地下滴灌苜蓿种子田土壤养分及盐碱分布规律_孙群策.pdf

2023年1月第1期（总第218期）草食家畜（双月刊）地下滴灌苜蓿种子田土壤养分及盐碱分布规律孙群策，张树振*，姜涛福，王永琪，岳海燕，彭凤君，徐婉宁，张博（新疆农业大学草业学院/西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐830052）摘要：为探明地下滴灌模式下多年生苜蓿种子田土壤中的养分和盐碱分布规律，为科学利用地下滴灌进行苜蓿种子生产提供指导。本研究以滴灌带正上方地面为起始点，对垂直方向060 cm、水平方向040 cm范围内的土壤取样分析。结果表明地下滴灌4年淋洗导致了新牧4号紫花苜蓿种子田土壤中的养分与盐碱存在异质性分布，养分主要分布于垂直距离030 cm、水平距离020 cm的土壤；盐分主要聚集于距地表垂直距离3040 cm、距滴灌带水平距离3040 cm的土壤；土壤碱性较强区域为距地表垂直距离3060 cm、距滴灌带水平距离2040 cm的土壤。关键词：地下滴灌；苜蓿种子田；土壤盐碱分布；土壤养分分布中图分类号：S541.9文献标识码：A文章编号：10036377（2023）010052-07紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为我国西北地区广泛种植的豆科牧草，因其具有产量高、品质好、适口性好等特点，有“牧草之王”之美誉1。但长期以来苜蓿种子生产仍采用传统的制种技术，种子单产低且不稳定，制约了草种业的产业化发展。因此，要改善苜蓿种子生产的落后现状就不可避免的要改进苜蓿制种技术和提高种子田的水肥管理水平。地下滴灌技术被认为是最有开发潜力的节水灌溉技术之一，已在我国西北地区苜蓿生产中普遍应用2，3。但在多年的持续生产过程中，部分紫花苜蓿种植受到了土壤盐渍化的影响。前人研究表明在盐浓度较高的根际土壤中，植物会因受到盐胁迫减少吸水量从而造成生理干旱4，因此在滴灌条件下土壤养分和盐分的分布和富集是决定紫花苜蓿长势的关键所在5，6。自然和人为管理因素均会影响土壤盐分和养分的空间变化7，顾文婷等8的研究表明增施有机肥在增加土壤养分满足作物生长需求的同时还可以抑制土壤中盐分积累，有利于改善盐碱土壤的理化性质。因此在特定条件下分析土壤盐分和养分在迁移过程中的空间分布变化，是合理改善土壤的基础，为了区域农田土壤管理和作物生产提供更好的指导掌握土壤中盐分和养分的空间异质性是必要的9。鉴于此，本研究以利用4年的地下滴灌新牧4号紫花苜蓿种子田为研究对象，探讨地下滴灌对土壤10.16863/ki.1003-6377.2023.01.008基金项目：国家牧草产业技术体系项目（CARS34）；新疆苜蓿良种繁育技术集成与应用项目（ZYYD2022C05）作者简介：孙群策（1992-），男，山东东营人，硕士研究生，研究方向为牧草生产与节水灌溉。E-mail：通讯作者：张树振（1988-），男，山东巨野人，博士，副教授，研究方向为草地管理与牧草生产。E-mail：收稿日期：2022-12-10，修回日期：2022-12-23522023年1月第1期（总第218期）草食家畜（双月刊）中的养分、盐碱分布的影响以及地下滴灌模式下的多年利用是否会使土壤养分和盐碱的空间分布产生异质性富集，为地下滴灌新牧4号紫花苜蓿种子田水肥管理和土壤管理提供参考依据。1材料与方法1.1试验地概况试验于新疆农业大学呼图壁草地农业生态试验站进行，该站地处442N，866E，海拔439454 m；光热资源丰富，年太阳辐射量为5.56102kjcm-2，年照射时长为3 110 h，年日照百分率70%；年降水量为161.3 mm，蒸发量为2 112.7 mm，无霜期165190 d；试验地土壤为盐化灰漠土。1.2试验设计取样地为地下滴灌条件生长至第4年的苜蓿种子田，建植行距为80 cm、40 cm宽窄行。