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中国农业科学 2010,43(11):
Scientia Agricultura Sinica
灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响
1 1，2 1 1
蒋 静 ，冯绍元 ，王永胜 ，霍再林
（1 中国农业大学中国农业水问题研究中心，北京 100083；2 扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州 225009 ）
摘要：
【目的】研究灌溉水量和水质对土壤水盐分布和春玉米耗水的影响。
【方法】在石羊河中游，通过 2007
—2008 两年的灌溉试验，对供试春玉米采取不同的水量和水质处理，测定土壤含水量和含盐量及玉米生长指标。
【结果】灌溉水量对土壤含水量变化的影响在 60—100 cm 土层较为明显，2008 年 9 g·L-1 处理和 6 g·L-1 处理 20—
100 cm 土层平均含水量保持在 25%以上；土壤含盐量随灌溉水矿化度的增大而增大，随灌溉水量的减少而降低；
供水不足时，作物耗水量及土壤储水变化主要受水量的影响，供水充足时则主要受灌溉水质的影响；咸水灌溉条
件下，一定的水分亏缺同样能够提高水分利用效率（WUE），但是当土壤含盐量超过一定水平时，WUE 将随灌溉水
矿化度的提高而显著降低；咸水灌溉使春玉米产量降低 19.4%—57.9%，连续两年充分灌溉下矿化度为 9 g·L-1 处理
的产量仅为淡水的 42%。【结论】咸水灌溉下，合理的降低灌溉水量有利于提高 WUE，减少盐分积累，3 g·L-1 的水
配合适当的淋洗可以作为后备灌溉水源。
关键词：土壤水分分布；土壤盐分分布；产量；耗水量；水分利用效率
Effect on Water-Salt Distribution and Evapotranspiration of Spring
Maize Under Different Water Quantities and Qualities
JIANG Jing1, FENG Shao-yuan1,2, WANG Yong-sheng1, HUO Zai-lin1
(1Centre for Agricultural Water Research in China, China Agricultural University, Beijing 100083;
2
College of Hydraulic Science and Engineering,Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu)
Abstract: 【Objective】 The objective of the experiment was to investigate the effect of water quantity and quality on soil
water-salt dynamic and water consumption of spring-maize. 【Method】 Field experiments were conducted in 2007-2008 in the
middle reach of the Shiyanghe River Basin with different irrigation water quantities and salt concentrations. 【Result】 Results
indicated that the effect of water quantity on soil water content was obvious in 60-100 cm soil layer. For salt concentration of 9 g·L-1
and 6 g·L-1 treatments, average soil water content of 20-100 cm kept higher than 25% in 2008. Total salt content increased with the
increase of irrigation water concentration and decreased with the decrease of irrigation amount. Water deficit in a certain extent could
also elevate water use efficiency（WUE） when irrigated with saline water, but WUE will be significantly reduced when increasing
salt concentration in irrigation water when soil salinity exceeded a certain level. Yield of spring maize was reduced by 19.4%-57.9%
under irrigation with saline water. Yield in treatment of irrigation with water of 9 g·L-1 of salt for two successive years was only 42%
of that with fresh water. 【Conclusion】 Reduced irrigation amount reasonably was benefitial to increase WUE and decrease salt
accumulation. Saline water which the salt conlent not exceeds 3 g·L-1 can be taken into account for supporting irrigation resource.
