崔佳音，李秀芳，吴世清，邵光成，刘少航

（1.河海大学农业科学与工程学院，南京210098；2.滨州市引黄灌溉服务中心，山东滨州256600；3.水利部海河水利委员会，天津300181；4.骆马湖水利管理局新沂河道管理局，江苏徐州221000）

0 引言

目前，制约我国农业发展的关键因素是水资源短缺[1]，非充分灌溉在一定程度上可以减少灌溉用水量，但在水资源总量减少的趋势下，利用苦咸水灌溉也是缓解灌溉用水压力的有效方式。而苦咸水灌溉有利有弊，在为植物生长提供所需水分的同时，还会引起土壤盐分的累积，限制植物生长过程、降低植物产量和品质，从而影响经济效益[2]。因此，研究如何制定有效方法来改善苦咸水灌溉带来的危害对缺水地区作物高质量高效率生产具有重要意义。

生物炭是生物质不完全燃烧裂解的产物，疏松多孔，化学性质稳定，被广泛用于土壤改良。施用生物炭可提高土壤田间持水率和速效磷含量[3]，减小土壤容重，增大土壤孔隙度，提高作物水分肥料利用效率[4]。已有研究表明，生物炭还田还可提高土壤有机碳、总氮、总磷含量，保留土壤酶活性，促进作物根系发育从而增加作物产量[5-7]。雷蕾[8]等研究发现生物炭添加可以缩短水稻节间长度,增大茎秆壁厚和节间外径,降低水稻的倒伏指数,显著提升水稻抗倒伏能力。赵红玉等[9]以冬小麦为研究对象，在避雨条件下进行了不同咸水和生物炭组合方式的田间试验，研究发现冬小麦产量在单一微咸水灌溉下下降了12.04%，而施加生物炭后作物籽粒质量和收获指数显著提高。高言[10]等通过室内土柱模拟试验研究发现生物炭减缓了土壤水分入渗，抑制了土壤蒸发，且添加量在3%～5%时效果最佳。

Siddique 等人[11]开展为期2 a 的大田试验，研究结果表明，生物炭可使土壤盐渍度显著下降，提高玉米的叶面积指数和产量。Elshaikh 等[12]发现生物炭可缓解盐分胁迫，提高土壤生产力。现有研究主要集中在如何利用生物炭调控温室气体排放、增加作物产量和改善土壤环境等方面[13-15]。然而，苦咸水灌溉后生物炭施加如何影响玉米生长，能否缓解苦咸水灌溉造成的盐分胁迫？相关研究尚比较缺乏。本研究旨在通过桶栽试验，系统分析生物炭添加对苦咸水灌溉下作物产量及水分利用效率的影响，摸清生物炭如何缓解咸水灌溉带来的危害，为制定节水、高产和环境友好型的苦咸水灌溉制度提供一定理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况及材料

试验区位于河海大学节水园区内（31°57′N，118°50′E），试验所用玉米品种为“登海605”。整个生育期划分为苗期、拔节期、抽雄期和灌浆成熟期。试验所用生物炭灰分含量为5%，比表面积为600 m2/g，pH 为7。试验用土质地为黏壤土，取自试验区20 cm 之内的土壤表层。用于灌溉的苦咸水矿化度为8.40～9.60 g/L，K+含量为5.44 mg/L，Ca2+含量为285.80 mg/L，Na+含量为26.10 mg/L，Mg2+含量为395.80 mg/L，EC值为12.30 mS/cm，pH 值为8.10；用于灌溉的淡水K+含量为2.40 mg/L，Ca2+含量为39.30 mg/L，Na+含量为12.19 mg/L，Mg2+含量为7.84 mg/L，EC值为0.34 mS/cm，pH值为7.26。

1.2 试验设计

试验于2020年7月开始，2020年10月结束，玉米播种日期为2020年7月6日，在避雨条件下进行桶栽试验，同时施加适量复合肥（750 kg/hm²）作为基肥。玉米苗期易受盐分胁迫影响，为防止影响出苗率，咸水灌溉处理于拔节期初开始，苗期各处理用淡水进行灌溉，且灌水量相同。2020年10月25日完成玉米收割，整个生育周期共计110 d。

