滴灌水盐调控和沼液灌溉量对土壤环境和小白菜产量的影响

周 扬，李 娜，奚 辉，陈喜靖，沈阿林

（1.浙江农林大学 环境与资源学院，杭州 311300；
2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，杭州 310021）

随着我国畜禽养殖业集约化、规模化的发展，畜禽粪污成为农业面源污染的主要污染源，据《第二次全国污染源普查公报》统计显示，2017年全国畜禽养殖业排放的化学需氧量达到604.83 万t，占农业源排放总量的56.7%。畜禽粪污随意排放除带来严重恶臭污染外，其中含有的大量氮、磷还容易造成水源的富营养化污染，严重危害生态环境[1]。为减小畜禽粪污对环境的破坏，将畜禽粪便进行厌氧发酵处理成沼气沼液进行资源化利用是当前比较常见的处理方式[1]。沼液中含有丰富的营养物质[2-4]，施用沼液可以增加土壤有机质含量[5]，促进作物增产[6,7]，改善土壤结构，部分替代化肥[8]，提高土壤肥力实现养分再循环[10]。但是沼液中含有大量盐，不合理施用会导致土壤盐渍化，使植物难以生长[9,10]；
同时沼液中含有大量氮素，土壤中的硝态氮也易随水流失[11-13]，不合理的沼液利用不仅造成资源浪费还会污染生态环境；
而且沼液产生量大且相对集中，运输成本高，因此，合理消纳沼液对我国污染治理具有重要意义。

通过滴灌进行沼液的水肥一体化施用是重要的沼液利用技术手段[14]，滴灌具有小流量、长时间、高频率的特点，可以通过管道滴头等设备直接将沼液送到植物根部，对土壤结构影响小，使土壤保持适宜作物生长的环境[15,16]，即使施用盐分较高的水灌溉也可以将大部分盐分淋洗到作物根区以外的土壤中[17-19]。据姚荣江[20]等人采用土箱模拟试验研究表明，滴灌条件下，盐渍土盐分明显由水分入渗驱动盐分运移和蒸发扩散驱动水盐再分布，铵态氮含量更多在时间上表现出先增后减的趋势，硝态氮初始分布与水盐类似，后受硝化作用等因素的多重影响，空间分布与铵态氮类似，但由于硝态氮易随水流动，施肥结束后硝态氮会在湿润体边缘累积[12,13]。滴灌水盐调控可以通过控制土壤20 cm 深度处的土壤水基质势（SMP）来控制土壤盐分[21,22]，对控制和淋洗土壤盐分发挥了积极有效的作用。

目前关于土壤水盐运移、氮素转化与运移、沼液利用等的研究比较丰富，滴灌水盐调控理论和方法的研究多集中在水分和盐分的运移，很少有研究将旱作农田沼液消纳灌溉与滴灌水盐调控理论和方法结合起来，并分别和综合评价其对土壤盐分和养分以及作物生长的影响。叶菜类作物需氮量高，适应性强，适宜于南方地区四季种植，且对其需求量大，本研究以小白菜（Brassica chinensis L）为研究对象，研究不同土壤水基质势控制阈值和沼液滴灌量对土壤盐分、无机氮和小白菜产量的影响，力求在消纳沼液、保证土壤健康和小白菜产量的同时，找到合理的沼液灌溉管理方案。

1.1 供试材料与试验设计

试验于2021年10-12月在浙江省农业科学院温室采用盆栽的方式进行，试验作物为小白菜（早熟5 号）。试验所用沼液来自杭州临安锦兴农业开发有限公司，沼液主要养分含量见表1；
沼液电导率为6.62 dS/m；
pH 为8.03。试验土壤为壤土，采集于田间深度为0～40 cm 的土层，土壤饱和泥浆提取液电导率（ECe）为3.27 dS/m；
土壤饱和泥浆pH（pHe）为6.10，碱解氮167.66 mg/kg，速效钾139.35 mg/kg，有效磷209.83 mg/kg，有机质含量为1.59%，全氮为1.97 g/kg，风干过筛后利用定制的容器（直径20 cm，高50 cm）装填。考虑到南方平原区地下水埋深较浅，土壤质地粘重，装填容重1.30 g/cm3，深度为45 cm。容器底部有开孔，放置500 mL烧杯以收集土壤渗漏液，见图1。

