周 客，宋福如，程東娟，王利書，齊 鳴

（1.河北工程大學，河北邯鄲056107；2.河北硅谷肥業(yè)有限公司，河北邯鄲057154）

21 世紀土壤鹽堿化趨勢加重，據(jù)統(tǒng)計，全球鹽堿地每年以100～150 萬hm2的速度增長。我國尚有80%左右的鹽漬土尚未得到開發(fā)利用，是重要的土地資源，有著巨大的發(fā)展?jié)摿1]。近年來，隨著中國面臨的糧食短缺和土地資源不足的壓力逐漸加大，開發(fā)利用荒蕪的鹽堿地，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭筛N的土地，不僅可以提高糧食總產(chǎn)量，緩解糧食危機，而且可以擴大綠化面積，改善生態(tài)環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量。

大量研究者通過各種改良措施降低鹽堿地中土壤鹽分的含量。范富[2]等人通過玉米秸稈夾層增加了鹽堿土中微生物數(shù)量和土壤中酶的活性，進而增加了出苗率和作物產(chǎn)量；劉莉萍[3]等人通過新型改良劑和牛糞對蘇北濱海鹽堿土土壤鹽分影響的研究得出，改良劑在一定程度上降低土壤鹽分，促進植物的生長。王睿彤[4]等人研究牛糞、石膏、秸稈、保水劑4 種改良劑能夠提高養(yǎng)分含量，通過4 因素4 水平正交設(shè)計方案，得出A4B4C1D4土壤改良效果最好。郝敏[5]等人通過玉米秸稈和污泥制備的生物質(zhì)炭改良鹽堿土，提高了土壤養(yǎng)分含量和肥力指標，降低了土壤重金屬有效態(tài)含量。前人的改良措施，雖然能夠一定程度上改善鹽堿土壤環(huán)境的狀況，但面臨著技術(shù)周期長、使用不方便、效果不理想等問題，使得這些改良措施難以大面積推廣應(yīng)用。

近來，一種利用有機硅新材料自主研發(fā)的有機硅功能肥，在治理鹽堿土壤領(lǐng)域取得重要突破，有望破解鹽堿土壤大難題[6]。研究表明硅能有效促進作物生長，緩解作物生長壓力，

減輕重金屬毒性，硅減輕重金屬毒性主要通過減少土壤pH 值升高導(dǎo)致的重金屬有效性[9]。同時，磷肥配施硅肥可顯著促進鹽漬化土壤水稻根系生長，提高磷素有效性、水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟效益[7]。鹽漬土施用硅肥后，土壤中的氮、磷、鉀、硅含量都有提高，尤其是堿解氮、速效磷增加明顯[8]。有機硅功能肥作為一種復(fù)合肥料具有改良治理鹽堿土壤與補充營養(yǎng)元素的多種功能，施用簡便易行，為我國鹽堿地改良治理創(chuàng)造了一套技術(shù)體系[6]。但，有機硅功能肥在改善鹽堿土中鹽分含量變化還需要進一步的研究，因此，本文試圖通過室內(nèi)土柱試驗研究有機硅功能肥在不同施用量下對土壤入滲特性和鹽分的影響，旨在為有機硅功能肥科學施用及改良鹽堿土提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

為研究不同改良劑對鹽堿土電導(dǎo)率的影響，在室內(nèi)進行一維垂直均勻土柱入滲試驗。試驗于2020年7月在河北省邢臺市寧晉縣原種場實驗基地進行。供試土壤為鹽堿土，自然風干過1 mm 土篩，按照土壤初始含水率2%進行配土，土壤容重均為1.3 g/cm3。有機硅功能肥由河北省硅谷農(nóng)業(yè)科學研究院提供，采用小麥作物秸稈經(jīng)過粉碎后均小于5 mm，經(jīng)過105 ℃下殺青15 min，并于65 ℃下烘干。

1.2 試驗設(shè)計

試驗主要由土柱組成，采用固定水頭8 cm 為土柱供水。土柱采用內(nèi)徑為5 cm、高30 cm 的透明有機玻璃管，其內(nèi)部按照土壤容重1.3 g/cm3，每層均勻填裝52 g左右的風干土。土柱每層高為2 cm。

試驗以8 cm 水頭的水量結(jié)束，試驗設(shè)置9 個處理，有機硅肥（W） 不同添加量處理：W0.5%、W1.0%、W1.5%、W2.0%；秸稈(J)不同添加量處理：J0.5%、J1.0%、J1.5%、J2.0%，同時設(shè)置空白對照處理CK（不施改良劑）。改良措施主要改變有機硅功能肥和秸稈施用量改良鹽堿土，按照一定比例添加有機硅功能肥與鹽堿土進行混合，反應(yīng)15 d 后，均勻裝入土柱。秸稈按照不同添加量與鹽堿土混合均勻，裝入土柱。

