陳昊，王軍，馬超，胡海珠，李久生

不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究

陳昊1,2，王軍2*，馬超2，胡海珠1，李久生2

（1.內(nèi)蒙古大學(xué)，呼和浩特 010021；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100048）

【目的】探明不同滴灌水質(zhì)和施氮量對(duì)土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化的影響?！痉椒ā炕诿藁ㄅ柙栽囼?yàn)，設(shè)置3個(gè)施氮水平，分別為：F1（255 kg/hm2）、F2（315 kg/hm2）和F3（375 kg/hm2）；3個(gè)滴灌水質(zhì)，分別為：Q1（礦化度為1.27 g/L），Q2（礦化度為3.03 g/L）和Q3（礦化度為4.90 g/L），分析不同滴灌水質(zhì)與施氮水平下的土壤鹽分及關(guān)鍵離子的響應(yīng)差異?！窘Y(jié)果】棉花生育末期，微咸水與咸水滴灌下的土壤總鹽量與Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度分別相比地下水滴灌高14%～78%、42%～197%與58%～253%；土壤鈉吸附比（）與可交換性鈉百分比（）相比地下水滴灌提高了5%～109%與48%～90%；較高施氮量（315、375 kg/hm2）下的土壤總鹽量、Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度相比低施氮量（255 kg/hm2）降低了11%～70%、6%～42%與21%～138%，土壤與分別降低了5%～27%與3%～19%?！窘Y(jié)論】土壤鹽分總量隨著滴灌水質(zhì)礦化度的增加而增加，適宜的施氮量（315 kg/hm2）能夠降低土壤鹽分總量和關(guān)鍵離子量，緩解土壤鹽堿化。

滴灌；微咸水；土壤鹽堿化；離子；水肥一體化

0 引 言

【研究意義】水資源短缺是制約中國(guó)西北干旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。近年來，滴灌技術(shù)因其節(jié)水、增產(chǎn)和增效的優(yōu)勢(shì)[1]，在我國(guó)西北地區(qū)得到了大面積推廣應(yīng)用，成為緩解干旱區(qū)水資源短缺的重要途徑。另一方面，西北干旱區(qū)地下微咸水資源豐富，合理利用微咸水資源已成為緩解該地區(qū)水資源短缺的有效措施。然而，不合理的微咸水灌溉極易導(dǎo)致土壤鹽堿化[2]。因此，有必要重點(diǎn)分析干旱區(qū)微咸水不同灌溉與施肥措施對(duì)土壤鹽分的影響。

【研究進(jìn)展】微咸水灌溉后的土壤鹽分水平取決于微咸水礦化度。張劉東等[3]認(rèn)為，灌溉水礦化度越高，土壤鹽分累積量則越大。Wei等[4]研究表明，礦化度為2.0 g/L的微咸水灌溉可以緩解土壤鹽漬化，而3.5～5.0 g/L的微咸水灌溉則會(huì)增加土壤鹽分累積量。同時(shí)，微咸水中的鹽分會(huì)影響土壤微生物活性[5]，進(jìn)而影響作物對(duì)氮素的轉(zhuǎn)化和吸收。適當(dāng)?shù)奈⑾趟喔群褪┓使芾泶胧┠軌虼龠M(jìn)作物生長(zhǎng)，且不增加土壤含鹽量[6]。侯森等[7]發(fā)現(xiàn)，微咸水灌溉條件下增施氮肥可以降低鹽分對(duì)棉花生長(zhǎng)的脅迫程度。Zhang等[8]發(fā)現(xiàn)，鹽分脅迫下增施氮肥可以提高棉花產(chǎn)量和氮素利用效率。邵志遠(yuǎn)等[9]研究表明，適當(dāng)增施氮肥可降低土壤鹽分累積量。Che等[10]研究表明，微咸水灌溉條件下，棉花蕾期和花鈴期施氮量為255 kg/hm2和375 kg/hm2能夠有效降低根區(qū)土壤鹽分累積量。然而，Min等[11]認(rèn)為，增施氮肥可以促進(jìn)作物的蒸騰作用，從而增加土壤水分流失，導(dǎo)致根區(qū)可溶性鹽的淋洗量減少，上層土壤鹽分發(fā)生累積。

