王立艷 潘潔 趙杰 李夢琦 張慧 王春水 董昱辰 肖輝

王立艷，潘 潔，趙 杰，等. 不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（2）：31-35．

摘要：為了探討不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果，采用盆栽試驗研究了硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫磺對土壤全鹽、pH及離子組成的影響。結(jié)果表明，改良劑的種類不同，下滲水離子含量差異較大；第一次淋洗，硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵處理下滲水中Na⁺和Cl^-含量分別比CK高54.78%和58.25%、35.44%和39.22%、32.65%和34.82%，表明添加這3種改良劑對土壤的降鹽效果較好，其中硫酸鈣處理效果最好；第二次淋洗，硫酸鐵、硫酸鈣和硫酸鋁處理的Na⁺含量比CK高75.14%～347.76%。綜合2次淋洗效果，表明硫酸鈣處理對土壤中的Na⁺淋洗效果更明顯。與CK相比，各改良劑土壤pH均有不同程度的降低，pH降低2.23%～3.84%；不同改良劑對土壤離子的影響各不相同，添加改良劑各處理土壤中的Ca²⁺和Mg²⁺含量均高于CK。綜合考慮到不同改良劑對土壤pH、Na⁺和Cl^-含量的影響，建議用硫酸鐵和硫酸鈣組合對濱海鹽堿地進行改良。

關(guān)鍵詞：土壤；濱海鹽堿地；改良劑；可溶性鹽分；鹽分離子

中圖分類號：S153.5； S156.4? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）02-0031-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.006 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Improving effect of different amendments on coastal saline-alkali soil

WANG Li-yan1，PAN Jie1， ZHAO Jie1， LI Meng-qi1， ZHANG Hui1， WANG Chun-shui2 ， DONG Yu-chen3， XIAO Hui1

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Tianjin? Academy of? Agricultural Sciences， Tianjin? 300384， China； 2.Tianjin Sino-Finnish Dairy Foods Research & Training Center， Tianjin? 300270， China； 3.Tianjin Yapai Green Manure Biotechnology Development Co.， Ltd.， Tianjin? 300384， China）

Abstract： In? order to study the improvement effect of different amendments on coastal soil， a pot experiment was conducted to study the effects of calcium sulfate， aluminium sulfate， ferric sulfate， ferrous sulfate and sulfur on soil total salt， pH and ion composition. The results showed that? with the different amendments? applied， the content of ions in the infiltration water varied greatly. In the first leaching， the contents of Na⁺and Cl^-in the infiltration water treated with calcium sulfate， aluminum sulfate and ferric sulfate were 54.78% and 58.25%， 35.44% and 39.22%， 32.65% and 34.82% higher than those of CK， respectively， indicating that the addition of these three amendments had a better effect on soil salinity reduction， and calcium sulfate treatment had the best effect. In the second leaching， the Na⁺content of ferric sulfate， calcium sulfate and aluminum sulfate treatment was 75.14%～347.76% higher than that of? CK. Combined with two times of leaching， the results showed that calcium sulfate treatment had a more significant effect on the leaching of? Na⁺in soil. Compared with CK， the soil pH of each amendment treatment decreased to varying degrees， and the pH decreased by 2.23%～3.84%. Different amendments had different effects on soil ions. The contents of? Ca²⁺and Mg²⁺in soil treated with amendments were higher than those of CK. Considering the effects of different amendments on soil pH， Na⁺and Cl^-， it was suggested that ferric sulfate and calcium sulfate should be combined to improve coastal saline-alkali land.

Key words： soil； coastal saline-alkali soil； amendment； soluble salt； salt ions

中國濱海鹽堿土面積約為106萬 hm^2［1］，是中國重要的后備土地資源。濱海鹽堿土地處海陸之交，具有土壤含鹽量高、結(jié)構(gòu)性差、土壤肥力低、生態(tài)環(huán)境惡劣的特點，土壤中鹽分的組成以鈉離子含量相對較高，導(dǎo)致土壤的物理性狀惡化，嚴重影響到土壤微生物的代謝，降低土壤中各種酶的活性，致使養(yǎng)分釋放慢，有機質(zhì)含量低，土壤肥力下降，嚴重制約中國濱海地區(qū)農(nóng)林業(yè)發(fā)展^{［2，3］}。

