秸稈覆蓋對溝灌水鹽遷移與玉米水分利用效率的影響

范雷雷 史海濱 李瑞平 苗慶豐 王思楠 裴文武

(1.內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院， 呼和浩特 010018； 2.內蒙古河套灌區管理總局， 巴彥淖爾 015000)

0 引言

進入21世紀以來，加快傳統資源消耗型農業向技術效益型轉化、實現資源高效利用已成為農業生產中面臨的主要問題[1]。近年來，河套灌區總引水量逐年減少，農業水資源供需矛盾日益突出[2]，如何緩解灌區用水矛盾、提高農作物產量、增加農民收入成為目前重要問題之一[3-6]。灌區農民節水意識較差，常年采用“大水漫灌”的灌水方式，在浪費水資源的同時還造成地下水位上升、土壤鹽漬化加劇[7]。溝灌是一種常見的地面灌溉方式，與微灌、噴灌等壓力灌溉相比，具有設施簡單、實施方便、經濟成本較低等優點[8-9]，并且溝灌灌水后不會破壞作物根系附近的土壤結構，能夠保持根部土壤疏松，增加土壤通氣性，同時可抑制土壤表面板結、減少深層滲漏、防止地下水位升高和上壤養分淋失等[10-12]。在多雨季節，還可利用灌水溝匯集地表徑流，減少株間土壤蒸發，增加土壤墑情[13-14]。

地膜覆蓋作為一種成熟的農業栽培技術，在灌區得到廣泛應用[15]。傳統溝灌種植模式的覆膜過程相對復雜，且常規地膜極易破損，破碎地膜與秸稈殘渣等混合在土壤中不易分解，土壤中殘膜含量逐年增多，農田水土環境不斷惡化，直接影響土壤水肥利用效率及作物產量[16-19]。因此探尋一種新的溝灌地表覆蓋技術對于改善灌區土壤生態環境具有重要意義。

研究發現，秸稈覆蓋作為一種常見的保護性耕作措施，能顯著降低無效水分蒸發，調節土壤水、肥、氣、熱分布，提高作物產量和水分利用效率[20-23]。并且，翌年秸稈還田后可增加土壤腐殖質、增強土壤肥力，是作物秸稈高效利用的主要方式之一[24]。本研究于2019年進行壟背秸稈覆蓋、常規覆膜及裸地不覆蓋的溝灌灌水試驗，對比分析不同秸稈覆蓋量下玉米生育期前后溝斷面土壤水鹽分布、作物產量以及水分利用效率的變化情況，采用主成分分析法對溝灌秸稈覆蓋下土壤保墑抑鹽效果、作物產量以及水分利用效率等因素進行綜合評價，提出灌區適宜溝灌種植模式下的秸稈覆蓋量，以期改善灌區土壤水土環境、減少地膜殘留帶來的白色污染。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗在河套灌區巴彥淖爾市臨河區雙河鎮進步村農業綜合節水示范區內進行，屬中溫帶大陸性季風氣候，晝夜溫差大，熱量豐富，光照充足，無霜期短，四季分明。該地區年平均降水量僅188 mm，年平均蒸發量卻高達2 032～3 179 mm，普遍為降水量的10～30倍。示范區土壤主要以粉砂壤土為主，平均容重為1.51 g/cm3，屬輕中度鹽漬化地區。

地下水埋深是造成土壤積鹽的主要因素[25]，河套灌區由于排水系統不完善，多余的農田灌溉水不能及時排出，導致地下水位長期處于較高水平，受蒸發蒸騰作用影響，地表始終聚集大量鹽分，造成土壤鹽漬化[26]。鹽分的長期聚集會嚴重影響作物生長及產量，因此掌握作物生育期內地下水埋深變化規律對于分析根系土壤水鹽動態變化及指導灌區農業灌溉具有重要現實意義。圖1為試驗區2019年監測所得降雨和地下水位數據，試驗區玉米播種至收獲期的整個作物生育期內累計降雨量為108 mm，平均地下水位為1.51 m。3月末由于土壤消融，地下水水位上升，而到5月初(玉米播種期)，此時可能由于地下水上升帶來的返鹽影響，玉米出苗受到抑制。進入灌溉季節后，受到灌溉水及降雨補給作用影響，地下水水位會急劇上升，而后隨著每次灌水前后灌溉水的補給，地下水埋深呈動態變化。隨著灌溉季節的結束，受土壤蒸發、作物耗水等影響，地下水水位呈下降趨勢。

