李旭霖, 劉慶花, 柳新偉, 胡景田, 楊聚才, 崔德杰

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 城陽(yáng) 266109;

2.東營(yíng)市“青農(nóng)”黃河三角洲鹽堿地綜合利用及生態(tài)農(nóng)業(yè)研究中心, 山東 東營(yíng) 257452)

不同改良劑對(duì)濱海鹽堿地的改良效果

李旭霖1,2, 劉慶花1,2, 柳新偉1,2, 胡景田1,2, 楊聚才1,2, 崔德杰1,2

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 城陽(yáng) 266109;

2.東營(yíng)市“青農(nóng)”黃河三角洲鹽堿地綜合利用及生態(tài)農(nóng)業(yè)研究中心, 山東 東營(yíng) 257452)

摘要：[目的] 研究不同改良劑在黃河入海口附近濱海重鹽堿地上的改良效果，選擇出適合于該區(qū)濱海重鹽堿地上的鹽堿改良劑。[方法] 選用禾康、磷石膏、微生物菌肥、土生、藥肥和有機(jī)肥在黃河三角洲毛坨試驗(yàn)站進(jìn)行鹽堿地改良試驗(yàn)，分析不同鹽堿改良劑對(duì)濱海重鹽堿地的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)的改良效應(yīng)。[結(jié)果] (1) 所有改良劑均能顯著降低鹽堿地土壤容重，增強(qiáng)土壤通透性，尤其是磷石膏和禾康效果更顯著； (2) 所有改良劑使土壤電導(dǎo)率明顯下降(至少15.9%以上)，具有較好的壓鹽降鹽作用。(3) 對(duì)鹽堿棉田脫鹽效果較好，能有效改善鹽堿土壤化學(xué)性質(zhì)的改良劑是磷石膏和禾康； (4) 所有改良劑均能增加鹽堿地土壤微生物量，增強(qiáng)土壤呼吸，其效果最好的是有機(jī)肥和有機(jī)肥菌肥混施處理； (5) 能較好地改善鹽堿地土壤肥力，提高棉花產(chǎn)量的改良劑是有機(jī)肥及有機(jī)肥菌肥混施處理。[結(jié)論] 磷石膏、禾康、有機(jī)肥及有機(jī)肥菌肥混施處理均能明顯改良鹽堿土物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：鹽堿改良劑; 物化性質(zhì); 生物學(xué)性質(zhì); 濱海鹽堿地

濱海地區(qū)是我國(guó)東部特殊的鹽堿土集中分布區(qū),如何開(kāi)發(fā)和利用鹽堿土始終是沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重大課題之一。人們?cè)谒こ谈牧嫉幕A(chǔ)上，探索物理、化學(xué)、生物學(xué)深化改良措施，以保證鹽堿地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。21世紀(jì)以來(lái)，“鹽堿豐[1]”、“禾康[2]”、“康地寶[3]”、“施地佳[4]”等土壤鹽堿改良劑在鹽堿地區(qū)大量使用起來(lái)，并取得了良好的效果；微生物菌肥成為近年鹽堿土改良新手段[5]。同時(shí)，隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的越來(lái)越重視，開(kāi)始重視利用各種工農(nóng)業(yè)廢棄物改良劑，如脫硫石膏、糠醛渣、沼渣肥等來(lái)改良鹽堿土。研究表明利用生產(chǎn)高濃度磷肥的副產(chǎn)物磷石膏[6],檸檬酸廠排出的檸檬酸渣[7],消除煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物硫氧化物的除硫裝置新工藝中的副產(chǎn)物脫硫石膏[8]以及生產(chǎn)沼氣后的殘余物沼渣、沼液[9]等對(duì)改良?jí)A土都有顯著作用。面對(duì)眾多繁雜的鹽堿地改良產(chǎn)品，學(xué)者們就通過(guò)田間試驗(yàn)選擇適合于不同區(qū)域的鹽堿地改良產(chǎn)品，進(jìn)行鹽堿地改良。有關(guān)學(xué)者分別就不同改良劑對(duì)寧夏鹽堿土[10]、黃河三角洲鹽堿土[11]和江蘇濱海鹽堿土[12]的改良效果進(jìn)行了研究，但對(duì)黃河入?？诟浇臑I海鹽堿土改良效果報(bào)道甚少。本研究就不同改良劑在黃河入海口附近的濱海重鹽堿地上的治理效果作以分析對(duì)比，以期選擇出適合于黃河入海口附近濱海重鹽堿地上的鹽堿改良劑，為黃河三角洲沿海鹽堿地的改良利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)地