Key words: soil water dynamics; salt distribution; yield; evapotranspiration; water use efficiency
升高，随着大量采用高矿化度地下水灌溉，耕地大面
0 引言 积积盐，农作物生长受到不同程度的影响，灌溉农业
【研究意义】甘肃省石羊河流域中下游地区地表 的发展面临巨大的挑战[1-3]。研究西北干旱区不同灌溉
水资源严重短缺，地下水是该地区农业灌溉的重要水 水量和灌溉水质下土壤水盐分布规律和作物生长规律
源。目前，该地区地下水水质不断恶化，矿化度持续 对该地区合理利用咸水资源，指导农业生产具有重要
收稿日期：2009-11-06；接受日期：2010-03-02
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划课题（2006BAD11B08）、水利部行业公益项目（200801104）、国家自然科学基金（50779066）
作者简介：蒋 静，博士研究生。Tel: 13810900595；E-mail: jiangjingtop@163.com。通信作者冯绍元，教授。Tel: 010-62736762；E-mail：fsy@cau.edu.cn
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中 国 农 业 科 学 43 卷
意义。【前人研究进展】国内外针对微咸水和咸水灌 1.1 试验地点
溉对土壤环境及作物生长的影响已经进行了大量的研 本试验于 2007—2008 年在中国农业大学石羊河
究[4-7]，Beltran 分析了咸水灌溉可能带来的环境问题， 流域农业与生态节水试验站进行。该试验站位于甘肃
提出了避免盐分积累的多种措施[8]。肖振华、Tedeschi、 省武威市，地处腾格里沙漠边缘，为典型的干旱荒漠
吴忠东等研究表明咸水灌溉对土壤物理和化学性质产 区，多年平均降水量 164.4 mm，多年平均蒸发量达
生影响，土壤积盐程度与灌水矿化度呈正相关，并且 2 000 mm 左右。试验站所在地地下水位埋深达 40—
[9-11]
会使土壤饱和浸提液的 SAR 升高 。作物产量与灌 50 m。试验在非称重式蒸渗仪中进行，面积为 6.67 m2，
溉水量和灌溉水矿化度以及土壤盐分积累程度密切相 平均土壤容重 1.43 g·cm-3，田间持水量 25%（体积含
关[12-15]。叶海燕、张永波等分别通过田间试验结合作 水量，下同），土壤初始含盐量为 0.34—0.63 g·kg-1，
物产量和土壤积盐状况得出了适宜的冬小麦咸水灌溉 全氮含量 0.34—0.54 g·kg-1，有机质含量 5.67—7.80
制度[16-17]。【本研究切入点】然而关于西北干旱地区 g·kg-1。土壤基本物理性质如表 1 所示。
充分和非充分供水下咸水灌溉对土壤水盐分布及春玉 1.2 试验设计
米耗水的影响研究还少有报导。【拟解决的关键问题】 本试验灌溉用水根据当地地下水化学组成，用质
本文通过田间试验，研究不同灌溉水量和灌溉水质对 量比为 2﹕2﹕1 的 NaCl、MgSO4、CaSO4 配制成 3
土壤水盐分布规律及春玉米生长特征，探讨土壤含水 g·L-1、6 g·L-1、9 g·L-1 的咸水对春玉米进行灌溉，利用
量和含盐量的主要影响因素，分析不同水盐处理下春 SG-3 型电导率仪测定了配制好的 9、 3 g·L-1 咸水及
6、
玉米的耗水特性及水分利用效率，以期为咸水灌溉提 淡水（0.7 g·L-1）的电导率，分别为 8.7、6.1、3.2 和
供理论依据和数据支持。 0.65 dS·m-1。2007 年试验设计充分供水和非充分供水
两种灌水水平， 2008 年仅设充分供水水平，
而 具体灌
1 材料与方法 溉处理见表 2。2007 年 4 月 17 日播种，9 月 24 日收
表1 土壤基本物理性质
Table 1 Physical properties of the soil
土层深度 各级颗粒含量百分数 The percentage of each particle levels (%) 国际制土壤质地分类
Soil depth (cm) 0.02 —2 mm 0.002 —0.02 mm ＜0.002 mm Textural class international system
0—20 60.2 38.1 1.7 砂质壤土 Sandy loam
20—40 61.8 36.0 2.2
40—60 55.4 41.1 3.5
60—100 57.2 39.8 3.0
表2 2007—2008 年春玉米灌水方案
Table 2 Experimental design of irrigation treatment for spring corn in 2007-2008
处理 盐分浓度 2007 年灌水日期(月-日) Irrigation date of 2007 (Month-date) 2008 年灌水日期(月-日) Irrigation date of 2008 (Month-date)
Treatment Salt concentration 6-8 7-4 8-1 8-23 总量 Total 6-7 7-2 7-24 8-20 总量 Total
(g·L-1)
SS9 9 120 120 120 120 480 120 135 135 120 510
DS9 9 60 75 60 90 285 120 135 135 120 510
SS6 6 120 120 120 120 480 120 135 135 120 510
DS6 6 60 75 60 90 285 120 135 135 120 510
SS3 3 120 120 120 120 480 120 135 135 120 510
DS3 3 60 75 60 90 285 120 135 135 120 510
SSF 0.7 120 120 120 120 480 120 135 135 120 510
DSF 0.7 60 75 60 90 285 120 135 135 120 510
