张 帆，朱成立，黄明逸，曹磊齐，徐雨琳，周溶慧

咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长指标的影响

张 帆，朱成立*，黄明逸，曹磊齐，徐雨琳，周溶慧

（河海大学，南京 210098）

【】探求适宜的咸淡水交替灌溉方式和灌水定额。以夏玉米为研究对象，设置了4种咸淡水交替灌溉方式（B0：全生育期灌淡水，对照；B1：六叶—抽雄期灌3 g/L微咸水，其余生育期灌淡水；B2：抽雄—吐丝期灌3 g/L微咸水，其余生育期灌淡水；B3：吐丝—成熟期灌3 g/L微咸水，其余生育期灌淡水）和4种灌水定额（W1：0.6c；W2：0.8c；W3：1.0c；W4：1.2c）进行避雨盆栽试验，研究了咸淡水交替灌溉方式和灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长的协同调控机制。当灌水定额增至1.2c时，咸淡水交替灌溉对土壤盐分有淋洗作用，其中B1处理淋洗效果较好，1.2c处理0～40 cm土层平均含盐量比1.0c处理降低了9.9%。生育期末最后1次灌水后，B0处理出现脱盐现象，其他处理均出现积盐现象，相较于处理前的0～40 cm土层，B0处理平均含盐量降低25.9%～42.6%，B1、B2处理和B3处理平均含盐量分别升高34.9%～58.5%、73.7%～110.4%和88.7%～128.7%。灌溉微咸水能降低叶片相对含水率，提高钠钾比（Na+/K+），削弱光合能力，加剧氧化应激反应，且微咸水灌溉越早影响程度越大，增加灌水定额能降低盐分胁迫对B2和B3处理的影响程度，但加剧了B1处理盐分胁迫危害，B1处理光合受阻严重，净光合速率（n）和气孔导度（s）较B0处理分别降低了40.5%～69.3%和32.3%～68.0%。越早使用微咸水，根干质量密度和伤流量越小，对根系生长越不利，减产幅度越大，随着灌水定额的增加，B1处理根系生长受阻更严重，产量大幅降低，而B2处理和B3处理根系生长及产量均有所改善，尤其是B3处理，产量较同等灌溉水平下B0处理仅降低了1.5%～2.0%。生育前期不宜使用微咸水灌溉，生育后期使用微咸水灌溉时适当增加灌水定额，可在实现夏玉米高产的同时降低土壤盐碱化风险。

夏玉米；微咸水；交替灌溉；灌水定额；盐分；产量

0 引言

【研究意义】在我国，可用于农业生产的淡水资源日益短缺，此外，我国季风气候显著，降雨时段与农作物需水期不匹配，农业灌溉用水供需矛盾突出。微咸水资源具有巨大开发利用潜力，利用微咸水代替部分淡水进行农田灌溉已经成为缓解水资源危机的重要途径[1]，但长期利用咸水灌溉会给农业生产、环境带来不利影响，如降低作物产量，引起土壤次生盐碱化等。因此，如何高效安全地利用微咸水灌溉，对缓解我国农业用水危机，促进农业可持续发展具有重要意义。

【研究进展】微咸水灌溉在提供水分的同时将部分盐分带入土壤，当土壤盐分超过阈值时，会造成作物生理干旱及离子毒害，导致生长速度和光合能力降低，影响作物产量[2]。朱成立等[3]进行了玉米盆栽试验，研究表明相较于淡水处理，微咸水处理夏玉米叶片Na+/K+比增加，光合参数和叶绿素质量浓度降低，玉米生长受阻。Shabeer等[4]进行了玉米盆栽试验，发现盐分胁迫下玉米叶片过氧化氢酶等抗氧化酶活性增强，细胞膜受到破坏。陈文岭[5]进行了大田试验，发现微咸水处理下棉花的根长、根比表面积以及根长与根干质量比值均小于淡水处理。水盐联合胁迫对作物生长及产量会造成不同程度的影响[6-7]。袁成福等[8]进行了玉米小区试验，指出在3种盐分水平（0.71、3、5 g/L）下，使用3 g/L和2/3c的灌水组合，制种玉米产量减产幅度较小，较充分灌溉减产4.7%。与持续使用微咸水灌溉相比，咸淡水交替灌溉是一种更为合理的非常规水利用方式。陆红飞等[9]进行了番茄的盆栽试验，研究表明成熟期适当的盐分胁迫可以大幅提高番茄产量，产量较淡水处理高出66.7%，而且可改善产量分配。尉宝龙等[10]进行了小区试验，发现先淡后咸的轮灌方式比先咸后淡的轮灌方式冬小麦、春玉米、棉花分别增产6.6%、4.2%、5.2%。