【切入點(diǎn)】近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞微咸水灌溉施肥措施對(duì)土壤鹽分與作物生長(zhǎng)的影響開展了大量研究。然而，灌溉水質(zhì)與施氮量之間的交互作用機(jī)制尚不清楚，微咸水灌溉條件下的施氮水平對(duì)土壤鹽分變化的影響尚存在爭(zhēng)議。同時(shí)，旱區(qū)土壤和水質(zhì)的時(shí)空變異性進(jìn)一步增加了微咸水灌溉下土壤鹽分演變的復(fù)雜性和不確定性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】鑒于此，本研究基于控制性棉花盆栽試驗(yàn)，研究不同滴灌水質(zhì)與施氮量對(duì)土壤鹽分總量、關(guān)鍵離子量、鈉吸附比（）、可交換鈉百分比（）的影響，進(jìn)而確定適宜的灌溉水質(zhì)與施氮量，為我國(guó)干旱區(qū)微咸水灌溉的水肥科學(xué)管理提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

露天盆栽試驗(yàn)于2020年5—10月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師水利局水土保持試驗(yàn)站內(nèi)（81°11'43"E，40°37'22"N，海拔1 017 m）進(jìn)行。該地區(qū)屬于典型的暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，年平均氣溫為11.3 ℃，年平均降水量為45.7 mm，年際蒸發(fā)量為1 877～2 559 mm。地下水埋深為3～5 m。研究區(qū)土壤性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗(yàn)地土壤物理性質(zhì)

注 土壤分類基于美國(guó)農(nóng)業(yè)部的土壤分類系統(tǒng)，由土壤顆粒百分比確定。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試棉花品種為“新陸早46號(hào)”。采用露天控制性盆栽試驗(yàn)，盆栽所用容器為外徑40 cm、高70 cm 的PVC桶。在桶底鋪設(shè)5 cm厚度的反濾層并開設(shè)3個(gè)直徑為1.5 cm的圓孔，以便排水和通氣。土壤風(fēng)干后過5 mm篩，按平均田間土壤體積質(zhì)量（1.50 g/cm3）在反濾層上方分層填土，每層填土5 cm，共60 cm。0～40 cm土層土壤的初始鹽分和離子量如表2所示。

試驗(yàn)考慮了灌溉水質(zhì)和施氮量2個(gè)因素。施氮量水平包括：低氮（F1，255 kg/hm2）、中氮（F2，315 kg/hm2）、高氮（F3，375 kg/hm2）。灌溉水質(zhì)包括：地下水（Q1，礦化度為1.27 g/L）、微咸水（Q2，礦化度為3.03 g/L）和咸水（Q3，礦化度為4.90 g/L）。同時(shí)，設(shè)置深層地下水不施氮作為對(duì)照（CK）。試驗(yàn)共計(jì)10個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置10個(gè)重復(fù)。地下水和微咸水的化學(xué)性質(zhì)如表3所示。

表2 試驗(yàn)地土壤鹽分初始值

表3 灌溉水化學(xué)特性

1.3 灌水與施肥

棉花生育期內(nèi)灌水定額根據(jù)作物需水量確定。c采用計(jì)算為：

式中：c為作物需水量（mm/d）；c為參考作物系數(shù)[12]，取值參考Yang等[13]研究結(jié)果，苗期（0～30 d）為0.23，蕾期（31～80 d）為0.23～0.88，花鈴期（81～135 d）為0.88，吐絮期（136～180 d）為0.88～0.45；0為參考作物需水量，利用FAO56推薦的Penman-Monteith公式計(jì)算。

灌水方式為膜下滴灌，滴頭流量為1.6 L/h。灌水間隔期為7 d，每次灌水量為125%c。試驗(yàn)周期內(nèi)共灌水11次；在蕾期、花鈴期和吐絮期分3次施氮，施氮量分別為設(shè)計(jì)總施肥量的30%、40%和30%。灌水施氮過程如圖1所示。