-1 -1 -1 -1
SS9、SS6、SS3、SSF：连续两年灌水矿化度分别为 9 g·L 、6 g·L 、3 g·L 、0.7 g·L 的充分供水处理；DS9、DS6、DS3、DSF：灌水矿化度分别为
9 g·L-1、6 g·L-1、3 g·L-1、0.7 g·L-1，2007 年为非充分供水，2008 年为充分供水的处理。下同
SS9, SS6, SS3, SSF: Treatments that two years sufficient irrigation with saline water 9, 6, 3, 0.7 g · L−1, respectively; DS9, DS6, DS3, DSF: Treatments that
irrigation with saline water of 9, 6, 3, 0.7 g · L−1, respectively (deficit in 2007 and sufficient in 2008). The same as below
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11 期 蒋 静等：灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响
获，2008 年 4 月 20 日播种，9 月 18 日收获。供试春 土壤质量含水量（%）；V 为地下水毛细管水上升量
玉米为沈单 16 号，种植密度为每小区 56 株，覆膜种 （mm）；R 为径流量（mm）；D 为渗漏量（mm）；
植。农业技术措施参照当地大田一般方法进行。2007 H 为土壤水计算深度（cm） r 为土壤干容重
； （g·cm-3）；
年春玉米收获后，各处理进行秋浇，灌水定额均为 150 Y 为春玉米籽粒产量（kg·m-2）。
mm，并于 11 月进行灌水定额为 150 mm 的冬灌。 1.5 统计分析
1.3 测定项目 利用 SPSS 16.0 对试验数据进行方差分析和显著
1.3.1 土壤含水量 在 2007—2008 年试验中采用 性检验。
Diviner 2000 监测 0—100 cm 土壤水分动态，测量深度
为 100 cm，每 10 cm 为一层，5—7 d 测定 1 次。
2 结果
1.3.2 土壤全盐量 播种前、收获后及作物生育期内 2.1 土壤水分分布规律
利用土钻取土，将土样粉碎、过 1 mm 筛后，采用 农田中土壤水分的分布受到灌溉、降雨、土壤类
1﹕5 的土水比制成土壤饱和浸提液，利用 SG-3 型电 型以及大气条件等多种因素的影响，由于该地区降雨
导率仪测定其电导率 EC1:5。利用已有资料将 EC1:5 转 量小，各处理土质及大气条件均一，因此土壤含水量
化为土壤全盐量（电导率 EC1:5 与全盐量（S）的相关 的时空分布主要受灌溉水量和灌溉水质的影响。
关系 S=0.0275EC1:5+ 0.1366）。 灌溉水量对土壤水分分布的影响在不同灌溉水质
1.3.3 产量及其构成因素 收获后进行考种，每个小 下相似， 9 g·L-1 处理 SS9 和 DS9 为例，
以 由图 1 可以
区随机取 5 个穗测定行数、行粒数；每个小区取 5 株 看出，土壤含水量峰值均出现在灌溉期，0—20 cm 土
玉米，将地上部分烘干测定干物质量；从收获的玉米 层水分变化最为剧烈，灌溉期含水量显著增大，充分
种子中取 3 次重复，每次重复 100 粒，称量百粒重； 供水处理的增大幅度高于非充分供水处理，非灌溉期
收集各小区所有籽粒称重作为小区产量。 由于较强烈的蒸发蒸腾作用，含水量持续降低；20—
1.4 计算方法 60 cm 土层为作物的主要根系吸水层，含水量季节变
耗水量采用水量平衡方程计算，水量平衡方程表 化依然明显； 60—100 cm 土层充分灌溉下灌溉后含
而
示为： 水量略有增大，但从 6 月到 8 月的整体趋势以降低为
Q=P0+I-∆W+V-R-D （1） 主，非充分供水下灌溉对 60—100 cm 土层水分变化的
∆W=rH（W1-W0） （2） 影响很小。因此灌溉水量对土壤含水量变化的影响在
水分利用效率表示为： 60—100 cm 土层较为明显。
WUE=Y/Q （3） 灌溉水质对 2007 年土壤水分分布的影响不显著。
Q 为生育期总耗水量（mm）；P0 为生育期内降 2008 年 3 g·L-1 和淡水处理各土层土壤含水量分布（以
水量（mm）；I 为生育期内灌水量（mm）；△W 为 SSF 为例，见图 2）与 2007 年充分供水一致。9 g·L-1
土壤水变化量（mm）；W0、W1 分别为播前和收获时 和 6 g·L-1 处理 0—20 cm 土壤含水量变化规律也与 2007
-1
图1 2007 年充分供水（SS9）和非充分供水（DS9）下 9 g·L 咸水处理土壤含水量变化
Fig. 1 The dynamics of volumetric soil water contents under sufficient (SS9) and insufficient (DS9) of 9 g·L-1 treatment in 2007
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图 2 2008 年充分供水下 9 g·L-1 咸水处理（SS9）和淡水处理（SSF）土壤含水量变化
Fig. 2 The dynamics of volumetric soil water contents under sufficient of 9 g·L-1 (SS9) and fresh (SSF) treatment in 2008
年基本一致，灌溉期显著增大，非灌溉期由于蒸发蒸 3 g·L-1 和淡水处理，6 g·L-1 和 9 g·L-1 处理土壤水
腾而持续降低；然而 9 g·L-1 和 6 g·L-1 处理 20—100 cm 分分布规律类似，在此不再赘述。
-1
土层土壤含水量分布与淡水和 3 g·L 处理不同，以 2.2 土壤盐分分布规律
SS9 为例（图 2） 其 20—40 cm、