1.2 試驗設計

試驗設計溝灌裸地不覆蓋對照(CK)、常規覆膜(DM)以及壟背秸稈覆蓋(秸稈覆蓋量分別為0.3、0.6、0.9、1.2 kg/m2，記為P0.3、P0.6、P0.9、P1.2)共6種處理，3個重復，共計18條灌水溝，溝長均為50 m，每個處理之間由田埂隔開。種植作物為玉米(鈞凱918)，全生育期130 d左右，玉米4月27日播種，采用一壟兩行種植方式，行距和株距分別為40、28 cm，人工種植深度2.5 cm。玉米播種時施底肥(磷酸二銨和尿素按照4∶1混合)450 kg/hm2，第1次灌水時追加尿素450 kg/hm2，其他灌水輪次均不施肥，9月24日收獲。作物生育期共灌水4次，每次灌水定額45 mm，其他田間管理按當地農民常規做法進行。

1.3 測定指標及方法

1.3.1土壤含水率及含鹽量

每隔10 d分別在溝首、中、尾位置處采用干燥法測定壟背及溝底0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm土壤含水率，灌水及降雨前后加測，土壤儲水量計算式為[27]

(1)

式中W——土壤儲水量，mm

γi——第i層土壤容重，g/cm3

di——第i層土層厚度，cm

θi——第i層土壤質量含水率，%

采用DDS-308A型電導率儀測定各土層土壤電導率EC，取樣點位置同含水率測定位置，3次重復，并以EC表征各土層土壤含鹽量[28]，計算式為

Q=3.471EC+0.015

(2)

式中Q——土壤全鹽含量，g/kg

EC——土壤1∶5浸提液25℃時電導率，mS/cm

1.3.2玉米產量及水分利用效率

玉米收獲時每個處理連續取20株玉米測定產量、穗長、百粒質量、行粒數等指標(105℃殺青2 h，而后在80℃條件下干燥至質量恒定)。作物水分利用效率是表征作物對水分利用程度的重要指標，采用水量平衡法計算作物生育期耗水量及水分利用效率，計算式為

ET=ΔW+P+I+U-D-R

(3)

WUE=Ya/ET

(4)

式中ET——作物實際耗水量，mm

WUE——水分利用效率，kg/(mm·hm2)

Ya——作物產量，kg/hm2

ΔW——生育期前后土壤儲水量變化量，mm

P——生育期降雨量，mm

I——灌溉定額，mm

U——地下水補給量，mm，通過達西公式計算[29]

D——深層滲漏量，mm，由于該溝灌試驗灌水定額較小，灌溉水主要儲存在計劃濕潤層中，未產生深層滲漏，故D忽略不計

R——地表徑流量，mm，各處理小區尾部閉口，且無持續性降雨，R可忽略不計

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2003軟件進行數據整理，用SPSS軟件對數據進行單因素方差分析，并進行顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 土壤儲水量時空分布

