盧建男,張 瓊,劉鐵軍,賈儒康,郭 輝,劉金榮(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

前植物生產(chǎn)層

不同改良劑對鹽堿地土壤及草地早熟禾生長的影響

盧建男,張 瓊,劉鐵軍,賈儒康,郭 輝,劉金榮
(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

改良鹽堿化土壤是當(dāng)前亟待解決的環(huán)境問題，合理選用土壤改良劑和改良方法對鹽堿地的開發(fā)利用有重要意義。本研究以蘭州新區(qū)的鹽堿土為盆栽土進(jìn)行盆栽種植草地早熟禾(Poapratensis)試驗(yàn)，設(shè)有底層襯膜施加不同土壤改良劑的10個處理、底層襯膜不施加土壤改良劑和不襯膜施加1號改良劑。通過測定施加改良劑前土壤的基本理化性質(zhì)及施加土壤改良劑后土壤pH、全鹽量及草地早熟禾的生長指標(biāo)，對不同的土壤改良劑的效果進(jìn)行分析對比，選擇出最有效的土壤改良劑和改良方法。結(jié)果表明，施加土壤改良劑后土壤的pH和全鹽量低于施加前，草地早熟禾的高度、密度和蓋度優(yōu)于沒有添加改良劑的處理。所選10種鹽堿改良劑中，嗜鹽堿微生物菌肥改良劑效果最好，改良后土壤pH和全鹽量分別為7.37和0.28%，比改良前分別降低了1.09和0.32%，草地早熟禾的高度、密度、蓋度及葉綠素含量分別為9.68 cm、2.09株·cm-2、99%、3.13 mg·g-1，改良效果優(yōu)于無機(jī)改良劑和有機(jī)肥。土壤底層襯膜對鹽堿土的改良效果優(yōu)于底層不襯膜處理，襯膜處理下土壤pH、全鹽量、草地早熟禾生長密度、高度與不襯膜處理相比差異顯著(P<0.05)。

鹽堿地；土壤改良劑；全鹽量；草地早熟禾；襯膜；生物菌肥；生長狀況

土地鹽堿化是指在特定氣候、水文、地質(zhì)和土壤等自然因素綜合以及人為引水灌溉不當(dāng)引起土壤鹽化與堿化的土地質(zhì)量退化過程[1]。土壤鹽堿化問題是制約干旱區(qū)農(nóng)業(yè)土地資源可持續(xù)利用的主要因素，也是影響生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要因素[2-6]。

水旱輪作可以調(diào)控土壤中水分和鹽分的相對活動，阻礙返鹽，起到對鹽堿土壤的改良作用并提高土壤肥力，促進(jìn)植物的生長，使得鹽堿土壤結(jié)構(gòu)得到一定程度的優(yōu)化[7]；20世紀(jì)80-90年代客土法與淡水洗鹽法配合實(shí)施的鹽堿地治理方式，在河西走廊鹽堿地區(qū)取得了較好的改良效果[8]。在鹽堿地改良中，灌排水措施在技術(shù)上是可行的，但受氣候干旱、水資源不足等條件限制，對旱地農(nóng)業(yè)而言成本過高。后來，受到節(jié)水灌溉、鹽堿地改良位于國際先進(jìn)水平的以色列農(nóng)業(yè)科學(xué)家提出的“利用種植耐鹽植物的方法來對鹽堿土壤進(jìn)行改良”[9]辦法的啟示，我國科學(xué)家提出“以排水為基礎(chǔ)，以培肥為根本”的觀點(diǎn)，將水利工程措施、農(nóng)業(yè)耕作措施和生物培肥措施相互結(jié)合，進(jìn)行綜合治理。在這一思想指導(dǎo)下，鹽堿地的改良利用工作跨上了一個新臺階[10]。生物改良主要是通過種植耐鹽堿植物，利用微生物肥料中的有益菌種中和鹽堿土壤中的鹽分，調(diào)解土壤酸堿度，改善鹽堿土壤根際微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)植物正常生長的目的[11]。微生物肥料可以從根本上降低鹽堿土壤的鹽分含量，且其原料成本低廉，改良作用周期長，已成為鹽堿地改良的主要技術(shù)手段。