試驗(yàn)地為黃河三角洲入?？诟浇臇|營(yíng)市利津縣毛坨村的重鹽堿地棉田試驗(yàn)田,土壤為堿化鹽土,鹽分特征詳見(jiàn)表1。試驗(yàn)自2010年4月10日開(kāi)始,收獲于2010年9月初至11月中旬。棉花播種、生產(chǎn)管理按不同時(shí)期棉花的常規(guī)管理進(jìn)行，供試棉花品種為魯棉研28。

表1　濱海鹽堿地棉田試驗(yàn)田的鹽分特征

1.2　供試材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)對(duì)照、磷石膏、禾康、有機(jī)肥、有機(jī)肥微生物菌肥混施、土生、土生藥肥混施7個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)面積為66 m2。

供試材料：磷石膏為含量1% P2O5的化工廢棄物，禾康為北京飛鷹綠地科技發(fā)展公司生產(chǎn)的“禾康”鹽堿清除劑；有機(jī)肥為牛糞，微生物菌肥為“禾神元”微生物菌肥，粉末狀制品，需與有機(jī)物碎屑混合施用；土生為韓國(guó)生產(chǎn)的“土生”微生物菌類土壤改良劑，藥肥是多種中藥高濃縮混合制劑。施用情況詳見(jiàn)表2。0—30 cm土壤樣品采集及處理與測(cè)試方法相對(duì)應(yīng)，采樣時(shí)間僅在播前和收獲后進(jìn)行。

表2　不同鹽堿改良劑施用情況

1.3　測(cè)定指標(biāo)及方法

(1) 物理指標(biāo)[13]。土壤容重、土壤孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定計(jì)算；土壤含水量采用烘干法測(cè)定。

(2) 化學(xué)指標(biāo)[14-15]。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，土壤CEC采用NaOAc法測(cè)定；土壤pH值采用pH計(jì)測(cè)定，水土比為2.5∶1；土壤電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，Na+和K+含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定，Cl-采用硝酸銀滴定法測(cè)定，Ca2+和SO42-含量采用EDTA容量法測(cè)定。

(3) 生物指標(biāo)[16]。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏(Martin)培養(yǎng)基,放線菌采用高氏一號(hào)培養(yǎng)基。土壤呼吸強(qiáng)度采用堿液吸收CO2標(biāo)定法測(cè)定；作物株高、產(chǎn)量田間測(cè)量。

(4) 數(shù)據(jù)處理。采取Excel和SPSS 11.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

2結(jié)果與分析

2.1　鹽堿地土壤物理性質(zhì)變化

由表3可以看出，與對(duì)照相比，所有處理均能使濱海重鹽堿地的土壤容重有不同程度下降，孔隙度增加，土壤含水量提高。土壤容重減少和孔隙度增加均以禾康最大，變化達(dá)9.37%～14.37%和18.68%～25.02%；土生最少，為0.41%～9.11%和0.76%～15.86%；其順序依次為：禾康>磷石膏>有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>土生藥肥混施>土生。土壤含水量增加以磷石膏最大，變化達(dá)9.37%～14.37%；土生最少，為0.41%～9.11%；其順序依次為：磷石膏>禾康>有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>土生藥肥混施>土生。

與對(duì)照相比，禾康、磷石膏、有機(jī)肥菌肥混施和有機(jī)肥處理在0—30 cm土層范圍內(nèi)均能引起顯著變化，但土生藥肥混施和土生處理僅在0—5 cm土層范圍內(nèi)能引起顯著變化，5—30 cm土層范圍內(nèi)能引起的變化不顯著(表3)。