1.4 土壤SAR、ESP與陽離子測(cè)定

在棉花蕾期、花鈴期與吐絮期分別利用直徑為4 cm的土鉆采集0～20、20～40、40～60 cm土樣，分層測(cè)定0～60 cm土壤含鹽量。將土樣在陰涼處風(fēng)干后研磨、過2 mm篩。取風(fēng)干土10 g，按1∶5的土水比加入蒸餾水50 mL，振蕩3 min，浸提后利用土壤電導(dǎo)儀測(cè)定土壤溶液的電導(dǎo)率。根據(jù)Yang等[13]提出的土壤電導(dǎo)率（1:5）與鹽分質(zhì)量比之間的標(biāo)定關(guān)系計(jì)算土壤含鹽量。同時(shí)，利用離子色譜儀（881 Compact IC Pro）測(cè)定土壤浸提液中的無機(jī)鹽分離子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）量。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算土壤鈉吸附比（，（mmol/L）0.5）和土壤可交換性鈉百分比（，%），計(jì)算方法詳見文獻(xiàn)[14]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用方差分析（ANOVA）檢驗(yàn)灌溉水質(zhì)和施氮量單因素和交互作用對(duì)土壤鹽分、陽離子、和的影響（<0.05）。利用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析（Two-way ANOVA）和顯著性分析。

圖1 灌溉和施氮過程

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含鹽量變化

不同處理下的棉花各生育階段土壤含鹽量變化如圖2所示。全生育期內(nèi)土壤含鹽量呈增加趨勢(shì)。棉花吐絮期地下水、微咸水和咸水灌溉下的土壤含鹽量相比蕾期分別高21.6%～38.5%、23.6%～54.0%和24.5%～51.7%。灌溉水質(zhì)對(duì)棉花全生育期土壤含鹽量的影響顯著（表4）（＜0.05），土壤含鹽量隨著灌溉水礦化度的增加而增加。棉花蕾期、花鈴期、吐絮期，微咸水與咸水灌溉下的土壤含鹽量相比地下水灌溉分別高11.1%～30.9%、11.8%～26.1%、14.2%～54.9%與28.7%～70.5%、32.1%～63.1%、40.9%～78.2%。

表4 不同因素土壤含鹽量方差分析

注 *、**分別表示在<0.05和<0.01水平上差異顯著，下同。

施氮量顯著影響棉花不同生育階段的土壤含鹽量（＜0.05）。由圖2可知，在棉花蕾期、花鈴期與吐絮期，地下水滴灌下的F2處理與F3處理下的土壤含鹽量相比F1處理分別降低19.4%、57.1%、25.4%與56.9%、43.2%、70.4%；微咸水灌溉條件下，F(xiàn)2處理與F3處理下的土壤含鹽量比F1處理分別降低15.2%、48.2%、35.7%與8.6%、52.5%、22.2%；咸水滴灌條件下，F(xiàn)2處理與F3處理下的土壤含鹽量相比F1處理分別降低18.7%、27.3%、11.0%與18.4%、25.3%、24.7%。上述結(jié)果表明，適量增施氮肥能夠降低土壤含鹽量。同時(shí)，棉花吐絮期灌溉水質(zhì)與施氮量的交互作用對(duì)土壤含鹽量存在顯著影響（＜0.05）。地下水灌溉條件下，不同施肥處理之間的差異顯著；微咸水灌溉下，吐絮期低施氮量（F1）與中、高施氮量（F2、F3）處理之間差異顯著，而中、高施氮量之間則無顯著差異；咸水灌溉下，吐絮期高施氮量與中、低施氮量處理之間差異顯著，中、低施氮量之間無顯著差異。地下水、微咸水和咸水灌溉條件下的適宜施氮量分別為F3（375 kg/hm2）、F2（315 kg/hm2）和F3（375 kg/hm2）。

圖2 棉花生育期不同處理土壤含鹽量差異

2.2 土壤陽離子變化

不同處理下的棉花吐絮期土壤陽離子差異如圖3所示。土壤中Na+、K+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度分別為31.7～103.0、0.2～0.8、29.0～129.6 mmol/L和1.9～5.6 mmol/L，可見土壤中主要陽離子為Na+與Ca2+。由表5可知，灌溉水質(zhì)顯著影響土壤Na+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度（＜0.05）。相比地下水灌溉，微咸水與咸水滴灌條件下的土壤Na+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度分別升高42.0%～73.6%、86.7%～186%、1.9%～78.1%與129.3%～197.2%、57.6%～252.8%、15.1%～157.1%?？梢?，隨著灌溉水礦化度的增加，土壤中無機(jī)陽離子物質(zhì)的量濃度也隨之增加。