滴灌系统于紫花苜蓿建植当年铺设，供水方式为由主管（75 PE管，新疆大禹节水有限公司）连接给水滴灌带，滴灌带种类为内镶贴片式，埋于地表之下15 cm，铺设间距为120 cm，每个出水滴头额定流量为1.38 Lh-1，该种子田采用常规田间管理。试验采取完全随机设计，在该试验地选取滴灌带随机一侧的水平方向0 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm设置五个取样点，在每个取样点地表下方垂直于地面距离010 cm、1020 cm、2030 cm、3040 cm、4050 cm、5060 cm的深度分别各取6个土层的土样，共设置5组重复。将取得的土样立即带回实验室测定碱解氮、速效磷、速效钾、电导率、pH值等指标。1.3测定项目与方法1.3.1土壤电导率土壤电导率的测定采用的方法为电极法，详细参考中国国家生态环境部发布的标准土壤电导率的测定电极法（HJ 802-2016）。1.3.2pH值土壤pH的测定采用比色法。1.3.3碱解氮碱解氮的测定采用碱解扩散法。1.3.4速效磷速效磷的测定采用碳酸氢钠浸提法。1.3.5速效钾速效钾的测定采用NH4OAc浸提火焰分光光度法，具体实验操作详见土壤农化分析第三版。1.4数据处理测定数据采用SPSS 26.0软件进行统计分析，用平均值和标准误表示测定结果，对不同垂直深度和不同水平间距处理的养分、盐分含量进行双因素方差分析及各养分、盐分各指标的相关性分析，采用Duncan法进行数据的多重比较。制图使用origin 2021。2结果与分析2.1地下滴灌新牧4号紫花苜蓿种子田土壤养分分布规律碱解氮分布规律如表1所示，在水平方向上，距滴灌带020 cm的范围内土壤碱解氮含量逐渐升高，2040 cm逐渐下降，并且在距滴灌带水平间距20 cm处土壤碱解氮含量达到峰值，显著高于0 cm、30 cm、40 cm水平间距的土壤碱解氮含量（P0.05）；垂直方向上，随着土壤深度的增加，碱解氮含量呈逐532023年1月第1期（总第218期）草食家畜（双月刊）渐降低趋势，并且030 cm浅层土壤中的碱解氮含量显著高于3060 cm深层土壤（P0.05）。因此，地下滴灌模式下土壤碱解氮分布于滴灌带水平方向020 cm，垂直方向030 cm处的土壤表层。速效磷分布规律如表1所示，在水平方向上，随距离滴灌带距离增加，速效磷含量呈先降低后增加的趋势，并在距滴灌带20 cm处降至最低，显著低于其他各间距土壤的速效磷含量（P0.05）。速效磷在垂直方向上的分布规律与碱解氮相似，随着深度增加速效磷含量呈逐渐降低趋势，并且030 cm浅层土壤的速效磷含量显著高于3060 cm深层土壤（P0.05），040 cm各深度水平之间均存在显著差异（P0.05）。因此，地下滴灌模式下土壤速效磷主要分布于靠近滴灌带区域，聚集于水平方向010 cm，垂直方向030 cm的土壤表层。速效钾分布规律如表1所示，在水平方向距滴灌带020 cm区域的速效钾含量逐渐升高，且水平间距0 cm、10 cm样点的土壤速效钾含量显著低于2040 cm样点（P0.05）。在垂直方向上，030 cm浅层土壤中速效钾含量随深度增加逐渐降低，3060 cm深层土壤中随深度增加逐渐升高。2030 cm深度土壤中速效钾含量最低，显著低于010 cm表层土壤和5060 cm深层土壤样点的速效钾含量（P0.05）。因此地下滴灌条件下土壤中速效钾主要分布于水平间距2040 cm的区域、垂直方向的010 cm表层土壤和5060 cm的深层土壤。