寇燕燕，史中興，劉 斌，2

（1.甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心 甘肅景泰 730400； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 蘭州 730070）

鹽堿化土壤在世界范圍內(nèi)分布廣泛，特別是在干旱和半干旱地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，我國(guó)約有1 億hm鹽堿地，而且還在以每年1%的速度增長(zhǎng)，約占耕地總面積的5%。其中，可利用的約有3600 萬(wàn)hm，占全國(guó)可利用土地總面積的4.88%。人類(lèi)在進(jìn)行生產(chǎn)生活時(shí)對(duì)土地資源的不合理利用導(dǎo)致了水土流失、土壤污染、土地退化等問(wèn)題，加速了土壤鹽堿化進(jìn)程。隨著鹽堿化程度的加劇，伴生的土壤沙化和荒漠化等生態(tài)問(wèn)題也日益突出，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境急劇惡化，已成為限制農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。因此，鹽堿地資源的合理開(kāi)發(fā)利用與綜合治理對(duì)維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和我國(guó)生態(tài)建設(shè)與實(shí)現(xiàn)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義，如何改良和治理鹽堿化土壤成為現(xiàn)代土壤和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟需研究解決的問(wèn)題。

目前，用于鹽堿地土壤改良的方法較多，包括“控排鹽工程＋客土（更換土壤）”技術(shù)、“控排鹽工程＋原土改良”技術(shù)、暗管排鹽技術(shù)、水利工程改良技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、化學(xué)改良技術(shù)、農(nóng)藝措施、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，這些方法在短期內(nèi)對(duì)鹽堿的治理有較為明顯的效果，但隨著時(shí)間的推移，土體深層中可溶性鹽類(lèi)通過(guò)毛細(xì)管重新在土壤表層積累，加之農(nóng)業(yè)可用水資源匱乏，造成土壤鹽堿化和次生鹽堿化加劇。經(jīng)研究，民勤綠洲地區(qū)土壤含鹽量的平均值為47.02 g·kg，鹽堿化程度嚴(yán)重。甜瓜（）是甘肅河西綠洲地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物，民勤綠洲是河西地區(qū)最主要的甜瓜產(chǎn)區(qū)，是當(dāng)?shù)刂匾闹еa(chǎn)業(yè)之一，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，由于甜瓜價(jià)格較高，農(nóng)民在種植過(guò)程中為追求高產(chǎn)經(jīng)常大水大肥，大量開(kāi)采地下水資源，導(dǎo)致地下水位不斷下降，水質(zhì)礦化度升高，造成甜瓜土壤鹽堿化和次生鹽堿化逐年加劇，鹽堿地面積大幅增加。有研究表明，土壤鹽脅迫會(huì)抑制根系對(duì)土壤中一些必需元素的吸收，造成甜瓜植株離子毒害和營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，進(jìn)而影響甜瓜養(yǎng)分吸收、光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育，不利于甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)靥鸸仙a(chǎn)。因此，探索高效、低價(jià)、環(huán)保、實(shí)用的鹽堿地改良方法和改良材料，是當(dāng)?shù)佧}堿土改良研究的目標(biāo)和方向。

鹽堿地原位工程化根治技術(shù)利用優(yōu)勢(shì)特色資源凹凸棒石，利用研制的鹽堿地透氣防滲阻隔材料，并同地表下滲水阻隔材料、改造后土地“熟化”和“肥化”等材料鋪設(shè)于鹽堿地耕作下層，切斷了土壤鹽堿遷移通道，阻隔地下水中可溶性鹽類(lèi)通過(guò)毛細(xì)管作用在土壤表面積聚造成的土壤次生鹽堿化，從而實(shí)現(xiàn)鹽堿地土壤的改良和治理。該技術(shù)已在玉米、小麥上應(yīng)用，效果明顯，但在甜瓜上的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。因此，為有效解決民勤綠洲甜瓜土壤鹽堿化和次生鹽堿化問(wèn)題，筆者選用鹽堿地原位工程化根治技術(shù)探究該技術(shù)對(duì)鹽堿地土壤養(yǎng)分和對(duì)甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育生產(chǎn)情況的影響，以期改善民勤綠洲土壤的理化性狀，促進(jìn)甜瓜增產(chǎn)提質(zhì)，為該技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年5—9 月在甘肅民勤縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地位于河西走廊東段的民勤綠洲，為半封閉內(nèi)陸荒漠區(qū)，溫帶大陸性極干旱氣候，年均降水量110 mm，年蒸發(fā)量2644 mm，晝夜溫差25.2 ℃，年均氣溫7.8 ℃，年均日照時(shí)數(shù)為3073 h。供試土地平整、排灌方便、形狀規(guī)整，前茬作物為甜瓜。