【切入点】目前，国内外对咸淡水交替灌溉的研究有很多，大多集中在咸淡水交替灌溉顺序和矿化度对土壤和作物的影响，相关的田间试验也多侧重于产量的研究，在作物生理生长方面的研究有所欠缺，不同咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分及作物的影响机制仍不清楚。【拟解决的问题】基于此，以夏玉米为研究对象进行盆栽试验，探究咸淡水交替灌溉方式与灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长的协同调控机制，明确2种影响因子对土壤盐分和夏玉米产量的影响，以期为夏玉米的微咸水节水灌溉模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2020年6—10月在河海大学江宁校区节水园区的避雨棚内进行，试验区（31°86′N，118°60′E）位于江苏省南京市江宁区，属亚热带湿润气候。试验期间平均气温27.7 ℃，最高气温37.8 ℃，最低气温20.3 ℃，平均相对湿度为76.5%，日均日照时间5.6 h，平均风速2.38 m/s。

1.2 供试材料性质

供试土壤为黄棕壤土，取土深度20 cm，体积质量1.29 g/cm3，田间持水率30.20%，土壤溶液电导率1:5为235.6 μS/cm，有机质量10.2 g/kg，速效磷量10.86 mg/kg，速效钾量242.73 mg/kg。供试土壤经自然风干后过2 mm筛，均匀填充到直径35 cm，高65 cm的圆桶至60 cm处。播种前按照300、150 kg/hm2和150 kg/hm2施用磷酸二铵、尿素和氯化钾基肥，将其均匀混合到0～20 cm的土壤中。每个圆桶底部配置有聚酯网、5 cm厚砾石层和4个直径2 cm的排水孔，不排水时排水孔用橡胶塞堵紧避免漏水。节水园区自来水矿化度约为0.12 g/L，电导率约为300.2 μS/cm，试验所用微咸水（3 g/L）根据取土地区地下浅层微咸水的盐分组成，通过NaCl、Na2SO4、CaCl2以及MgCl2化学试剂与淡水充分溶解至矿化度3 g/L质量浓度配置而成，见表1。

表1 微咸水主要性质

1.3 试验设计

试验以不同咸淡水交替灌溉顺序和灌水定额为双因素进行完全试验。为了避免降雨的影响，试验在避雨棚内开展，灌溉时，将淡水或者配置好的微咸水倒入相同规格的喷壶中，由喷壶均匀地喷洒在各个处理的土壤表面。利用Penman-Monteith公式计算作物需水量，计算式为：

c=0×c， （1）

式中：c为作物蒸腾量（mm/d）；0为参考作物蒸腾量（mm/d）；c为作物系数，此处夏玉米六叶—抽雄期取0.3，抽雄—吐丝期取1.2，吐丝—成熟期取0.6[11]。

供试品种选用当地广泛种植的苏玉29，于2020年7月1日播种（每盆播种5粒玉米种子，5 d后出苗，三叶期定苗，每盆留下长势及在桶中位置大致相同的一株幼苗用于试验），2020年10月20日收获，全生育期112 d。根据以往经验将玉米的生育期均匀划分为4个阶段，即播种—六叶期（0701—0721）、六叶—抽雄期（0722—0815）、抽雄—吐丝期（0816—0919）、吐丝—成熟期（0920—1020）。试验共设置4种咸淡水交替灌溉方式和4种灌水定额，4种咸淡水交替灌溉方式：B0（全生育期灌淡水，对照）、B1（六叶—抽雄期灌微咸水，其余生育期灌淡水）、B2（抽雄—吐丝期灌微咸水，其余生育期灌淡水）、B3（吐丝—成熟期灌微咸水，其余生育期灌淡水）；4种灌水定额：W1（0.6c）、W2（0.8c）、W3（1.0c）、W4（1.2c），通过Penman-Monteith公式计算得到累积c为25 mm时开始灌水，各处理乘以相应的系数得到其灌水定额。本试验共16个处理，每个处理3个重复，共计48个盆栽进行试验。具体灌溉制度见表2。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤指标