试验共12 个处理，每个处理进行3 次重复,具体试验方案设计如表1所示。试验过程中，向原样苦咸水添加淡水至试验设定灌溉咸水矿化度再进行灌溉。拔节期后分别于8月11日、8月18日、8月25日、9月2日、9月8日、9月14日灌溉等量不同矿化度的苦咸水，各日期灌水量分别为3、8、6、6.5、6、4 kg，12个处理均在灌浆成熟后期灌溉2 kg的淡水，作为补水处理。

表1 试验方案设计Tab.1 Design of test scheme

将自然风干的土样过2 mm 筛后，在桶内以10 cm 为单位分层压实填入，试验用桶尺寸如图1所示。根据试验处理要求，将0%、2%、5%含量的生物炭掺于30 cm 的土层内（生物炭含量按照占30 cm土层内的土壤质量计算）。

图1 试验装置（单位：cm）Fig.1 Test device drawing

1.3 观测内容与测定方法

用直径为2 cm 的取土器分别于4 个生育期结束后对每桶进行取土，风干后测定土壤电导率(EC)值。先采用浸提法提取水溶性盐，土壤EC用电导率仪（型号为DDS-307）进行测定，同一水样重复测定3次。

玉米生长指标从壮苗期开始观测，每隔10 d 观测一次。使用皮尺量取各玉米植株的株高，用卷尺观测各玉米植株健康叶片的长度和宽度，并计算得出其叶面积（0.75×叶长×叶宽），使用手持式叶绿素仪(SPAD-502)测定玉米叶片叶绿素含量。株高、叶面积和叶绿素含量同一植株均测量3 次取其平均值。

玉米收获后，剪下各植株土层以上部分，分拣茎、叶、穗，对玉米进行脱粒；挖出根部，并尽量确保每个重复根系的完好度。清水洗净各植株及根系，对根系进行分析扫描，数字化处理得到的根系图片，测量计算出总根长TRL、根表面积RSA和根体积RV等根系形态指标；所有生物量均在烘箱中烘干至恒重，称取单株籽粒重、根干重及地上部干物质重。

作物蒸散量根据各生育期及整个生育期桶内水分平衡进行估算。本试验为避雨桶栽试验，整个过程中无降水、径流和渗漏，实际耗水量约等于灌水量。因此土壤水分平衡方程可简化为：

式中：I为时段内的总灌溉量，L；V为土壤体积，L；θi为初始土壤含水率，%；θf为最终土壤含水率，%。

则单株玉米的水分利用效率（WUE）计算公式为：

式中：W为地上部干重，g；ET为整个生育期内作物蒸散量，L。

1.4 数据处理

本试验所得数据借助Excle 2016 进行处理，采用SPSS 22.0软件对各处理结果进行显著性分析，采用Origin 2017软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 苦咸水灌溉下生物炭施加对土壤电导率的影响

不同处理全生育期土壤电导率测定结果如图2所示。玉米苗期的电导率与土壤深度成正比，这是由于用于试验的土壤为前一年咸水灌溉所用土壤，相当于提前淋洗了试验土壤；拔节期和抽雄期咸水灌溉向土壤中引入大量盐分，各土层EC值逐渐升高。灌浆成熟期后不灌溉咸水，不引入外来盐分，土壤盐分受淋洗作用影响向下层土壤运移，因此抽雄期土壤盐分累积最大，玉米受盐分胁迫最严重，此时土壤EC值的响应规律最能够体现出生物炭施用对土壤总盐含量和玉米生长的影响。灌浆成熟期，淡水灌溉下，施加生物炭的处理土壤电导率均低于未施加生物炭的处理，2%生物炭为降低土壤EC值的最佳配比。4 g/L 苦咸水灌溉下，土壤电导率随生物炭施加量的增加先升高后降低，表现为B2S4>B5S4>B0S4，5 g/L 和6 g/L 苦咸水灌溉下，土壤电导率随生物炭施加量的增加而降低。总体来说，不施加生物炭的处理含盐量高于施加生物炭的处理，但灌溉较高（6 g/L）矿化度苦咸水时，由于抽雄期土壤盐分累积过多，生物炭的吸附性能饱和，不能够起到有效的缓解作用。