表1各向取样点位土壤中各养分含量养分种类垂直深度（cm）水平距离（cm）010203040碱解氮0-1036.9436.219Ba40.9814.832ABa43.4883.066Aa42.0192.222ABa40.6454.361ABa10-2037.9864.929Aa39.7052.994Aa40.9259.905Aa39.7154.432Aa37.9546.517Aa20-3031.3846.815Aa37.24910.932Aa38.2285.018Aa31.5373.295Ab29.4716.639Ab30-4020.8815.109Ab23.0113.704Ab25.0925.263Ab23.4113.455Ac23.0227.06Aab40-5020.8864.817Ab20.4835.358Ab28.7669.679Ab21.744.793Acd19.9914.285Ac50-6022.9846.588Ab19.2562.676Ab21.0096.873Ab17.9483.653Ad16.9693.393Ac速效磷0-1025.3025.821Aa22.2782.686Aa17.7431.383Aa22.7035.744Aa24.0269.322Aa10-2019.2552.622ABb18.4522.324ABb15.3812.514Bab21.1924.58Aa23.0345.384Aa20-3015.4762.546Ab14.8142.835Ac13.1612.571Ab14.9564.127Ab13.5392.47Ab30-409.4292.262Ac10.093.547Ad6.9252.07Ac8.2951.423Ac8.8622.98Aab40-507.9652.197Ac6.7362.028Ade6.8781.819Ac9.0510.794Ac8.9572.856Aab50-606.9732.069Ac6.1221.682Ae5.651.088Ac7.5871.403Ac6.6421.064Ac速效钾0-10241.01634.203Bb 324.68247.357Aa 360.79949.234Aa 347.73137.236Aa 367.51464.662Aa10-20252.81342.656Cab 268.42142.655BCa337.56831.273Aa315.42633.109ABa322.86830.24Aa20-30241.56124.219Bb286.75134.688ABa331.39731.706Aa 321.05347.746Aa296.91564.411ABa30-40269.32844.672Aab271.50638.24Aa 317.96746.778Aa 334.66453.67Aa 331.39759.062Aa40-50295.161.323Aab 302.72252.355Aa 325.95342.946Aa 348.8249.589Aa 330.67240.898Aa50-60309.61958.572Aa304.936.717Aa331.03454.898Aa 338.47560.678Aa 343.9256.017Aa注：表中不同大写字母表示相同深度水平不同间距土壤中养分含量之间的显著差异（P0.05）；表中含有不同小写字母表示相同间距水平不同深度土壤中养分含量的显著差异（P0.05）。542023年1月第1期（总第218期）草食家畜（双月刊）2.2地下滴灌种子田土壤盐分和pH变化规律土壤盐分含量是影响土壤电导率的一个重要因素10，土壤电导率的变化规律如图1所示，在水平方向上，土壤电导率值逐渐升高，并在40 cm处达到峰值。垂直方向上，土壤电导率值呈现为在距滴灌带020 cm样点逐渐降低、2040 cm样点逐渐升高、4060 cm土壤中逐渐降低的波动趋势。土壤电导率峰值分别出现在水平间距40 cm、垂直深度3040 cm的土壤中。土壤pH值变化规律如图2所示，水平方向上土壤pH值均随间距增加而增加，并在40 cm样点达到峰值，2040 cm土壤pH值显著高于0 cm样点土壤（P0.05）。在垂直方向上030 cm浅层土壤中，pH值缓慢降低；在3060 cm深层土壤逐渐上升。2030 cm深度土层是pH值最低区域，显著低于4060 cm深度土层（P0.05）。因此水平间距020 cm近滴灌带区域、深度2030 cm区域的土壤更接近中性。土壤距滴灌带水平间距（cm）土壤距地表垂直深度（cm）土壤电导率值（gcm-1）土壤电导率值（gcm-1）图1土壤电