含盐量：在7月22日（开始处理时）、8月13日、9月19日和10月13日测定土壤含盐量。使用土钻（直径2 cm）分层取0～20 cm和20～40 cm原状土样，取土后回填钻孔，土样经自然风干、充分研磨后过1 mm筛，按照土水比1∶5配制土壤浸提液，充分震荡后用离心机离心，提取上层清液，用DS-307A型电导率仪测定土壤电导率1:5，每个处理重复3次，取平均值。

表2 夏玉米灌溉制度

注 *表示灌溉微咸水。

1.4.2 生理生长指标

在每次灌水2 d后测定各生理指标，在生育期末最后1次灌水2 d后测定根密度和伤流量，为了体现整个生育期微咸水和淡水交替灌溉的效果，本文采用生育期末最后1次灌水2 d后（10月13日）所测的生理生长指标进行分析，每个处理重复3次，取平均值。

1）叶片相对含水率：每个处理分别取1片从植株基部向上第4片健康叶片称其鲜质量，编号后完全浸没于去离子水中，24 h后取出并擦干叶片表面的水分，称其饱和质量，后烘干测定其干质量[12]，叶片相对含水率=（鲜质量-干质量）/（饱和质量-干质量）×100%[13]。

2）脱落酸（ABA）：采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定叶片脱落酸质量比。

3）叶片离子：玉米叶片离子的测定是将烘干的0.5 g玉米叶片叶中部分磨碎并用10 mL过氧化硫消化，消化后用蒸馏水配置100 mL溶液，用火焰光度法测定Na+和K+物质的量，并计算Na+/K+。

4）光合作用交换参数：光合作用交换参数在晴朗日的09:00―11:00，采用LI-6800便携式光合作用测定系统在1 000 μmol/(m2·s)下测量各处理玉米从上往下数第3片完全展开叶的净光合速率（n）和气孔导度（s）。

5）丙二醛（MDA）：采用TBA法测定叶片丙二醛量。

6）过氧化氢酶（CAT酶）活性：采用紫外线吸收法测定过氧化氢酶活性[14]。

7）根干质量密度：用环刀（体积100 cm3）以植株主根处为中心取0～10 cm土层的原状土样，将每个环刀中的根挑出，用流水冲洗干净，放在80 ℃的烘箱烘48 h至恒质量。根干质量密度=根干质量/土块体积。

8）伤流量：在测量日的18:00用小刀在距地面10 cm处快速割断植株，套上已称质量（1）的装有脱脂棉的塑料袋，用皮筋扎口密封，12 h后收集伤流液称质量（2），伤流量（g/（株·12 h））=2-1。

1.4.3 产量指标

玉米收获时进行测产，将玉米植株装入密封袋在105 ℃烘箱内杀青2 h，然后75 ℃烘干至恒质量，确定地上干物质量、每株籽粒数、百粒质量和籽粒产量等产量指标，每个处理3次重复，取平均值。

1.5 数据分析

试验数据利用Excel进行记录和整理，运用SPSS25进行方差分析，采用Duncan法进行多重比较（=0.05），通过Origin 2018软件制图。

2 结果与分析

2.1 咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分的影响

图1为不同处理下0～40 cm土层盐分变化。由图1可知，咸淡水交替灌溉方式和灌水定额以及二者的交互作用对土壤含盐量均有显著影响（＜0.05）。图1（a）—图1（d）中，咸淡水交替灌溉明显提高了0～40 cm土层平均含盐量，且灌水定额越大含盐量变化越剧烈。图1（b）中，B1处理（＜0.05）灌溉微咸水后0～40 cm土层含盐量急剧升高。图1（c）中，B2处理（＜0.05）灌溉微咸水后0～40 cm土层含盐量升高，且上升幅度最大，B2W1、B2W2、B2W3处理和B2W4处理比灌溉微咸水前分别上升114.6%、174.5%、200.5%和188.3%，而B1处理含盐量比8月13日降低。图1（d）中，B3处理（＜0.05）灌溉微咸水后0～40 cm土层含盐量升高，B1处理和B2处理土壤含盐量比9月19日降低；与图1（a）0～40 cm土层相比，B0处理出现脱盐现象，含盐量降低25.9%～42.6%，B1、B2处理和B3处理出现积盐现象，含盐量分别升高34.9%～58.5%、73.7%～110.4%和88.7%～128.7%。图1（b）—图1（d）中，0～40 cm土层含盐量随微咸水灌水定额的增加而升高，但增至1.2c时，含盐量比W3处理（1.0c）有所降低，其中B1处理淋洗效果较好（图1（b）），B1W4处理比B1W3处理含盐量降低9.9%。

