【摘 要】
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目的:微咸水替代淡水灌溉在缓解干旱区淡水资源匮乏的同时,将大量盐分带入土壤,造成土壤盐渍化,抑制作物生长。秸秆与生物炭还田能够改善土壤理化性质,提高土壤养分。本研究针对干旱区淡水短缺的现实问题,在长期淡水和微咸水滴灌棉田定位试验的基础上,探究棉秆和棉秆生物炭添加对棉田土壤理化性质、水盐运移、酶活性、细菌群落结构、棉花生长、产量及水氮利用率的影响,为干旱区微咸水资源在农业的合理利用及土壤地力提升提供
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目的:微咸水替代淡水灌溉在缓解干旱区淡水资源匮乏的同时,将大量盐分带入土壤,造成土壤盐渍化,抑制作物生长。秸秆与生物炭还田能够改善土壤理化性质,提高土壤养分。本研究针对干旱区淡水短缺的现实问题,在长期淡水和微咸水滴灌棉田定位试验的基础上,探究棉秆和棉秆生物炭添加对棉田土壤理化性质、水盐运移、酶活性、细菌群落结构、棉花生长、产量及水氮利用率的影响,为干旱区微咸水资源在农业的合理利用及土壤地力提升提供理论依据。方法:本研究在前期已连续开展了12年（2009-2020年）微咸水灌溉田间试验的基础上进行。试验设置灌溉水盐度和还田方式两个因素,灌溉水盐度（ECw）设2个处理:0.35 d S·m-1和4.61 d S·m-1,分别代表淡水（FW）和微咸水（BW）两种灌溉水质;每个灌溉水盐度下设置4个处理:不施氮（N0）、施氮（N360）、施氮+秸秆（N360ST）和施氮+生物炭（N360BC）;其中氮肥用量为360 kg·hm-2,棉花秸秆和棉花秸秆生物炭在播种前一次性施入,棉花秸秆用量为6 t·hm-2,生物炭用量为3.7 t·hm-2（与棉花秸秆等炭量）。结果:（1）微咸水灌溉显著增加各土层土壤含水量与盐分含量。在淡水灌溉条件,施用秸秆和生物炭,显著降低各土层含水量和盐分含量,但生物炭处理效果更显著。在微咸水灌溉条件下,秸秆处理显著增加0-60 cm土层含水量,生物炭处理显著降低0-60 cm土层含水量,秸秆与生物炭处理均显著降低40-100 cm土层的盐分含量。在微咸水与淡水灌溉下,秸秆处理均显著增加硝态氮的淋洗量,同时通过盐分平衡分析发现秸秆与生物炭均能通过增加生育期对土壤盐分的淋洗来降低盐分的总残留,分别降低4.5%和6.7%。（2）微咸水灌溉显著增加土壤容重、总碳、全氮和速效磷含量,降低土壤孔隙度、pH和速效钾含量,同时影响各盐分离子的含量。与FW处理相比,BW处理显著增加土壤Na+、Ca2+和Cl-含量,显著降低土壤K+、Mg2+、SO42-和HCO3-含量。施用秸秆与生物炭显著增加土壤养分含量和pH,显著降低土壤容重和电导率,但效果不同,生物炭处理显著降低K+、Mg2+含量,分别降低34.4%、60.7%,而秸秆处理显著降低Na+、Ca2+、Cl-的含量,分别降低18.2%、22.7%和12.3%。（3）微咸水灌溉增加氮素转化相关酶和蔗糖酶活性,而显著抑制β-葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶活性。施用秸秆显著增加蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶的活性,分别增加42.5%和25.4%,而生物炭降低其活性,分别降低22.3%和11.9%。淡水灌溉下,生物炭处理显著增加土壤细菌群落的Shannon,Chao1和ACE指数,微咸水灌溉条件下,秸秆与生物炭处理均显著增加Simpson指数,秸秆处理降低变形菌门、疣微菌门的相对丰度,但热微菌门的相对丰度显著增加。生物炭处理显著增加变形菌门、绿弯菌门的相对丰度,但疣微菌门的相对丰度显著降低。（4）微咸水灌溉抑制棉花生长,株高和生物量分别降低19.3%、8.7%,棉花的养分的吸收也显著降低,导致产量、灌溉水利用率和氮肥利用率也显著降低。秸秆与生物炭的施用能显著促进棉花生长,棉花株高和生物量显著增加,同时促进养分吸收,进而增加籽棉产量、灌溉水利用率和氮肥利用率。结论:微咸水灌溉增加土壤盐分,导致土壤理化性质恶化,土壤酶活性降低、显著影响土壤细菌群落结构和多样性,抑制棉花对水分和养分的吸收,从而使籽棉产量和水氮利用率降低。秸秆和生物炭施用改善土壤孔隙状况,增加土壤养分含量,提高酶活性和细菌群落多样性,促进棉花生长和养分吸收,增加产量,提高灌溉水利用率和氮肥利用率。
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