不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果

李旭霖, 劉慶花, 柳新偉, 胡景田, 楊聚才, 崔德杰

(1.青島農業大學 資源與環境學院, 山東 城陽 266109;

2.東營市“青農”黃河三角洲鹽堿地綜合利用及生態農業研究中心, 山東 東營 257452)

不同改良劑對濱海鹽堿地的改良效果

李旭霖1,2, 劉慶花1,2, 柳新偉1,2, 胡景田1,2, 楊聚才1,2, 崔德杰1,2

(1.青島農業大學 資源與環境學院, 山東 城陽 266109;

2.東營市“青農”黃河三角洲鹽堿地綜合利用及生態農業研究中心, 山東 東營 257452)

摘要：[目的] 研究不同改良劑在黃河入海口附近濱海重鹽堿地上的改良效果，選擇出適合于該區濱海重鹽堿地上的鹽堿改良劑。[方法] 選用禾康、磷石膏、微生物菌肥、土生、藥肥和有機肥在黃河三角洲毛坨試驗站進行鹽堿地改良試驗，分析不同鹽堿改良劑對濱海重鹽堿地的物理、化學、生物學性質的改良效應。[結果] (1) 所有改良劑均能顯著降低鹽堿地土壤容重，增強土壤通透性，尤其是磷石膏和禾康效果更顯著； (2) 所有改良劑使土壤電導率明顯下降(至少15.9%以上)，具有較好的壓鹽降鹽作用。(3) 對鹽堿棉田脫鹽效果較好，能有效改善鹽堿土壤化學性質的改良劑是磷石膏和禾康； (4) 所有改良劑均能增加鹽堿地土壤微生物量，增強土壤呼吸，其效果最好的是有機肥和有機肥菌肥混施處理； (5) 能較好地改善鹽堿地土壤肥力，提高棉花產量的改良劑是有機肥及有機肥菌肥混施處理。[結論] 磷石膏、禾康、有機肥及有機肥菌肥混施處理均能明顯改良鹽堿土物理、化學、生物學性質。

關鍵詞：鹽堿改良劑; 物化性質; 生物學性質; 濱海鹽堿地

濱海地區是我國東部特殊的鹽堿土集中分布區,如何開發和利用鹽堿土始終是沿海地區農業生產中的重大課題之一。人們在水利工程改良的基礎上，探索物理、化學、生物學深化改良措施，以保證鹽堿地農業生產的持續穩定進行。21世紀以來，“鹽堿豐[1]”、“禾康[2]”、“康地寶[3]”、“施地佳[4]”等土壤鹽堿改良劑在鹽堿地區大量使用起來，并取得了良好的效果；微生物菌肥成為近年鹽堿土改良新手段[5]。同時，隨著人們對生態環境質量的越來越重視，開始重視利用各種工農業廢棄物改良劑，如脫硫石膏、糠醛渣、沼渣肥等來改良鹽堿土。研究表明利用生產高濃度磷肥的副產物磷石膏[6],檸檬酸廠排出的檸檬酸渣[7],消除煤炭燃燒過程中產生的污染物硫氧化物的除硫裝置新工藝中的副產物脫硫石膏[8]以及生產沼氣后的殘余物沼渣、沼液[9]等對改良堿土都有顯著作用。面對眾多繁雜的鹽堿地改良產品，學者們就通過田間試驗選擇適合于不同區域的鹽堿地改良產品，進行鹽堿地改良。有關學者分別就不同改良劑對寧夏鹽堿土[10]、黃河三角洲鹽堿土[11]和江蘇濱海鹽堿土[12]的改良效果進行了研究，但對黃河入海口附近的濱海鹽堿土改良效果報道甚少。本研究就不同改良劑在黃河入海口附近的濱海重鹽堿地上的治理效果作以分析對比，以期選擇出適合于黃河入海口附近濱海重鹽堿地上的鹽堿改良劑，為黃河三角洲沿海鹽堿地的改良利用提供科學依據。