图1 不同处理下0～40 cm土层平均盐分变化

2.2 咸淡水交替灌溉下灌水定额对玉米叶片相对含水率、ABA质量比和ωNa+/ωK+的影响

表3为不同处理下玉米叶片水盐状态情况。由表3可知，咸淡水交替灌溉方式和灌水定额以及二者的交互作用对叶片相对含水率、ABA质量比和Na+/K+存在显著影响（＜0.05）。微咸水灌溉使叶片相对含水率降低，Na+/K+和ABA质量比升高。B1、B2处理和B3处理叶片相对含水率较B0处理分别降低7.7%～25.6%、4.1%～4.8%和0.9%～1.5%，增加灌水定额使B2处理和B3处理降低幅度有所减小。随着灌水定额增加，B1处理叶片相对含水率降低，而B2处理和B3处理升高。B1、B2处理和B3处理Na+/K+较B0处理分别升高96.8%～109.9%、37.9%～57.1%和4.6%～10.2%，灌水定额的增加使B1处理Na+/K+升高，B2处理和B3处理Na+/K+从小到大依次为W1处理＜W2处理＜W4处理＜W3处理。叶片ABA质量比对咸淡水交替灌溉方式的响应规律与Na+/K+相似，对灌水定额的响应规律与叶片相对含水率相反。

表3 不同处理下玉米叶片相对含水率、ABA质量比和ωNa+/ωK+

注 数据为平均值±标准差。每列数值后不同小写字母表示差异显著（<0.05），下同

2.3 咸淡水交替灌溉下灌水定额对玉米叶片光合参数及氧化应激指标的影响

表4为不同处理下玉米叶片光合参数和氧化应激指标。从表4可以看出，咸淡水交替灌溉方式和灌水定额以及二者的交互作用对夏玉米叶片n、s、MDA量和CAT酶活性存在显著影响（＜0.05）。微咸水灌溉减弱了光合作用，促进MDA的积累，提高CAT酶活性。B1、B2处理和B3处理n较B0处理分别降低40.5%～69.3%、23.0%～24.7%和14.5%～15.2%，s分别降低32.3%～68.0%、29.2%～31.1%和13.7%～14.5%，MDA量分别升高47.1%～146.0%、34.9%～38.8%和13.5%～15.2%，CAT酶活性分别升高74.2%～163.2%、47.1%～56.4%和13.0%～16.0%，随着灌水定额的增加，B2和B3处理的n和s的降低幅度及MDA量和CAT酶活性的升高幅度均有所减小，而B1处理的变化幅度却有所增大。n和s在B1处理中随灌水定额的增加而降低，在B2处理和B3处理中随灌水定额的增加呈升高趋势，MDA量和CAT酶活性对灌水定额的响应规律与n和s相反。

表4 不同处理下玉米叶片光合参数和氧化应激指标

2.4 咸淡水交替灌溉下灌水定额对玉米根系生长和产量及其构成因子的影响

表5为不同处理下玉米根系生长情况和产量及其构成因子，咸淡水交替灌溉方式和灌水定额以及二者的交互作用对夏玉米根干质量密度、伤流量和产量以及其构成因子存在显著影响（＜0.05）。与淡水灌溉相比，咸淡水交替灌溉能抑制上层根系生长，灌水定额相同时，根干质量密度和伤流量从小到大依次为B1处理＜B2处理＜B3处理＜B0处理，与相同灌水定额下B0处理相比，增加灌水定额减小了B2处理和B3处理根干质量密度和伤流量的降低幅度，却增大了B1处理降低幅度。微咸水的使用降低了夏玉米的地上干物质量、籽粒数、百粒质量以及籽粒产量，产量及其构成因子从小到大依次为B1处理＜B2处理＜B3处理＜B0处理，增加灌水定额加剧了B1处理减产程度，但使B2处理和B3处理减产幅度有所减小，尤其是B3处理，产量较相同灌水定额下淡水灌溉仅降低了1.5%～2.0%。对于籽粒数和籽粒产量，B1处理和B2处理与B0处理差异显著，百粒质量只有B1处理显著降低，较B0处理降低了8.9%～24.8%。