图1 试验装置图Fig.1 Test setup diagram

表1 沼液主要养分含量Tab.1 Main nutrient contents of biogas slurry

目前有很多关于SMP对作物生长的研究[23-26]，有试验表明小白菜在SMP 为-10 kPa 时生长状况最好，0 和-20 kPa 不利于小白菜产量形成[24]。也有研究表明SMP 为-10、-20、-30、-40、-50 kPa 时，土壤基质势对白菜产量无显著影响，但灌溉总量随SMP 的降低明显减少[27]。本研究考虑到要在保证小白菜生长的同时最大程度消纳沼液，因此设置2个SMP控制阈值水平和5 个沼液灌溉量水平，SMP 控制水平分别为-10 kPa（A）与-30 kPa（B），沼液单次灌溉量分别为10、15、20、30和40 mm/次（10，15，20，30，40），每个处理4 次重复。0～20 cm土层土壤均匀混有2 g/kg复合肥（15-15-15），每盆播种约20 粒的小白菜种子，待出苗（2 叶一心）后保留6 株幼苗，再待到4 叶一心后保留3 株幼苗。试验采用的灌溉方式为重力式滴灌，试验前期只灌清水，20 cm 深度处SMP 控制阈值为-30 kPa，每次灌水10 mm，各处理相同；
待四叶一心后各处理均按照试验设计的SMP 控制阈值和沼液灌溉量灌溉沼液，灌溉沼液用清水稀释后的电导率为3.4 dS/m，pH为5.88；
沼液灌溉持续时间为：11月1日-12月5日，之后为减少小白菜生长期间植株体内硝酸盐的积累，灌溉水为清水（见表1），直至12月22日试验结束并进行采样。

1.2 试验方法

采用负压计监测土壤20 cm 深度处的SMP，负压计埋设在距灌水器2 cm 的位置，每天8：00 和17：00 进行读数，当土壤20 cm 深度处SMP达到控制阈值水平时即进行灌溉，记录灌水时间和灌溉频率，试验期间沼液和清水的灌溉频率和灌溉总量如表2所示。与此同时，用量筒测量并记录每盆盆栽底部的渗漏溶液体积，并采集水样于-20 ℃条件下保存，集中过滤后用流动分析仪（AutoAnalyzer 3，德国Bran+Luebbe）测定硝酸盐含量。在A20处理5、10、20、30、40 cm土层埋设5套土壤温湿盐传感器（TEROS 12，美国METER），传感器水平放置，由数据采集器（ZL6，美国METER）自动采集试验期间土壤含水量和土壤溶液EC的变化。试验结束后采集植物和土壤样品，测定小白菜产量。土壤样品根据灌水器位置辐射状进行采集，每盆3 个位点，垂直深度为：0～10、10～20、20～30、30～40 和40～45 cm。采集的土壤样品主要分析无机氮含量、ECe和pHe，其中，土壤ECe用饱和泥浆法提取后用雷磁DDS-307A 电导率仪测定，和用2 mol/L KCl，180 r/min 振荡浸提1 h，离心过滤后于AA3 连续流动分析仪测定，pHe用实验室pH 计（METTLER TOLEDO，FE20）测定。采用加权法计算0～20和20～40 cm 土壤样品的平均含量；
由于底部土壤水分需要在饱和后才能渗漏流出土壤，不同于自然条件，40～45 cm 的硝酸盐含量计入淋失硝酸盐总量。

表2 各处理灌溉量与灌溉次数Tab.2 Irrigation quantity and irrigation times of each treatment

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2019 进行初步数据整理和统计。利用PowerPoint Office 2019 和Origin 2020b 作图。通过IBM SPSS Statistics 26.0 软件中的单因素ANOVA 检验对不同SMP 阈值和灌溉量下的土壤铵态氮、硝态氮、ECe、pHe、小白菜产量和硝酸盐淋失量进行方差分析；
各指标之间的关联通过Pearson 相关分析进行检验；
采用主成分分析法对不同处理进行得分分析，对土壤ECe和硝酸盐淋失量进行正向化处理，计算公式为：

