邵華偉，崔 磊，許詠梅*，劉瑞紅

(1.農(nóng)業(yè)部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.西部鉆探吐哈錄井工程公司，新疆 烏魯木齊 830000)

甜菜是我國(guó)的兩大糖料作物之一，也是我國(guó)北方特有的糖料作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要位置[1]。新疆作為北方地區(qū)重要的糖業(yè)種植基地，2014年甜菜播種面積達(dá)到70 000 hm2，占全國(guó)甜菜種植面積的30%，對(duì)新疆的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響。自2012年甜菜開始采用滴灌技術(shù)以來，土壤出現(xiàn)了鹽分表聚和次生鹽漬化，影響甜菜產(chǎn)量和品質(zhì)提升，亟需開展改良措施來遏制土壤鹽漬化趨勢(shì)。鹽漬化耕地改良是一項(xiàng)難度大、復(fù)雜程度高、周期長(zhǎng)的工作，受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的長(zhǎng)期關(guān)注[2]。在主要的鹽堿土壤改良的方法中，施用化學(xué)改良劑是一種見效快、經(jīng)濟(jì)又方便的方法。研究表明[3-5]，施用改良劑可改善土壤理化性質(zhì)、快速降低土壤鹽分、增強(qiáng)土壤養(yǎng)分有效性，因此也是鹽漬土改良的首選方法。

土壤脫鹽率、堿化度等鹽堿指標(biāo)以及作物產(chǎn)量的變化是衡量改良劑施用效果的關(guān)鍵指標(biāo)，因此應(yīng)用這些指標(biāo)來評(píng)價(jià)改良劑對(duì)土壤和作物的影響，是改良劑田間應(yīng)用的重要前提。劉莉萍等[6]研究了兩種鹽堿土改良劑對(duì)蘇北病害鹽堿土壤鹽分及植物生長(zhǎng)的結(jié)果表明，施加改良劑能減緩Na+對(duì)植物的鹽害，降低鹽堿土含鹽量，促進(jìn)海蓬子生長(zhǎng)。南江寬等[7]針對(duì)江蘇濱海鹽漬土的特點(diǎn),對(duì)比了5種土壤改良劑對(duì)土壤鹽堿指標(biāo)的影響，結(jié)果表明施用鹽堿改良劑平均降低土壤鹽分0.53 g/kg,pH、總堿度和鈉吸附比與對(duì)照相比分別降低0.08、0.09 cmol/kg、3.33，使油菜和玉米分別增產(chǎn)15.68%和9.15%。張濟(jì)世等[8]研究了不同改良劑對(duì)濱海鹽漬土土壤理化性質(zhì)和小麥生長(zhǎng)影響的結(jié)果也表明，施加改良劑增加了小麥成熟期的穗數(shù),磷石膏、脫硫石膏和糠醛渣的應(yīng)用效果顯著，小麥的產(chǎn)量較對(duì)照分別提高26.7%、17.8%和17.8%。李杰等[9]應(yīng)用腐殖酸和石膏與菌渣復(fù)配，對(duì)溫室土壤鹽堿指標(biāo)及加工番茄產(chǎn)量的變化進(jìn)行了研究，表明施用上述改良劑，能使土壤pH降低1個(gè)單位，全鹽下降0.8 g/kg，番茄增產(chǎn)19.2%。上述研究驗(yàn)證了改良劑改善土壤理化性質(zhì)和提高作物產(chǎn)量的效果，但研究對(duì)象多集中在濱海鹽土，與干旱內(nèi)陸鹽堿土特性差異顯著。此外以甜菜作為供試作物的文獻(xiàn)也鮮見報(bào)道。本研究選擇4種在新疆內(nèi)陸鹽堿土上使用較廣的化學(xué)改良劑進(jìn)行隨水滴施，通過測(cè)定施用前后土壤鹽分、pH值和堿化度及總堿度變化，調(diào)查甜菜產(chǎn)量、糖分的差異，驗(yàn)證不同改良劑的改良效果，為甜菜種植過程中次生鹽漬化的防治和鹽堿土甜菜種植技術(shù)模式制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，天山北麓沖積平原新疆昌吉州奇臺(tái)縣。試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置于西地鎮(zhèn)西地村(N44°04′28.9″、E89°45′12.2″)，是新疆甜菜種植主產(chǎn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)屬溫帶大陸性氣候，年均氣溫4.8℃，有效積溫3 123℃，無霜期160 d，年均降水量176 mm，蒸發(fā)量2 160 mm，地下水位2 m，灌溉水礦化度1.8 g/L。試驗(yàn)前土壤肥力較低，速效鉀較高，堿性強(qiáng)，具體理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