， 40—60 cm、60—100 灌溉季节由于灌溉水带入大量盐分，同时土面蒸
cm 土层平均含水量在作物生育期内分别高达 31.7%、 发和植株蒸腾都较为活跃，导致含盐量增大，收获后
34.8%、32.8%，明显高于田间持水量（25%），60— 表层盐分略有降低。
100 cm 土层含水量变异系数仅为 0.06。由于盐分尤其 灌溉水量对土壤全盐量的影响在 60—100 cm 土
钠离子的增加，土壤的理化性质发生了变化，田间持 层显著（P＜0.05）。以 9 g·L-1、3 g·L-1 处理 2007 年
水量增大，因此土壤含水量高于试验前土壤的田间持 充分和非充分供水下土壤盐分变化为例（图 3），非
水量。 充分供水下 9 g·L-1 和 3 g·L-1 处理 60—100 cm 土层全生
-1
图 3 2007 年 9 g·L 和 3 g·L 处理充分和非充分供水下土壤全盐量变化
-1
Fig. 3 The dynamics of total salt contents under sufficient and insufficient of 9 g·L-1 and 3 g·L-1 treatment in 2007
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11 期 蒋 静等：灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响
育期平均土壤全盐量分别为 0.78 和 1.03 g·kg-1，比相 右。2007 年 9 g·L-1 处理各土层盐分均显著高于淡水处
应的充分供水处理分别低 45%和 21%，这种差异主要 理，6 g·L-1 和 3 g·L-1 处理间的差异不显著；2008 年各
是由于灌溉水量的不同造成的。 咸水灌溉处理土壤盐分均显著高于淡水处理。
灌溉水质对 0—100 cm 土壤全盐量的影响显著
（P 与 2007 年播种前相比，2008 年收获后咸水灌溉
-1 -1 -1
＜0.05）。以 9 g·L 、6 g·L 、3 g·L 及淡水处理 2008 处理 0—100 cm 的各土层土壤全盐量均显著增大，且
年充分供水处理的土壤盐分变化为例（图 4） 0—100
， 灌溉水矿化度越大，盐分增大幅度越大，9 g·L-1 处理
cm 各土层平均土壤含盐量随灌溉水矿化度的增大而 0—60 cm 土壤全盐量高达 2 g·kg-1 以上（表 3）。即使
增大，淡水灌溉下各土层含盐量保持在 0.80 g·kg-1 左 3 g·L-1 微咸水灌溉也会导致土壤达到盐渍化水平。
图 4 2008 年充分供水下各盐分处理土壤全盐量变化
Fig. 4 The dynamics of total salt contents under sufficient treatment of all saline treatments in 2008
表3 2007 年播种前（S1）和 2008 年收获后（S2）0—100 cm 土层全盐量（g·kg-1）
Table 3 Total salt content (g·kg-1) of 0-100 cm depth before seeding in 2007 and after harvesting in 2008
土层深度 SS9 SS6 SS3 SSF
Soil depth (cm) S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2
0—20 0.80 2.38 0.41 2.82 0.55 1.06 0.56 0.57
20—40 0.82 2.60 0.35 2.21 0.63 1.14 0.54 0.66
40—60 0.59 2.90 0.38 2.65 0.41 1.77 0.44 0.78
60—100 0.46 2.40 0.27 2.48 0.46 1.78 0.39 0.69
土层深度 DS9 DS6 DS3 DSF
Soil depth (cm) S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2
0—20 0.66 1.39 0.29 1.89 0.60 0.71 0.55 0.52
20—40 0.55 1.84 0.21 2.05 0.64 1.44 0.42 0.61
40—60 0.50 2.12 0.33 2.52 0.54 2.36 0.37 0.56
60—100 0.35 2.23 0.43 2.35 0.50 1.78 0.37 0.60
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11 期 蒋 静等：灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响
2.3 春玉米的耗水量及其组成 与播种前土壤贮水量之差计算，计算值为负即土壤水
耗水量采用水量平衡方程计算，试验区属于典型 被利用，计算值为正即土壤水增加，计算深度（H）
的西北干旱区，生育期内降雨稀少，因此将所有降雨 取为 100 cm；毛细管上升水量（V）、渗漏量（D）
均视为有效降雨；土壤水变化量（△W）采用收割后 及径流量忽略不计，结果见表 4。
表4 春玉米全生育期耗水量及其组成（mm）
Table 4 Components of water consumption
处理 2007 年 2008 年
Treatment
△W (mm) P0 (mm) I (mm) Q (mm) △W (mm) P0 (mm) I (mm) Q (mm)
SS9 15.7 165 480 629.3 44.8 64.8 510 530.0
DS9 -21.6 165 285 461.6 31.7 64.8 510 543.1
SS6 17.9 165 480 627.1 45.0 64.8 510 529.8
DS6 -45.4 165 285 495.4 36.9 64.8 510 537.9
SS3 12.6 165 480 632.4 -85.4 64.8 510 660.2