1材料與方法

1.1　試驗地

試驗地為黃河三角洲入海口附近的東營市利津縣毛坨村的重鹽堿地棉田試驗田,土壤為堿化鹽土,鹽分特征詳見表1。試驗自2010年4月10日開始,收獲于2010年9月初至11月中旬。棉花播種、生產管理按不同時期棉花的常規管理進行，供試棉花品種為魯棉研28。

表1　濱海鹽堿地棉田試驗田的鹽分特征

1.2　供試材料及試驗設計

試驗設對照、磷石膏、禾康、有機肥、有機肥微生物菌肥混施、土生、土生藥肥混施7個處理，每個處理3次重復，隨機區組排列，每個小區面積為66 m2。

供試材料：磷石膏為含量1% P2O5的化工廢棄物，禾康為北京飛鷹綠地科技發展公司生產的“禾康”鹽堿清除劑；有機肥為牛糞，微生物菌肥為“禾神元”微生物菌肥，粉末狀制品，需與有機物碎屑混合施用；土生為韓國生產的“土生”微生物菌類土壤改良劑，藥肥是多種中藥高濃縮混合制劑。施用情況詳見表2。0—30 cm土壤樣品采集及處理與測試方法相對應，采樣時間僅在播前和收獲后進行。

表2　不同鹽堿改良劑施用情況

1.3　測定指標及方法

(1) 物理指標[13]。土壤容重、土壤孔隙度采用環刀法測定計算；土壤含水量采用烘干法測定。

(2) 化學指標[14-15]。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，土壤CEC采用NaOAc法測定；土壤pH值采用pH計測定，水土比為2.5∶1；土壤電導率采用電導率儀測定，Na+和K+含量采用火焰光度計法測定，Cl-采用硝酸銀滴定法測定，Ca2+和SO42-含量采用EDTA容量法測定。

(3) 生物指標[16]。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基，真菌采用馬丁氏(Martin)培養基,放線菌采用高氏一號培養基。土壤呼吸強度采用堿液吸收CO2標定法測定；作物株高、產量田間測量。

(4) 數據處理。采取Excel和SPSS 11.0軟件對試驗數據進行分析統計。

2結果與分析

2.1　鹽堿地土壤物理性質變化

由表3可以看出，與對照相比，所有處理均能使濱海重鹽堿地的土壤容重有不同程度下降，孔隙度增加，土壤含水量提高。土壤容重減少和孔隙度增加均以禾康最大，變化達9.37%～14.37%和18.68%～25.02%；土生最少，為0.41%～9.11%和0.76%～15.86%；其順序依次為：禾康>磷石膏>有機肥菌肥混施>有機肥>土生藥肥混施>土生。土壤含水量增加以磷石膏最大，變化達9.37%～14.37%；土生最少，為0.41%～9.11%；其順序依次為：磷石膏>禾康>有機肥菌肥混施>有機肥>土生藥肥混施>土生。

與對照相比，禾康、磷石膏、有機肥菌肥混施和有機肥處理在0—30 cm土層范圍內均能引起顯著變化，但土生藥肥混施和土生處理僅在0—5 cm土層范圍內能引起顯著變化，5—30 cm土層范圍內能引起的變化不顯著(表3)。

表3　不同改良劑對濱海重鹽堿地土壤含水量、土壤容重和孔隙度的影響

注：LSD檢驗，同一列中字母相同表示差異不顯著(p<0.05)。下同。

2.2　鹽堿地土壤化學性質變化

不同改良劑對黃河三角洲鹽堿地的土壤pH值、電導率與陽離子交換量(CEC)及土壤養分和土壤鹽分分析表明(表4)，所有改良劑處理的pH值均比對照有所下降,但下降幅度不同。

其中磷石膏處理下降的幅度最大,下降了3.32%，土生最少，為1.32%，依次表現為：磷石膏>禾康>有機肥菌肥混施>有機肥>土生藥肥混施>土生。所有改良劑處理的電導率均比對照有明顯下降，起到了較好的壓鹽降鹽作用。不同處理的下降幅度差別較大，以禾康處理效果最明顯，下降了47.4%；有機肥處理最少，也達到了15.91%。降鹽作用大小依次表現為：禾康>磷石膏>土生藥肥混施>有機肥菌肥混施>土生>有機肥。