式中：X为正向化处理后的数据；
XA为逆向指标；
Xmax为样本最大值；
Xmin为样本最小值。

2.1 土壤盐分

SMP 控制阈值和单次灌溉量对土壤ECe的影响。由表3 可知，在0～20 cm 土层中，SMP 阈值为-30 kPa 时，不同单次灌溉量下的土壤ECe无显著差异（p>0.05）；
SMP 阈值为-10 kPa时，不同单次灌溉量下的土壤ECe有显著差异（p<0.05），10、15 mm 单次灌溉量处理的土壤ECe显著高于30、40 mm 单次灌溉量的处理，土壤ECe随单次灌溉量的增加逐渐减小。

表3 不同SMP阈值和不同单次灌溉量对土壤ECe的影响Tab.3 Effects of different SMP thresholds,different single irrigation amount on soil ECe

在20～40 cm 土层中，SMP 阈值为-30 kPa 时，不同单次灌溉量下的土壤ECe无显著差异（p>0.05）；
SMP 阈值为-10 kPa时，不同单次灌溉量下的土壤ECe有显著差异（p<0.05），单次灌溉量为20 mm 时，土壤ECe最高，30 mm 时最低。SMP 阈值为-30 kPa时，不同单次灌溉量下0～40 cm土层的土壤ECe无显著差异，可能是由于-30 kPa 下的处理除A10 处理外总清水灌溉量相近的原因。

由表4 可知，0～20 cm 土层，不同SMP 阈值以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤ECe均无显著影响（p>0.05），不同单次灌溉量对土壤ECe有显著影响（p<0.05）。20～40 cm土层，不同SMP 阈值、不同单次灌溉量以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤ECe均无显著影响（p>0.05）。20～40 cm 土层的ECe普遍高于0～20 cm 土层，且灌溉后各处理的土壤ECe均低于灌溉前。

表4 不同SMP阈值和不同单次灌溉量及二者交互作用对土壤ECe的影响Tab.4 Effects of different SMP thresholds,different single irrigation amount and their interaction on soil ECe

为进一步明确试验期间不同土层土壤随沼液和清水灌溉土壤盐分的时空变化，以A20 处理为例（图2）。沼液滴灌期间（11月1日-12月5日），土壤溶液EC不因土壤水分增加稀释土壤盐分而降低，反而与土壤水分之间线性正相关，说明-30 kPa 条件下滴灌EC=3.4 dS/m 的沼液会增加土壤盐分；
但在清水灌溉期间（12月6日起始），5 cm、10 cm 和20 cm 土层土壤盐分随着清水的灌溉迅速下降，土壤溶液EC与土壤含水量关系仍为正相关但斜率降低，或变为负相关，说明土壤盐分正在逐步下降；
相较于0～20 cm土层，20～30 cm和30～40 cm土层土壤盐分与水分的关系的变化有较长的延滞期，约4 d/10 cm。

图2 A20处理不同时期不同土层土壤溶液EC与土壤含水量的关系Fig.2 Relationship between soil solution EC and soil water content in different soil layers at different periods of A20 treatment

2.2 土壤无机氮

2.2.1 SMP 控制阈值和单次灌溉量对土壤中铵态氮含量的影响

由表5 可知，在0～20 cm 和20～40 cm 的土层中，SMP 阈值为-30 或-10 kPa 时，不同单次灌溉量下的土壤铵态氮含量均无显著差异（p>0.05）。

表5 不同SMP阈值和不同单次灌溉量对土壤铵态氮含量的影响Tab.5 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts on soil ammonium content

由表6 可知，0～20 cm 土层，不同SMP 阈值以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤铵态氮含量无显著影响（p>0.05），不同单次灌溉量对土壤铵态氮含量有显著影响（p<0.05）。20～40 cm 土层，不同SMP 阈值对土壤铵态氮含量有极显著影响（p<0.01），-10 kPa阈值的土壤铵态氮含量平均值为2.70 mg/kg，比-30 kPa 的2.00 mg/kg 高35%，不同单次灌溉量对土壤铵态氮含量无显著影响（p>0.05），SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤铵态氮含量有显著影响（p<0.05）。