圖3 棉花吐絮期根區(qū)（0～40 cm）土壤陽離子物質(zhì)的量濃度變化

表5 土壤陽離子方差分析

施氮量顯著影響吐絮期土壤Na+、K+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度（＜0.05）。由圖3可知，4種離子物質(zhì)的量濃度均隨著施氮量的增加而降低。地下水滴灌條件下，中、高施氮量（F2、F3）處理下的土壤Na+、K+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度分別相比低施氮量（F1）處理降低了37.9%、75.1%、138.4%、150.9%與41.5%、226.9%、63.4%、37.9%。微咸水滴灌條件下，中、高施氮量處理下的土壤Na+、K+、Ca2+、Mg2+物質(zhì)的量濃度分別比低施氮量處理降低20.9%、49.5%、55.6%、43.5%與15.7%、65.1%、21.2%、23.7%。咸水滴灌條件下，中、高施氮量處理下的土壤Na+、K+、Ca2+物質(zhì)的量濃度分別相比低施氮量處理降低了6.3%、45.4%、26.9%與24.2%、103.0%、94.8%；中施氮量處理土壤中Mg2+物質(zhì)的量濃度比低施氮量處理低12.3%，高施氮量處理土壤中Mg2+物質(zhì)的量濃度比低施氮量處理高19.7%。此外，灌溉水質(zhì)與施氮量的交互作用顯著影響土壤Na+、Ca2+和Mg2+物質(zhì)的量濃度（＜0.05）。說明在微咸水和咸水灌溉條件下，施氮量的增加有效降低了土壤陽離子物質(zhì)的量濃度。

2.3 土壤SAR變化情況

不同處理下的棉花不同生育階段根區(qū)土壤變化如表6所示。地下水滴灌條件下，棉花吐絮期土壤比蕾期高59.6%～139.4%；微咸水與咸水滴灌條件下，棉花吐絮期土壤比蕾期分別降低23.6%～55.3%與22.3%～30.8%。

不同灌溉水質(zhì)下的土壤差異顯著（＜0.01），土壤隨著灌溉水礦化度的增加而增加。在棉花蕾期、花鈴期、吐絮期，微咸水與咸水滴灌條件下的土壤分別相比地下水滴灌高出136.7%～149.0%、0.8%～27.6%、4.8%～12%與206.8%～554%、44.9%～121.1%、57.2%～108.9%。蕾期和花鈴期施氮量處理對(duì)根區(qū)土壤影響顯著（＜0.05）。棉花吐絮期，地下水滴灌條件下的F3處理土壤分別比F1處理和F2處理低12.2%與27.0%；微咸水滴灌下F3處理的土壤分別相比F1、F2處理低5.0%與8.3%；咸水滴灌條件下F1處理的土壤比F2、F3處理分別低5.6%與10.4%。此外，灌溉水質(zhì)與施氮量的交互作用對(duì)棉花全生育期土壤的影響達(dá)到顯著水平（＜0.05）。微咸水灌溉下，棉花蕾期高施氮量（F3）與低施氮量（F1）處理間的土壤差異顯著；咸水灌溉下，棉花吐絮期低施氮量與高施氮量之間的土壤差異顯著。

