jié)果一致，適量增加施氮量對(duì)增加夏玉米產(chǎn)量有促進(jìn)作用，但過(guò)高的施肥量會(huì)對(duì)夏玉米產(chǎn)量有抑制作用.

圖9 不同水肥調(diào)控處理下玉米最終產(chǎn)量Fig.9 Final yield of maize under different water and fertilizer control treatments

2.2.2 水肥調(diào)控模式對(duì)玉米水分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力的影響

不同水肥調(diào)控下的水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力見(jiàn)圖10.由圖可以看出，除D3N1和D3N2外，其他不同灌水量與氮肥施入量組合均呈現(xiàn)出明顯差異.灌水量相同時(shí)，滴灌處理WUE的均值較漫灌處理高8.77%，兩者之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而在滴灌條件下，灌水量相同時(shí)，隨氮肥施入量減小，其WUE減??；當(dāng)灌水量減少、氮肥施入量增大時(shí)，WUE整體呈上升趨勢(shì).灌水量平均的情況下，隨氮肥施入量增加，N1與N2的WUE較N3提高了17.9%和13.5%；氮肥施入量平均的情況下，隨灌水量減小，D3與D2的WUE較D1的WUE提高了20.4%和14.5%.表明低水處理在增加WUE上效果顯著.在漫灌條件下，中氮、低氮處理的WUE較高氮處理低6.9%和12.5%，滴灌處理?xiàng)l件下，中氮、低氮處理的WUE較高氮處理低2.4%和7.3%，相同的灌水量，漫灌的氮肥梯度所造成的差異更大.

圖10 不同水肥調(diào)控下玉米水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力Fig.10 Water use efficiency and fertilizer partial productivity of maize under different water and fertilizer regulation

肥料偏生產(chǎn)力是反應(yīng)土壤養(yǎng)分水平和肥料施用量綜合效應(yīng)的重要指標(biāo).由圖10可以看出，相同的灌水量，滴灌處理PEPN均值較漫灌處理高9.8%，兩者之間差異不明顯；灌水量平均的情況下，隨氮肥施入量減小，N3和N2較N1的PEPN提高了64.60%和37.40%；氮肥施入量平均的情況下，隨灌水量增加，D1和D2較D3的PEPN升高了40.65%和25.84%.低氮對(duì)PEPN的提升影響最為顯著.與WUE不同，在灌水量增加、氮肥施入量減小的情況下，其PEPN呈增大趨勢(shì)(D1N3最高為57.19 kg/kg).邢英英等[17]分別基于大田試驗(yàn)對(duì)番茄的肥料偏生產(chǎn)力進(jìn)行研究，均發(fā)現(xiàn)不同水肥耦合對(duì)棉花的肥料偏生產(chǎn)力產(chǎn)生了極顯著的交互作用，增水減肥可顯著增加番茄的肥料偏生產(chǎn)力，與本試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致.但高水低氮在增加肥料偏生產(chǎn)力的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致其水分利用效率明顯降低，造成水資源浪費(fèi)，高氮肥施入亦會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量減少.因此，綜合考慮產(chǎn)量、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力，推薦灌溉制度為D1N2和D2N2；綜合考慮作物產(chǎn)量、水肥利用效率及土壤殘余氮情況推薦D2N2.

3 結(jié) 論

針對(duì)濱海地區(qū)土地鹽堿化嚴(yán)重、作物水肥利用效率低等問(wèn)題，對(duì)不同水肥調(diào)控下濱海鹽堿土土壤含水量、含鹽量以及作物生長(zhǎng)指標(biāo)產(chǎn)生的不同差異進(jìn)行了研究.得到以下主要結(jié)論.

1) 在滴灌模式下，同一灌水量，高氮的剖面平均含水量最低，高水、中水出現(xiàn)洗鹽點(diǎn)，存在適合作物生長(zhǎng)的明顯淺鹽區(qū).灌水量一致，施氮量增加，土壤有效氮利用量呈降低趨勢(shì)；施氮量降低，鹽分含量升高.硝態(tài)氮在土層中存在明顯的拐點(diǎn)，高水時(shí)拐點(diǎn)約在土層40 cm；中水、低水時(shí)拐點(diǎn)約在土層30 cm.

2) 漫灌處理土壤有效氮利用率低于滴灌.施氮量增加，土壤有效氮利用量逐漸降低.同一灌水量及施肥量下，漫灌處理的銨態(tài)氮含量變化大于滴灌，并隨施氮量減少，其銨態(tài)氮含量差異愈發(fā)明顯.土層0～20 cm處，土壤硝態(tài)氮含量差異較明顯，除低氮處理外，滴灌土壤硝態(tài)氮含量均高于漫灌.

3) 相較于施氮量，氮肥梯度對(duì)干物質(zhì)造成的差異隨灌水量增加而增加.低水處理在增加WUE上效果顯著，低氮處理對(duì)PEPN的提升影響最為顯著.在灌水量增加、氮肥施入量減小的情況下，其PEPN呈增大趨勢(shì)，而其WUE相應(yīng)減小.

4) D1N1(360 mm，280 kg/hm2)的產(chǎn)量最高；同時(shí)考慮作物產(chǎn)量及WUE，推薦D1N2(360 mm，196 kg/hm2)、D2N2(288 mm，196 kg/hm2)；綜合考慮作物產(chǎn)量、WUE及土壤余氮情況，推薦D2N2(288 mm，196 kg/hm2).