圖2為不同秸稈覆蓋下土壤儲水量空間分布情況，其中S為土層深度，Dh為溝斷面水平距離。從圖中可以看出，0～80 cm土壤中，各處理壟背和溝底土壤儲水量分布規律基本一致，均隨土層深度的增加逐漸增多。玉米苗期需水強度弱且土壤蒸發較小，此時覆膜處理DM和秸稈覆蓋處理(P1.2、P0.9、P0.6)土壤儲水量均高于對照處理CK，其中P1.2和DM處理土壤儲水量最大，較CK分別提高8.33%、7.39%，這是由于覆膜和秸稈覆蓋減少了土壤與大氣之間的水分交互通道，降低土壤無效水蒸發，水分散失減少，為玉米生長提供了良好的土壤環境；P0.3處理由于秸稈覆蓋量較少，不能覆蓋整個地表，蓄水保墑性能較CK變化不顯著(P>0.05)。拔節期受作物耗水及土壤蒸發影響， DM、P1.2、P0.9、P0.6、P0.3、CK處理表層0～20 cm土壤儲水量較苗期均有所下降，分別降低6.51%、2.21%、6.63%、9.69%、16.51%、16.71%，P1.2處理較CK保墑效果最佳，這是由于秸稈覆蓋減小了地表土壤與大氣的接觸面積，土壤蒸發減少，并且秸稈覆蓋量越大，保墑效果越好。受灌溉及降雨影響，示范區地下水水位上升，在地下水補給作用下各處理深層(20～80 cm)土壤含水率較苗期均有所增加。抽雄期是玉米生長的第1個需水高峰期，受降雨及灌水影響，各處理0～80 cm土壤儲水量較拔節期均有一定程度增加， P1.2、P0.9、P0.6、P0.3、CK處理土壤儲水量分別為300.05、296.32、284.25、286.03、288.92 mm，且P1.2和P0.9土壤儲水量較CK增加顯著，分別提高3.85%和2.56%，而P0.6、P0.3處理土壤儲水量較CK差異不顯著，原因是由于P0.6、P0.3及CK處理表層含鹽量較高，降低了土壤表層的水吸力，土壤持水能力得到增強，儲水量變化不顯著。考慮到覆膜增溫效應促進了玉米的生長發育，增加了玉米的蒸騰耗水，使得DM處理土壤儲水量最少，僅為271.74 mm，較CK減少5.95%。灌漿期是玉米生長的主要需水高峰期，此時土壤蒸發及作物耗水劇烈，各處理0～80 cm土壤儲水量均有所降低， P1.2、P0.9、P0.6、P0.3處理由于秸稈覆蓋降低了土壤蒸發，土壤儲水量較CK分別增加3.18%、4.80%、3.10%和2.94%，此時DM處理由于覆膜增溫效應增加了作物蒸騰耗水，0～80 cm土壤儲水量仍為最少。玉米成熟期，各處理0～80 cm土壤儲水量均有一定程度下降，由于此時玉米需水強度較弱，且受到植株遮陰作用降低土壤蒸發，并且土壤經過生育期灌溉及蒸發反復的干濕交替使得土壤容重發生變化，垂直方向土壤水分運動較前期減弱，各處理土壤儲水量差異不顯著。但由于秸稈的吸水蓄水性能優于土壤，使得秸稈覆蓋處理土壤儲水量略高于CK處理。整體來看， P1.2、P0.9處理的保墑效果最佳(P<0.05)，較CK分別增加9.42、8.36 mm。

2.2 不同秸稈覆蓋量對土壤鹽分遷移的影響

2.2.1土壤含鹽量時空分布

圖3為不同秸稈覆蓋量情況下土壤鹽分空間分布情況，由圖可知，壟背土壤含鹽量均高于溝底。玉米苗期，各處理壟背及溝底表層土壤均發生積鹽現象，但由于覆膜和秸稈覆蓋后降低土壤無效水蒸發，各處理0～80 cm土壤含鹽量均低于CK處理，并且玉米苗期土壤蒸發及作物耗水強度較弱，各處理土壤含鹽量增幅無顯著差異(P>0.05)，此時覆膜和秸稈覆蓋均為幼苗的生長提供了較為適宜的土壤環境。玉米拔節期，在土壤蒸發及玉米根系吸水作用下，深層土壤鹽分隨水分向表層運移，表層0～10 cm土壤中， DM、P1.2、P0.9、P0.6、P0.3、CK處理土壤含鹽量均值分別為1.39、1.90、1.84、2.57、2.98、3.37 g/kg，覆膜和秸稈覆蓋處理表層土壤鹽分均低于CK處理，且P1.2和DM處理土壤鹽分較播種增加幅度最小，僅有33.04%和16.98%，這是由于覆膜和秸稈覆蓋后減少了土壤水分的垂向蒸發運移通道，土壤保墑效果增強，減少了鹽分向表層土壤的聚集，且隨著秸稈覆蓋量的增加，保墑抑鹽效果越好。隨著生育期的延長，至玉米抽雄期，受灌溉影響，溝底0～60 cm呈脫鹽狀態，深層60～80 cm土壤呈積鹽狀態，壟背0～10 cm土壤呈積鹽狀態，10～60 cm土壤呈脫鹽狀態，60～80 cm土壤呈積鹽狀態，其中CK處理壟背表層0～10 cm土壤鹽分顯著高于其他處理，且P1.2和P0.9處理表層土壤含鹽量最低，分別僅有1.24、1.22 g/kg，這是由于秸稈覆蓋減少了壟背土壤蒸發，土壤保墑能力增強，抑制了鹽分向表層土壤運移。玉米灌漿期，受連續降雨影響(7月20—23日累計降雨量為26.8 mm)，DM、P1.2、P0.9、P0.6、P0.3、CK處理壟背0～10 cm土壤含鹽量分別為1.18、1.06、1.56、1.70、1.60、1.48 g/kg，較抽雄期分別減少34.16%、14.33%、27.48%、36.97%、32.18%、60.48%，P1.2和P0.9處理由于秸稈覆蓋后減少了地表與大氣的接觸面積，表層土壤鹽分受降雨淋洗幅度較小。此時作物耗水及土壤蒸發強烈，深層土壤鹽分隨水分向根系層運移，各處理40～80 cm土壤鹽分顯著增加，且由于覆膜增溫及秸稈覆蓋保墑效應促進DM和P1.2及P0.9處理玉米生長，作物蒸騰耗水加劇，受根系吸水及地下水補給影響，鹽隨水走，40～80 cm鹽分累積量顯著高于其他3個處理。作物進入成熟期之后，受土壤蒸發及蒸騰耗水影響，各處理土壤含鹽量均有所增加，但由于此時作物耗水強度較弱，各土層土壤含鹽量變化規律與拔節期基本一致，但較前期增幅減小。

