周青云，孫書洪，王仰仁，韓娜娜，李松敏(天津農(nóng)學(xué)院水利工程學(xué)院，天津 300384)

0 引 言

中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，人多地少，隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化發(fā)展，一方面越來越多的農(nóng)民搬出原來的舊房，住進(jìn)樓房，原有的宅基地被廢棄、閑置，造成土地資源浪費(fèi)，另一方面要堅(jiān)守國家“18億畝”耕地紅線，出現(xiàn)建設(shè)用地占用耕地的用地緊張狀況。廢舊宅基地復(fù)墾是解決農(nóng)村宅基地粗放利用的一種有效方法。

在濱海鹽堿化地區(qū)，隨著農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高和城鎮(zhèn)化速度加快，越來越多的農(nóng)民搬進(jìn)新城，而原來的村莊基本廢棄急需整理。天津市是全國率先進(jìn)行增減掛鉤試點(diǎn)的地區(qū)，2006年國土資源部向天津市下達(dá)了城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤周轉(zhuǎn)指標(biāo)[1]，此后分別于2008年至2010年連續(xù)3次下達(dá)增減掛鉤指標(biāo)，共3 472 hm2[2]。但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致復(fù)墾耕地質(zhì)量差，復(fù)墾土地生產(chǎn)力不能快速恢復(fù)等問題。因此，針對濱海鹽堿化地區(qū)村莊土地的特點(diǎn)，進(jìn)行土地復(fù)墾技術(shù)的研究有一定的實(shí)際意義。目前，對于鹽堿化地區(qū)村莊土地復(fù)墾技術(shù)的研究較少，但對鹽堿土地的復(fù)墾技術(shù)研究較多，主要改良技術(shù)有物理改良措施[3]、化學(xué)改良措施[4-6]、生物改良措施[7-9]和工程改良措施，這些單一的鹽堿土壤改良方法顯然不能滿足濱海鹽堿化地區(qū)村莊土地復(fù)墾的要求，一方面宅基地土壤由于長期占壓土壤密實(shí)，作物難以種植，土壤生產(chǎn)力幾乎為零，另一方面土壤含鹽量高、地下水埋深較淺，嚴(yán)重影響作物生長。針對上述問題，論文主要開展不同復(fù)墾方式對土壤理化性質(zhì)的影響研究，以期為北方濱海宅基地復(fù)墾方式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于天津市津南區(qū)的農(nóng)村宅基地復(fù)墾區(qū)(N 38°98′、E 117°38′)。暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，年日照時(shí)數(shù)2 711 h，年平均氣溫11.7℃；極端年最高氣溫39.9 ℃，極端年最低氣溫-22.0 ℃；全年無霜期平均216 d，平均年降水量為556.4 mm，雨季一般從6月下旬開始，8月下旬結(jié)束，平均持續(xù)59 d，豐水年最大降水量為747 mm，枯水年降水量僅244.5 mm。復(fù)墾前，試驗(yàn)區(qū)為農(nóng)村居民點(diǎn)，土壤表層(0～20 cm土層)土壤有機(jī)質(zhì)含量為0.46%，pH值為8.4，土壤含鹽量為5.77 g/kg，土壤有效磷18.33 mg/kg，土壤硝態(tài)氮7.18 mg/kg，土壤速效鉀336.68 mg/kg，土壤微生物0 mg/kg，土壤容重1.62 g/cm3。

1.2 樣品采集及測定

復(fù)墾前，在原拆舊村莊的院子和房屋處采用土鉆進(jìn)行取樣，在整個(gè)拆舊區(qū)的院子和房屋處各設(shè)置10個(gè)取樣點(diǎn)，取樣深度為60 cm，每20 cm一層，共計(jì)60個(gè)土樣，取均值獲得院子和房屋處各層土樣參數(shù)；復(fù)墾后，分別在不同復(fù)墾方式的田塊采用土鉆進(jìn)行土樣采集，采集深度為60 cm，每20 cm一層。將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)的測定，土壤有機(jī)質(zhì)采用K2Cr2O7-H2SO4溶液外加熱法測定，土壤堿解氮采用堿擴(kuò)散法測定，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，土壤速效鉀采用NH4OAC浸堤的火焰光度法測定，土壤含鹽量采用EC110便攜式鹽分計(jì)測定，并用蒸干法率定，土壤pH值采用pH計(jì)測定，土壤微生物碳含量采用熏蒸提取-容量分析法測定。為研究不同復(fù)墾方式對土壤物理性質(zhì)的影響，宅基地復(fù)墾前后，在樣地各開挖3個(gè)土壤剖面，采用環(huán)刀法測定土壤容重；土壤飽和導(dǎo)水率采用Guelph入滲儀(2008KI，Stana Barbara，CA，U.S.A)進(jìn)行測定。