表6 不同SMP阈值和不同单次灌溉量及二者交互作用对土壤铵态氮含量的影响Tab.6 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts and their interactions on soil ammonium content

2.2.2 SMP 控制阈值和单次灌溉量对土壤中硝态氮含量的影响

由表7 可知，在0～20 cm 和20～40 cm 土层中，SMP 阈值分别为-30 kPa或-10 kPa时，不同单次灌溉量下的土壤硝态氮含量均无显著差异（p>0.05）。

表7 不同SMP阈值和不同单次灌溉量对土壤硝态氮含量的影响Tab.7 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts on soil nitrate content

由表8 可知，在0～20 cm 土层，不同SMP 阈值对土壤硝态氮含量有极显著影响（p<0.001），-10 kPa 阈值的土壤硝态氮含量平均值为14.33 mg/kg，比-30 kPa 的5.19 mg/kg 高176%。不同单次灌溉量以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤硝态氮含量无显著影响（p>0.05）。在20～40 cm 土层，不同SMP 阈值对土壤硝态氮无显著影响（p>0.05）。不同单次灌溉量以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤硝态氮含量有极显著影响（p<0.01）。

表8 不同SMP阈值和不同单次灌溉量及二者交互作用对土壤硝态氮含量的影响Tab.8 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts and their interactions on soil nitrate content

2.3 SMP控制阈值和单次灌溉量对土壤pHe的影响

由表9可知，在0～20 cm土层，SMP阈值为-30 kPa时，不同单次灌溉量下的土壤pHe有显著差异（p<0.05），单次灌溉量为10、15 mm 时土壤pHe显著低于20 mm 灌溉量的处理，在20 mm 达到最高值后数值趋于稳定。当SMP 阈值为-10 kPa 时，不同单次灌溉量下的土壤pHe有显著差异（p<0.05），pH 在单次灌溉量10、20、40 mm 时较高，单次灌溉量15、30 mm 较低，其中单次灌溉量为15 mm 时达到最低值，单次灌溉量为20 mm 时达到最高值。不同SMP 阈值下的土壤pHe无显著差异（p>0.05）。

表9 不同SMP阈值和不同单次灌溉量对土壤pHe的影响Tab.9 Effects of different SMP thresholds,different single irrigation amount on soil pHe

在20～40 cm 土层，SMP 阈值为-30 kPa 时，不同单次灌溉量下的土壤pHe有显著差异（p<0.05），单次灌溉量为30 mm时，土壤pHe最高并显著高于10、15、20 mm灌溉量的处理。

由表10 可知，在0～20 cm 土层中，不同SMP 阈值以及SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤pHe均无显著影响（p>0.05），不同单次灌溉量对土壤pHe有极显著影响（p<0.01）。在20～40 cm 土层中，不同SMP 阈值和不同单次灌溉量对土壤pHe无显著影响（p>0.05）；
SMP阈值与单次灌溉量的交互作用对土壤pHe有显著影响（p<0.05）。

表10 不同SMP阈值和不同单次灌溉量及二者交互作用对土壤pHe的影响Tab.10 Effects of different SMP thresholds,different single irrigation amount and their interaction on soil pHe

两个土层的土壤pHe在处理结束后有升有降，各处理0～20 cm 土层的pHe普遍低于20～40 cm 土层，20～40 cm 土壤的pHe多数高于处理前。与灌溉前相比，两个土层的土壤pHe均无太大变化。

2.4 SMP 控制阈值和单次灌溉量对硝酸盐淋失量的影响

由表11可知，当SMP阈值为-30 kPa时，不同单次灌溉量下的硝酸盐淋失量有显著差异（p<0.05），硝酸盐淋失量随单次灌溉量的增加而升高，在10 mm 单次灌溉量时最低，在40 mm 时最高。当SMP 阈值为-10 kPa 时，不同单次灌溉量下的硝酸盐淋失量平均值以30 mm处理最高，20 mm处理最低，但因个别处理标准差较高，处理间无显著差异（p>0.05）。