表6 不同生育階段土壤SAR

2.4 土壤ESP變化

不同處理下根區(qū)（0～40 cm）土壤差異如表7所示。地下水滴灌條件下，棉花吐絮期土壤比蕾期高53.9%～126.6%；微咸水與咸水滴灌條件下，棉花吐絮期土壤比蕾期分別低20.6%～44.7%與17.8%～24.0%。灌水水質(zhì)顯著影響根區(qū)土壤（＜0.01），土壤隨著灌溉水礦化度的增加而增加。在棉花蕾期、花鈴期、吐絮期，咸水滴灌下的土壤比地下水與微咸水滴灌分別高出17.0%～434.6%、36.0%～64.2%、51.5%～71.9%與22.9%～127.7%、41.3%～107%、48.0%～90.2%。蕾期和花鈴期，施氮量對(duì)土壤的影響顯著（＜0.05）。棉花吐絮期，地下水灌溉條件下F1、F3處理的土壤比F2處理分別低10.6%與19.3%；微咸水灌溉下，F(xiàn)1、F3處理土壤比F2處理分別低2.8%與7.0%；咸水灌溉下，F(xiàn)2、F3處理土壤比F1處理分別降低4.4%與7.8%。雙因素方差分析結(jié)果表明，灌水水質(zhì)與施氮量的交互作用對(duì)棉花全生育期土壤產(chǎn)生了顯著性影響（＜0.05）。微咸水灌溉棉花蕾期高施氮量（F3）與低施氮量（F1）處理的土壤差異顯著；咸水灌溉吐絮期低施氮量與高施氮量之間的土壤差異顯著。這說明在微咸水滴灌下，適當(dāng)增施氮肥可以降低土壤；咸水滴灌下，增施氮肥可提高土壤。

表7 不同生育階段土壤ESP

3 討 論

灌溉水質(zhì)是決定土壤鹽分水平的主要因素。本研究結(jié)果表明，土壤含鹽量與離子量隨著灌溉水礦化度的增加而增加，這與Yuan等[15]的研究結(jié)果相同。隨著灌溉水中含鹽量的增加，大量陽離子進(jìn)入土壤，使土壤化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。如Na+量升高會(huì)導(dǎo)致土壤黏粒分散、破壞團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，降低土壤滲透性[8]，形成離子毒害并誘發(fā)鹽分脅迫[16]；另一方面，二價(jià)陽離子（Ca2+和Mg2+）能夠置換出土壤膠體中所吸附的Na+，促進(jìn)膠體絮凝，改善土壤結(jié)構(gòu)[17]。高礦化度灌溉水質(zhì)（4.90 g/L）條件下，土壤中Na+量提高129.3%～197.2%。土壤鹽堿化程度（與）也隨之增加，說明高礦化度水質(zhì)灌溉能夠顯著提高土壤與，這與邵建榮等[18]的研究結(jié)果相同。

適當(dāng)增施氮肥能夠降低土壤鹽分量。土壤含鹽量隨著施氮量的增加而降低，這與Che[10]和謝承陶[19]研究結(jié)果相同。Machado等[20]也得出了類似結(jié)論，即適當(dāng)增施氮肥可降低土壤鹽分累積，不同生育期施氮量對(duì)土壤鹽分的影響不同。焦會(huì)青等[21]研究表明，施氮可促進(jìn)土壤中Na+/Ca2+的競(jìng)爭(zhēng)置換，通過生成CaSO4沉淀在一定程度緩解土壤鹽分累積。這可能是由于適當(dāng)增施氮肥降低了土壤鹽分關(guān)鍵離子量[22]，進(jìn)而降低土壤鹽分。較高施氮量（315、375 kg/hm2）降低了Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度，這可能是由于增施氮肥能夠促進(jìn)土壤中水穩(wěn)性重團(tuán)聚體的形成[23]，從而吸附游離態(tài)Na+，降低土壤中關(guān)鍵離子量。當(dāng)土壤陽離子隨著施氮量的增加而減少時(shí)，土壤與也隨之降低，進(jìn)而降低土壤鹽漬化程度。

灌水水質(zhì)與施氮量之間存在交互作用，進(jìn)而影響土壤鹽分量[10]。Ould等[24]發(fā)現(xiàn)，灌溉水質(zhì)和施氮量的交互作用對(duì)土壤鹽分具有顯著影響。本文結(jié)果表明，較高的施氮量（315、375 kg/hm2）和較低礦化度灌溉水質(zhì)（1.27、3 g/L）組合能夠顯著降低土壤含鹽量和Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度，這可能是因?yàn)檫m量增加施氮量能夠提高土壤中的NO3-量，緩解土壤中氯化物的影響[25]。隨著施氮量的增加，土壤中的NH4+與Na+產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用[26]，水穩(wěn)性團(tuán)聚體吸附Na+[23]，降低土壤含鹽量。但是，當(dāng)灌溉水礦化度過高時(shí)，增施氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化程度加劇。咸水灌溉條件下，高施氮量處理土壤與分別提高了4.5%和3.7%。這可能是因?yàn)橥寥利}分脅迫越大對(duì)氮素礦化和硝化過程的抑制作用越強(qiáng)[27]，鹽分脅迫成為主要影響因素。同時(shí)，過量施氮會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，硝化反應(yīng)產(chǎn)生的大量H+進(jìn)入土壤[28]，進(jìn)一步誘導(dǎo)堿性陽離子直接釋放到土壤溶液中，加速了土壤鹽漬化[15]。

