2.5 鹽漬化灌區小麥玉米套作優化施肥試驗設計

2.5.1 試驗材料

試驗以主要種植作物小麥、玉米為供試材料，采用當地常規品種（小麥：永良4號；玉米：西蒙168），種植方式為小麥玉米套種。試驗選取輕度（EC值介于0.7～1.24ms/cm）鹽漬化耕地，在全生育期內灌六水，設1個灌水水平，灌水定額750m³/hm²，灌溉方式為漫灌；施用肥料選擇：氮肥-尿素（40%N）、磷肥-過磷酸鈣（16%P₂O₅）、鉀肥-加拿大氯化鉀（60%K₂O）。

2.5.2 試驗方案

試驗采用“3414”最優回歸設計，采用部分實施方案，在鉀肥全部做底肥的基礎上進行氮、磷二元肥料效應試驗，試驗設10個處理，3次重復，共計30個試驗區，小區面積6m×12m=72m²，在試驗開始之前進行平整土地，小區四周用埋深1.2m的聚乙烯塑料膜隔開，頂部留30cm，防止各小區肥水互竄，田間管理與當地農戶管理一致。

氮肥施量參考精準農業最佳推薦施肥量，磷、鉀肥施量參考精準農業中土壤平衡施肥量。施肥水平：0水平=不施肥、1水平=2水平×0.5、2水平=設計最優施肥量、3水平=2水平×1.5；施肥方式：小麥試驗中氮肥的50%與全部的磷、鉀肥在播種前基施，其余50%氮肥在一水前追施；玉米試驗中氮肥的40%及全部的磷、鉀肥在播種前基施，其余氮肥的20%、20%、20%分別在小麥玉米套種的三水、四水、五水追施。具體設計見表2.3。

2.5.3 測定項目

2.5.3.1 氣象觀測

在試驗區野外架設氣象站，及時收集氣象資料（最高溫度、最低溫度、日照、氣壓、風速、降水、輻射等資料）。

2.5.3.2 植物生理指標及養分含量測定

按照作物關鍵生育期進行調查和取樣，測定株高、莖粗、葉面積、每穴株數、葉綠素含量、光合作用、灌漿速率等，收獲后測籽粒產量、秸稈產量、千粒重、穗長、穗粒數等。在作物各生育時期，按地上莖葉、地下根部、籽粒制備植物樣品，測定植物體內全氮、全磷、全鉀含量。

2.5.3.3 土樣指標測定

試驗開始前，每20cm為一個層次，共取6層深度為120cm，每層三個重復，測定土壤容重，并進行土壤顆粒粒徑分析；在試驗前及收獲后不同區域取0～120cm深度（每層20cm）土壤原狀土3～5份，鮮土樣于4℃冷藏保存，并同時制備風干土樣，測定土壤基本理化性質（TN、有效磷、速效鉀、有機質、EC值、等指標）；在作物全生育期內，分別采集0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm、100～120cm土層土樣，在4℃冷藏保存，測定土壤硝態氮、銨態氮、有效磷含量、鹽分、pH值及土壤含水率。

2.5.3.4 田間淋溶水觀測

用PVC給水管（管徑5cm）制作田間淋溶水觀測井（頂部預留30cm，防止灌水淹沒；底部預留30cm，收集各次灌水后田間淋溶水樣），在各試驗小區分別按照0～40cm、40～80cm、80～120cm深度，埋置6根田間淋溶水觀測井（小麥區、玉米區各3根），各管間距50cm，每次灌水前，抽出觀測井中殘留水，一年試驗結束后，取出試驗小區中的觀測井，進行清淤，第二年重新安置。每次灌水后5天取樣，下雨后加取，測定硝態氮、銨態氮及有效磷含量。

2.5.3.5 側滲水測定

在各試驗小區邊界處埋置直徑為16cm的側滲水收集裝置，按照0～40cm、40～80cm、80～120cm取樣深度，在灌水后每天觀測側滲管中水深，計算側滲水量，并在每次灌水后5天收集側滲水，測定硝態氮、銨態氮及有效磷濃度。

2.5.3.6 地下水觀測

在試驗田中附近設置1個地下水觀測井，井深5m，進水孔在距地面2m以下，定期觀測地下水埋深，在作物各生育期取樣，各次灌水后5天加取，測定水樣中硝態氮、銨態氮及有效磷含量。