1.2 供試材料

經(jīng)實(shí)地調(diào)研，選擇4種新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用面積較大的鹽堿土改良劑，類別和性質(zhì)如下：①酸堿平衡護(hù)理劑：含有馬來酸、檸檬酸等小分子酸類；②酸酸肥霸：強(qiáng)酸物質(zhì)，并含有氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)元素；③肽能氮：主要為氮素，復(fù)合植物多肽物質(zhì)的改良劑產(chǎn)品；④鹽堿改良型生物菌肥：有機(jī)質(zhì)含量40%，含有枯草芽孢桿菌≥10億/g。甜菜品種為當(dāng)?shù)刂髟云废礎(chǔ)DV0401。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間實(shí)施

田間試驗(yàn)于2015、2016年的4～10月開展。設(shè)置5個(gè)處理，其中4個(gè)處理分別為4種改良劑，按照產(chǎn)品推薦方法施用；以不施改良劑為對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)。具體施用方法：①滴施酸堿平衡護(hù)理劑225 kg/hm2，分兩次滴施；每次112.5 kg/hm2；②滴施酸酸肥霸45 kg/hm2，分兩次施用，每次22.5 kg/hm2；③滴施肽能氮45 kg/hm2，分兩次施用，每次22.5 kg/hm2；④滴施生物菌肥30 kg/hm2，分兩次施用，每次15 kg/hm2；⑤對(duì)照(CK)，不施用任何改良劑。

甜菜基肥施用磷酸二銨225 kg/hm2，氮磷鉀復(fù)混肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)60 kg/hm2。追肥施尿素4次，每次120 kg/hm2。小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)面積20 m2。4月29日播種，膜寬90 cm，株行距25 cm×40 cm，灌溉方式為膜下滴灌、一膜一管兩行。于播種前和收獲后分別采集0～20 cm土壤，測(cè)試鹽堿指標(biāo)。其余栽培管理方法一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤總鹽及各離子的測(cè)定

1.4.2 甜菜產(chǎn)量、含糖錘度的測(cè)定

甜菜成熟期隨機(jī)選取3個(gè)5 m長(zhǎng)度典型樣段實(shí)收產(chǎn)量，每個(gè)樣段面積4.5 m2。拔出塊根后削除地上部分及青頭，稱量樣段塊根鮮重，計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量，并折算為每公頃產(chǎn)量。同時(shí)在小區(qū)內(nèi)各處理分別選取10棵樣株，采用日本ATAGO PAL-3手持式折光儀測(cè)定甜菜塊莖錘度。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算

土壤脫鹽率(%)=(試驗(yàn)前土壤總鹽值-試驗(yàn)后土壤總鹽值)×100/試驗(yàn)前土壤總鹽值；

土壤pH變化率(%)=(試驗(yàn)前土壤pH值-甜菜收獲后土壤pH值)×100/試驗(yàn)前土壤pH值；

數(shù)據(jù)為兩年平均值。采用SPSS 17.0和Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,LSD方法作處理間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良劑對(duì)土壤鹽堿指標(biāo)的影響

2.1.1 土壤總鹽、pH變化

分析施用不同改良劑，甜菜收獲后土壤鹽分、pH的變化結(jié)果表明(圖1、圖2)，與不施改良劑(CK)相比，除酸酸肥霸處理外，其余處理的土壤鹽分均有不同程度下降。其中生物菌肥處理的土壤鹽分含量較CK下降1.2 g/kg，降幅達(dá)顯著水平(P<0.05)。施用酸堿平衡護(hù)理劑的土壤鹽分較CK下降0.1 g/kg，差異不顯著(P>0.05)。不同改良劑均能使土壤pH值下降，但下降幅度不同。酸堿平衡護(hù)理劑和生物菌肥較CK分別下降0.7和1個(gè)單位，存在顯著差異(P<0.05)，而酸酸肥霸和肽能氮的pH值分別較CK下降0.2和0.1個(gè)單位，差異不顯著(P>0.05)。上述分析表明，不同鹽堿土改良劑對(duì)新疆鹽堿土的抑鹽降堿效果有差異，肽能氮可顯著降低土壤鹽分，酸酸肥霸更利于降低土壤堿度，生物菌肥可以同時(shí)降低土壤總鹽和pH值。