图2 不同生物炭施用量及灌溉水矿化度处理下土壤电导率变化情况Fig.2 Changes of soil electrical conductivity under different biochar application rates and salinity of irrigation water

2.2 苦咸水灌溉下生物炭施加对玉米形态指标的影响

2.2.1 对株高的影响

不同处理下玉米株高情况见图3。生物炭施用量相同时，株高随灌溉水矿化度增加而降低。灌溉淡水或6 g/L 苦咸水，株高随生物炭施加量的增加先增大后减小，2%的生物炭施用量下玉米植株最高，其次是5%生物炭处理；灌溉水矿化度为5 g/L 时，株高随生物炭施加量的增加而增大，表现为B5S5＞B2S5＞B0S5，而灌溉水矿化度4 g/L 时，这种响应规律则完全相反，其变化趋势为B0S4＞B2S4＞B5S4，这可能是因为该苦咸水灌溉处理下盐分胁迫较小，有一定的促进作用，生物炭的改良作用没有得到发挥，反而由于其极强的吸附性能，吸收了土壤中的养分和水分，从而带来了负面影响，不过此时各生物炭处理之间没有出现显著差异。

图3 不同生物炭施用量及灌溉水矿化度处理下玉米株高随时间的动态变化Fig.3 Dynamic changes of maize plant height with time under different biochar application rates and salinity of irrigation water

2.2.2 对叶面积的影响

不同处理下玉米叶面积情况见图4。生物炭施用量相同，灌溉水矿化度不同时：无生物炭添加时，叶面积由大到小依次为B0S4>B0S6>B0S0>B0S5，处理间差异不显著；施用2%生物炭时，叶面积变化趋势为B2S5>B2S6>B2S4>B2S0，其中5 g/L 和6 g/L 苦咸水灌溉处理叶面积较4 g/L 苦咸水和淡水灌溉处理增长显著，而4 g/L 苦咸水与淡水灌溉下玉米叶面积差异不明显；生物炭施用量为5%时，叶面积响应规律呈现为B5S4>B5S5>B5S0>B5S6，4 g/L 苦咸水灌溉下叶面积明显大于淡水灌溉，而其余苦咸水灌溉处理无显著差异。总体来看，苦咸水灌溉可以有效增大玉米叶片面积，但其促进作用与灌溉水矿化度不存在明显的线性关系。灌溉水矿化度相同，生物炭施用量不同时：淡水灌溉时，玉米叶面积随生物炭施用量的增加而先减小后增大，表现为B0S0>B5S0>B2S0；4 g/L 和6 g/L苦咸水灌溉处理下，叶面积均随生物炭施加量的增多而减小，不同的是4 g/L 苦咸水灌溉下3 个处理没有显著差异，而6 g/L苦咸水灌溉下0%和2%生物炭处理间差异不显著，但均显著大于5%生物炭处理；5 g/L苦咸水灌溉处理下，玉米叶面积随生物炭施加量的增多先增大后减小，表现为B2S5>B0S5>B5S5。综上可知，除了在5 g/L 苦咸水灌溉处理下2%生物炭施用量表现出积极作用外，其余生物炭处理玉米叶片面积均小于同一矿化度苦咸水灌溉组中的无添加生物炭的处理，这说明在土壤中施用生物炭不具有增大玉米叶面积的效果。

图4 不同生物炭施用量及灌溉水矿化度处理下玉米叶面积随时间的动态变化Fig.4 Dynamic changes of maize leaf area with time under different biochar application rates and salinity of irrigation water