1.3 測定項目及方法

入滲開始后，用秒表計時，每隔5 min 讀取土柱水頭下降的高度，同時，用記號筆在土柱外側(cè)表面標記濕潤鋒入滲距離隨時間的變化。入滲結(jié)束后從土層表面向下用小勺取土，取土位置分別是0～2、2～4、4～6、6～8、8～10、10～12、12～14、14～16、16～18、18～20 cm，用烘干法測定土壤質(zhì)量含水率。土壤電導(dǎo)率測定采用雷磁DDS-11A，在25 ℃，電極常數(shù)為1，電極數(shù)值為0.972，土和水按照質(zhì)量比1∶5，土壤樣品稱取10 g。

1.4 數(shù)據(jù)的處理與分析

圖中所用的數(shù)據(jù)采用Excel進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑對濕潤鋒運移的影響

圖1分別為有機硅功能肥和秸稈，濕潤鋒運移距離隨時間的變化關(guān)系圖。由圖1可知，濕潤鋒運移距離隨著時間的延長而增大。同一入滲時刻下，改良劑施用量越高，濕潤鋒運移距離就越小，且均小于對照組。相同改良劑下，濕潤鋒運移距離隨著施用量的增加而逐漸減小。

2.2 不同改良劑對累積入滲量影響

圖2分別為有機硅功能肥和秸稈，累積入滲量隨時間的變化關(guān)系圖。由圖2可知，累積入滲量在不同改良劑下隨著改良劑施用量的增加而逐漸減小，與濕潤鋒運移距離的規(guī)律大致相同。有機硅功能肥入滲時間與秸稈相比較短，秸稈對水分的阻礙更強。入滲后期，秸稈施用量對累積入滲量的影響明顯。

2.3 不同改良劑對含水量影響

圖3分別為有機硅功能肥和秸稈，含水量隨時間的變化關(guān)系。由圖3可知，改良劑的種類和施用量影響著土壤含水量的分布。有機硅功能肥的用量對土壤含水量影響較小，秸稈用量對土壤含水量影響較大。對于有機硅功能肥而言，根據(jù)土層含水量的剖面可劃分0～3 cm和3～20 cm；在0～3 cm，土壤含水量急劇下降；3～20 cm，下降相對平緩，各處理差異性較小且均大于對照組。對于秸稈而言，隨著土層深度的增加，土壤含水量下降；相同土層深度下，土壤含水量隨著秸稈施用量的增加而增加且均高于對照組。在同一土層深度下，秸稈與有機硅功能肥相比提高土壤含水量明顯。如在土層深度3 cm 處，J0.5%、J1%、J1.5%、J2%、CK 的含水量分別為40%、41%、 47%、 50%、 36%， 即CK＜J0.5%＜J1%＜J1.5%＜J2%；W0.5%、W1%、W1.5%、W2%的土壤含水量分別為35%、35%、33%、34%；土層深度7 cm 處，J0.5%、J1%、J1.5%、J2%、CK 的含水量分別為34%、36%、40%、42%、32%；W0.5%、W1%、W1.5%、W2%的土壤含水量分別為33%、34%、32%、34%；相同施用量下，施用秸稈土層含水量高于施用有機硅功能肥土層含水量。

2.4 不同改良劑對電導(dǎo)率的影響

圖4分別為有機硅功能肥和秸稈，電導(dǎo)率隨土層深度的變化關(guān)系圖。圖4中豎線表示供試土壤初始電導(dǎo)率，豎線左側(cè)為脫鹽區(qū)，豎線右側(cè)為積鹽區(qū)，有機硅功能肥脫鹽區(qū)與積鹽區(qū)的分界線大致在土層深度14 cm 處[10]。秸稈脫鹽區(qū)與積鹽區(qū)的分界線大致在土層深度8 cm處。

土壤電導(dǎo)率是限制植物和微生物活性的閾值，會影響到土壤養(yǎng)分和污染物的轉(zhuǎn)化存在狀態(tài)及有效性，是反映土壤電化學特性和肥力特性的基礎(chǔ)指標，通過土壤電導(dǎo)率的測定，能及時有效地掌握土壤鹽分濃度和水分狀況等，對于鹽堿地及鹽漬土的合理利用具有理論意義[11]。土壤電導(dǎo)率反映了在一定水分條件下土壤鹽分的實際狀況，在一定濃度范圍內(nèi)，土壤溶液含鹽量與電導(dǎo)率呈正相關(guān)，溶解的鹽類越多，溶液電導(dǎo)率就越大[12]。由圖4 可知，有機硅功能肥和秸稈施用量影響不同土層深度下電導(dǎo)率的分布。土壤電導(dǎo)率隨著土層深度的增加而增大。有機硅功能肥在一定土層深度范圍內(nèi)（0～10 cm）能夠降低土壤電導(dǎo)率，隨著有機硅功能肥施用量的增加而減小且均低于對照處理；在土層深度10 cm 以下，土壤電導(dǎo)率逐漸大于對照組，并隨著有機硅功能肥施用量的增加而增加。秸稈的存在一定程度上增加了土壤電導(dǎo)率，土壤電導(dǎo)率隨著秸稈施用量的增加而增加且均大于對照處理。表1是各處理在不同土層深度下電導(dǎo)率的變化。