表3　不同改良劑對(duì)濱海重鹽堿地土壤含水量、土壤容重和孔隙度的影響

注：LSD檢驗(yàn)，同一列中字母相同表示差異不顯著(p<0.05)。下同。

2.2　鹽堿地土壤化學(xué)性質(zhì)變化

不同改良劑對(duì)黃河三角洲鹽堿地的土壤pH值、電導(dǎo)率與陽(yáng)離子交換量(CEC)及土壤養(yǎng)分和土壤鹽分分析表明(表4)，所有改良劑處理的pH值均比對(duì)照有所下降,但下降幅度不同。

其中磷石膏處理下降的幅度最大,下降了3.32%，土生最少，為1.32%，依次表現(xiàn)為：磷石膏>禾康>有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>土生藥肥混施>土生。所有改良劑處理的電導(dǎo)率均比對(duì)照有明顯下降，起到了較好的壓鹽降鹽作用。不同處理的下降幅度差別較大，以禾康處理效果最明顯，下降了47.4%；有機(jī)肥處理最少，也達(dá)到了15.91%。降鹽作用大小依次表現(xiàn)為：禾康>磷石膏>土生藥肥混施>有機(jī)肥菌肥混施>土生>有機(jī)肥。

表4　不同改良劑對(duì)濱海鹽堿地pH值和電導(dǎo)率的影響

土壤有機(jī)質(zhì)、陽(yáng)離子交換量是衡量土壤性能的重要指標(biāo)，直接反映了土壤的保肥、供肥的性能以及緩沖能力。由表5可知，與對(duì)照相比，所有改良劑處理均能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增長(zhǎng)率穩(wěn)定在20%以上，其中有機(jī)肥、有機(jī)肥菌肥混施處理對(duì)0—30 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量均達(dá)到極顯著水平，增加率達(dá)28.17%～42.24%和35.7%～42.93%；依次表現(xiàn)為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。與對(duì)照相比，所有改良劑處理均能提高土壤陽(yáng)離子交換量，并且在0—5 cm土層均達(dá)顯著水平。有機(jī)肥菌肥混施處理、有機(jī)肥處理增加率最高，分別達(dá)28.6%～64.78%和22.78%～63.44%；土生最少，為8.85%～27.76%；提高CEC作用大小依次表現(xiàn)為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。并且隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)和陽(yáng)離子交換量呈降低態(tài)勢(shì)。

各種改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分的影響有一定作用。所有改良劑處理均能顯著提高土壤速效養(yǎng)分，其中有機(jī)肥、有機(jī)肥菌肥混施處理對(duì)土壤速效養(yǎng)分影響最大，土生最差；不同改良劑處理對(duì)不同土壤速效養(yǎng)分影響效果不同，堿解氮增加率具體依次表現(xiàn)為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>土生藥肥混施>禾康>磷石膏>土生，速效磷增加率依次表現(xiàn)為：有機(jī)肥菌肥混施>磷石膏>有機(jī)肥>禾康>土生藥肥混施>土生，速效鉀增加率依次表現(xiàn)為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>土生藥肥混施>禾康>磷石膏>土生。

表5　不同改良劑對(duì)濱海鹽堿地CEC和有效養(yǎng)分的影響

僅有機(jī)肥菌肥混施和有機(jī)肥處理在0—15 cm范圍內(nèi)與對(duì)照差異顯著，速效磷在表層差異顯著外，其他處理均差異不顯著(表5)。說(shuō)明有機(jī)肥菌肥混施、有機(jī)肥處理對(duì)土壤肥力的貢獻(xiàn)較大，變化較為明顯，而其他鹽堿改良劑對(duì)土壤肥力作用不大。分析原因可能是由于有機(jī)肥施入土中，大量的有機(jī)質(zhì)腐解轉(zhuǎn)化為速效的氮磷鉀，除一部分被當(dāng)季作物吸收利用外，尚有部分殘留土中，從而改善了土壤養(yǎng)分狀況。磷石膏對(duì)有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量的提高作用達(dá)到顯著水平，與磷石膏組成有關(guān)。磷石膏含有部分的有機(jī)物質(zhì)和P2O5，轉(zhuǎn)化后增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和有效磷含量。