2 復(fù)墾模式

選擇在天津市津南區(qū)葛沽鎮(zhèn)揚(yáng)岑子村的拆舊區(qū)進(jìn)行復(fù)墾模式研究，拆舊區(qū)面積3.84 hm2。揚(yáng)岑子村于2012年3月完成建筑物拆除和垃圾清運(yùn)，土地復(fù)墾于2012年5月開始，復(fù)墾模式主要有兩種，復(fù)墾模式I包括水鹽調(diào)控技術(shù)和土壤功能重構(gòu)技術(shù)，復(fù)墾模式II包括水鹽調(diào)控技術(shù)、土壤功能重構(gòu)技術(shù)和生物物種選擇技術(shù)。水鹽調(diào)控技術(shù)有土壤淋洗技術(shù)、明溝排水技術(shù)和暗管排水技術(shù)；土壤功能重構(gòu)技術(shù)有土壤培肥技術(shù)、種植綠肥技術(shù)和土壤調(diào)理劑技術(shù)。生物選擇技術(shù)主要指種植耐鹽堿作物。水鹽調(diào)控的3種技術(shù)和土壤功能重構(gòu)的三種技術(shù)可自由組合。復(fù)墾模式I中水鹽調(diào)控技術(shù)采用暗管排水，暗管埋深1.2 m，間距10 m，暗管直徑90 mm；土壤功能重構(gòu)技術(shù)采用種植綠肥(苜蓿)。復(fù)墾模式II中水鹽調(diào)控技術(shù)采用明溝排水，排水溝深1.5 m，間距200 m，邊坡系數(shù)1∶1.25；土壤功能重構(gòu)技術(shù)采用施有機(jī)肥，在作物種植前，撒施37 500 kg/hm2的有機(jī)肥，生物物種選擇技術(shù)主要種植番茄、茄子和玉米3種作物，分析復(fù)墾土壤對作物生長的影響。試驗(yàn)過程中采用滴灌進(jìn)行灌溉。

3 結(jié)果與分析

3.1 復(fù)墾對土壤物理性質(zhì)的影響

圖1是復(fù)墾前后宅基地和院子土壤剖面密度變化情況。復(fù)墾前，房屋和院子在整個(gè)剖面的土壤密度較大，均大于1.6 g/cm3，說明村莊土地經(jīng)過多年的占壓變得密實(shí)，難以滿足作物生長的需要。采用復(fù)墾技術(shù)后土壤密度明顯減小，特別是0～20 cm土層土壤密度變化明顯，復(fù)墾前房屋和院子的0～40 cm土層平均土壤密度分別為1.65和1.73 g/cm3，復(fù)墾后土壤密度變?yōu)?.48和1.42 g/cm3，說明復(fù)墾對宅基地土壤復(fù)墾效果明顯。

圖1 宅基地復(fù)墾前后土壤密度變化

土壤的滲透性能是土壤重要的物理性質(zhì)之一，直接反應(yīng)灌溉后土壤水分的入滲能力，土壤飽和導(dǎo)水率是反應(yīng)土壤滲透能力的重要指標(biāo)，飽和導(dǎo)水率越大說明土壤的滲透性能越好。表1是宅基地復(fù)墾前后土壤飽和導(dǎo)水率對比情況，從表中可以看出，復(fù)墾前房屋和院子土壤飽和導(dǎo)水率很小，僅為0.021和0.025 cm/min，說明復(fù)墾前土壤密實(shí)，透水性差。復(fù)墾后，房屋和院子土壤飽和導(dǎo)水率增大為0.212和0.551 cm/min，增大了10多倍，說明復(fù)墾有利于提高土壤的滲透性能。與周圍農(nóng)田相比，復(fù)墾后田間土壤飽和導(dǎo)水率還沒有達(dá)到農(nóng)田水平，這與宅基地土壤復(fù)墾的時(shí)間有關(guān)，經(jīng)過多次的種植，預(yù)計(jì)可以達(dá)到周圍農(nóng)田水平。

表1 復(fù)墾前后土壤飽和導(dǎo)水率對比 cm/min

3.2 復(fù)墾方式對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3.2.1復(fù)墾模式I對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

復(fù)墾模式I中水鹽調(diào)控技術(shù)采用暗管排水，土壤功能重構(gòu)技術(shù)采用種植綠肥(苜蓿)。圖2是復(fù)墾模式I對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響，從圖2中可以看出，種植苜蓿后土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯提高，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量變化波動(dòng)性較大，20～40 cm土層和40～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量有所提高，但波動(dòng)性較小。雖然種植綠肥對土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高幅度低于施用復(fù)合肥的，但從生態(tài)角度來說，應(yīng)盡量施用有機(jī)肥和綠肥。圖2中各曲線呈現(xiàn)微弱的先升高后降低的趨勢，在2013年11月份到達(dá)頂點(diǎn)，即苜蓿各取樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)增大后減小的趨勢，在2013年11月份有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到極值(最大值)。造成這種趨勢的原因是苜蓿為一年生或多年生宿根草本植物，從春季3月份已經(jīng)開始生長，一直持續(xù)到冬季10、11月份，然后地上部分開始枯萎，地下的根存活，直到第二年的春天又開始復(fù)蘇，周而復(fù)始。