4 結(jié) 論

1）土壤鹽分和離子量隨著灌溉水礦化度的增加而增加。棉花生育末期，微咸水與咸水滴灌條件下土壤含鹽量、Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度分別比地下水滴灌高14.2%～78.2%、42%～197.2%與86.7%～252.8%；土壤與分別高4.8%～108.9%與48.0%～90.2%。

2）適當(dāng)增施氮肥能夠降低土壤鹽分與關(guān)鍵離子量。較高施氮量（315、375 kg/hm2）條件下，土壤鹽分與Na+、Ca2+物質(zhì)的量濃度分別比低施氮量（255 kg/hm2）處理低8.6%～70.4%與6.3%～41.5%、21.2%～138.4%；土壤與分別降低5.0%～27%與2.8%～19.3%。

3）綜合考慮土壤鹽分量、離子物質(zhì)的量濃度、與，建議咸水和微咸水滴灌條件下適宜施氮量為315 kg/hm2。

[1] 邢英英, 張富倉(cāng), 張燕, 等. 滴灌施肥水肥耦合對(duì)溫室番茄產(chǎn)量?品質(zhì)和水氮利用的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(4): 713-726.

XING Yingying, ZHANG Fucang, ZHANG Yan, et al. Effects of water and fertilizer coupling under drip irrigation on yield, quality and water and nitrogen utilization of greenhouse tomato[J]. Chinese Agricultural Science, 2015, 48(4): 713-726.

[2] REDA Abdel-aziz. Impact of treated wastewater irrigation on soil chemical properties and crop productivity[J]. International Journal of Water Resources and Arid Environments, 2015, 4(1): 30-36.

[3] 張劉東, 王慶明. 咸水非充分灌溉對(duì)土壤鹽分分布的影響及SWAP模型模擬[J]. 節(jié)水灌溉, 2015(7): 32-35.

ZHANG Liudong, WANG Qingming. Effects of inadequate saline water irrigation on soil salinity distribution and SWAP model simulation[J]. Water Saving Irrigation, 2015(7): 32-35.

[4] WEI Chenchen, LI Fahu, YANG Peiling, et al. Effects of irrigation water salinity on soil properties, N2O emission and yield of spring maize under mulched drip irrigation[J]. Water, 2019, 11(8): 1 548.

[5] KHUMOETSILE Mmolawa, DANI Or. Root zone solute dynamics under drip irrigation: A review[J]. Plant and Soil, 2000(1/2): 163-190.

[6] 嚴(yán)曄端, 李悅. 發(fā)展咸淡水混灌技術(shù)合理開發(fā)地下水資源[J]. 地下水, 2000(4): 153-156.

YAN Yeduan, LI Yue. Developing saline-freshwater mixed irrigation technology to rationally develop groundwater resources[J]. Groundwater, 2000(4): 153-156.

[7] 侯森, 侯振安, 冶軍, 等. 咸水滴灌條件下棉花生長(zhǎng)和氮素吸收對(duì)水氮的響應(yīng)[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 47(9): 1 882-1 887.

HOU Sen, HOU Zhenan, YE Jun, et al. Response of cotton growth and nitrogen uptake to water and nitrogen under saline water drip irrigation[J]. Xinjiang Agricultural Science, 2010, 47(9): 1 882-1 887.

[8] ZHANG Dongmei, LI Weijiang, XIN Chengsong, et al. Lint yield and nitrogen use efficiency of field-grown cotton vary with soil salinity and nitrogen application rate[J]. Field Crops Research, 2012(138): 63-70.

