微咸水离子组成对膜下滴灌土壤水盐分布和作物生长的影响

微咸水灌溉是缓解旱区农业用水危机的主要途径之一，而微咸水中的离子组成特征影响着土壤性质进而影响作物生长。【目的】探讨不同阳离子组成微咸水对土壤理化性质和作物生长的影响。【方法】于2021年4—9月，在内蒙古河套灌区，以膜下滴灌的模式种植春玉米，开展微咸水灌溉田间定位试验。以当地地下水为对照（CK），向地下水中分别添加相同物质的量浓度（20 mmol/L）、不同类型氯化盐（NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2），形成相近的电导率（EC）、而不同阳离子组成微咸水处理（分别标记为T1、T2、T3、T4），研究土壤结构特性变化、水盐运移过程和作物生长响应。【结果】①与CK相比，添加Na+（T1处理）后0~20 cm土层小孔隙数量和储水量显著增加，尤其在灌水较多的拔节期；而T3处理和T4处理小孔隙度比T1处理分别降低147.73%和132.01%，有利于土壤孔隙结构的发育和水分的运移，降低了表层土壤储水量。②与CK相比，T1、T2、T3处理和T4处理分别提升了作物根区0~60 cm土壤中Na+、K+、Ca2+、Mg2+物质的量浓度，除T1处理外，T2、T3处理和T4处理对应的K+、Ca2+、Mg2+物质的量浓度均显著高于CK。T1处理在作物根区表层土壤有明显积盐现象，其他处理无明显变化，相反T3处理和T4处理土壤盐分整体向膜外运移，T4处理更为明显。受灌溉水EC影响，根区土壤饱和浸提液电导率（ECe）均在3~4 dS/m内。③作物地上部器官离子量中K+量最高，Na+量最低且显著低于K+、Ca2+、Mg2+、Cl-量。Na+、K+、Cl-量均表现为叶茎。T1—T4处理作物产量均有所增加，其中T4处理产量最大，较CK提升17.33%。【结论】含有较多Na+的微咸水灌溉提高了土壤表层小孔隙度，影响了土壤水分下渗，造成表层土壤盐分积累，而较多的K+、Ca2+、Mg2+则减少了土壤表层小孔隙度，有利于表层盐分淋洗。微咸水灌溉下，相对于较多的Na+带来显著负面效应，灌溉水中适当物质的量浓度的K+、Ca2+、Mg2+均有助于提高作物产量。研究结果可为河套灌区地下微咸水的安全利用提供理论依据。