2.2.3 对根系的影响

不同处理下玉米根系形态变化见表2。不同生物炭施加量和灌溉水矿化度作为单一因子对玉米总根长的影响均显著，两者的交互作用也影响显著。灌溉水矿化度过高会抑制玉米根系发育，当生物炭施用量相同时，矿化度为6 g/L 的苦咸水灌溉下玉米总根长均小于淡水灌溉处理，而适当矿化度（4 g/L、5 g/L）苦咸水在0%和5%生物炭处理下可以促进玉米根系生长，总根长均大于淡水灌溉。当灌溉水矿化度相同时，玉米总根长随生物炭施加量的增加先减小后增大，但不同矿化度灌溉水处理下生物炭施用效果不一。淡水灌溉时，2%生物炭处理玉米总根长增幅最大，而灌溉水矿化度为5 g/L 时，5%生物炭施用量的效果最好。根表面积对生物炭和苦咸水灌溉的响应规律与总根长相同。

表2 不同生物炭施用量及灌溉水矿化度处理下玉米根系形态的变化Tab.2 Changes of maize root morphology under different biochar application rates and irrigation water salinity

生物炭施用量为0%时，玉米根体积随灌溉水矿化度的升高而减小；生物炭施用量为2%时，苦咸水灌溉会减小玉米体积；施用5%生物炭时，5 g/L矿化度的苦咸水灌溉处理的玉米根体积显著大于淡水灌溉处理。灌溉水矿化度相同，生物炭施用量不同时：淡水灌溉时，玉米体积随生物炭施用量的增加先增大后减小，生物炭施用效果不明显，各处理差异不显著；苦咸水灌溉时，玉米根体积随生物炭施用量的增加先减小后增大，仅在5 g/L 和6 g/L 矿化度的苦咸水灌溉下施用5%生物炭对玉米根体积有积极作用，其中B5S5 处理显著大于空白对照处理B0S0。综上，利用低矿化度苦咸水进行灌溉或者在高矿化度苦咸水灌溉的地区施用较多量的生物炭均不会伤害作物根系，反而可以促进根系生长发育。方差分析结果表明生物炭和苦咸水灌溉及其交互作用对玉米总根长、根表面积和根体积均有显著影响。

2.3 苦咸水灌溉下生物炭施加对玉米生理指标的影响

不同处理下玉米各生育阶段叶片SPAD 值见表3。壮苗期变化范围为35.10～38.30，拔节抽雄期为34.10～39.50，灌浆成熟期为29.50～38.80。当灌溉水矿化度相同，生物炭施用量不同时：淡水和较低矿化度（4 g/L、5 g/L）苦咸水灌溉下，随着玉米生育进程的发展，叶片SPAD 值均先升高后下降（前期玉米进行营养生长，叶片增大，叶绿素含量升高；后期转为生殖生长，叶绿素含量下降，峰值出现在拔节期附近）；壮苗期开始进行苦咸水灌溉处理后，矿化度为6 g/L 的苦咸水灌溉下玉米叶片SPAD 在随后的生育阶段内逐渐降低。拔节抽雄期和灌浆成熟期，进行苦咸水灌溉处理的玉米叶片SPAD 值总体上随灌溉水矿化度的增大而减小，且当生物炭施用量相同时，最高矿化度苦咸水灌溉下SPAD 值显著低于淡水灌溉处理，这点与RAO G G 等人[16]的研究结论相符合。灌溉水矿化度相同，生物炭施用量不同时，由于苗期未灌溉苦咸水，故对不同生物炭施用量处理组的均值进行比较，叶片SPAD 值仅随生物炭施加量的增大而略有上升，方差分析结果也显示此时生物炭的影响不显著。壮苗期后，相同矿化度苦咸水灌溉下，叶片SPAD 值对生物炭的响应规律也大致符合这一趋势。因此生物炭的添加会抵消苦咸水灌溉的部分负面作用。结合上文对于叶片面积的分析，苦咸水灌溉会在一定程度上增大叶片面积，因此在生物炭与苦咸水灌溉的耦合作用下，玉米叶片这一重要营养器官能够更好地发挥其生理作用，但由表3可知，生物炭和苦咸水灌溉的交互作用对玉米SPAD值的影响并不显著。