注：1，2，3，4，5，6，7分別表示對(duì)照，磷石膏，禾康，有機(jī)肥，有機(jī)肥菌肥混施，土生和土生藥肥混施。下同。

2.3　鹽堿地生物學(xué)性質(zhì)變化

土壤微生物主要包括細(xì)菌,真菌,放線菌3大類，是土壤肥力水平的活性指標(biāo)。由表6可得，所有改良劑處理對(duì)濱海重鹽堿地土壤中的微生物都有顯著影響。

細(xì)菌為4.60×106個(gè)/g~1.07×107個(gè)/g，比對(duì)照增加10%~140.66%；真菌為1.38×103個(gè)/g~3.88×103個(gè)/g，除土生表層減少外其它處理比對(duì)照增加3.51%~188.32%；放線菌為4.5×105個(gè)/g~10.8×105個(gè)/g，除土生表層減少外其它處理比對(duì)照增加了17.95%~209.52%；增加作用依次為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。0—5 cm土層有機(jī)肥菌肥混施、有機(jī)肥、禾康、磷石膏處理能顯著增加鹽堿土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量，但磷石膏對(duì)3種菌的影響均不顯著，禾康對(duì)真菌、放線菌的影響也不顯著。在5—15 cm和15—30 cm土層有機(jī)肥菌肥混施、有機(jī)肥處理對(duì)細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的提升作用均顯著。不同改良劑沒(méi)有造成菌種比例的變化，從菌種之間來(lái)看3種菌以細(xì)菌占大多數(shù)，真菌最少；從土層之間來(lái)看，3種菌數(shù)量都是0—5 cm土層上最多，隨著土層深度的增加3種菌的數(shù)量迅速減少。

表6　不同改良劑對(duì)濱海鹽堿地土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的影響

土壤呼吸是表征土壤質(zhì)量和肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)。由圖2可以看出，與對(duì)照相比，所有改良劑處理均明顯增強(qiáng)土壤呼吸強(qiáng)度，增加率14.73%~122.09%；以有機(jī)肥菌肥混施、有機(jī)肥處理增強(qiáng)作用最明顯，分別增加達(dá)75.63%~122.09%和54.87%~110.85%，達(dá)到顯著差異水平；最小的是土生、土生藥肥混施處理，僅為16.29%~22.33%和14.73%~22.73%；其作用大小依次為：有機(jī)肥菌肥混施>有機(jī)肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。隨著土層深度的增加，土壤呼吸強(qiáng)度減弱。

由表7可以看出，不同改良劑處理對(duì)種植棉花的株高提高明顯不同。以磷石膏、禾康、土生藥肥混施處理最為明顯，對(duì)株高的影響達(dá)到顯著水平，株高均比對(duì)照高10%以上；有機(jī)肥、有機(jī)肥菌肥混施處理對(duì)株高的影響不顯著。施用改良劑使棉花產(chǎn)量明顯提高，均產(chǎn)達(dá)到1 200 kg/hm2以上。與對(duì)照相比，棉花產(chǎn)量以有機(jī)肥、有機(jī)肥菌肥混施、磷石膏處理的增產(chǎn)最為明顯，分別增產(chǎn)10.7%，11.9%和9.3%，增產(chǎn)效果極顯著。土生、土生藥肥混施處理增產(chǎn)作用不顯著。對(duì)棉花株高和產(chǎn)量的影響均極顯著的是磷石膏處理。

圖2　不同改良劑對(duì)濱海鹽堿地土壤呼吸強(qiáng)度的影響

目 對(duì)照磷石膏禾康有機(jī)肥有機(jī)肥菌肥混施土生土生藥肥混施株高/cm80.0d90.5a90.2a81.3cd84.4bcd86.6abc88.5ab產(chǎn)量/(kg·hm-2)1181.8e1292.4abc1251.4bcd1308.7ab1322.4a1210.3de1230.7cde