蘭州新區(qū)北部秦王川地區(qū)原有植被稀少，生態(tài)環(huán)境惡劣，存在大面積鹽堿和次生鹽堿地，且有逐年擴(kuò)大的趨勢，嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和生態(tài)城市建設(shè)的發(fā)展[12-13]。以往關(guān)于旱區(qū)鹽堿地土壤治理的研究主要集中在物理改良、化學(xué)改良方面，對于不同土壤改良劑治理鹽堿地的研究成果較少，況且施加同一土壤改良劑對不同鹽堿地治理的效果并不同，因此有必要針對不同改良劑處理鹽堿化土壤的差異性進(jìn)行比較分析。本研究優(yōu)選了10種常見的西部地區(qū)鹽漬化土壤治理的改良劑，結(jié)合物理改良措施，分析10種土壤改良劑對鹽堿地土壤與草地早熟禾(Poapratensis)生長的影響，旨在篩選出最適宜蘭州新區(qū)鹽堿地草坪草生長的土壤改良劑，同時也為我國西部類似地區(qū)鹽漬化土壤建植草坪草提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)設(shè)在蘭州新區(qū)北部秦王川盆地，平均海拔約2 000 m，年降水量300～350 mm，年蒸發(fā)量2 000 mm，年均氣溫6.9 ℃，1月平均氣溫-7.3 ℃，7月平均氣溫20.5 ℃，冬春多風(fēng)少雨，氣候干燥，土壤為鹽漬化棕漠土。土壤主要理化性質(zhì)：全氮含量為0.177 5 g·kg-1，全磷含量為0.009 4 g·kg-1，堿解氮含量為12.50 mg·kg-1，有效磷含量為3.26 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為1.17%，均屬于偏低水平。試驗(yàn)區(qū)土壤貧瘠，植被稀少，天然草本植物主要為白莖鹽生草(Halogetonarachnoideu)、豬毛草(Scirpuswallichii)、狗尾草(Setariaviridi)、虎尾草(Chlorisvirgata)等，屬鹽生植物和荒漠草甸植物類型。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用鹽堿土取自蘭州新區(qū)西槽鎮(zhèn)，土壤全鹽量為0.61%，pH 8.32。

種植花盆為直徑31.5 cm、高36 cm的PVC管，使用細(xì)鐵絲和尼龍網(wǎng)加固封底，底層襯膜為厚度0.08 mm的聚乙烯塑料薄膜。

試驗(yàn)用草坪草品種：草地早熟禾。

所選土壤改良劑1、2、3、5、7、8、9均為堿性土壤改良劑；4、6、10為有機(jī)肥。詳情見表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

草籽播種前將改良劑與盆栽表層土壤(0-20 cm)充分混合，每盆土壤改良劑的施用量按盆表面積(0.078 m2)計(jì)算后一次性施用，草種按25 g·m-2的播量進(jìn)行播種。試驗(yàn)地面積 54 m2、長18 m、寬3 m。將PVC管自制花盆埋于試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)，盆內(nèi)底部墊2 cm礫石，上蓋一層尼龍網(wǎng)。填埋花盆高出地面2 cm。

盆栽試驗(yàn)設(shè)置10種改良劑，對應(yīng)10個處理；處理11施加嗜鹽堿微生物菌肥，底層不襯膜；處理12不施加改良劑，做底層襯膜處理。共12個處理，每個處理3個重復(fù),如表2所示。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤指標(biāo)測定 土壤鹽堿測量采用pH 計(jì)(Sartorius PB-10) 和電導(dǎo)率儀( 雷磁 DDS-307) 利用電位法水土比 5∶1 測定[14]。在播種前測定全鹽量和pH。

1.4.2 草地早熟禾生長指標(biāo)的測定 2015年8月20日開始盆栽，進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)管理，待植株生長健壯后，開始植物相關(guān)指標(biāo)測定[15]。

草坪草密度采用小樣方實(shí)測法測定，各區(qū)隨機(jī)選取10 cm×10 cm的小樣方，數(shù)出小樣方內(nèi)草坪草的株數(shù)，3次重復(fù)，單位株·cm-2；草坪草高度測定采用人工直尺測量，各樣點(diǎn)選擇樣本數(shù)為30，測量后計(jì)算平均值，單位cm；草坪草蓋度測定采用針刺法，10 cm×10 cm樣方均分100格，針刺每格，計(jì)數(shù)觸植物總次數(shù)，5次重復(fù)，單位%；葉綠素含量測定采用混合液(無水乙醇與丙酮等體積混合)浸提比色法[16]。

表1 土壤改良劑Table 1 Soil conditioner

1.4.3 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 17.0軟件對各處理間的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Microsoft Excel 2007制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理土壤pH的變化

改良前各處理pH 8.63(圖1)，施加土壤改良劑后各處理土壤pH均顯著降低(P<0.05)，且施用1號改良劑的土壤pH降低程度最大，與其它各處理之間差異顯著(P<0.05),T11顯著高于T1。