2.5.3.7 土壤水及硝態氮滲漏量測定

在小麥區與玉米區分別埋設TDR（如無TDR，則每10天觀測一次土壤含水率，降水前后加測，同土壤硝態氮觀測）和張力計（80cm、120cm），共計8組，分別監測土壤含水量和80cm、120cm處土壤基質勢（從開始灌水后每天觀測，計算每次灌水后的土壤水分滲漏量及總的滲漏量），用土鉆取土，測定土體80～100cm、100～120cm處的濃度 （每10天觀測一次，下雨前后加測），最后通過估算的土壤水分滲漏量及相應的濃度，求得土體中硝態氮的滲漏量。

2.5.3.8 土壤酶活性的測定

在作物全生育期內，取耕層0～20cm深處土壤鮮樣（同土壤微生物種群數量取樣時間），測定土壤尿酶、磷酸酶、蛋白酶及蔗糖酶活性。測定方法如下：

（1）脲酶活性測定。取5g新鮮土樣（<2mm）于50mL容量瓶中，加入0.2mL甲苯和9mL 0.05mol/L Tris緩沖液，混合后加入1mL 0.2mol/L尿素溶液，混合約5s，蓋上瓶蓋，在37℃下培養2h，加入35mL KCl-AgSO₄混合溶液，搖勻，冷卻至室溫，用KCL-AgSO₄混合溶液定容至50mL，混勻。加入KCl-Ag₂SO₄綜止酶促反應后，懸液可放置2h不會有銨釋放出來。取20mL樣液于100mL蒸餾水瓶中，加入0.2gMgO蒸餾，用5mL硼酸指示劑溶液吸收餾出液，當餾出液體積達到30mL左右后，用標準H₂SO₄溶液滴定至終點。

式中：C為測定的土壤懸液中的含量，；dwt為5g鮮土的烘干質量，g；50為酶促反應溶液總體積，mL。

（2）磷酸酶活性測定。取10g新鮮土壤（<2mm）于100mL容量瓶中，加入1.5mL甲苯，室溫下靜置15min，然后加10mL磷酸苯二鈉溶液（堿性磷酸酶用硼酸緩沖溶液），蓋上瓶塞，充分混勻后，37℃下培養3h，用38℃熱去離子水定容至100mL，搖勻后迅速過濾。同時作空白對照，用10mL去離子水代替磷酸苯二鈉溶液。取上述濾液1～4mL于50mL容量瓶中，加2.5mL緩沖液，混勻后用去離子水稀釋至大約40mL，再加0.5mL 2，6-二溴醌氯亞胺溶液，室溫下20～30min，定容至50mL，在600nm處比色測定。標準曲線：取0～20mL苯酚標準溶液（10μg/mL）制備0～200μg/mL系列濃度的苯酚溶液，加入等量的緩沖溶液和2，6-二溴醌氯亞胺溶液，同上比色測定。

式中：C為樣品苯酚含量，μg/mL；V為土壤溶液體積，mL；dwt為烘干土壤質量；t為反應時間，h。

（3）蔗糖酶活性測定。取5g新鮮土壤（<2mm）于100mL三角瓶中，加15mL蔗糖溶液和15mL醋酸緩沖液，混合均勻，在50℃下培養3h后過濾。取2mL濾液于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至鹿刻度。取稀釋液2mL于20mL玻璃試管中，加入2mL還原糖試劑A和2mL還原糖試劑B，混勻后在100℃水浴上準確放置15min，然后在20℃水中冷卻5min。加入10mL還原糖試劑C，搖勻，20℃下顯色60min，690nm處比色測定（應在30min內完成）。

式中：C為樣品中葡萄糖濃度，μg/mL；V為土壤溶液體積，mL；f為稀釋倍數；dwt為烘干土壤質量，g。

（4）過氧化氫酶活性測定。取5～10g新鮮土壤（<2mm）于200mL離心管中，加入20mL磷酸緩沖液，搖勻后靜置30min。加入10mL 3%H₂O₂，混合后于20℃下不斷攪拌培養3min，在Scheibler氣量計或U形玻璃管上讀取氣體體積的變化。做空白對照時，土壤樣品中加2mL疊氮化鈉溶液和20mL磷酸鹽緩沖溶液。另取0.5gMnO₂和20mL碳酸鈉溶液于200mL三角瓶中，加10mL 3%H₂O₂，同樣在Scheibler氣量計或U形玻璃管上讀取氣體體積的變化，所產生的氧氣作為100%。

式中：D_O為土壤不加疊氮化鈉時所產生的氧氣量，mL；D_A為土壤加疊氮化鈉時所產生的氧氣量，mL；D_Mn土壤加MnO₂時所產生的氧氣量，mL；dwt為烘干土壤質量，g。