DS3 -51.8 165 285 511.8 -34.4 64.8 510 609.2
SSF 10.0 165 480 645.0 -58.6 64.8 510 633.4
DSF -4 165 285 475.0 -100.5 64.8 510 675.3
由表 4 可知，2007 年试验中充分供水条件下作物 当土壤含盐量较低时，作物水分消耗及土壤储水主要
耗水在 625—645 mm 之间，非充分供水条件下作物耗 受灌溉水量的影响；当土壤含盐量较高时，水分消耗
水仅在 460—512 mm 之间，水分亏缺使春玉米耗水减 则主要受灌溉水质的影响，与相关研究结果一致[18-20]。
少 19.1%—26.6%。研究结果表明，2007 年不同水量 2.4 产量及其构成因子
处理之间作物耗水量的差异较大；灌水量相同的条件 表 5 列出春玉米两年的产量及构成因子。
2007 年，
下灌水矿化度低的处理耗水量略高于矿化度高的处 SSF 处理产量最高，达 15 396.8 kg·hm-2，咸水灌溉下
理，充分供水下盐分胁迫导致春玉米耗水仅降低 2.0% 作物产量与淡水充分灌溉处理（SSF）相比仅降低
—2.8%，不同水质处理之间的差异较小。2008 年各处 10.1%—14.5%，
咸水非充分供水条件下产量降低 12.7%
理均为充分供水，SS9、DS9、SS6 和 DS6 处理耗水量 —17.4%，相同灌溉水质下充分供水处理的作物产量
显著降低，盐分胁迫导致作物耗水量降低 14.2%— 均高于非充分供水处理，在灌水矿化度较高的情况下，
21.5%，虽然供水充足，由于土壤含盐量显著增大， 高盐分加剧了水分胁迫。2008 年，DSF 处理产量最高，
渗透势较低作物根系吸水困难，土壤水分不能被作物 达 17 902.8 kg·hm-2，尽管供水充足，盐分胁迫使产量
充分利用，因此作物耗水量显著降低。两年试验结果 降低 19.4%—57.85%，SS9 的产量仅为 SSF 的 42%；
均表明作物耗水量随灌溉水矿化度的增大而降低，由 由于 2007 年非充分供水处理的土壤含盐量低于充分
于灌溉时间的长短不同导致土壤盐分积累程度不同， 供水处理，因此 2008 年 DS9、DS6、DS3 和 DSF 的
因此 2007 年的耗水量随灌溉水矿化度增大的降低程 产量分别高于 SS9、SS6、SS3 和 SSF，可见土壤盐分
度较小，而 2008 年的降低程度较大。 的积累对作物产量的影响具有后效性。
咸水灌溉条件下，土壤储水变化不仅与灌溉水量 对产量构成因子进行方差分析，并对不同盐分水
和气候条件有关，与灌溉水质也密切相关。短期咸水 平进行 LSD 检验（P＜0.05）。结果表明 2007 年试验
灌溉，供水不足时，作物可以充分利用土壤水分，如 灌溉水质对行数和行粒数的影响不显著，对百粒重和
2007 年试验充分供水土壤水分变化均为正值（即 W1 干物质量的影响显著；2008 年试验灌溉水质对各产量
＞W0），以赢为主；而非充分供水条件下，土壤水分 构成因子的影响均显著。而水分和盐分的交互作用在
则以亏为主；长期高矿化度咸水灌溉使土壤严重积盐， 两年试验中对产量各构成因子的影响均不显著。研究
土壤水分以赢为主，土壤含水量保持在较高的水平。 表明盐分胁迫对籽粒干物质积累的影响大于对籽粒数
可见作物耗水量随着灌溉水矿化度的提高而降低； 量形成的影响[21]，因此一年的咸水灌溉试验即导致百
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表5 作物产量及其构成因子
Table 5 Yield and its components
处理 盐分浓度 穗行数 每行粒数 百粒重 地上干物质量 产量
Treatment Salt concentration Number of rows per ear Number of grains per row Weight of 100 grains (g) Weight of ground matter (g) Yield (kg·hm-2)
(g L-1) 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008
SS9 9 17 a 15 b 38 a 32 bd 30.2 d 28.4 d 638.9 d 440.0 d 13159.7 7550.1
DS9 16 15 40 32 22.5 29.1 602.3 480.0 12718.0 10785.9
SS6 6 16 a 15 ab 41 a 32 bc 30.3 bc 30.2 bc 705.7 bc 503.1 c 13719.3 13134.8
DS6 16 16 35 33 26.5 31.4 629.6 538.8 12834.0 13682.1
SS3 3 17 a 16 a 39 a 34 b 32.4 bc 31.0 bc 709.0 bc 640.5 b 13840.5 12075.1
DS3 16 17 34 36 30.4 31.3 648.3 646.1 13443.3 14423.7
SSF 0.7 16 a 16 a 42 a 44 a 36.3 a 33.7 a 868.7 a 852.5 a 15396.8 17341.9
DSF 16 16 35 45 33.7 34.6 588.7 856.3 12667.7 17902.8
小写字母表示不同灌溉水质下产量构成因子 LSD 检验的结果，字母相同表示差异不显著（P<0.05）
Lowercase letters refer to differences among yield components under different water quality. The same letters indicates insignificantly different (P<0.05)
according to the LSD test
粒重显著降低，9 g·L-1 和 6 g·L-1 处理的百粒重均显著 与 SSF 相比降低约 50%；SS6、DS6、DS3 的水分利
