范益愷 于 菲 姜春慧 楊曉慧 歐陽皓楠 孟慶峰

（黑龍江省東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

近年來，土壤鹽漬化問題在全球化土地退化的防止與耕地質(zhì)量的保持中愈發(fā)嚴(yán)峻。我國鹽漬土面積巨大、種類繁多，鹽漬化問題突出，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成不同程度的影響。我國鹽堿土面積已有9.913萬hm2，并且鹽漬化的面積還在繼續(xù)擴大，程度還在繼續(xù)加重。其中，東北地區(qū)鹽漬土面積約3.84×106hm2，是我國土壤鹽漬化最嚴(yán)重的地區(qū)之一。隨著土地資源的不斷退化和枯竭，鹽堿土也成為了越來越重要的可利用資源。因此，保護利用鹽堿地迫在眉睫。我們應(yīng)該根據(jù)鹽堿土土壤特征采取針對性耕作措施，改善鹽堿土土壤性質(zhì)的同時提高糧食作物產(chǎn)量。這將對保護我國19.179億畝耕地面積有著重大戰(zhàn)略意義。

國內(nèi)外眾多學(xué)者對有機肥施用改良鹽堿土的效果進行了研究，如李大偉的研究表明，有機肥與無機肥配合施加對于旱地鹽漬化土壤的田間持水量和土壤容重等物理性狀以及速效養(yǎng)分、陽離子交換量等化學(xué)性質(zhì)具有明顯的改善作用?？梢姡糜袡C肥改良鹽堿地的方式得到了研究人員們普遍的認(rèn)同。

1.材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

土壤采集于黑龍江省大慶市肇州縣永樂鎮(zhèn)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)鹽堿土長期定位試驗站，該地處于松嫩平原中部地帶，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，位于黑龍江省第一積溫帶，年均活動積溫為2800℃，年降水量436mm，屬半干旱區(qū)，年平均蒸發(fā)量為1800mm，土壤類型為草甸堿土，土壤質(zhì)地為粘土。

1.2 實驗設(shè)計

依據(jù)研究區(qū)域的施用腐熟牛糞的年限，把試驗區(qū)土壤分成四個處理，分別為施用有機肥15a（15A），使用有機肥9a（9A），使用有機肥8a（8A），不使用有機肥的處理作為對照組（CK），每個處理3次重復(fù)。供試作物為玉米，每年四月施用腐熟牛糞作為有機肥，不使用化肥。玉米拔節(jié)期期間施用375kghm-2尿素。玉米生育期內(nèi)不予灌溉。腐熟牛糞的性質(zhì)為：有機質(zhì)含量590.69g/kg，氮含量13.28g/kg，磷含量12.02g/kg，鉀含量15.35g/kg，pH值8.42，鈣含量9.77g/kg，鎂含量4.58g/kg。

1.3 樣品采集

2019年10 月中旬，玉米生育期結(jié)束后，依據(jù)研究區(qū)域的施肥年限設(shè)置的采樣區(qū)域，每個小區(qū)隨機選取3個采樣點，各個采樣點均在樣方內(nèi)。采集土壤深度在0-20cm、20-40cm的土壤樣品。

1.4 樣品處理

土壤樣品帶回后，經(jīng)過晾曬、風(fēng)干后將樣品土壤磨碎經(jīng)過1mm篩，然后用四分法將過篩樣品取出一部分繼續(xù)研磨過0.25mm篩，過篩后的土壤用于土壤各項化學(xué)性質(zhì)的測定。在采集土壤樣品的同時，永環(huán)刀法取一部分原狀土，用于測定土壤的物理性質(zhì)。