表11 不同SMP阈值和不同单次灌溉量对土壤硝酸盐淋失量的影响Tab.11 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts on soil nitrate leaching

由表12 可知，不同SMP 阈值对硝酸盐淋失量有极显著影响（p<0.001），-30 kPa 阈值的硝酸盐淋失量平均值为1.96 g/m2，比-10 kPa 的7.36 g/m2低73.37%。不同单次灌溉量对硝酸盐淋失量有极显著影响（p<0.01）。SMP 阈值与单次灌溉量的交互作用对硝酸盐淋失量有显著影响（p<0.05）。

表12 不同SMP阈值和不同单次灌溉量及二者交互作用对土壤硝酸盐淋失量的影响Tab.12 Effects of different SMP thresholds,different irrigation amounts and their interaction on soil nitrate leaching

2.5 SMP 控制阈值和单次灌溉量对小白菜产量的影响

由图3（a）可知，SMP 为-30 kPa 时不同单次灌溉量下的小白菜产量有显著差异（p<0.05），产量先随单次灌溉量的增加而增加，在30 mm 灌溉量时达到最高值。SMP 为-10 kPa 时不同单次灌溉量下的小白菜产量无显著差异（p>0.05），这可能是由于-10 kPa 下，各处理沼液灌溉提供的营养物质均在小白菜适宜生长的范围内，因此产量无显著差异。由图3（b）可知，不同SMP 阈值下的小白菜产量有显著差异（p<0.05），-10 kPa 下小白菜的平均产量为551.87 g，-30 kPa 平均产量为489.60 g，-10 kPa 要比-30 kPa 产量高12.7%，-10 kPa 阈值的小白菜产量更为稳定，主要集中在每株600 g左右，-30 kPa阈值的小白菜产量主要为每株450～600 g。

图3 小白菜产量Fig.3 Yield of Brassica chinensis L

2.6 SMP阈值和单次灌溉量对沼液灌溉总量、土壤理化性质（0～40 cm）、硝酸盐淋失量和小白菜产量的综合影响

2.6.1 因素间的相关性分析

由图4可知，总沼液灌溉量与SMP、单次灌溉量呈极显著正相关。土壤铵态氮含量与土壤硝态氮含量呈显著正相关；
土壤ECe与土壤硝态氮含量呈极显著正相关，与硝酸盐淋失量呈显著负相关，这可能是由于沼液中含有大量的铵离子，进入土壤后转化为硝酸盐，土壤中的硝酸盐易随水流动，而硝酸盐也是构成土壤盐分的一部分，硝酸盐淋失的同时土壤盐分也会被淋洗掉。小白菜产量与SMP 和单次灌溉量呈显著正相关，与总沼液灌溉量呈极显著正相关，与土壤硝态氮含量呈显著负相关。硝酸盐淋失量与SMP、总沼液灌溉量呈极显著正相关，与单次灌溉量呈显著正相关。

图4 各物质间的相关性分析Fig.4 Correlation analysis of each substance

2.6.2 不同处理土壤理化性质的主成分分析评价

为评价SMP 和沼液单次灌溉量对土壤的综合影响，利用主成分分析土壤理化性质（0～40 cm）进行主成分评价。选择的指标有土壤铵态氮含量（X1）、土壤硝态氮含量（X2）、土壤pHe（X3）、土壤ECe，由于ECe都可以认为数值越低越好，因此用ECe正向化处理（X4）后的数据进行分析。使用SPSS 26.0软件，将原始数据进行标准化（Z-score 法）处理，然后进行KMO 检验和Bartlett 球形检验。KMO 值等于0.584，大于最低标准0.5，Bartlett球形检验p值等于0.001（p<0.05），相关阵非单位阵各指标有相关性[28]。

由表13 可知，前2 个主成分解释了全部方差的71.01%，说明提取的主成分能够代表原来4 个指标的71.01%，已经能够分析SMP 和沼液单次灌溉量对土壤指标的影响。提取两个主成分为Y1、Y2，见表14。