研究發現，壟背表層0～10 cm土壤在玉米整個生育期內發生積鹽現象，秸稈覆蓋量越多受降雨淋洗影響越弱，10～40 cm土壤鹽分受到灌溉水的淋洗及土壤蒸發蒸騰影響，每次灌水前后呈現先減少后增加的趨勢。溝底土壤由于受到降雨蒸發及灌水影響，各處理土壤含鹽量呈動態變化，灌溉期間溝底表層0～20 cm土壤呈脫鹽狀態，蒸發階段表層土壤呈積鹽狀態。由于示范區地下水埋深較淺，始終有地下水對深層土壤進行一定的補給，鹽隨水走，深層40～80 cm土壤鹽分始終處于較高水平。

2.2.2生育期前后土壤鹽分變化

各處理壟背和溝底生育期前后各土層土壤含鹽量變化如圖4所示，從圖4a可以發現，溝灌加劇了鹽分的聚集，各處理壟背土壤含鹽量均高于初始值，且以表層0～10 cm土壤含鹽量增幅最大，達到55.28%～242.64%，這是由于溝壟表層0～10 cm土壤始終沒有灌溉水的淋洗，僅溝斷面水位之下土壤鹽分才能受到灌溉水的淋洗，表層土壤水分僅能通過土壤毛細作用進行補給，而鹽隨水走，表層鹽分產生聚集，后續受到蒸發及蒸騰作用影響，進一步加劇了表層土壤鹽分的累積。生育末期DM、P1.2、P0.9、P0.6、P0.3、CK處理的土壤含鹽量均值分別為1.61、1.45、1.58、1.73、1.74、3.04 g/kg，較初始土壤含鹽量分別增加 27.22%、14.10%、24.74%、36.36%、37.42%、139.25%，覆膜和秸稈覆蓋能有效抑制溝壟鹽分聚集，且P1.2和P0.9處理抑鹽效果最佳，一定程度上促進了玉米產量的形成。

從圖4b可以看出，灌溉期間溝底土壤在灌溉水及降雨共同淋洗作用下，各處理表層0～20 cm土壤呈脫鹽狀態，20～80 cm土壤呈積鹽狀態，但由于灌水定額較小，淋洗效果不佳，鹽分始終儲存在根系層。隨著灌溉期結束，受土壤蒸發及作物蒸騰耗水影響，土壤鹽分向表層聚集，此時土壤經過反復的干濕交替使得垂直方向土壤水分運動較前期減弱， DM、P0.3、P0.6、P0.9、P1.2、CK處理表層0～20 cm土壤含鹽量較初始增幅較小，僅有10.70%～26.61%，深層20～80 cm土壤在根系吸水及地下水補給作用下，土壤呈積鹽狀態，較初始分別增加19.05%、10.15%、21.33%、40.39%、44.67%、104.17%。