1.2 材料

供試材料：凹晶材料、阻隔材料、凹晶地力恢復(fù)劑和改良劑，由甘肅靖遠(yuǎn)凹晶礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司提供。供試甜瓜品種為金紅寶，由廊坊市科龍種子有限公司培育，為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，具有豐產(chǎn)性好、品質(zhì)較優(yōu)、耐貯運(yùn)、抗病能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，由甘肅省民勤縣農(nóng)業(yè)推廣技術(shù)中心提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以凹晶材料一次性鋪設(shè)量作為處理，設(shè)4 個(gè)處理，分別為3.0、2.5、2.0、1.5 t·667 m，不鋪設(shè)凹晶材料作為對(duì)照（CK）。3 次重復(fù)，共15 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為40 m（2 m×20 m）。

鹽堿原位工程化技術(shù)實(shí)施工藝：于2020 年5月開(kāi)挖試驗(yàn)地50～70 cm 土壤后，將下層基礎(chǔ)及側(cè)壁進(jìn)行整平處理，并用壓路機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。將凹晶緩沖材料均勻鋪設(shè)于夯實(shí)后的基礎(chǔ)上，鋪設(shè)量按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行，然后應(yīng)用鋪設(shè)機(jī)械將阻隔材料均勻鋪設(shè)于凹晶材料上，鋪設(shè)厚度為3 cm，鋪設(shè)完成后，用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾平處理，鋪設(shè)量為15 t·667 m；最后在阻隔層上鋪設(shè)細(xì)沙和細(xì)顆粒土壤作為保護(hù)層，鋪設(shè)厚度為10 cm，將上層土壤回填。上層土壤鹽分清除和土壤地力恢復(fù)：采用灌水洗鹽的方式，洗鹽每次用水量150 m·667 m，于2020 年6—7 月共洗鹽4 次，周期為7 d，在每次灌水前采用旋耕機(jī)械進(jìn)行攪拌處理。上層土壤鹽分清除后，利用凹晶地力恢復(fù)劑進(jìn)行土壤地力恢復(fù)。具體使用方法如下：將地力恢復(fù)劑顆粒均勻撒于土壤表面，使用量為250 kg·667 m，然后用旋耕機(jī)械進(jìn)行耕作，土壤地力恢復(fù)期為6 個(gè)月。

甜瓜采用水旱塘栽培，水旱塘寬2 m，水溝寬70 cm，旱塘寬130 cm，株距45 cm，雙蔓整枝，每株留1 果，施肥水平和當(dāng)?shù)厮较嘁恢?。開(kāi)溝播種時(shí)一次性集中施入基肥施磷二銨10 kg·667 m、尿素20 kg·667 m，過(guò)磷酸鈣50 kg·667 m。坐瓜后追施尿素10 kg·667 m、硫酸鉀5 kg·667 m，果實(shí)膨大期追施尿素5 kg·667 m。在果實(shí)膨大期用尼龍網(wǎng)墊墊瓜。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

植株生長(zhǎng)指標(biāo)：在甜瓜開(kāi)花坐果期、果實(shí)膨大期、成熟期的生育階段末，每個(gè)小區(qū)選長(zhǎng)勢(shì)一致的10 株分別測(cè)定莖粗、蔓長(zhǎng)。采用相關(guān)系數(shù)法測(cè)定葉面積，葉面積=長(zhǎng)×寬×0.68。每株取1 片功能葉片測(cè)定葉面積，然后將葉片放在烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量。比葉質(zhì)量=葉干質(zhì)量（mg）/葉面積（cm）。

產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定：甜瓜成熟時(shí)每個(gè)小區(qū)采收全部果實(shí)計(jì)產(chǎn)。每個(gè)小區(qū)選取5 個(gè)果實(shí)測(cè)定品質(zhì)。采用直尺測(cè)量果實(shí)縱橫徑、皮厚、果肉厚度；采用WYT-A 型手持糖度折光儀測(cè)定可溶性固形物含量；采用GY-4 型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定果肉硬度。