表3 不同生物炭施用量和灌溉水矿化度处理玉米各生育阶段叶片SPAD值的变化Tab.3 Changes of leaf SPAD value at different growth stages of maize treated with different biochar application rates and salinity of irrigation water

2.4 苦咸水灌溉下生物炭施加对玉米产量及水分利用效率的影响

2.4.1 对产量的影响

由表4可知，玉米产量和水分利用效率对生物炭的响应规律大致相同。生物炭施加量相同时，单株籽粒重随苦咸水矿化度的升高而降低。对比灌溉水矿化度相同的各组，淡水灌溉处理下，生物炭有效提高了玉米单株籽粒重，且施用量越大增产效果越好；4 g/L 矿化度苦咸水灌溉处理下，玉米单株籽粒重随生物炭施加量的增加先降低后升高；而5 g/L、6 g/L苦咸水处理下，单株籽粒重随生物炭施加量的增加先升高后降低，在施加2%生物炭时取得最高产量。

当生物炭施加量相同时，地上部干重随灌溉水矿化度的增大而逐渐降低。其中地上部干重为玉米茎、叶和穗的干重总和。对比灌溉水矿化度相同的各组，淡水灌溉下，玉米地上部干重随生物炭施用量的增加而增大，而苦咸水灌溉下总体趋势表现为2%生物炭处理玉米地上部干重值最大。对于总生物量（地上部干重和根干重的总和）而言，当生物炭施加量相同时，玉米总生物量总体变化趋势表现为随灌溉水矿化度的升高而降低，最高和最低矿化度处理间差异显著。对比灌溉水矿化度相同的各组，除4 g/L 矿化度苦咸水灌溉外，其余矿化度灌溉水处理下添加生物炭均能促进玉米干物质的积累，高矿化度苦咸水灌溉处理（5 g/L、6 g/L）下施加2%生物炭时玉米总生物量最大，淡水灌溉处理下5%生物炭收益最高。B5S0 处理玉米总生物量最大，较空白对照处理B0S0 增加19.91%；B0S6 处理最小，较空白对照处理B0S0 减少35.54%。

2.4.2 对水分利用效率的影响

水分利用效率是衡量作物生长适宜程度及措施节水效率的重要指标，不同生物炭施用量和灌溉水矿化度组合下玉米水分利用效率的变化见表4。总的来说，生物炭施用量相同时，玉米的WUE随灌溉水矿化度的升高而降低，且灌溉水矿化度为6 g/L 时显著低于淡水灌溉处理。灌溉水矿化度相同时，不同生物炭施用量下玉米水分利用效率间差异均不显著。灌溉水矿化度为4 g/L 时，水分利用效率由大到小依次为B0S4、B5S4、B2S4；矿化度为5 g/L 时，WUE由大到小依次为B2S5、B5S5、B0S5；矿化度为6g/L 时，水分利用效率由大到小依次为B2S6、B5S6、B0S6。淡水灌溉时，生物炭施用量的增加提升了WUE，且生物炭施用量增至5%时，这种提升效果最为显著。对玉米WUE进行双因素分析的结果表明生物炭对单株WUE的影响不显著，其与苦咸水灌溉的交互作用也不显著，但灌溉水矿化度对水分利用效率的影响显著。试验结果显示，与空白对照B0S0 处理相比，苦咸水灌溉处理下WUE均有所降低，下降幅度为1.60%～33.90%。

表4 不同生物炭施用量和灌溉水矿化度处理下玉米产量及水分利用效率Tab.4 Maize yield and water use efficiency under different biochar application rates and irrigation water salinity