[9] 邵志遠(yuǎn), 蔣靜, 張毅, 等. 不同灌水和施氮處理對(duì)燕麥產(chǎn)量?耗水特性和土壤鹽分的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(5): 84-89.

SHAO Zhiyuan, JIANG Jing, ZHANG Yi, et al. Effects of different irrigation and nitrogen treatments on oat yield, water consumption characteristics and soil salinity[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(5): 84-89.

[10] CHE Zheng, WANG Jun, LI Jiusheng. Effects of water quality, irrigation amount and nitrogen applied on soil salinity and cotton production under mulched drip irrigation in arid Northwest China[J]. Agricultural Water Management, 2021(247): 106 738.

[11] MIN Wei, HOU Zhenan, MA Lijuan, et al. Effects of water salinity and application rate on water-and n-use efficiency of cotton under drip irrigation[J]. Journal of Arid Land, 2013, 6(4): 454-467.

[12] 張宗祜, 李烈榮. 中國(guó)地下水資源綜合卷[M]. 北京: 中國(guó)地圖出版社, 2004.

ZHANG Zonghu, LI Lierong. China groundwater resources comprehensive volume[M]. Beijing: China Map Publishing House, 2004.

[13] YANG Pengju, HU Hongchang, TIAN Fuqiang, et al. Crop coefficient for cotton under plastic mulch and drip irrigation based on eddy covariance observation in an arid area of northwestern China[J]. Agricultural Water Management, 2016(171), 21-30.

[14] WESLEY W, TANJI K. Agricultural Salinity Assessment and Management, Second Edition[M]. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice, 2012(71): 78-79.

[15] YUAN Chengfu, FENG Shaoyuan, HUO Zailin, et al. Effects of deficit irrigation with saline water on soil water-salt distribution and water use efficiency of maize for seed production in arid Northwest China[J]. Agricultural Water Management, 2019(212): 424-432.

[16] XIONG Liming, KAREN S. Schumaker, ZHU Jiankang. Cell signaling during cold, drought, and salt stress[J]. Plant Cell, 2002, 14(Suppl): S165-S183.

[17] ZHANG Xunchang, NORTON L D. Effect of exchangeable Mg on saturated hydraulicconductivity, disaggregation and clay dispersion of disturbed soils[J]. Hydrology, 2002, 260: 194-205.

[18] 邵建榮, 張鳳華, 董艷, 等. 干旱區(qū)微咸水滴灌條件下典型土壤鹽堿化影響因素研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2015, 33(6): 216-221.

SHAO Jianrong, ZHANG Fenghua, DONG Yan, et al. Study on the influencing factors of typical soil salinization under brackish water drip irrigation in arid areas[J]. Agricultural Research in Arid Areas, 2015, 33(6): 216-221.

[19] 謝承陶. 鹽漬土改良原理與作物抗性[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 1993.

XIE Chengtao. Principles of saline soil improvement and crop resistance[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1993.

[20] MACHADO, RICARDO. Soil Salinity: Effect on vegetable crop growth. management practices to prevent and mitigate soil salinization[J]. Horticulturae, 2017, 3(2): 13.

[21] 焦會(huì)青, 盛鈺, 趙成義, 等. 基于COMSOL軟件的綠洲鹽漬化土壤中多離子耦合運(yùn)移模型構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2018, 34(15): 100-107.

JIAO Huiqing, SHENG Yu, ZHAO Chengyi, et al. Construction of multi-ion coupling migration model in oasis salinization soil based on COMSOL software[J]. Journal of Agricultural Engineering, 2018, 34(15): 100-107.

[22] WANG Xiaobing, WANG Xiaoli, SHENG Haijun, et al. Excessive nitrogen fertilizer application CausesRapid degradation of greenhouse soil in China[J]. Polish Journal of Environmental Studies, 2022, 31(2): 1 527-1 534.

[23] DONG Xinliang, LI Mozhi, LIN Qimei, et al. Soil Na+concentration controls salt-affected soil organic matter components in Hetao region China[J]. Journal of Soils & Sediments: Protection, Risk Assessment, & Remediation, 2019(3): 1 120-1 129.

[24] OULD, INOUE M, MORITANI S. Effect of saline water irrigation and manure application on the available water content, soil salinity, and growth of wheat[J]. Agricultural Water Management, 2010, 97(1): 165-170.