1.5 研究方法

土壤容重采用環(huán)刀法，取樣后105℃烘干至恒重。土壤密度采用密度瓶法。土壤孔隙度通過土壤容重和土壤密度計算：

式中：t?為土壤總孔隙度（%）；bρ為土壤容重（g/cm3）；dρ為土壤密度（g/cm3）

土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法。土壤全氮用濃硫酸消煮，凱氏定氮儀蒸餾法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法。土壤有效磷采用NaHCO3浸提，700nm鉬銻抗比色法；土壤速效鉀采用醋酸銨浸提—火焰光度法；用環(huán)刀采集原狀土，測定田間持水量和飽和持水量；土壤pH值和電導(dǎo)率（EC）經(jīng)過2.5：1水土比震蕩后，通過pH計測得和電導(dǎo)率儀測得。土壤交換性鈉離子采用1mol/L醋酸銨浸提，火焰光度法測定；土壤陽離子交換量（CEC）采用乙酸鈉—火焰光度法測定。依照公式（2）計算土壤堿化度（ESP）

式中，ESP為土壤堿化度（%）；CEC為土壤陽離子交換量（mol/kg）；交換性Na+是交換性鈉離子（cmol/kg）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)過EXCEL處理后，通過spss 22.0版本軟件采用單因素方差顯著性檢驗，有機質(zhì)與土壤各個理化性質(zhì)之間的關(guān)系采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)進行關(guān)聯(lián)性分析，作圖同樣采用excel軟件。

2.結(jié)果與分析

2.1 使用有機肥對土壤有機質(zhì)的影響

如圖一所示，使用有機肥后，與ck相比，土壤各個深度的有機質(zhì)含量都有顯著性提高。同時，每個處理中有機質(zhì)含量都隨著土壤深度的增加而增加。0-20cm土層中，14A土層的有機質(zhì)含量最大，相較于不施肥土地提升了6倍；20-40cm土層中，9A處理的土層有機質(zhì)含量最大，相較于不施肥土壤（ck）提升了4.7倍左右。根據(jù)方差分析表明：0-20cm土層，CK土和8A、9A、15A處理土均呈現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05），9A和15A處理差異不顯著（P＜0.05）。20-40cm土層中，各個處理之間均呈現(xiàn)不顯著差異（P＜0.05）。

圖1 不同處理之間的土壤有機質(zhì)含量

2.2 施用有機肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

通過分析表1可知，使用有機肥后土壤的堿解氮、速效磷、速效鉀均有了明顯提高。堿解氮方面，隨著施用有機肥年份的增加，土壤的堿解氮含量越來越少，按照施用年份的遞增呈遞減態(tài)勢。土壤速效磷隨著有機肥的施用有顯著提升，0-20cm深度下，9A處理的堿解氮提升最多，是ck對照土的15倍。20-40cm深度下，8A處理的堿解氮提升最多，是ck對照土的7.32倍；土壤速效鉀方面，提升同樣較多，0-20cm深度下，9A處理的堿解氮提升最多，是ck對照土的14倍。20-40cm深度下，8A處理的堿解氮提升最多，是ck對照土的6.2倍。

表1 不同處理土壤的主要養(yǎng)分指標(biāo)

2.3 施用有機肥對土壤物理性質(zhì)的影響

與CK處理相比，8A、9A、14A的處理容重、比重均降低，孔隙度均有所升高；統(tǒng)一處理不同土層。土壤容重、比重均隨著土層深度的增加而降低，土壤孔隙度隨著土壤深度的增加而升高。2019年實驗結(jié)束時，14A土壤容重為1.3061g/cm，較ck土壤下降了20.1%；土壤比重下降了10%，土壤孔隙度提升了26.1%。

隨著土壤使用有機肥年限的增加，土壤的田間持水量呈略微下降的趨勢，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CK土壤處理。同時，在同一土層的處理中，隨著土壤深度的增加，土壤田間持水量不斷下降。0-20cm土層中，土壤田間持水量從ck土 的18.322%提 升 到37.537%-41.972%；20cm-40cm土層中，土壤田間持水量從ck土的21.159%提升到最高位28.227%。根據(jù)方差分析表明：20-40cm中，CK土層與8A、9A、15A處理均呈現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05），8A、9A、15A三個處理之間互相差異不顯著（P＜0.05）。20-40cm土層中，各個處理之間差異均不顯著（P＜0.05）。