3 讨论

苦咸水灌溉会使土壤盐分累积，导致作物减产。因此，对苦咸水灌溉地区土壤进行改良，改善其盐分累积的现象，有助于缓解作物盐分胁迫而造成的减产。生物炭疏松多孔，可以吸附土壤中的盐分，施加后可有效降低土壤电导率。本研究的结果也证明，施加了生物炭的土壤盐分含量总体上低于未施加生物炭的处理，但当灌溉水矿化度较高（6 g/L）时，由于抽雄期土壤盐分累积过多，生物炭的吸附性能饱和，不能够起到有效的缓解作用。因此生物炭作为一种优良的土壤改良剂，具有缓解苦咸水灌溉下作物盐分胁迫的潜力。岳燕等[17]的研究表明，土壤含盐量在2%生物炭施用下明显降低，降低率可达34.25%。刘易等[18]研究发现，较少的添加生物炭能够降低土壤可溶性盐含量，但添加量过多反而会使土壤盐分升高。李际会[19]等同时将秸秆和生物炭加入到大棚土壤中，研究其对土壤可溶性盐含量的影响，结果表明，适量添加生物炭(0.50%和1%)或秸秆(1.40%和2.90%)可以减小土壤可溶性盐含量，但生物炭添加量增大至5%时反而增大其含量，主要由于生物炭的可溶性盐含量低于土壤中可溶性盐含量，加入生物炭后对土壤中可溶性盐含量产生稀释作用[20]，另外生物炭可以吸附土壤中的盐分[21]，从而降低了土壤可溶性盐含量，而生物炭添加量的增大亦会使随之加入的可溶性盐含量逐渐增大，足以抵消稀释和吸附作用。

土壤中盐分过高会影响作物生长状态，降低植株株高和叶面积。本研究中，苦咸水灌溉对玉米株高的负面影响显著，使株高降低2.66%～10.26%，较高矿化度苦咸水（5 g/L）灌溉下，在土壤中添加生物炭可以缓解盐分胁迫，施用量越大，玉米株高增幅越大。对于叶面积来说，适宜矿化度的苦咸水灌溉可以一定程度上增大玉米叶面积，而同一矿化度若咸水灌溉下，生物炭的施用不会增大玉米叶面积；生物炭施用量与叶面积的减幅呈线性关系。但生物炭在和苦咸水灌溉耦合作用下可能促进玉米叶片生长：2%生物炭施用量和矿化度为5 g/L 的苦咸水灌溉处理下，玉米叶片面积较空白对照处理B0S0显著增大，这与已有研究结果相同。张勇[22]等对4个生育期内的玉米进行不同矿化度微咸水灌溉(1.75、3、4、5 g/L)，结果表明：同一生育期内,株高随灌溉水矿化度的升高而降低，叶面积最大值随灌溉水矿化度的升高而减小。朱成立[23]等的研究表明，生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,缓解盐分胁迫对玉米的危害,生物炭施用能够增加玉米各生长阶段的株高，在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。

盐分胁迫会使根系生长发育受到抑制。低矿化度苦咸水灌溉下玉米根系总根长、根表面积均显著增加，而矿化度进一步升高后，根系生长受到抑制，但施加5%生物炭后，盐分胁迫可得到一定程度的缓解，总根长、根表面积和根体积均大于对照处理B0S0。董秀秀[24]等以新疆棉花根系为研究对象，采用模块根分级的方法研究不同根序根系的形态和生理特征以及它们对添加生物炭（BC）的响应，结果表明生物炭添加优化了根系形态、提高了生理活性。梁晓艳[25]等发现添加生物炭可显著促进藜麦根系的形态发育，增加根系长度、根表面积、根体积及根尖数。勾芒芒[26]等的研究也有类似的结论。