2.2 各處理土壤全鹽量的變化

改良劑前各處理土壤全鹽量在0.6%左右的高濃度水平，施加土壤改良劑后，土壤的全鹽量顯著低于施加土壤改良劑前的(P<0.05)。嗜鹽堿微生物菌肥(T1)改良效果最好，處理后全鹽量下降至0.28%，底層不襯膜并且施加嗜鹽堿微生物菌肥的T11顯著高于T1。

2.3 各處理草地早熟禾密度

施加土壤改良劑的各處理草地早熟禾密度均顯著高于T12(P<0.05)(圖3)。T1>T11>T12，說明添加改良劑草坪密度均有提高,T1的效果最好，且底襯膜優(yōu)于不襯膜。

圖1 不同處理土壤pH的變化Fig. 1 Effect of treatments on soil pH

注：T1-T12詳見表2；不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: T1-T12are as shown in the figure 2; Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at ghe 0.05 level. similary for the following figures.

圖2 不同處理土壤全鹽量的變化Fig. 2 Effect of treatments on soil salt content

圖3 各處理草地早熟禾密度Fig. 3 Effect of treatments on the density of Kentucky bluegrass

2.4 各處理草地早熟禾高度

施加土壤改良劑均可以增加草地早熟禾的高度(圖4)。其中T1處理的效果最好，顯著優(yōu)于其它處理(P<0.05)，T6次之。T7效果最差，7號改良劑在一定條件下對草坪高度存在顯著影響(P<0.05)。

圖4 各處理草地早熟禾高度Fig. 4 Effect of treatments on the height of Kentucky bluegrass

2.5 各處理草地早熟禾蓋度

施加土壤改良劑后，各處理的草地早熟禾蓋度均顯著大于T12(P<0.05)(圖5)，T1、T6和T11的蓋度均顯著高于其它處理，且3個處理間差異不顯著(P>0.05)。T3和T8的蓋度均在90%以上，表現(xiàn)優(yōu)，而T7和T9處理效果較差，其蓋度小于80%。

圖5 各處理草地早熟禾蓋度Fig. 5 Effect of treatments on the coverage of Kentucky bluegrass

2.6 各處理草地早熟禾葉綠素含量

T1、T2和T11間葉綠素含量差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于T12(P<0.05)。除T5顯著低于T12外，其它處理均與T12差異不顯著。

圖6 各處理草坪葉綠素含量Fig. 6 Effect of treatments on lawn chlorophyll content

3 討論

本研究通過比較處理前后土壤的pH和全鹽量以及各處理草地早熟禾高度、密度、蓋度及葉綠素含量。結(jié)果表明，利用嗜鹽堿微生物菌肥改良鹽堿地后土壤pH、全鹽量分別為7.37、0.28%，達(dá)到了植物正常生長的土壤理化條件；草地早熟禾生長高度、密度、蓋度及葉綠素含量分別為9.68 cm、2.09株·cm-2、99%、3.13 mg·g-1，說明嗜鹽堿微生物菌肥對鹽堿土的改良效果最好，因?yàn)橄啾扔跓o機(jī)改良劑，微生物改良劑不改變礦質(zhì)養(yǎng)分的含量，而是依靠其含有的有益微生物菌群、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)，通過增加土壤微生物數(shù)量等方式，達(dá)到改善土壤的效果，從而改善土壤環(huán)境[17-19]。同時，微生物改良劑污染小、用量少，能夠提高化肥利用率，凈化和修復(fù)土壤。嗜鹽堿微生物菌肥不僅可以大量提升土壤的有機(jī)質(zhì)含量，而且可以降低土壤pH，改善土壤空隙和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤透氣、透水性更強(qiáng)，根系更易生長，這是其獲得最優(yōu)種植效果的主要原因[20-23]。同時,更多的土壤保水劑，也為植株的生長創(chuàng)造了較優(yōu)的水分條件?？偟膩碚f施加改良劑在一定程度上有利于草坪草的生長，這與張雷一等[24]關(guān)于石漠化旱地施用改良劑對黑麥草生長的影響的研究結(jié)果一致。