土壤資源的改良是土壤水鹽狀態(tài)的調(diào)節(jié)、土壤保肥能力的提升、作物生長的促進、作物高產(chǎn)的實現(xiàn)，是保證鹽堿地生產(chǎn)力可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。已有研究表明，化學(xué)改良可以通過離子取代、絡(luò)合和螯合作用，改善土壤理化性質(zhì)，增加陽離子交換量，緩解鹽脅迫對作物生長的抑制作用^［4］。已有研究證明，脫硫石膏是改良鹽堿土壤的有效措施，且有害重金屬含量低，對農(nóng)田不會造成有害影響^［5］。硫酸鈣有很好的排鹽效果，可以降低土壤pH^［6］。硫酸鋁也是較常用的鹽堿地土壤改良劑，通過改變土壤可溶性鹽分及平衡溶液pH改良土壤，可明顯提高玉米出苗率^［7，8］。硫酸亞鐵作為防病又肥田的土壤改良劑，能有效改良土壤的酸堿度，提高水稻產(chǎn)量^［9，10］。硫磺含硫量高，作為硫肥在許多地方受到重視，施用硫肥可以增加水稻、油菜、花生、甘蔗等產(chǎn)量，同時硫磺可以降低土壤pH，提高土壤中有效磷含量，促進作物的生長和發(fā)育^{［11，12］}。

鑒于以往研究，本研究針對濱海鹽堿土的特點，選擇不同特性的改良劑，通過盆栽試驗研究了幾種改良劑對土壤淋洗效果以及離子組成的變化，篩選出適合濱海鹽堿地的改良劑，旨在為濱海鹽堿地作物種植提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地設(shè)在天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所。試驗所用盆缽（不封底）直徑14.6 cm、深度12.0 cm，按容重為1.30 g/cm³裝盆，每盆裝土1.4 kg，改良劑的施用量為0.3%，即每盆施改良劑4.2 g。

試驗共設(shè)6個處理，各處理分別為硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫磺和不施改良劑對照，代碼分別為T1、T2、T3、T4、T5、CK，每個處理3次重復(fù)。將各種改良劑與土壤混合均勻后裝盆，按照600 m³/hm²的灌水量進行灌水，灌溉2次，間隔時間為12 h。每次灌水后檢測下滲水離子組成、鹽分淋洗量、pH。試驗用水pH為7.04，電導(dǎo)率為9.90 μS/cm。供試土壤全鹽含量為34.70 g/kg，pH為8.26，HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量分別為0.138、10.560、4.921、2.356、0.786、0.073、7.560 g/kg，未檢出CO₃^2-。

1.2 樣品采集與測定

第二次灌水平衡1周后，將盆內(nèi)土樣全部取出，在室內(nèi)風(fēng)干并過2 mm篩，用于pH、可溶性鹽總量及鹽離子的測定。土壤和下滲水中可溶性鹽總量（EC）采用電導(dǎo)法測定；Na⁺、K⁺含量采用火焰光度計法測定；Ca²⁺、Mg²⁺含量采用EDTA絡(luò)合滴定法測定；HCO₃^-含量采用雙指示劑滴定法測定；Cl^-含量采用AgNO₃滴定法測定；SO₄^2-含量采用間接絡(luò)合滴定法測定^［13］。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進行處理，采用SPSS 22.0軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對第一次下滲水離子組成的影響

不同處理第一次下滲水離子組成及差異見表1。由表1可知，第一次下滲水中HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺含量因施入改良劑的種類不同，離子含量差異較大。

第一次下滲水中除T5的HCO₃^-含量低于CK外，其他幾個處理含量均高于CK，表明第一次灌水后，下滲水中HCO₃^-被淋洗出，經(jīng)差異顯著性分析可知， T2和T3顯著高于其他幾個處理（P<0.05）。T1、T2、T3下滲水中Cl^-含量高于CK，且T1顯著高于CK（P<0.05），T4和T5下滲水中的Cl^-含量低于CK。T1、T2、T3下滲水中Cl^-含量分別比CK高58.26%、39.22%、34.82%，表明添加這3種改良劑能淋洗出土壤中的Cl^-。各處理下滲水中的SO₄^2-含量變化不大，差異均不顯著，SO₄^2-含量范圍為3.984～4.183 g/L。各處理下滲水中的Ca²⁺含量范圍為0.507～0.550 g/L，其中T2的Ca²⁺含量最高，為0.550 g/L，比CK高5.97%，但各處理間Ca²⁺含量差異均不顯著。各處理下滲水中Mg²⁺含量范圍為0.927～1.771 g/L，其中T1、T2和T3的Mg²⁺含量分別比CK高60.13%、50.72%、45.57%，且與CK差異顯著（P<0.05），T4和T5的Mg²⁺含量分別比CK降低6.24%和16.18%，但差異均不顯著。下滲水中K⁺含量范圍為0.030～0.042 g/L，其中T1、T2和T3的K⁺含量分別比CK高12.12%、27.27%、24.24%，T4和T5的Mg²⁺含量均比CK低9.09%，但各處理間差異均不顯著。下滲水中的Na⁺含量由高到低依次為T1、T2、T3、CK、T4、T5，其中T1、T2和T3的Na⁺含量分別比CK高54.78%、35.41%、32.68%，T4和T5的Na⁺含量分別比CK低2.39%和12.71%，且T1顯著高于CK（P<0.05）。