王利军[27]等的研究表明，盐分胁迫可对叶绿素产生影响，因此测定叶片SPAD 值对探究苦咸水灌溉下生物炭施加对玉米生理生长的响应规律具有重要意义。本研究中，苦咸水灌溉会降低玉米SPAD 值，而在壮苗期后，相同矿化度苦咸水灌溉下，叶片SPAD 值随生物炭施加量的增大而略有上升，因此生物炭的添加会抵消苦咸水灌溉的部分负面作用。迮裕雯[28]等认为生物炭可使盐分胁迫对玉米光合作用的危害有所缓解，朱成立[23]等研究发现微咸水灌溉导致玉米光合参数与叶绿素含量下降,且在盐分抗性相对薄弱的营养阶段,抑制作用较生殖阶段更为明显；生物炭作用下使得玉米各生长阶段光合参数和叶绿素含量大幅提高，5 g/L 微咸水处理下效果尤为明显，光合参数上升10.00%～15.40%,叶绿素含量上升21.90%～37.50%。

盐分累积通过伤害作物根系加速叶片的衰老，对光合作用、干物质分配等生理过程造成不利影响，最终导致作物减产。焦艳平[29]等在河北低平原地区开展大田灌溉试验，发现2 g/L 矿化度喷灌的夏玉米产量略低于淡水喷灌,对夏玉米的单株穗粒质量和产量无显著影响；3 g/L 矿化度会对夏玉米产量、百粒重和单株穗粒质量造成显著不利影响,大幅度减少作物产量。魏琛琛[30]等发现春玉米受微咸水灌溉影响，产量和水分利用效率在盐分胁迫下显著降低。微咸水灌溉使得玉米干物质产量较地下水灌溉减小了9.93%～16.15%，产量较地下水灌溉减小了30.88%～37.32%。本试验结果也表明，高矿化度苦咸水灌溉对玉米单株籽粒重、地上部干重、总生物量及水分利用效率存在显著影响，且与灌溉水矿化度呈负相关关系。而在较高矿化度（5 g/L、6 g/L）苦咸水灌溉下，施加生物炭可以降低其对玉米根系负面效应，提高玉米对水分的吸收利用，且施用2%生物炭的处理玉米单株籽粒重和总生物量均达到最大值。因此，在较高矿化度苦咸水灌溉的地区施加适量生物炭对玉米产量及水分利用效率的提高有积极影响。

综上所述，适当施用生物炭可以缓解咸水灌溉对作物生长的不利影响，从降低土壤含盐量、促进植株生长以及提高作物产量角度出发，2%生物炭施加量效果要优于5%生物炭施加量；从改善作物根系状况出发，5%生物炭施加效果更佳；综合考虑下，施加2%、5%生物炭在5 g/L 咸水灌溉下能有效改善作物生长环境，可为咸水资源的开发利用及合理的咸水灌溉制度提供参考，但仍需进一步研究不同矿化度咸水灌溉下适宜的生物炭改良剂产品和最佳施用配比。

4 结论

（1）咸水灌溉会使土壤含盐量升高，引起盐分累积，且累积量与灌溉水矿化度成正比，生物炭的施加能有效缓解盐分累积。施加生物炭能有效吸附土壤盐分，降低土壤EC值，但当灌溉水矿化度较高（6 g/L）时，由于抽雄期土壤盐分累积过多，生物炭的吸附性能饱和，不能够起到有效的缓解作用。

（2）咸水灌溉抑制玉米生长，生物炭有利于植株正常生长。适宜矿化度的苦咸水灌溉对玉米叶面积、总根长、根表面积、根体积具有促进作用，其中4 g/L 矿化度苦咸水灌溉刺激根系生长，具体表现为总根长、根表面积、根体积显著增加，矿化度进一步升高后，根系生长受到抑制。施加生物炭可以优化盐分胁迫对玉米生长造成的不利环境，改善作物根系状况，5%生物炭施用量的效果较好。

（3）咸水灌溉对玉米单株籽粒重、地上部干重、总生物量及水分利用效率存在显著影响。籽粒重、地上部干重、总生物量及水分利用效率与灌溉水矿化度呈负相关关系，在较高矿化度（5 g/L、6 g/L）苦咸水灌溉下，施加生物炭可以降低其对玉米根系负面效应，提高玉米对水分的吸收利用，以上各项指标施用2%生物炭的处理增幅最大。