本研究表明，底層襯膜比底層不襯膜的處理改良效果好，這可能是由于在澆水的過程中灌溉的淋溶作用使得鹽和堿隨著水流到土層底部，而襯膜和石子的存在阻斷了土壤的毛細(xì)管作用，使淋溶到薄膜上的鹽堿不能再次隨之上升。同時有了薄膜的阻隔，薄膜下的鹽堿也不會隨著地下水而上升，薄膜上層坪床上的土壤堿一部分被改良劑分解并且另一部分由于薄膜切斷了毛細(xì)管上升水，能有效防止土壤水分丟失，抑制下層土壤返鹽[25-26]。因?yàn)楦珊祷哪畢^(qū)鹽堿地的理化性質(zhì)特殊，土壤中的含鹽量很高，導(dǎo)致草坪草不能正常生長，影響綠化效果[27-28]。如果只對鹽堿地施加改良劑在一定時期內(nèi)會有效果，但是并不能從根本上改善鹽堿化，因?yàn)殡S著地下水的蒸發(fā)，會在地表不斷地產(chǎn)生新的鹽堿[29]。要想改造重鹽堿地，從根本上降低土壤中的鹽堿含量，以目前的科學(xué)技術(shù)水平來看是很難做到的。因此，現(xiàn)在對鹽堿地的改良，最好的方式就是阻斷鹽堿的地下來源或者降低地下水位，而底層襯膜的方法可以很好地解決這一問題。

4 結(jié)論

1號改良劑——嗜鹽堿微生物菌肥對秦王川盆地鹽堿土的改良效果優(yōu)于其它改良劑處理。

嗜鹽堿微生物菌肥施用量7 500 kg·hm-2，并結(jié)合底層襯膜技術(shù)改良蘭州新區(qū)秦王川的鹽堿土的效果最好，使得該地區(qū)的土壤適宜植物的生長。

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(責(zé)任編輯 茍燕妮)

Effect of soil conditioners on saline-alkali soil and growth of Kentucky bluegrass

Lu Jian-nan, Zhang Qiong, Liu Tie-jun, Jia Ru-kang, Guo Hui, Liu Jin-rong
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Improvement of salinized soil is necessary for solving current environmental problems, reasonable selection of soil conditioners and improved methods areimportant for the development and utilization of saline-alkali land. We performed pot experiments using heavy saline-alkali soil of Lanzhou New Area. Kentucky bluegrass(Poapratensis) was subjected to ten treatments consisting of film-bottomed tillage combined with different soil conditioners, film-bottomed tillage without soil conditioners, and the first soil conditioner but without film-bottomed tillage. We measured basic physiochemical properties of soil, including soil pH, before adding the soil conditioners. Total salt contentand growth index of Kentucky bluegrass after applying soil conditioners were measured in order to compare the effect of different soil conditioners, and choose the most effective soil conditioner and soil improvement method. The results revealed that after applying soil conditioners, the soil pH and total salt content were lower and the height, density, and coverage of Kentucky bluegrass were better than that in the treatment without soil conditioners. The most effective soil conditioner of all the selected conditioners was the first soil conditioner. After applying soil conditioners, the soil pH and total salt content were 7.37 and 0.28%, respectively, with a reduction of 1.09 and 0.32%. The height, density, and coverage of Kentucky bluegrass and Lawn chlorophyll content were 9.68 cm, 2.09 plant·cm-2, 99%, 3.13 mg·g-1. The first soil conditioner was more suitable than inorganic amendmen to rorganic fertilizer addition. Film-bottomed tillage was better than the no film-bottomed tillage treatment. The soil pH and total salt content, and the height anddensity of Kentucky bluegrass of film-bottomed tillage treatment were significantly different from that in the treatment with no film-bottomed tillage.

saline-alkali soil; soil conditioners; total salt content; Kentucky bluegrass; film-bottomed tillage; biological fertilizer; growth index

Liu Jin-rong E-mail:liujinr@lzu.edu.cn

2016-06-17 接受日期：2017-01-03

蘭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目——秦王川鹽堿地改良與園林綠化技術(shù)研究與示范(2013-1-145)

盧建男(1991-)，男，甘肅通渭人，在讀碩士生，研究方向?yàn)椴萜汗こ?。E-mail:1142086999@qq.com

劉金榮(1967-)，男，甘肅張掖人，教授，博士，研究方向?yàn)椴萜耗婢撑c生理。E-mail:liujinr@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0326

S156

A

1001-0629(2017)06-1141-08

盧建男，張瓊，劉鐵軍，賈儒康，郭輝，劉金榮.不同改良劑對鹽堿地土壤及草地早熟禾生長的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(6)：1141-1148.

Lu J N,Zhang Q,Liu T J,Jia R K,Guo H,Liu J R.Effect of soil conditioners on saline-alkali soil and growth of Kentucky bluegrass.Pratacultural Science，2017,34(6)：1141-1148.