-1
连续两年使用 9 g·L 的咸水灌溉，
低于淡水灌溉处理。 用效率在连续两年使用咸水后仍在 2 kg·m-3 以上，与
使产量的各构成因子均显著低于淡水灌溉处理。 SSF 相比降低 10%—17%。除 SS6 处理外，咸水和微
2.5 水分利用效率（WUE） 咸水灌溉下，水分利用效率随灌溉时间的增长而降低，
试验结果表明，灌溉水质相同的情况下，非充分 表现为 2008 年咸水处理的水分利用效率总体低于
供水处理的 WUE 均高于充分供水处理。充分供水的 2007 年（9 g·L-1 处理降低 30%左右，3 g·L-1 处理降低
WUE 在 2—2.5 kg·m-3 之间，非充分供水处理的 WUE 10%左右），主要由于灌溉水矿化度越大灌溉时间越
-3
在 2.5—3.0 kg·m 之间，水分亏缺使水分利用效率提 长，盐分积累程度越严重造成的。
高 11.7%—32.8%；不同水质对 WUE 的影响并不显著， 研究表明，淡水灌溉下适宜的水分亏缺有利于提
充分供水和非充分供水条件下各灌水矿化度处理间的 高作物的水分利用效率[22-23]，而本试验研究结果表明
差异分别不超过 13%和 7%（图 5）。值得注意的是， 咸水灌溉条件下一定的水分亏缺同样能够提高WUE，
虽然短期咸水灌溉下一定的水分亏缺能够提高水分利 但是当土壤含盐量超过一定水平时，水分利用效率
用效率，但当土壤含盐量超过一定水平时，水分利用 将随灌溉水矿化度的提高和灌溉时间的增加而显著降
-1
效率将显著降低，连续两年使用 9 g·L 的咸水灌溉使 低[11]。
SS9 和 DS9 的 WUE 分别仅为 1.4 kg·m-3 和 2.0 kg·m-3，
3 讨论
合理的灌溉水量和灌溉水质是保证灌溉农业可持
续发展的前提，灌溉水量的多少和灌水矿化度的高低
直接影响土壤水分和盐分状况。咸水灌溉会导致土壤
盐分的积累，使植物产生渗透胁迫，Shani 和 Ben-Hur
等[24-25]研究发现盐分胁迫下渗透势阻碍根系吸水导致
较多水分残留在土壤中。另一方面，土壤盐分会使土
壤水分的物理行为发生变化，李小刚等研究表明盐分
对土壤吸湿系数的影响显著，通过对水汽的吸附盐土
的含水量可达到田间持水量以上[26]。Feng 等研究表明
土壤持水能力随含盐量的增加而增大[27]。本研究中在
图5 水分利用效率 2007 年由于咸水使用周期较短，土壤含盐量较低，因
Fig. 5 Water use efficiency 此灌溉水质对土壤水分的影响并不明显，而在 2008
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中 国 农 业 科 学 43 卷
年试验 9 g·L-1 和 6 g·L-1 处理的土壤水分状况与淡水和 分利用效率，长期使用较高矿化度的咸水灌溉使 WUE
-1
3 g·L 处理的差异较为明显，20—100 cm 土层的土壤 显著降低，确定适宜的灌溉定额和灌溉水质对合理利
含水量较高是作物吸水困难和土壤物理性质改变共同 用咸水资源，提高水分利用效率尤为重要。从本试验
作用的结果。此外吴忠东等研究表明冬小麦主根区 0 结果看出，对比产量和水分利用效率及土壤盐分积累
—40 cm 土层含水量以全部淡水处理的为最高，全部 状况，低矿化度非充分供水处理优于高矿化度充分供
[11]
微咸水处理的最低 。与本试验的结果不同的原因有 水处理，矿化度 3 g·L-1 的水配合适当的淋洗可以作为
以下几点，首先，表层土壤与深层土壤水分运动状况 灌溉水源，矿化度为 9 g·L-1 的咸水仅两年试验作物产
是不同的，其次，本试验中春玉米为覆膜种植棵间蒸 量即降低 50%，不适合用于农业灌溉。土壤盐分对作
发量很小，同时本试验中既有微咸水处理也有咸水处 物产量的影响具有长期的后效性，即累积效应，咸水
理，而且均为人工配制，离子含量的不同可能对土壤 灌溉时土壤盐分主要来源于灌溉水，灌水量减少时带
和作物的影响也不尽相同。因此本试验中较高矿化度 入土壤的盐分也同时减少，因此利用咸水资源时可以
的咸水与淡水及微咸水处理间的差异较为明显，而微 适当降低灌溉定额，尝试咸水非充分灌溉，并对不同
咸水处理与淡水处理的差异并不明显。梁宗锁等[28]研 灌溉定额下盐分的积累及对产量的影响进行多年的观
究发现有限供水条件下玉米能够充分利用深层土壤水 测。
[16,24]
分。叶海燕和 Shani 等 的研究表明咸水灌溉时，
并非灌溉水量越多，产量和水分利用效率越高，同时 References
灌水量越大更容易导致土壤积盐。本试验结果同样说 [1] 康绍忠, 粟晓玲, 杨秀英, 沈清林, 石培泽. 石羊河流域水资源合
明在微咸水和咸水灌溉下，灌水量并非越多越好，土 理配置及节水生态农业理论与技术集成研究的总体框架. 水资源
壤含盐量较低时，灌水量的适当减少能够使作物充分 与水工程学报, 2005, 16(1): 1-9.
利用土壤水分，提高水分利用效率，减少盐分在土壤 Kang S Z, Su X L, Yang X Y, Shen Q L, Shi P Z. Research frame for
中的积累，同时产量可以保持在较高的水平；土壤含 reasonable allocation of water resources and water-saving in ecology
盐量较高时，由于盐分的大量存在导致根系吸水困难， and agriculture in Shiyanghe river basin. Journal of Water Resources
即使水分充足也不一定被作物利用，因此适当减少灌 and Water Engineering, 2005, 16(1): 1-9. (in Chinese)
溉水量可以在一定程度上节约水资源，与相同灌溉水 [2] 康绍忠, 粟晓玲, 沈清林, 石培泽, 杨秀英. 石羊河流域水资源利
质下充分供水相比产量不会显著降低。此外，Kang 用与节水农业发展模式的战略思考. 水资源与水工程学报, 2004,
[22]
等 研究表明淡水灌溉下适宜减少灌水量有利于提 15(4): 1-8.