2.2 不同處理對第二次下滲水離子組成的影響

添加不同改良劑第二次下滲水離子組成及差異見圖1。從圖1可以看出，第二次下滲水中HCO₃^-含量范圍為0.120～0.294 g/L，其中T3的HCO₃^-含量顯著高于CK（P<0.05）。T1、T2、T3下滲水中Cl^-含量范圍為0.046～0.235 g/L，T4、T5下滲水中Cl^-含量極低，表明添加改良劑且經(jīng)過2次淋洗后，T4、T5的Cl^-含量趨于平衡狀態(tài)。添加改良劑處理，第二次下滲水中的SO₄^2-含量均低于CK，T1、T2、T3、T4、T5的SO₄^2-含量分別比CK低4.59%、7.76%、6.96%、6.11%和4.50%，但各處理間差異均不顯著。下滲水中的Ca²⁺含量范圍為0.482～0.550 g/L，其中T1、T2、T3的Ca²⁺含量分別比CK低5.00%、3.33%和10.74%，但差異均不顯著。下滲水中Mg²⁺含量范圍為0.171～0.237 g/L，其中T2、T3和T4的Mg²⁺含量分別比CK高3.28%、22.80%、6.22%，T1和T5的Mg²⁺含量分別比CK低5.35%和11.57%。下滲水中K⁺含量范圍為0.013～0.018 g/L，T3在第二次灌水后的下滲水中K⁺含量最高，各處理間無顯著差異。各處理Na⁺含量范圍為0.072～1.191 g/L，由高到低依次為T3、T1、T2、CK、T5、T4，其中T3、T1和T2的Na⁺含量分別比CK高347.76%、103.42%、75.14%，T4和T5的Na⁺含量分別比CK低74.07%和66.67%，表明硫酸鈣、硫酸鋁和硫酸鐵處理第二次下滲水淋洗出的Na⁺效果更好。

2.3 不同處理對土壤離子組成的影響

添加不同改良劑對土壤離子組成的影響見表2。不同改良劑對土壤離子的影響整體表現(xiàn)為陽離子以Ca²⁺和Mg²⁺為主，K⁺和Na⁺含量低；陰離子以SO₄^2-為主，與改良劑處理加入的無機鹽以硫酸鹽為主有關(guān)。

各處理土壤HCO₃^-含量為0.152～0.160 g/kg，各處理間差異均不顯著。各處理土壤Cl^-含量為0.004～0.019 g/kg， 其中T3的Cl^-含量最高，與其他幾個處理間差異顯著（P<0.05）。由于加入的無機鹽離子以硫酸鹽為主，土壤中SO₄^2-的含量表現(xiàn)為添加改良劑處理均大于CK，加入改良劑處理土壤中SO₄^2-含量由高到低依次為T3、T1、T2、T4、T5，分別比CK高36.56%、33.77%、22.72%、18.28%、3.43%，T1、T2、T3顯著高于CK（P<0.05）。各處理土壤Ca²⁺含量范圍為1.238～1.779 g/kg，T1、T2、T3、T4、T5的Ca²⁺含量分別比CK增加39.01%、25.61%、43.70%、23.26%、4.52%，且T1、T2、T3、T4與T5和CK間差異均達顯著水平（P<0.05）。各處理土壤Mg²⁺含量范圍為0.163～0.213 g/kg，T1、T2、T3、T4、T5分別比CK增加28.83%、21.47%、30.67%、11.66%、15.34%，差異均不顯著。各處理土壤K⁺含量范圍為0.049～0.053 g/kg，各處理間差異不顯著。T1、T2和T3土壤Na⁺含量高于CK，T4和T5土壤Na⁺含量分別比CK低22.92%和14.58%，其中T3與CK差異達顯著水平（P<0.05）。

2.4 不同改良劑對土壤pH的影響

從圖2可以看出，添加改良劑處理且經(jīng)過2次淋洗后，土壤pH均有不同程度降低。與CK相比，各添加改良劑處理降低土壤pH的能力由高到低依次為硫磺和硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鈣，分別比CK降低3.84%、3.84%、3.38%、3.09%、2.23%。經(jīng)多重比較得出，各改良劑處理土壤pH與CK間的差異均達顯著水平（P<0.05），表明這5種改良劑均有顯著降低土壤pH的作用。