根据表13 可知特征根，用表14 的各主成分载荷除以特征根平方根，得到Y1、Y2的线性组合：

表13 总方差解释Tab.13 Total variance explanation

表14 因子负荷矩阵Tab.14 Factor load matrix

式中：ZX代表各指标标准化后的数值。

由式（3）可知，主成分Y1中，土壤铵态氮含量（X1）、土壤硝态氮含量（X2）、土壤ECe（X4）的系数绝对值大于其他变量的系数绝对值，因此Y1是3个指标的综合反映，它可以代表在SMP 和沼液单次灌溉量影响下各处理土壤无机氮和盐分的综合状况，由于土壤ECe做了正向化处理，因此Y1可以计算盐分低、无机氮含量高的处理；
主成分Y2中，土壤pHe（X3）的系数绝对值大于其他变量的系数绝对值，所以Y2主要由这一指标反映，它可以代表在SMP 与单次灌溉量的影响下各处理的土壤酸碱度状况，由于所有处理的pHe均在5.6-7 之间，所以Y2可以计算土壤pHe接近中性处理。

通过已求得各主成分计算公式和各主成分方差贡献率占两个主成分累积方差贡献率的比率可得到土壤综合得分模型：

通过各土壤主成分得分模型和综合得分模型可得到土壤主成分得分和综合得分。如图5（a）所示，主成分Y1得分较高的为A10、A15 处理，说明这些处理的无机氮含量与土壤ECe的综合评分较高，说明该处理的无机氮含量较高且土壤盐分较低。主成分Y2得分较高的为B20、B40 处理，说明这些处理的土壤pHe较高。土壤综合得分较高的为B20、B10 处理，说明这两个处理的土壤无机氮、土壤ECe、土壤pHe的综合状况更好。

由图5（b）可知，-10 kPa 和-30 kPa 处理间的土壤综合得分并无显著差异（p>0.05），但可以看出，-10 kPa处理的综合得分更为稳定且分数多数在0 以上，而-30 kPa 处理的得分差异更大且多数在0 以下。-10 kPa 处理的土壤条件更好一些。

2.6.3 不同处理沼液消纳量、小白菜产量、硝酸盐淋失量和土壤理化性质的综合分析

为分析SMP 和沼液单次灌溉量对沼液消纳量、小白菜产量、硝酸盐淋失量和土壤理化性质造成的综合影响，选取指标沼液消纳量（Ya）、小白菜产量（Yb）、硝酸盐淋失量和土壤综合得分（Y土壤），由于硝酸盐淋失量可以看作越少越好，因此将其正向化处理（Yc）。使用SPSS26.0 软件，将Ya、Yb和Yc行标准化（Z-score 法）处理，这3 个指标标准化后的数据与土壤指标综合得分各占最终结果的1/4 得到最终综合得分模型：

式中：ZY代表各指标标准化后的数值。

根据各指标标准化数据和最终综合得分模型，可得到各指标得分和最终综合得分。由图6（a）沼液消纳量（Ya）得分较高的为B30、B40 处理，小白菜产量（Yb）得分较高的为B20、B15 处理，硝酸盐淋失量（Yc）得分较高的为A10、A15处理。最终综合得分（S）较高的为B20、B15 处理，这两个处理的所有指标综合的分最高，说明B20和B15处理在消纳沼液，维持土壤质量，减少硝酸盐淋失以及对小白菜产量的影响等方面综合效果最好。另外，通过图6（b）可以看出，-10 kPa 下各处理的综合状况更加稳定，而且大多数在0 以上，-30 kPa 条件下各处理间差异较大，多数在0 以下。因此-10 kPa要优于-30 kPa。