2.3 產量及水分利用效率分析

由于溝壟不同秸稈覆蓋量下土壤水鹽運移規律存在較大差距，使得不同處理玉米產量及其水分利用效率也各不相同，如表1所示。由表可知，覆膜和秸稈覆蓋后能提高玉米出苗率，其中P0.9處理出苗率最大，P1.2處理由于秸稈覆蓋量過大，造成播種期土壤升溫較慢，一定程度上抑制了種子的發芽，使得玉米出苗率略有下降。對比分析各處理產量構成指標可知，除P0.3處理外，覆膜和秸稈覆蓋處理玉米軸長、籽粒質量、行粒數及百粒質量指標均高于CK處理，其中P0.6和P0.3處理產量構成指標較CK變化不顯著。分析各處理玉米產量及水分利用效率可知，DM、P1.2、P0.9、P0.6處理玉米產量和水分利用效率均高于CK處理，較CK分別提高11.32%、9.03%、20.01%、5.48%和15.29%、12.33%、25.46%、8.21%，這是由于覆膜和秸稈覆蓋減小了地表土壤與空氣接觸面積，減少蒸發、增加土壤墑情，從而有效抑制土壤鹽分的聚集，減輕水分和鹽分脅迫對作物的影響，進而提高玉米產量和水分利用效率， P0.3處理由于秸稈覆蓋量較少，保墑抑鹽效果較差，使得產量和水分利用效率較CK處理差異不顯著(P>0.05)。比較覆膜和秸稈覆蓋各處理產量和水分利用效率可知，盡管P0.6處理產量和水分利用效率較CK明顯提高，但由于其保溫保墑抑鹽效果低于DM處理，使得產量和水分利用效率較DM分別降低5.24%和6.14%，P0.9處理由于保墑抑鹽效果最好，玉米產量和水分利用效率均高于DM處理；當秸稈覆蓋量達到1.2 kg/m2時，過量秸稈覆蓋會造成播期土壤溫度偏低，降低玉米出苗，使得P1.2處理玉米產量和水分利用效率較DM處理略有減少，但差異不顯著(P>0.05)。

表1 不同處理玉米產量及其水分利用效率Tab.1 Changes in maize yield and water use efficiency under different treatments

2.4 溝灌秸稈覆蓋對農田水土環境及產量等因素的綜合影響

為了全面、系統分析溝灌秸稈覆蓋對土壤保墑抑鹽效果、玉米出苗、產量以及水分利用效率等因素影響，以各個處理作物生育期儲水量W、生育期前后鹽分累積量ΔS(鹽分抑制作物生長，故ΔS均為負值)、出苗率E、葉面積指數LAI、產量Ya、水分利用效率WUE共6種指標作為變量，采用SPSS 17.0軟件進行主成分分析，按照特征值大于1提取3個主成分，其中主成分1、2、3特征值分別為3.453、1.310和1.176，其累計方差貢獻率達到98.99%，說明這3個主成分可以代表各個處理6個指標98.99%的信息，具有較好的代表性，各個主成分因子荷載矩陣如表2所示。

表2 主成分因子荷載矩陣Tab.2 Principal component factor load matrix

從表2可以看出，E、Ya以及WUE對主成分1的貢獻率較大，儲水量W對主成分2的貢獻率較大，LAI對主成分3的貢獻率較大，為消除原始數據量綱和數量級的影響，采用SPSS軟件對數據進行標準化處理，利用因子荷載矩陣數據計算得到3個主成分中各個指標的系數，即3個特征向量，將特征向量與各指標標準化后數據相乘即得到這3個主成分的函數表達式F1、F2和F3，計算式為

F1=-0.029 1W+3.928ΔS+5.333E+0.181 9LAI+
0.504 2Ya+0.512 3WUE

(5)

F2=0.866 7W+0.414 1ΔS-0.005 2E-
0.251 6LAI-0.083 6Ya-0.077 8WUE

(6)

F3=-0.025 8W+0.427 9ΔS-0.081 1E+
0.801 3LAI-0.308 0Ya-0.269 3WUE

(7)