表5 不同处理下玉米的根系生长情况和产量及其构成因子

3 讨论

微咸水灌溉可导致土壤含盐量升高，引起土壤积盐，限制作物吸收水分，造成减产。朱成立等[15]进行了夏玉米咸淡水交替灌溉盆栽试验，发现“淡咸淡”处理土壤含盐量增幅最大。本研究中，抽雄—吐丝期灌溉微咸水0～40 cm土层含盐量较灌溉前增幅最大，与前人研究结果[15]一致，可能是抽雄—吐丝期天气炎热，蒸散发量比较大，玉米需水量大，灌溉水量较多使得带入土壤的盐分较多。此外，微咸水灌水定额增加时土壤含盐量随之升高，但增至1.2c时，土壤含盐量明显低于1.0c处理，这可能是因为灌水定额增加至1.2c时有利于盐分淋洗，盐分随水分向土壤深层转移。朱槿槿等[16]开展了咸淡水交替灌溉的室内土柱试验，提出咸淡交替灌溉的平均土壤含盐量小于淡咸交替灌溉。本研究中，生育期末，六叶—抽雄期灌溉微咸水土壤积盐程度较低，可能是由于灌溉微咸水时期较早，生育中后期长时间的淡水灌溉将土壤盐分淋洗到深层；抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期灌溉微咸水土壤积盐程度较高，前者可能是因为抽雄—吐丝期灌溉微咸水较多，而之后淡水淋洗不充分，后者可能是因为生育期末未经淡水淋洗，大量盐分残留在上层土壤，由此可见，使用微咸水灌溉后需要进行大量淡水灌溉以降低土壤盐分，与前人提出的观点一致[16]。

Munns[17]提出盐胁迫对植物生长影响分为2个阶段，即渗透胁迫和离子毒害。已有研究表明，盐分胁迫能抑制光合作用过程[18]，造成较强的过氧化胁迫[15]。本研究发现，越早灌溉微咸水，玉米叶片相对含水率越低，更易受Na+毒害，叶片老化脱落速度越快，光合作用受阻越严重，膜脂过氧化产物MDA量和CAT酶活性越高，增加灌水定额在一定程度上能降低抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期灌溉微咸水时盐分胁迫危害程度，而在六叶—抽雄期使用微咸水灌溉各生理指标对灌水定额的响应规律与其他灌溉方式不同，一方面，六叶—抽雄期玉米正处于营养生长阶段，耐盐性较弱[19]，此时灌溉微咸水会加剧盐分胁迫，对玉米造成不可逆伤害，且微咸水灌水定额越大盐分胁迫越剧烈；另一方面，六叶—抽雄期灌溉微咸水时期较早，且后期淡水未将玉米根系土壤盐分淋洗完全，这使得玉米受盐分胁迫时间增长。此外，朱成立等[3]通过夏玉米盆栽试验提出由于玉米在营养阶段对Na+抗斥能力差，所以在壮苗期和拔节抽雄期灌溉微咸水更易产生离子胁迫，叶片钠钾比比较高。本研究发现六叶—抽雄期灌溉微咸水时灌水定额的增加会大幅提高叶片的Na+/K+，这与前人研究一致[3]，抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期灌溉微咸水叶片Na+/K+也会有所增加，当灌水定额增至1.2c时，Na+/K+有所降低，可能是因为灌水定额为1.2c时咸淡水交替灌溉对土壤盐分有淋洗作用，Na+向土壤深层转移。