图6 各指标得分和最终综合得分Fig.6 Scores of each index and the final comprehensive score

沼液灌溉期间土壤EC与土壤水分呈线性正相关（图2），说明-30 kPa 条件下滴灌电导率为3.4 dS/m 的沼液会增加土壤盐分；
清水灌溉期间，5、10 和20 cm 土层土壤盐分随着清水的灌溉迅速下降，30 cm 和40 cm 土层的土壤盐分与水分的变化有较长的延滞期，说明清水灌溉可以有效淋洗0～40 cm 土层的盐分，其中0～20 cm 土层见效最快，这在沈根祥[29]等人的研究中也有体现，与其不同的是本研究是减少沼液灌溉增加的土壤盐分，而后者的研究是对已发生盐渍化的大棚土壤进行灌水洗盐。SMP阈值为-10 kPa时，0～20和20～40 cm 土层的土壤ECe均在单次灌溉量为30 mm 时最低，这可能是由于30 mm处理的清水灌溉量最高，使沼液灌溉后在土壤中积累的盐分[30]淋洗的效果更好。

20～40 cm 土层中，不同SMP 控制阈值对土壤铵态氮含量有显著影响，-10 kPa阈值处理的铵态氮含量高于-30 kPa的处理，这是由于SMP 控制阈值越高，灌溉量和灌溉频率就越高，沼液中含有大量的铵态氮，因而进入土壤的铵态氮含量就越高，这与已有的研究结果是一致的[31]；
其次，-10 kPa 阈值处理的灌溉频率较高，土壤长时间保持较高的含水量，导致土壤通气性相对较差，氧气扩散受限，抑制了土壤硝化微生物的活动进而抑制了硝化作用进行[32,33]，使铵态氮得以留存；
王大鹏[34]等人对海南橡胶林砖红壤土壤总硝化速率对水分响应的研究中，当土壤孔隙度水达到70%后，总硝化速率下降。0～20 cm 土层的铵态氮含量普遍高于20～40 cm 土层，是由于铵态氮本身带正电荷易被土壤胶体携带的负电荷吸附不易被水淋失，随沼液进入后在上层形成高含量区域，这与姚荣江[20]等人的研究结果一致。

0～20 cm 土层中，-10 kPa 阈值的土壤硝态氮含量显著高于-30 kPa，这可能是因为-10 kPa的总沼液灌溉量和灌溉频率要高于-30 kPa 的处理；
滴灌施肥时，氮素在湿润体内部含量高[35]，沼液灌溉量越高，留存于土壤中的总的硝化产物硝态氮含量也越高[36]。-10 kPa 条件下，不同处理0～20 cm 与20～40 cm 的土壤硝态氮含量并无太大差异，而硝酸盐淋失量远高于-30 kPa，说明-10 kPa处理的灌溉量与灌溉频率可以将硝酸盐淋洗至40 cm 以下，即湿润锋到达40 cm 以下。当SMP 为-30 kPa 时，不同沼液灌溉量处理0～20 cm 土层土壤硝态氮含量平均值均在4.1～7.4 mg/kg 的范围内，而20～40 cm 土层的硝态氮含量变化范围较大（3.9～35.9 mg/kg）且有较大的变异性，随着单次灌溉量的增加而下降，硝酸盐淋失量则随着单次灌溉量的增加而增加，说明-30 kPa 条件下，单次灌溉量较低的处理中沼液灌溉增加的硝酸盐在清水灌溉阶段部分被运移至20～40 cm 土层的范围内，尚未完全淋洗出土壤。与此不同的是，-30 kPa 条件下20～40 cm 土层土壤ECe平均值虽然也略高于-30 kPa条件下0～20 cm 土层和-10 kPa条件下20～40 cm 土层的平均ECe，但处理间并没有明显的规律，这可能是由于土壤盐分盐离子成分复杂，不同离子在土壤中的迁移性不同造成的。本研究结果表明，SMP 维持在-10 kPa 可以消纳更多的沼液，提高土壤无机氮含量。

土壤ECe与硝态氮呈极显著正相关，这主要是因为沼液中同时含有盐与氮，在氮素通过灌溉进入土壤的同时沼液中的盐分也会进入土壤，而且硝态氮在土壤中运移规律与水盐类似[20]；
另一方面，低盐会促进氮素转化，李红强[37]等人总结前人研究得出结论，土壤盐分低于3 g/kg时，土壤的矿化作用基本不会受到影响，低于3～3.5 g/kg 时土壤盐分会促进硝化作用；
李建兵[38]等人研究发现，在土壤盐分较低时，盐分的增加会促进土壤的矿化、硝化作用。