土壤pH、全鹽量和養(yǎng)分測(cè)定：甜瓜收獲后，于每個(gè)處理的3 個(gè)重復(fù)小區(qū)采用土鉆取土法取深度0～50 cm 的土壤混合處理后，送至甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心進(jìn)行測(cè)定。采用電極法，用pH S-25型酸度計(jì)測(cè)定土壤pH 值；采用重鉻酸鉀硫酸氧化-外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量；采用電導(dǎo)率法，用DDS-12A 數(shù)顯電導(dǎo)率儀測(cè)定全鹽量；采用凱氏定氮法，采用Kjeltec8200 半自動(dòng)定氮儀測(cè)定全氮含量；采用堿解擴(kuò)散法，用28YX-500 型電熱恒溫培養(yǎng)箱測(cè)定堿解氮含量；采用堿熔-鉬銻抗比色法，用Cary50 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定全磷含量；采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，采用Cary50 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定速效磷含量；采用堿熔-火焰光度法，用Sherwood M410 火焰光度計(jì)測(cè)定全鉀含量；采用乙酸銨提取-火焰光度法，用Sherwood M410火焰光度計(jì)測(cè)定速效鉀含量。

脫鹽率/%=［（對(duì)照土壤全鹽含量-處理土壤全鹽含量）/對(duì)照土壤全鹽含量］×100。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用新復(fù)極差法（Duncan）比較不同處理間的差異顯著性，采用Excel 2007 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分和含鹽量的影響

由表1 可知，不同處理水平下，處理1 和處理2土壤全鹽量較CK 分別降低4.3%、4.5%，脫鹽率分別為33.86%、35.43%，優(yōu)于處理3 和處理4；處理2的pH（8.07）最低，較CK 下降0.41；各處理的有機(jī)質(zhì)含量（，后同）均高于CK，處理2（8.61 g·kg）較處理1、處理3、處理4 分別高0.34、0.29、0.64 g·kg。土壤養(yǎng)分方面，各處理的堿解氮含量均高于CK，分別提高34.4%、76.9%、24.5%、92.0%，處理2 和處理4 效果最好，各處理對(duì)全氮含量無(wú)明顯影響。處理2 和CK 的有效磷含量均高于其他處理，處理2 最高，為26.5 mg·kg，較CK 提高11.8%。速效鉀方面，處理1、處理2、處理3 的含量均高于CK，分別提高18.4%、29.2%、19.4%，處理4 最低。各處理的全磷、全鉀含量均低于CK。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以降低鹽堿地土壤的全鹽量和pH 值，提高有機(jī)質(zhì)含量提高，促進(jìn)作物對(duì)土壤堿解氮和速效鉀的吸收，處理2 優(yōu)于其他處理。

表1 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分和全鹽量的影響

2.2 不同處理對(duì)甜瓜各生育期蔓長(zhǎng)的影響

由表2 可知，不同處理水平下，開(kāi)花坐果期處理2 甜瓜的蔓長(zhǎng)最長(zhǎng)，為70.74 cm，顯著高于處理4和CK，分別增長(zhǎng)22.8%、29.3%，與處理1 和處理3差異不顯著。果實(shí)膨大期處理1 和處理2 甜瓜的蔓長(zhǎng)分別為88.86、88.65 cm，均顯著高于處理4 和CK，與處理3 差異不顯著。成熟期處理1 的甜瓜蔓長(zhǎng)（97.65 cm）顯著高于其他處理，處理2 顯著高于CK，與處理3 和處理4 差異不顯著。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以促進(jìn)甜瓜各生育期蔓的生長(zhǎng)，處理1 優(yōu)于其他處理。

表2 不同處理對(duì)甜瓜各生育期蔓長(zhǎng)的影響 cm

2.3 不同處理對(duì)甜瓜各生育期莖粗的影響

由表3 可知，不同處理水平下，開(kāi)花坐果期各處理甜瓜的莖粗均顯著高于CK，各處理之間差異不顯著。果實(shí)膨大期處理2 甜瓜的莖粗值最大，為1.22 cm，顯著高于處理1 和CK，與處理3 和處理4差異不顯著。成熟期處理2 甜瓜的莖粗（1.23 cm）顯著高于CK，與其他處理差異不顯著。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以促進(jìn)甜瓜開(kāi)花坐果期、果實(shí)膨大期莖的生長(zhǎng)，處理2 優(yōu)于其他處理。

表3 不同處理對(duì)甜瓜各生育期莖粗的影響 cm

2.4 不同處理對(duì)甜瓜各生育期比葉質(zhì)量的影響

由表4 可知，不同處理水平下，開(kāi)花坐果期處理1、處理2 甜瓜的比葉質(zhì)量均顯著高于處理3 和CK，處理1（6.91 mg·cm）比處理3 和CK 分別提高21.4%、25.2%，處理2（6.80 mg·cm）比處理3 和CK 分別高19.5%、23.3%，處理1 和處理2 之間差異不顯著。果實(shí)膨大期處理1、處理2、處理4 甜瓜的比葉質(zhì)量均顯著高于處理3 和CK，處理1、處理2 和處理4 之間差異不顯著。成熟期處理2 和處理4 甜瓜的比葉質(zhì)量均顯著高于處理3 和CK，處理2（8.51 mg·cm）比處理3 和CK 分別高18.2%、35.7%，處理4（8.21 mg·cm）比處理3 和CK 分別高14.0%、30.9%，處理1、處理2 和處理4 之間差異不顯著。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高甜瓜開(kāi)花坐果期、成熟期的比葉質(zhì)量，處理1 和處理2 優(yōu)于其他處理。