作物根系的生长与土壤水分状况密切相关，并会影响作物生长及产量。灌溉微咸水降低了土壤溶液渗透势，使根系吸水愈发困难，上层根系的生长受到抑制。李逸[20]进行了关于灌水量对夏玉米根系影响的小区试验，研究表明，随着灌水量的增加，表面根密度逐渐增大，原因是灌溉量的增加导致较粗的根主要集中在上部土壤中。本试验中，除六叶—抽雄期灌溉微咸水的灌水方式以外，根质量密度随灌水定额的减少而降低，与前人研究结果[20]一致，这是由于生育中后期玉米植株耐盐性增强但对水分较为敏感，根系生长受灌水定额的影响较大。伤流量的多少在一定意义上代表根系活性的强弱[21]，其变化规律与根干质量密度相似，说明减少灌水定额（除了六叶—抽雄期灌溉微咸水的灌水方式）和提早使用微咸水能降低根系活力。叶片相对含水率的降低、Na+/K+的升高、光合作用的减弱以及根系受限的生长情况对夏玉米生长和产量造成了不利影响。与持续灌溉淡水相比，灌溉微咸水存在减产风险，灌水定额相同时，不同咸淡水交替灌溉方式下地上干物质量、籽粒数、百粒质量以及籽粒产量均呈下降趋势，在六叶—抽雄期和抽雄—吐丝期灌溉微咸水玉米的籽粒产量降幅较大。“库源”理论是分析作物产量的重要方法，作物高产离不开“库源”关系的协调发展[22]。六叶—抽雄期和抽雄—吐丝期灌溉微咸水玉米籽粒数显著降低，属于“库”型限制，可能是因为抽雄—吐丝期是夏玉米形成籽粒的关键时期，在此时或者早期进行微咸水灌溉会降低酸转化酶活性，造成籽粒流产，降低成粒率[23]。对于百粒质量，只有在六叶—抽雄期灌溉微咸水的灌水方式显著降低，属于“源”型限制，这是由于在盐分敏感的营养阶段灌溉微咸水，严重抑制了作物生长，夏玉米植株矮小，叶片光合作用弱，光合产物不足以充分供给灌浆期籽粒形成。此外，与相同灌水定额持续淡水灌溉相比，除在六叶—抽雄期灌溉微咸水的灌水方式以外，灌水定额的增加减小了夏玉米产量的下降幅度，尤其是在吐丝—成熟期使用微咸水灌溉，较大灌水定额使其实现了高产，这可能是因为抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期植株耐盐性能增强[19]，但对水分的敏感程度加深，水分亏缺会造成不同程度的减产，需增加灌水定额保证其产量，这与路振广等[24]通过大田玉米试验提出的需水关键期缺水对玉米产量影响较大而非需水关键期缺水对作物产量影响不大这一结论一致。

综上，咸淡水交替灌溉下灌水定额的大小影响土壤含盐量和夏玉米的生长及产量。生育中后期灌溉微咸水土壤积盐严重，使用较大的灌水定额可以降低土壤含盐量，减小土壤盐碱化风险。微咸水使用时间越早对夏玉米叶片越不利，在抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期灌溉微咸水时，增加灌水定额能降低这一影响程度，但在六叶—抽雄期灌溉微咸水时增加灌水定额加剧了盐分胁迫。微咸水使用时间提前会抑制夏玉米上层根系生长，降低产量，在抽雄—吐丝期和吐丝—成熟期灌溉微咸水时灌水定额的增加改善了根系生长情况和产量，尤其是在吐丝—成熟期灌溉微咸水的灌水方式，在吐丝—成熟期使用较大的灌水定额使夏玉米实现了高产，有利于保障农业的正常稳定生产。本研究建立在1 a盆栽试验的基础上，主要研究作物生理生长对咸淡水交替灌溉方式和灌水定额的响应机理，后续研究仍需要进行田间试验进一步验证咸淡水交替灌溉方式和灌水定额对土壤盐碱化及作物生产的长期影响。

4 结论

1）生育中后期灌溉微咸水0～40 cm土层积盐较为严重，比初始土壤含盐量分别升高73.7%～110.4%和88.7%～128.7%，而灌水定额为1.2c时咸淡水交替灌溉具有一定的淋洗效果，尤其是在六叶—抽雄期灌溉微咸水，1.2c处理0～40 cm土层含盐量比1.0c降低9.9%。