沼液灌溉后除20 mm 灌溉量处理的土壤pHe略有升高外，其他处理均有所降低，但总体变化幅度不大，这与陈永杏[39]、王卫平[40]等研究一致。20～40 cm 土层pHe普遍高于0～20 cm 的原因可能是小白菜的根系主要分布在0～20 cm，植物根系分泌酸性化合物使土壤pH降低[41,42]，也可能因为0～20 cm土层的氧气更为充足更适合硝化作用进行，而硝化作用也会释放出H+导致土壤pHe降低。因此，沼液灌溉一段时间后再进行清水灌溉，土壤pH 变化不大，对土壤酸碱度的影响较小且不会造成破坏。

不同SMP 阈值对小白菜产量有显著影响，-10 kPa 处理的小白菜总产量比-30 kPa 处理高12.7%，这可能是与-10 kPa 处理的沼液和清水灌溉量、灌溉频率均较高有关，在高频灌溉条件下，土壤溶液的离子组成和养分含量接近于灌溉水的组成，据罗艳君[43]的研究表明，配施黄腐酸钾时高频灌溉施肥更容易提高土壤溶液中的各组分养分含量，并且更利于植物的吸收利用；
郭鹏飞[44]等人研究表明，高频滴灌配施适宜供氮量可以有效提高西葫芦产量；
但也有研究表明，高频灌溉会降低土壤的通气性，影响作物根系生长[45]。-10 kPa 条件下不同灌溉量处理的小白菜产量没有显著性差异，而在-30 kPa 条件下，小白菜产量随单次灌溉量的增加而增加，30 mm 处理最高，这可能是由于单次灌溉量较低的处理沼液和清水的灌溉总量也较低，要有足够的灌溉量才能带来足够植物生长的养分和水分。因此，沼液灌溉在消纳沼液的同时，可以为提供小白菜生长所需的养分，减少肥料的投入。

本研究将旱作农田沼液消纳灌溉与滴灌水盐调控理论和方法相结合，研究和评价提高沼液灌溉消纳量，并减少沼液对土壤、环境和作物负面影响的滴灌调控方法。研究结果表明，在0～40 cm 土层，A10、A15 处理可以在土壤无机氮含量较高的情况下维持较低的盐分，B20、B40 处理的pHe更接近中性。各土壤指标综合得分最高的为B20处理，该处理的土壤综合条件最为优秀。将土壤综合状况、小白菜产量、硝酸盐淋失量、沼液消纳量进行综合评价，B30、B40 处理沼液消纳量得分较高，B20、B15处理小白菜产量得分较高，A10、A15处理硝态氮淋失量得分较高。B20、B15处理的综合得分最高。研究结果可以为提高沼液消纳灌溉量，维持土壤健康和作物产量，减少硝酸盐淋失等方面提供数据支撑和技术支持。

本研究运用滴灌水盐调控方法，研究不同沼液灌溉量和SMP 控制阈值对不同土层土壤ECe、无机氮含量、pHe、小白菜产量、沼液消纳量和硝酸盐淋失量等的影响。主要结论如下：

（1）SMP 阈值为-30 kPa 时沼液灌溉一定程度上会增加土壤含盐量，但适时清水灌溉可降低土壤含盐量，SMP 为-10和-30 kPa 均可维持土壤盐分健康和酸碱度平衡，但土壤综合指标最优的处理为SMP为-10 kPa，单次灌溉量为20 mm处理。

（2）SMP 阈值为-10 kPa，单次灌溉量为30 和40 mm 时沼液消纳量较大。

（3）与-30 kPa 相比，-10 kPa 阈值有利于小白菜产量提高，但会增加硝酸盐淋失量，SMP 与单次灌溉量的交互作用对硝酸盐淋失量影响显著，SMP=-30 kPa，单次灌溉量为10～15 mm硝酸盐淋失量最低。

综上，-10 kPa 阈值的各指标综合状况更为稳定。SMP 阈值为-10 kPa，单次灌溉量为15 mm、20 mm 的处理在消纳沼液、保持土壤健康、减少硝酸盐淋失以及对小白菜产量影响等方面的综合效果最优。

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