圖2 不同處理之間的土壤田間持水量

2.4 土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

對土壤理化性質(zhì)進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示：土壤有機質(zhì)和田間持水量、飽和持水量、孔隙度呈極顯著相關(guān)（p＜0.01），土壤有機質(zhì)和pH、容重、比重呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）。土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和土壤有機質(zhì)呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表2 ：土壤各個理化性質(zhì)之間的相關(guān)性

堿解氮 0．786★★ 1速效磷 0．627★★ 0．642★★ 1速效鉀 0．702★★ 0．706★★ 0．922★★ 1 pH -0．896★★-0．705★★-0．467★-0．586★★ 1田間持水量 0．703★★ 0．542★★ 0．629★★ 0．654★★ -0．601★★ 1飽和持水量 0．572★★ 0．500★ 0．619★★ 0．563★★ -0．40．914★★ 1容重 -0．695★★-0．584★★-0．681★★-0．667★★ 0．558★★ -0．953★★ -0．973★★ 1比重 -0．892★★-0．761★★-0．617★★-0．762★★ 0．906★★ -0．676★★ -0．491★ 0．633★★ 1孔隙度 0．575★★ 0．481★ 0．630★★ 0．578★★ -0．416★ 0．919★★ 0．986★★ -0．983★★ -0．479★ 1

2.5 土壤有機質(zhì)的影響因素

為了長期探究鹽堿土有機質(zhì)含量和土壤理化性質(zhì)的聯(lián)系，通過多元線性回歸分析的方式建立有機質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的模型。結(jié)果表明：土壤有機質(zhì)受土壤有機質(zhì)、有效磷、孔隙度、土壤密度和田間持水量的影響。

式 中：y為 有 機 質(zhì)（g/kg）；x1為 土 壤 比 重（g/cm2）；x2為土壤孔隙度（%）；x3為土壤田間持水量（%）；x4為土壤飽和持水量（%）；x5為土壤堿解氮（g/kg）；x6為土壤速效磷（g/kg）；x7為土壤速效鉀（g/kg）；x8為土壤pH。

3.討論

土壤的有機質(zhì)和氮磷鉀含量提升最多，這與翁穎等的研究相一致。有機肥料能夠迅速調(diào)節(jié)土壤代謝，改善了土壤結(jié)構(gòu)，從而最終提高土壤肥力和有機質(zhì)，加速土壤中養(yǎng)分的釋放，對于作物生長更有益處。有機肥含有豐富有機質(zhì)和一定的氮磷鉀等營養(yǎng)成分，而且能夠調(diào)節(jié)土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤生態(tài)質(zhì)量。在不同土層中，研究區(qū)內(nèi)0～20 cm土壤的有機質(zhì)含量最高，養(yǎng)分含量高，這與盧楠等的研究相一致土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)關(guān)系對于分析土壤肥力有重要的意義，可作為土壤肥力觀測和評價指標(biāo)。土壤容重和孔隙度是比較常用的土壤物理指標(biāo)，前者與土壤的質(zhì)地、松密度及有機質(zhì)含量密切相關(guān)，后者的大小決定了土壤的通氣性綜上所述，使用有機肥能夠有效改良鹽堿土的理化性質(zhì)、提高糧食作物產(chǎn)量。

通過多元線性回歸分析的方式建立有機質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的模型可知，土壤有機質(zhì)含量受比重和pH影響最大。

4.結(jié)論

長期使用有機肥后，土壤各個土層的有機質(zhì)都開始顯著上升，土壤養(yǎng)分不斷積累，土壤的堿解氮、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量也不短提高。土壤容重、比重下降、孔隙度提高，同時土壤的田間持水量和飽和持水量也有所增強。隨著有機肥的不斷施用，土壤的物質(zhì)積累日漸增多，各個土層之間，20-40cm土壤的養(yǎng)分含量少于0-20cm土壤養(yǎng)分含量。最后，通過多元線性回歸方程的分析，土壤比重和pH的大小對于土壤有機質(zhì)含量的多少影響最大。