圖3為復(fù)墾模式I對土壤微生物量的影響，復(fù)墾前的土壤微生物量為零，測定日期為2011年11月22日，復(fù)墾后土壤微生物含量有明顯的增加趨勢和季節(jié)變化規(guī)律。圖4、圖5和圖6分別表示的是土壤堿解氮、土壤速效鉀和土壤有效磷含量的變化，土壤養(yǎng)分含量的變化與作物的生長有關(guān)，復(fù)墾后，土壤養(yǎng)分含量比復(fù)墾前有一定的增加，且波動(dòng)較大，這與土壤水分含量的變化及苜蓿的生長有一定的關(guān)系。

圖2 不同深度土層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化(苜蓿)

圖3 土壤微生物量變化

圖4 土壤堿解氮含量變化

圖5 土壤速效鉀含量變化

圖6 土壤有效磷含量變化

土壤剖面鹽分分布與所處季節(jié)關(guān)系密切，從圖7中可以看出春季由于地表蒸發(fā)較大，土壤鹽分有增加的趨勢，但由于采用了復(fù)墾模式I，對地下水位進(jìn)行了控制，因此，整個(gè)試驗(yàn)階段土壤鹽分含量基本小于2 g/kg，比復(fù)墾前有明顯的降低。土壤pH值在作物種植過程中變化較小(圖8)，說明該集成技術(shù)對土壤的酸堿程度影響較小。

圖7 土壤含鹽量變化

圖8 土壤pH值變化

3.2.2復(fù)墾模式II對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

復(fù)墾模式II中水鹽調(diào)控技術(shù)采用明溝排水、土壤功能重構(gòu)技術(shù)采用施有機(jī)肥，生物物種選擇技術(shù)主要種植番茄、茄子和玉米三種作物。由于種植3種作物需要施化肥，對土壤的氮、磷、鉀含量影響較大，因此，僅對土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物含量、土壤含鹽量進(jìn)行分析比較。

圖9是復(fù)墾后不同土層深度土壤含鹽量的變化情況。從圖9中可以看出，采用復(fù)墾集成技術(shù)后，土壤含鹽量明顯降低。種植番茄后，土壤含鹽量從4～6 g/kg降低到2～3 g/kg，種植茄子后土壤含鹽量從4～6 g/kg降低到1～3 g/kg，種植玉米后，土壤含鹽量從4～6 g/kg降低到0～2 g/kg，種植玉米的復(fù)墾土壤鹽分降低最為明顯。圖10是土壤微生物含量變化情況。從圖中可以看出，種植不同的作物對0～20 cm土層復(fù)墾土壤微生物量影響不同，土壤微生物含量增大排序?yàn)榉淹寥?種玉米土壤>種茄子土壤。作物的根系層主要在0～40 cm土層，因此0～40 cm土層土壤微生物量的增大程度大于40～60 cm土層，特別是0～20 cm土層土壤微生物量增大程度明顯。圖11是復(fù)墾前后種植不同作物的土壤有機(jī)質(zhì)含量變化，復(fù)墾前土壤屬有機(jī)質(zhì)極缺型土壤，種植作物顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。但不同作物對土壤剖面有機(jī)質(zhì)含量影響不同，種植番茄和玉米的復(fù)墾土壤中有機(jī)質(zhì)含量提高較多，而種植茄子后土壤有機(jī)質(zhì)雖然有所提高，仍處于缺乏狀態(tài)。

圖9 土壤含鹽量變化

圖10 土壤微生物含量變化

圖11 土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

4 結(jié) 語

(1)復(fù)墾可以明顯提高宅基地土壤的物理性質(zhì)，減小土壤容重，增大宅基地土壤的滲透能力，有利于恢復(fù)土壤生產(chǎn)力。

(2)復(fù)墾可以明顯提高宅基地土壤的化學(xué)性質(zhì)。復(fù)墾模式I和復(fù)墾模式II均能有效增加土壤微生物含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量，明顯改善土壤肥力；復(fù)墾后土壤氮、磷、鉀含量較復(fù)墾前含量有所增加，受種植作物影響其波動(dòng)性較大；復(fù)墾模式對土壤pH值影響很小，基本維持在8.5左右。

(3)加入水鹽調(diào)控技術(shù)的復(fù)墾模式在作物生育階段可以有效降低土壤含鹽量，有利于作物生長。

(4)論文僅僅探討了復(fù)墾模式對土壤性質(zhì)的影響，復(fù)墾的最終目的是將宅基地土壤復(fù)墾為可以種植作物的耕地，今后還應(yīng)開展復(fù)墾模式下作物生長情況及作物產(chǎn)量 等方面的研究，為濱海地區(qū)的宅基地復(fù)墾提供理論依據(jù)。

□

[1] 國土資源部. 關(guān)于天津等五省(市)城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減與農(nóng)村建設(shè)用地減少相掛鉤第一批試點(diǎn)的批復(fù)[Z]. 2006.

[2] 國土資源部. 城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤試點(diǎn)管理辦法[Z]. 2008.

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