每個處理的綜合評價模型F計算式為

(8)

簡化為

F=0.581 4F1+0.220 6F2+0.198 0F3

(9)

各處理主成分分析綜合得分及排名見表3，從表中可以看出，對照處理CK綜合評價最差，P0.9和P1.2處理綜合評價較好，這說明溝灌0.9～1.2 kg/m2的秸稈覆蓋量在改善農田水土環境、保墑抑鹽的同時能有效提高玉米產量及水分利用效率，故建議采用0.9～1.2 kg/m2的壟背秸稈覆蓋量代替常規覆膜，以減少地膜殘留帶來的環境影響。

表3 各處理主成分分析綜合得分及排名Tab.3 Comprehensive score and ranking of principal components analysis of each process

3 討論

文獻[24,30]就河套灌區典型鹽漬化土壤條件下的畦灌秸稈覆蓋進行研究，初步得出0.6～0.9 kg/m2的覆蓋量對于抑制土壤水鹽聚集、保證作物增產增收具有重要意義，這與本研究得出的適宜秸稈覆蓋量(0.9～1.2 kg/m2)存在一定差異，這可能是由于本文采用開溝起壟的灌溉種植方式，起壟后土壤結構發生改變，壟背表層土壤鹽分產生聚集，易產生鹽分脅迫，并且本試驗灌水定額偏小，鹽分淋洗效果不佳，對此需適當調高秸稈覆蓋量，減少土壤蒸發，提高土壤保墑抑鹽能力，避免因鹽分脅迫減產。為進一步完善分析結果，下一步需設計更大秸稈覆蓋量，例如增加P1.5處理(秸稈覆蓋量為1.5 kg/m2)，考慮過量秸稈覆蓋條件下土壤水鹽熱運移及作物產量變化情況，增加結果的準確性。

分析秸稈及地膜覆蓋對土壤水分分布影響發現，秸稈覆蓋能抑制土壤蒸發，降低玉米拔節前耗水量，保障拔節后作物對水分的需求，進而促進玉米生長發育，提高產量和水分利用效率。抽雄灌漿期由于覆膜增溫效應使得作物植株高大、耗水強烈，此時DM處理土壤儲水量最小，這與李輝等[31]研究成果一致，因此建議在溝灌玉米生長中后期適當進行補充灌溉，避免因水分脅迫造成作物減產。

溝灌可以提高灌溉水利用效率與作物產量，但非充分灌溉會造成表層0～10 cm土壤鹽分的聚集[32]。倪東寧等[1]就常規畦灌與溝灌對比發現，玉米生育末期溝灌條件下土壤呈脫鹽狀態，王增麗等[33]指出，當灌水定額在400～500 m3/hm2時，壟頂、溝底土壤表層均易發生積鹽現象, 中層發生脫鹽現象，這與本文研究結果略有不同，原因是由于本試驗灌水定額較小，不僅沒有起到淋洗作用還通過溝內側滲使得一部分鹽分向壟上聚集，土壤鹽分始終沒有排出根系層，同時由于示范區地下水位較高，受土壤蒸發及作物根系吸水影響使得深層土壤水分向表層運移，鹽隨水走，造成農田鹽分聚集，且以土壤表層0～20 cm積鹽效應最為劇烈，這與文獻[34-36]研究結果類似，建議應對農田進行秋澆洗鹽，為翌年作物生長提供良好土壤環境。生育末期覆膜處理和秸稈覆蓋處理的壟背土壤含鹽量均低于CK處理，且CK處理生育末期根系層土壤鹽分較初始增幅最大，P0.9和P1.2處理土壤鹽分較初始增幅最少，這表明秸稈覆蓋能有效抑制壟背地表蒸發，起到蓄水保墑的目的，從而減少鹽分向表層聚集，避免因鹽分脅迫造成減產，這與李芙榮等[37]研究結果一致。