3 小結(jié)與討論

硫酸鈣作為土壤改良劑，通過其所含的Ca²⁺置換土壤膠體中的Na⁺，促進鹽分淋洗，降低土壤交換性鈉百分率和鈉離子吸附比，起到改善鹽堿土的作用^{［14，15］}；硫酸亞鐵能夠水解出H⁺，快速降低土壤pH，還可以提高土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺，與吸附在土壤膠體表面的Na⁺發(fā)生置換反應(yīng)，降低土壤中Na⁺含量^［16］；硫磺作為一種新型的土壤改良劑，已被證實在對土壤元素活化和植物營養(yǎng)元素吸收方面有重要作用，它不但能降低土壤pH，改善土壤的理化性狀，同時能活化土壤養(yǎng)分，從而提高土壤中有效養(yǎng)分的含量，促進作物的生長和發(fā)育，降低作物NO₃^--N積累^［11］。本研究施加5種改良劑之后土壤pH均比對照有不同程度的降低，這與以往的研究結(jié)果一致^{［4，17］}，說明硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫磺對改善土壤酸堿度具有一定效果。本研究中，硫磺、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鈣的土壤pH分別比對照低3.84%、3.84%、3.38%、3.09%、2.23%，表明單一施用這幾種改良劑對土壤pH具有明顯的改善效果。

本研究結(jié)果表明，隨著改良劑施入的種類不同，下滲水離子含量差異較大，表明改良劑的種類不同，對土壤離子的淋洗作用差異大。第一次淋洗，硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵處理下滲水中Na⁺和Cl^-含量分別比對照高54.78%和58.26%、35.41%和39.22%、32.68和34.82%，表明添加這3種改良劑對土壤的降鹽效果較好，其中硫酸鈣處理效果最好。 第二次淋洗，硫酸鐵、硫酸鈣和硫酸鋁處理下滲水中Na⁺含量分別比對照高374.76%、103.42%和75.14%。本研究結(jié)果表明，經(jīng)過2次淋洗，硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵處理對土壤中的Na⁺淋洗效果更明顯。硫酸鈣作為一種土壤改良劑，Ca²⁺可把土壤膠體表面吸附的代換性Na⁺置換下來，隨水淋洗掉，促進土壤團聚體的形成，改善鹽漬土壤的通氣透水性。SO₄^2-可平衡鹽漬土壤中的CO₃^-和HCO₃^-，降低土壤pH，改善土壤理化性質(zhì)^［18］。同時，硫酸鈣補充了土壤中鈣素和硫素營養(yǎng)，促進作物生長^［15］。

不同改良劑對土壤離子的影響各不相同，整體上土壤中陽離子以Ca²⁺和Mg²⁺為主，各添加改良劑處理土壤的Ca²⁺和Mg²⁺含量均高于CK，表明施用改良劑對土壤Ca²⁺和Mg²⁺具有提升作用。陰離子以SO₄^2-為主，這和改良劑處理加入的無機鹽離子以硫酸鹽為主有關(guān)。經(jīng)過2次淋洗后，土壤中的Cl^-含量均不高，各處理間HCO₃^-差異不顯著。SO₄^2-的含量表現(xiàn)為各改良劑處理均大于CK， 各處理土壤SO₄^2-含量由高到低依次為硫酸鐵、硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫磺。各施用改良劑處理土壤Ca²⁺、Mg²⁺含量均高于CK，表明施用改良劑對土壤Ca²⁺、Mg²⁺具有提升作用。

不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果存在差異，因此選擇適宜的改良劑對濱海鹽堿地的改良起著關(guān)鍵作用。考慮到土壤中加入過多的硫酸鋁可能會引起土壤的鋁毒害，結(jié)合本研究結(jié)果表明添加硫酸鐵對土壤pH改良效果和降鹽效果較好，硫酸鈣處理對降低土壤鹽分效果最好。綜合考慮到改良劑對土壤pH、Na⁺和Cl^-含量的影響，本研究推薦用硫酸鐵和硫酸鈣組合對濱海鹽堿地進行改良。

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收稿日期：2023-02-15

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2021YFD1900905）

作者簡介：王立艷（1981-），女，黑龍江海倫人，助理研究員，碩士，主要從事鹽堿地改良及植物營養(yǎng)研究，（電話）13622152362（電子信箱）

wangly2021@sina.com；通信作者，肖 輝（1981-），男，山東泰安人，副研究員，博士，主要從事鹽堿地改良研究，（電子信箱）

xiaohui-81@163.com。