圖1 不同改良劑對(duì)土壤鹽分含量的影響

圖2 不同改良劑對(duì)土壤pH值的影響

對(duì)收獲期測(cè)試的土壤鹽分和pH值作相關(guān)性分析表明，施用改良劑后土壤鹽分含量和pH值的變化符合二次拋物線方程，Y=-0.387 6x2+3.172 7x+2.935 6(R2=0.513 8**)，其中Y為土壤pH值，x為土壤總鹽含量(圖3)，經(jīng)檢驗(yàn)方差擬合度達(dá)極顯著水平(P<0.01)，因此土壤鹽分與pH值存在極顯著相關(guān)，換言之，鹽分離子組成比例的變化是決定土壤酸堿的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)方程求導(dǎo)可知，土壤總鹽含量為4.09 g/kg時(shí)，pH值達(dá)到最大值9.4；而土壤總鹽高于或低于4.09 g/kg時(shí)，pH值均下降。滴施改良劑后土壤鹽分離子比例的變化顯著影響土壤pH變化，繼而影響改良劑的降鹽降堿效應(yīng)，有必要對(duì)土壤鹽分離子比例變化進(jìn)行分析。

圖3 土壤鹽分含量與pH值的相關(guān)性

2.1.2 土壤總堿度的變化

表2 不同改良劑施用后土壤總堿度的變化

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列數(shù)據(jù)后字母不同表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.1.3 土壤鈉吸附比(SAR)和堿化度(ESP)變化

土壤的鈉吸附比(Sodium adsorption ratio，SAR)能夠反映土壤中鈣鎂離子對(duì)鈉離子堿化的中和能力，土壤堿化度(Exchange sodium percentage，ESP)是土壤中Na+占交換性陽離子總量的百分?jǐn)?shù)，兩個(gè)指標(biāo)均是表征土壤堿化程度的重要參考依據(jù)。國(guó)際上將SAR>13和ESP>20%作為土壤強(qiáng)堿化的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照此標(biāo)準(zhǔn)，各處理鈉吸附比數(shù)值均未達(dá)到土壤強(qiáng)堿化標(biāo)準(zhǔn)，但堿化度超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。施用改良劑后ESP下降了10.88%～29.7%(P<0.05)(表3)，以生物菌肥和酸酸肥霸下降幅度最大，因此這兩種改良劑調(diào)整土壤堿化度效果較優(yōu)。但從鈉吸附比指標(biāo)變化顯示，除生物菌肥降低SAR 3.21 cmol/kg外，其余處理的SAR值均有所上升，因此，綜合比較以施用生物菌肥具有顯著降堿效果。

表3 不同改良劑施用后土壤鈉吸附比和堿化度的變化

2.2 改良劑對(duì)甜菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

施用改良劑的甜菜單根重和產(chǎn)量均高于對(duì)照(表4)，土壤鹽堿指標(biāo)的降低對(duì)甜菜有增產(chǎn)作用。不同處理產(chǎn)量較對(duì)照增產(chǎn)2.3%～5.35%，其中酸酸肥霸和生物菌肥增產(chǎn)達(dá)顯著水平(P<0.05)，而酸堿平衡護(hù)理劑和肽能氮與對(duì)照相比產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05)。施用改良劑對(duì)甜菜的錘度影響不顯著，其中酸堿平衡護(hù)理劑和肽能氮處理的甜菜錘度與對(duì)照相比分別提高了0.63RI和0.17RI，但酸酸肥霸和生物菌肥處理的甜菜錘度下降了0.15RI和0.14RI，差異不顯著(P>0.05)。

表4 不同土改良劑對(duì)甜菜產(chǎn)量和錘度的影響

3 討論與結(jié)論

對(duì)新疆土壤而言，最佳的改良劑是能夠?qū)崿F(xiàn)鹽分和pH值的雙降。本研究中采用的改良劑，僅生物菌肥可達(dá)到降鹽降堿的效果。趙秋等[20]采用牛糞堆肥、蚯蚓糞等6種改良劑，研究適用于濱海鹽堿土改良劑產(chǎn)品，與對(duì)照相比，土壤總鹽下降1.2%～21.4%，降低土壤pH值，表明有機(jī)肥施用能夠有效促進(jìn)鹽堿土理化性質(zhì)改善，因此從增加肥力、消除障礙因素角度而言，施用有機(jī)肥菌肥是鹽堿土改良首選措施。

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