高水分利用效率，本研究表明在灌溉水矿化度较低的 Kang S Z, Su X L, Shen Q L, Shi P Z, Yang X Y. Strategy for water
情况下，非充分供水同样能够提高水分利用效率，而 resources utilization and water-saving agriculture development models
水分利用效率将随灌溉水矿化度的增大而降低。 in Shiyanghe river basin. Journal of Water Resources and Water
-1
连续两年使用 3 g·L 微咸水灌溉春玉米后，0— Engineering, 2004, 15(4): 1-8. (in Chinese)
40 cm 土壤含盐量不超过 1.5 g·kg-1，与相同水量下的 [3] 李有林. 石羊河流域地下水水环境问题. 地下水, 2000, 22(3):
淡水灌溉相比产量减少不到 30%，水分利用效率在充 113-116.
-3
分和非充分供水下均可达 1.9 kg·m 以上，综合考虑以 Li Y L. Hydro-environmental problems of underground water in
-1
上因素，3 g·L 微咸水可以作为灌溉水源，同时通过 Shiyanghe river basin. Groundwater, 2000, 22(3): 113-116. (in
-1
适当减少灌溉水量在 3 g·L 微咸水条件下也可达到提 Chinese)
高水分利用效率的目的。前人在其它地区利用天然咸 [4] 巨 龙, 王全九, 王琳芳, 史晓楠. 灌水量对半干旱区土壤水盐分
-1
水灌溉的研究结果也表明 3 g·L 微咸水可以作为灌溉 布特征及冬小麦产量的影响. 农业工程学报, 2007, 23(1): 86-90.
[11-14]
用水 ，但是长期使用也会造成盐分积累，且产量 Jü L, Wang Q J, Wang L F, Shi X N. Effects of irrigation amounts on
和水分利用效率也将随灌溉时间的增长而降低，其更 yield of winter wheat and distribution characteristics of soil water-salt
长期的影响有待于进一步研究。 in semi-arid region. Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Engineering, 2007, 23(1): 86-90. (in Chinese)
4 结论 [5] 蒋 静, 冯绍元, 孙振华, 霍再林. 咸水非充分灌溉对土壤水盐分
咸水灌溉下，合理的降低灌溉水量有利于提高水 布及玉米产量的影响. 应用生态学报, 2008, 19(12): 2637-2642.
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11 期 蒋 静等：灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响
Jiang J, Feng S Y, Sun Z H, Huo Z L. Effects of non-sufficient Wu Z D, Wang Q J. Field study on impacts of soil water-salt
irrigation with saline water on soil water-salt distribution and spring distribution and winter wheat yield by different saline water
corn yield. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(12): combination irrigations. Transactions of the Chinese Society of
2637-2642. (in Chinese) Agricultural Engineering, 2007, 23(11): 71-76. (in Chinese)
[6] 雷廷武, 肖 娟, 詹卫华, 袁普金. 沟灌条件下不同灌溉水质对玉 [15] Katerji N, van Hoorn J W, Hamdy A, Mastrorilli M. Salinity effect on
米产量和土壤盐分的影响. 水利学报, 2004(9): 118-122. crop development and yield, analysis of salt tolerance according to
Lei T W, Xiao J, Zhan W H, Yuan P J. Effect of water quality in several classification methods. Agricultural Water Management, 2003,
furrow irrigation on corn yield and soil salinity. Journal of Hydraulic 62: 37-66.
Engineering, 2004(9): 118-122. (in Chinese) [16] 叶海燕, 王全九, 刘小京. 冬小麦微咸水灌溉制度的研究. 农业工
[7] 邵玉翠, 张余良, 李 悦, 严晔端, 安玉钗. 浅层咸水农田灌溉模 程学报, 2005, 21(9): 27-32.
拟试验研究. 水土保持学报, 2005, 19(1): 120-123. Ye H Y, Wang Q J, Liu X J. Slight saline water irrigation systems for
Shao Y C, Zhang Y L, Li R, Yan Y D, An Y C. Study on model winter wheat. Transactions of the Chinese Society of Agricultural
experiment of shallow bedding brackish water for farm land irrigation. Engineering, 2005, 21(9): 27-32. (in Chinese)
Journal of Soil and Water Conservation, 2005, 19(1): 120-123. (in [17] 张永波, 时 红. 冬小麦高产咸水灌溉制度的田间试验研究. 农业
Chinese) 工程学报, 2000, 16(1): 44-48.
[8] Beltran J M. Irrigation with saline water: benefits and environmental Zhang Y B, Shi H. Field study on salt water irrigation systems in
impact. Agricultural Water Management, 1999, 40: 183-194. the high-yielding cultivation of winter wheat. Transactions of the
[9] 肖振华, 万洪富, 郑莲芬. 灌溉水质对土壤化学特征和作物生长的 Chinese Society of Agricultural Engineering, 2000, 16(1): 44-48. (in
影响. 土壤学报, 1997, 34 (3): 272-284. Chinese)
Xiao Z H, Wan H F, Zheng L F. Effect of irrigation water quality on [18] 乔玉辉, 宇振荣. 河北省曲周盐渍化地区微咸水灌溉对土壤环境
soil chemical characteristics and growth. Acta Pedologica Sinica, 效应的影响. 农业工程学报, 2003, 19(2): 75-79.