2）微咸水灌溉时间越早，玉米叶片受影响程度越大，增加灌水定额加剧了B1处理盐分胁迫危害，但可以缓解B2处理和B3处理叶片受影响的程度，有利于夏玉米的生长。

3）越早使用微咸水对夏玉米上层根系生长及产量的影响程度越大，增加灌水定额可以促进B2处理和B3处理夏玉米根系生长，减小产量降低幅度，尤其是B3处理，产量较相同灌水定额下淡水灌溉仅降低了1.5%～2.0%。

4）夏玉米生育前期不宜使用微咸水灌溉，生育后期使用微咸水灌溉并适当增加灌水定额是较理想的咸淡水交替灌溉方式，既能降低土壤盐碱化风险，又能实现高产。

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The Effects of Alternate Saline and Fresh Water Irrigation on Soil Salinity and Physiological Traits of Summer Maize

ZHANG Fan, ZHU Chengli*, HUANG Mingyi, CAO Leiqi, XU Yulin, ZHOU Ronghui

(Hohai University, Nanjing 210098, China)

【】The lack of freshwater is a main limiting factor in agricultural production in northern China. As a mitigation, brackish waters including saline groundwater and treated wastewater have been tipped as a supplementary source for irrigation. Since brackish waters are rich in dissolved salts, it is critical to assess the impact of long-term brackish water irrigation on soil quality and its consequence for crop growth. The purpose of this paper is to fill this knowledge gap by systematically studying the influence of alternate fresh and saline water irrigation on soil salinity and crop growth.【】The pot experiments were conducted under rain-proof conditions with summer maize used as the model plant. We compared four irrigation amounts: 60% (W1), 80% (W2), 100% (W3) and 120% (W4) of the potential evapotranspiration (c). Saline water with concentration of 3 g/L was irrigated at the cob development-pollination stage (B1), pollination stage-kernel development stage (B2), and pollination-harvest stage (B3), respectively. For each irrigation amount, freshwater irrigation in the whole growth season was taken as the control. In each treatment, we measured soil salt content, physiological traits and ultimate yield of the maize.【】①For irrigation amount W4, alternate fresh and saline water irrigation desalinated the soil, especially B1 where the average salt content in 0～40 cm soil was 9.9% lower than that in W3. After harvest, B0 reduced initial salt content in 0～40 cm soil by 25.9%～42.6% depending on irrigation amounts, while B1, B2 and B3 resulted in salt accumulation with the salt content in the top 0～40 cm soil increased by 34.9%～58.5%, 73.7%～110.4% and 88.7%～128.7%, respectively, compared with the initial salt content. ②Irrigating with the saline water too early had a detrimental effect on leaves. It was found that B1 hindered photosynthesis with the net photosynthetic rate (n) and stomatal conductance (s) reduced by 40.5%～69.3% and 32.3%～68.0%, respectively, compared to that in B0. ③Irrigating with the saline water too early as in B1 hampered root development thereby reducing its water and nutrient uptake, which led to a yield reduction. In contrast, delaying the saline water irrigation as in B2 and B3 only marginally comprised the yield, with the yield reduction in B3 being 1.5%～2.0% compared with the control with freshwater irrigation.【】Irrigating summer maize using saline water at concentration of 3 g/L does not considerably compromise its yield only when implementing at its late growth stage. An appropriate increase in irrigation amount can further reduce the risk of soil salinization and achieve high yield.

summer maize; brackish water; alternate fresh and saline water irrigation;irrigation quota soil salinity; yield

1672 - 3317（2021）12 - 0061 - 09

S275

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021198

张帆, 朱成立, 黄明逸, 等. 咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长指标的影响[J]. 灌溉排水学报, 2021, 40(12): 61-69.

ZHANG Fan, ZHU Chengli, HUANG Mingyi, et al. The Effects of Alternate Saline and Fresh Water Irrigation on Soil Salinity and Physiological Traits of Summer Maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(12): 61-69.

2021-05-12

国家重点研发计划项目（2020YFD0900701）；江苏省博士后科研资助计划项目（2021K598C）

张帆（1997-），女。硕士研究生，主要从事高效灌排理论与技术研究。E-mail: zhangffhhu@163.com

朱成立（1966-），男。教授，博士，主要从事水土资源规划、高效灌排理论与技术研究。E-mail: clz@hhu.edu.cn

责任编辑：陆红飞