[25] POOJA Shrivastava, RAJESH Kumar. Soil salinity: A serious environmental issue and plant growth promoting bacteria as one of the tools for its alleviation[J]. Saudi Journal of Biological Sciences, 2015, 22(2): 123-131.

[26] EDUARDO Kawakami, DERRICK Oosterhuis, JOHN Snider. Effect of salinity on cotton nitrogen uptake and assimilation of urea applied with N-(n-Butyl) thiophosphoric triamide and dicyandiaminde[J]. Summaries of Arkansas Cotton Research, 2010(589): 40-45.

[27] NAMRATHA Reddy, CROHN David M. Effects of soil salinity and carbon availability from organic amendments on nitrous oxide emissions[J]. Geoderma, 2014(235): 363-371.

[28] 蔡澤江, 孫楠, 王柏仁, 等. 幾種施肥模式對(duì)紅壤氮素形態(tài)轉(zhuǎn)化和pH的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(14): 2 877-2 885.

CAI Zejiang, SUN Nan, WANG Bairen, et al. Effects of several fertilization modes on nitrogen transformation and pH in red soil[J]. Agricultural Sciences of China, 2012, 45(14): 2 877-2 885.

The Combined Effect of Drip Irrigation Quality and Nitrogen Fertilization on Soil Salinity and Na+and Ca2+Concentration in Soil Water

CHEN Hao1,2, WANG Jun2*, MA Chao2, HU Haizhu1, LI Jiusheng2

(1. Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China;2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100048, China)

【Objective】Drip irrigation using brackish water is a way to relieve water shortage in arid regions such as Xinjiang, but it needs a good management to reduce its detrimental consequence. The aim of this paper is to investigate the combined effect of irrigation water quality and nitrogen fertigation on changes in soil salinity and Na+and Ca2+concentration in soil water with cotton planted.【Method】A pot experiment was conducted from June to October 2020 at Alaer in Xinjiang. There are three nitrogen treatments: 255 kg/hm2(F1), 315 kg/hm2(F2) and 375 kg/hm2(F3), and three irrigation water quality treatments: 1.27 g/L (Q1), 3.03 g/L(Q2), 4.90 g/L (Q3). Irrigation with groundwater was taken as the control. In each treatment, we measured soil salt content, and concentration of Na+and Ca2+in soil water. 【Result】Depending on nitrogen fertigation, saline water irrigation increased total soil salt content and Na+and Ca2+concentrations by 14%～78%, 42%～197% and 58%～253%, respectively, compared to groundwater irrigation. It also increased soil sodium adsorption ratio () and exchangeable sodium percentage () by 5%～109% and 48%～90%, respectively. Increasing nitrogen application to 315kg/hm2and 375 kg/hm2reduced soil salinity and Na+and Ca2+concentrations by 11%～70%, 6%～42% and 21%～138%, respectively, and reduced soilandby 5%～27% and 3%～19%, respectively, compared to the control. 【Conclusion】Soil salinity increased with the increase in irrigation water salinity, but increasing nitrogen application to 315 kg/hm2could reduce soil salinity and Na+and Ca2+concentrations in soil water, thereby alleviating salinity stresses.

drip irrigation; brackish water; soil salinization; ions; fertigation

1672 - 3317（2023）01 - 0080 - 07

S278

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022396

陳昊, 王軍, 馬超, 等. 不同水質(zhì)滴灌與施氮措施下土壤鹽分及關(guān)鍵離子變化研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2023, 42(1): 80-86.

CHEN Hao, WANG Jun, MA Chao, et al.The Combined Effect of Drip Irrigation Quality and Nitrogen Fertilization on Soil Salinity and Na+and Ca2+Concentration in Soil Water[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(1): 80-86.

2022-07-16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52179055，51790513）；中國(guó)水科院基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（ID110145B0022021）；科技興蒙專項(xiàng)（NMKJXM202105）

陳昊（1998-），男。碩士研究生，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail: 1255741795@qq.com

王軍（1984-），男。正高級(jí)工程師，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail: junwangcau@iwhr.com

責(zé)任編輯：韓 洋