3結(jié) 論

(1) 各種改良劑均能顯著降低重鹽堿地土壤容重，增強(qiáng)土壤通透性；有機(jī)肥菌肥混施和有機(jī)肥處理使土壤速效養(yǎng)分和肥力狀況得到顯著改變。各種改良劑處理均能降低鹽堿土的pH值和電導(dǎo)率；所有改良劑均能增加重鹽堿地土壤的微生物量，增強(qiáng)土壤呼吸，效果最好的是有機(jī)肥和有機(jī)肥菌肥混施處理。細(xì)菌占到重鹽堿地土壤微生物的大多數(shù),真菌最少；隨著土層深度的增加3種菌的數(shù)量均減少；有機(jī)肥和有機(jī)肥菌肥混施處理能顯著提高鹽堿荒地的土壤肥力，對(duì)棉花產(chǎn)量的影響也最大。對(duì)棉花株高影響最大的是磷石膏和禾康。

(2) 幾種改良劑對(duì)黃河三角洲重鹽堿棉田脫鹽效果較好，均能有效改善鹽堿土壤化學(xué)性質(zhì)的改良劑是磷石膏和禾康；能較好地改善鹽堿地土壤肥力，提高棉花產(chǎn)量的改良劑是有機(jī)肥及有機(jī)肥菌肥混施處理。磷石膏、禾康、有機(jī)肥及有機(jī)肥菌肥混施處理均能明顯改良鹽堿土物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)。隨著土層深度的增加，各種改良劑的改良效應(yīng)均減弱。

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Improving Effect of Different Amendment Treatments in Coastal Saline-Alkali Soil

LI Xulin1,2, LIU Qinghua1,2, LIU Xinwei1,2, HU Jingtian1,2, YANG Jucai1,2, CUI Dejie1,2

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,QingdaoAgriculturalUniversity,Chengyang,Shandong266109,China; 2.“Qingnong”ResearchCenterofEcologicalAgricultureandComprehensiveUtilizationonSaline-AlkaliLandintheYellowRiverDeltaDongyingCity,Dongying,Shandong257452,China)

Abstract：[Objective] Studing the amelioration effect of different soil amendments that are potentially suitable for costal heavy saline-alkali soil.[Methods] Hekang, phosphogypsum, micro-organism fertilizer, Tusheng, officinal-fertilizer and organic manure were used to amend saline and alkali soil in Maotuo field experiment station of Yellow River Delta. The effects of soil amendments on physiochemical and biological characteristics of costal strongly salinized soil were studied. [Results] (1) The results showed that the soil bulk density decreased and the aeration decreased when the soil amendments were added, among which phosphogypsum and Hekang had good amelioration effects; (2) Electric conductivity of soil was observed obviously decreased when each of the amendments added with a 15.9% or over decrease. The salty effect of saline and alkali on soil could be mitigated with soil amendments, especially with cotton field; (3) The phosphogypsum and Hekang was better than others in mitigating salt and modifying soil chemical properties; (4) Moreover, the microbial biomass and soil respiration increased with the addition of soil amendments, especially with the additions of organic manure or micro-organism fertilizer treatments; (5) Soil fertility and cotton production could increase by organic manure or micro-organism fertilizer treatments. [Conclusion] The physiochemical and biological characteristics of saline alkali soil can be improved with Hekang, phosphogypsum, micro-organism fertilizer, and organic manure amendments.

Keywords:amendments for improving saline and alkali soil; physicochemical property; biological characteristics; costal saline-alkali soil

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1000-288X(2015)02-0219-06

中圖分類號(hào)：S156.42

通信作者：崔德杰(1963—)，男(漢族),山東省萊西市人,博士,教授，主要從事土壤肥料科學(xué)研究。E-mail:cuidejie@163.com。

收稿日期：2014-02-20修回日期：2014-04-02
資助項(xiàng)目：山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)“棉花類”[魯農(nóng)科技字(2012)26號(hào)]; “十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD05B02)
第一作者：李旭霖:(1964—)，男(漢族),陜西省鳳翔縣人,博士,副教授,主要從事農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展與資源環(huán)境信息技術(shù)研究。E-mail:lixulin@qau.edu.cn。