表1 不同土層深度下，各處理所對應(yīng)的電導(dǎo)率大小 mS/cmTab.1 The electrical conductivity of each treatment under different soil depth

由表1可知，改良劑的種類和施用量影響著不同土層深度下的電導(dǎo)率的大小。如在土層深度9 cm，與對照CK 相比W0.5%、 W1%、 W1.5%、 W2% 電導(dǎo)率分別減少28.3%、31.2%、35.4%、40.8%；其中有機硅功能肥施用量2%（W2%）電導(dǎo)率最小。而在積鹽區(qū)同一土層土壤電導(dǎo)率與脫鹽區(qū)相反，電導(dǎo)率隨著有機硅功能肥施用量的增加而逐漸增加且都大于對照組。在土層深度15 cm，與對照組CK 相比較，W0.5%、W1%、W1.5%、W2% 電導(dǎo)率分別增加了15.7%、21.9%、25.1%、35.4%，其中，有機硅功能肥施用量2%(W2%)土壤電導(dǎo)率最大。在土層深度7 cm，J0.5%、J1%、J1.5%、J2%與對照組CK 相比電導(dǎo)率增加了8.8%、16.2%、24.6%、25.9%。在土層深度15 cm，J0.5%、J1%、J1.5%、J2%與對照組CK 相比電導(dǎo)率增加了26.9%、33.7%、37.6%、45.5%。

在土壤水分入滲過程中，電導(dǎo)率隨著土層深度的增加而逐漸增加，即上層土壤中的鹽分溶入水中并隨著水流的入滲向下遷移，使得大量鹽分聚集在濕潤鋒附近，土壤剖面呈現(xiàn)出上層脫鹽、下層積鹽的現(xiàn)象[13]。有機硅功能肥能促進土壤團粒形成，加速鹽分的淋洗，破除土壤板結(jié)，增加土壤孔隙度[6]，鹽分就會從土壤表層隨著水分下滲。由于水頭水位的降低，水分下滲緩慢，水量減少，水分中能夠攜帶的鹽分會減少，隨著土層深度的加深部分鹽分會停留在深層土壤中，導(dǎo)致土層深度越深鹽分就會相對變大。另外，秸稈具有保水性，使土層中溶于水中的可溶性鹽，一部分隨水分向下入滲，一部分儲存在秸稈中。由于水分入滲會加速土壤鹽分的淋洗，土壤鹽分會隨著土層深度越深含量越大，所測電導(dǎo)率就會越大。

有機硅功能肥和秸稈對鹽堿土的改良造成不同土層深度下電導(dǎo)率的差異。有機硅功能肥會加速土壤鹽分的淋洗，在一定土層深度范圍內(nèi)（0～10 cm)會使土壤鹽分含量相對減小，電導(dǎo)率會隨著有機硅功能肥施用量增加而逐漸減小，即W0.5%＞W(wǎng)1%＞W(wǎng)1.5%＞W(wǎng)2%；超過土層深度10 cm，電導(dǎo)率會隨著有機硅功能肥混施含量增加而逐漸增大，即W0.5%＜W1%＜W1.5%＜W2%，這主要是由于有機硅功能肥會隨著水分加速淋洗淺層土壤鹽分，有機硅功能肥混施含量越大會使深層鹽分含量增加。秸稈的存在會在一定程度上阻礙水分下滲，土壤中鹽分相對于對照組而言，鹽分含量較大，所測電導(dǎo)率偏大，但秸稈相對于有機硅功能肥而言不會加速鹽分淋洗，抑制水分入滲和儲存鹽分，這就造成有機硅功能肥深層土壤所測電導(dǎo)率比秸稈偏小[14]。

3 結(jié) 論

（1）有機硅功能肥和秸稈對土壤入滲性能有重要影響。有機硅功能肥和秸稈對濕潤鋒運移和累積入滲量都有不同程度的抑制，即隨著施用量的增加，累積入滲量和濕潤鋒運移逐漸減小。秸稈施用量對濕潤鋒運移和累積入滲量的影響較大。

（2）有機硅功能肥和秸稈能夠提高土壤含水量。秸稈提高土壤含水量更加明顯。

（3）有機硅功能肥和秸稈施用量影響著不同土層深度下電導(dǎo)率的變化。在土層深度0～10 cm，電導(dǎo)率隨著有機硅功能肥施用量的增加而逐漸減小且均低于對照組；超過10 cm，電導(dǎo)率隨著有機硅功能肥施用量的增加而逐漸增加。整個入滲過程中，電導(dǎo)率隨著秸稈施用量的增加而增大且均大于對照處理。