需要注意的是，干旱區農田秸稈覆蓋受水分、養分、溫度等多種因素影響，特殊情況下甚至會降低作物產量[38]，陳素英等[39]發現在黃土高原涼冷地區過量的秸稈覆蓋在保墑的同時會降低土壤溫度，抑制種子及幼苗發育，進而影響產量。梁建財等[40]在河套灌區研究發現，秸稈覆蓋會增加玉米出苗率，增產效果顯著，但秸稈覆蓋會阻斷土壤對太陽輻射熱量的吸收，較未覆蓋降低了土壤溫度，因此建議秸稈覆蓋下春玉米播種期適當延后，這與本文研究結果一致。本文僅就溝灌土壤水鹽進行了研究，溝壟秸稈覆蓋下土壤溫度與土壤水鹽之間的關系尚不明確，需在后續補充研究。

常規開溝起壟覆膜會造成農田白色污染加劇，并且長期地膜覆蓋會過度消耗土壤有機質及養分，造成作物減產[41]。本文對比分析不同秸稈覆蓋量對產量影響發現，秸稈覆蓋后能明顯提高籽粒產量，秸稈覆蓋量較小時由于其保墑抑鹽效果較差，易產生水分和鹽分脅迫，導致玉米產量較覆膜處理略有減少，這與楊長剛等[42]研究結果一致。盡管覆膜處理具有產量優勢，但成本較高、回收困難及地膜殘膜等生態問題突出，使其經濟效益降低，而秸稈覆蓋改善了農田水土環境，增加土壤肥力，同時規避了秸稈焚燒帶來的環境問題，其生態效益遠高于地膜覆蓋。綜合考慮秸稈覆蓋對土壤保墑抑鹽效果、玉米出苗、產量以及水分利用效率等因素影響，建議溝灌適宜秸稈覆蓋量為0.9～1.2 kg/m2，此時土壤保墑抑鹽效果最好，不僅能滿足玉米優質高產目的，也能在一定程度上減少地膜殘留帶來的白色污染，對于改善農田生態環境具有重要意義。本文僅在輕中度鹽漬化土壤上進行了1年試驗研究，對于河套灌區典型中重度土壤溝壟秸稈覆蓋量對其土壤水鹽熱變化及產量形成仍需進一步補充。

4 結論

(1)玉米苗期，覆膜和秸稈覆蓋處理均能減少土壤蒸發、降低土壤無效耗水，進而保證玉米拔節后對水分的需求，避免因產生水分脅迫而導致作物減產。抽雄灌漿期，覆膜增溫效應促進了玉米生長發育，增加了玉米的蒸騰耗水，DM處理土壤儲水量最少。玉米成熟期，各處理0～80 cm土壤儲水量均有一定程度下降，此時玉米需水強度較小，植株遮陰作用降低了土壤蒸發，并且經過生育期灌溉及蒸發反復的干濕交替使土壤容重發生變化，垂直方向土壤水分運動較前期減弱。整體來看，覆膜和秸稈覆蓋均能提高土壤墑情，且P1.2、P0.9處理蓄水保墑效果較好(P<0.05)。

(2)覆膜和秸稈覆蓋處理能有效抑制壟背地表蒸發、減少鹽分向表層土壤運移。由于灌水定額較小，淋洗效果不明顯，鹽分始終未排出根系層，并且受土壤蒸發及地下水補給作用，各土層土壤呈積鹽狀態；CK處理生育末期根系層土壤含鹽量較初始含鹽量增加139.25%，增幅最大，覆膜和秸稈覆蓋處理均能有效抑制鹽分聚集，各處理0～80 cm土壤含鹽量均低于CK處理，且P1.2和P0.9處理土壤含鹽量較初始含鹽量增幅最小，僅有14.10%和24.74%，在一定程度上促進了玉米產量的形成。

(3)DM、P1.2、P0.9、P0.6處理玉米產量和水分利用效率均高于CK處理，且以P0.9和DM處理產量和水分利用效率增幅最大，較CK分別提高20.01%、25.46%和11.32%、15.29%，而P0.3與CK處理之間差異不顯著(P>0.05)。過量秸稈覆蓋造成播期土壤溫度偏低，會影響玉米出苗，P1.2處理玉米產量和水分利用效率較DM處理略有降低，但差異不顯著(P>0.05)。

(4)采用主成分分析法對溝灌秸稈覆蓋下土壤保墑抑鹽效果、玉米出苗、產量以及水分利用效率等因素進行了綜合評價，建議采用0.9～1.2 kg/m2的壟背秸稈覆蓋量代替常規覆膜，以減小地膜殘留帶來的環境污染。