1997, 34 (3): 272-284. (in Chinese) Qiao Y H, Yu Z R. Effect of brackish water on soil environment in
[10] Tedeschi A, Dell’Aquila R. Effects of irrigation with saline waters, at saline area of Quzhou of Hebei Province. Transactions of the Chinese
different concentrations, on soil physical and chemical characteristics. Society of Agricultural Engineering, 2003, 19(2): 75-79. (in Chinese)
Agricultural Water Management, 2005, 77: 308-322. [19] Ben-Asher J, Tsuyuki I, Bravdo B A, Sagih M. Irrigation of
[11] 吴忠东, 王全九. 微咸水混灌对土壤理化性质及冬小麦产量的影 grapevines with saline water I. Leaf area index, stomatal conductance,
响. 农业工程学报, 2008, 24(6): 69-73. transpiration and photosynthesis. Agricultural Water Management,
Wu Z D, Wang Q J. Effects of blending irrigation with brackish water 2006, 83: 13-21.
on soil physico-chemical properties and winter wheat yield. [20] 万书勤, 康跃虎, 王 丹, 刘士平. 华北半湿润地区微咸水滴灌番
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 茄耗水量和土壤盐分变化. 农业工程学报, 2008, 24(10): 29-33.
24(6): 69-73. (in Chinese) Wan S Q, Kang Y H, Wang D, Liu S P. Effects of drip irrigation with
[12] 毛振强, 宇振荣, 马永良. 微咸水灌溉对土壤盐分及冬小麦和夏玉 saline water on tomato water use and soil salinity in semi-humid
米产量的影响. 中国农业大学学报, 2003, 8(增刊): 20-25. regions of North China. Transactions of the Chinese Society of
Mao Z Q, Yu Z R, Ma Y L. Influence of brackish water on the soil Agricultural Engineering, 2008, 24(10): 29-33. (in Chinese)
salt regime and yield of winter wheat and summer maize. Journal of [21] Katerji N, van Hoorn J W, Hamdy A, Karam F, Mastrorilli M. Effect
China Agriculture University, 2003, 8(Suppl. ): 20-25. (in Chinese) of salinity on water stress, growth, and yield of maize and sunflower.
[13] 张永波, 王秀兰. 表层盐化土壤区咸水灌溉试验研究. 土壤学报, Agricultural Water Management, 1996, 30: 237-249.
1997, 34(1): 53-59. [22] 康绍忠, 史文娟, 胡笑涛, 梁银丽. 调亏灌溉对玉米生理指标及水
Zhang Y B, Wang X L. Salt water irrigation in area with a salinized 分生产效率的研究. 农业工程学报, 1998, 14(4): 82-87.
surface soil horizon. Acta Pedologica Sinica, 1997, 34(1): 53-59. (in Kang S Z, Shi W J, Hu X T, Liang Y L. Effects of regulated deficit
Chinese) irrigation on physiological indices and water use efficiency of maize.
[14] 吴忠东, 王全九. 不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 1998,
产量影响的田间试验研究. 农业工程学报, 2007, 23(11): 71-76. 12(4): 82-87. (in Chinese)
zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/

10. zycnzj.com/ www.zycnzj.com
中 国 农 业 科 学 43 卷
[23] 陈兆波. 生物节水研究进展及发展方向. 中国农业科学, 2007, Li X G, Cao J, Li F M. Influence of salinity, sodicity and organic
40(7): 1456-1462. matter on some physical properties of salt-affected soils. Chinese
Chen Z B. Research advance and development trends of water use Journal of Soil Science, 2004, 35(1): 64-72. (in Chinese)
efficiency in plant biology. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(7): [27] Feng Y J, Yang J S, Zheng J H. Correlation between soil water
1456-1462. (in Chinese) retention capability and soil salt content. Pedosphere, 2000, 10(3):
[24] Shani U, Dudley L M. Field studies of crop response to water and salt 275-280.
stress. Soil Science Society of America Journal, 2001, 65: 1522-1528. [28] 梁宗锁, 康绍忠, 李新有. 有限供水对夏玉米产量及其水分利用效
[25] Ben-Hur M, Li F H, Keren R, Ravina I, Shalit G. Water and salt 率的影响. 西北植物学报, 1995, 15(1): 26-31.
distribution in a field irrigated with marginal water under high water Liang Z S, Kang S Z, Li X Y. The effect of limited water supply on
table conditions. Soil Science Society of America Journal, 2001, 65: the yield and water use efficiency of summer corn. Acta Botanica
191-198. Boreali-Occidentalia Sinica, 1995, 15(1): 26-31. (in Chinese)
[26] 李小刚, 曹 靖, 李凤民. 盐化及钠质化对土壤物理性质的影响.
土壤通报, 2004, 35(1): 64-72. （责任编辑 李云霞）
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