表4 不同處理對(duì)甜瓜各生育期比葉質(zhì)量的影響（mg·cm-2）

2.5 不同處理對(duì)甜瓜品質(zhì)的影響

由表5 可知，不同處理水平下，處理2 和處理4甜瓜的縱徑顯著高于處理1，與其他處理差異不顯著。處理2 甜瓜的果肉厚度（3.96 cm）和可溶性固形物含量（15.08%）均顯著高于其他處理和CK，果肉厚度其他處理和CK 之間差異不顯著。處理4 甜瓜的硬度最高4.76 kg·cm，顯著高于其他處理和CK，其他處理和CK 之間差異不顯著。不同處理下甜瓜的橫徑和皮厚無(wú)顯著差異。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高甜瓜的果肉厚度和可溶性固形物含量，處理2 優(yōu)于其他處理。

表5 不同處理對(duì)甜瓜品質(zhì)的影響

2.6 不同處理對(duì)甜瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響

由圖1 可以看出，不同處理水平下，處理2 的產(chǎn)量最高，為2 911.33 kg·667 m，顯著高于處理1（2 716.27 kg·667 m）和CK（2 585.67 kg·667 m），分別增產(chǎn)7.2%、12.6%。處理2、處理3、處理4 之間差異不顯著。處理1、處理3、處理4 之間差異不顯著，但均顯著高于CK。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，處理2 優(yōu)于其他處理。

圖1 不同處理對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

土壤鹽堿化和次生鹽漬化是目前干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)面臨的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此，鹽堿地的改良和治理是緩解土地資源緊張的有效途徑。近些年，學(xué)者們對(duì)鹽堿地的改良和治理主要聚焦于如何降低鹽堿土壤的鹽分、提高土壤肥力、改善土壤環(huán)境。一般在鹽堿脅迫條件下，對(duì)作物的各項(xiàng)農(nóng)藝指標(biāo)、產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量都會(huì)有一定的負(fù)面影響。筆者采用鹽堿地原位工程化根治技術(shù)對(duì)民勤綠洲鹽堿土壤進(jìn)行處理，利用其技術(shù)核心材料的不同鋪設(shè)量對(duì)土壤理化性狀和甜瓜的生長(zhǎng)、品質(zhì)和產(chǎn)量進(jìn)行了研究。筆者研究表明，鹽堿原位工程化技術(shù)核心材料鋪設(shè)量為2.5 t·667m時(shí)土壤全鹽量較CK 降低4.5%，pH 下降0.41，有機(jī)質(zhì)提高1.37 g·kg，脫鹽率達(dá)到35.4% ，增產(chǎn)率為12.6%，這與在玉米、小麥上的研究結(jié)果一致。綜合考慮，鹽堿原位工程化技術(shù)核心材料鋪設(shè)量為2.5 t·667 m時(shí)，甜瓜產(chǎn)量最高、品質(zhì)最好，這可能是因?yàn)樵撲佋O(shè)量在降低土壤pH 值、含鹽量和促進(jìn)甜瓜對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收上優(yōu)于其他鋪設(shè)量，降低了鹽堿地對(duì)甜瓜植株的脅迫，因此甜瓜的生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量都有明顯改善和提高，具有顯著的改良效果，這與Mavi 等的研究結(jié)果一致。該處理促進(jìn)植株生長(zhǎng)主要表現(xiàn)在促進(jìn)甜瓜植株莖的加粗和比葉質(zhì)量的增加，提高產(chǎn)品品質(zhì)主要表現(xiàn)在提高了甜瓜的果肉厚度和可溶性固形物含量，這可能是提高了土壤中堿解氮和速效鉀含量，而已有研究表明鉀能夠顯著降低丙二醛含量和增加脯氨酸含量，進(jìn)而能夠提高甜瓜的耐鹽堿能力，這與胡凡等在紫花苜蓿上的研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，鹽堿原位工程化技術(shù)可以明顯降低鹽堿地土壤pH 和全鹽量，提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量，獲得甜瓜較高產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的凹晶材料一次性鋪設(shè)量為2.5 t·667 m，可以作為民勤綠洲甜瓜鹽堿原位工程化技術(shù)治理土壤鹽堿化的參考方案。