表4　不同改良劑對濱海鹽堿地pH值和電導率的影響

土壤有機質、陽離子交換量是衡量土壤性能的重要指標，直接反映了土壤的保肥、供肥的性能以及緩沖能力。由表5可知，與對照相比，所有改良劑處理均能顯著提高土壤有機質含量，增長率穩定在20%以上，其中有機肥、有機肥菌肥混施處理對0—30 cm土壤有機質含量均達到極顯著水平，增加率達28.17%～42.24%和35.7%～42.93%；依次表現為：有機肥菌肥混施>有機肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。與對照相比，所有改良劑處理均能提高土壤陽離子交換量，并且在0—5 cm土層均達顯著水平。有機肥菌肥混施處理、有機肥處理增加率最高，分別達28.6%～64.78%和22.78%～63.44%；土生最少，為8.85%～27.76%；提高CEC作用大小依次表現為：有機肥菌肥混施>有機肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。并且隨著土層深度的增加，土壤有機質和陽離子交換量呈降低態勢。

各種改良劑對土壤養分的影響有一定作用。所有改良劑處理均能顯著提高土壤速效養分，其中有機肥、有機肥菌肥混施處理對土壤速效養分影響最大，土生最差；不同改良劑處理對不同土壤速效養分影響效果不同，堿解氮增加率具體依次表現為：有機肥菌肥混施>有機肥>土生藥肥混施>禾康>磷石膏>土生，速效磷增加率依次表現為：有機肥菌肥混施>磷石膏>有機肥>禾康>土生藥肥混施>土生，速效鉀增加率依次表現為：有機肥菌肥混施>有機肥>土生藥肥混施>禾康>磷石膏>土生。

表5　不同改良劑對濱海鹽堿地CEC和有效養分的影響

僅有機肥菌肥混施和有機肥處理在0—15 cm范圍內與對照差異顯著，速效磷在表層差異顯著外，其他處理均差異不顯著(表5)。說明有機肥菌肥混施、有機肥處理對土壤肥力的貢獻較大，變化較為明顯，而其他鹽堿改良劑對土壤肥力作用不大。分析原因可能是由于有機肥施入土中，大量的有機質腐解轉化為速效的氮磷鉀，除一部分被當季作物吸收利用外，尚有部分殘留土中，從而改善了土壤養分狀況。磷石膏對有機質含量、速效磷含量的提高作用達到顯著水平，與磷石膏組成有關。磷石膏含有部分的有機物質和P2O5，轉化后增加了土壤中的有機質含量和有效磷含量。

注：1，2，3，4，5，6，7分別表示對照，磷石膏，禾康，有機肥，有機肥菌肥混施，土生和土生藥肥混施。下同。

2.3　鹽堿地生物學性質變化

土壤微生物主要包括細菌,真菌,放線菌3大類，是土壤肥力水平的活性指標。由表6可得，所有改良劑處理對濱海重鹽堿地土壤中的微生物都有顯著影響。

細菌為4.60×106個/g~1.07×107個/g，比對照增加10%~140.66%；真菌為1.38×103個/g~3.88×103個/g，除土生表層減少外其它處理比對照增加3.51%~188.32%；放線菌為4.5×105個/g~10.8×105個/g，除土生表層減少外其它處理比對照增加了17.95%~209.52%；增加作用依次為：有機肥菌肥混施>有機肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。0—5 cm土層有機肥菌肥混施、有機肥、禾康、磷石膏處理能顯著增加鹽堿土壤中的細菌、真菌、放線菌的數量，但磷石膏對3種菌的影響均不顯著，禾康對真菌、放線菌的影響也不顯著。在5—15 cm和15—30 cm土層有機肥菌肥混施、有機肥處理對細菌、真菌、放線菌數量的提升作用均顯著。不同改良劑沒有造成菌種比例的變化，從菌種之間來看3種菌以細菌占大多數，真菌最少；從土層之間來看，3種菌數量都是0—5 cm土層上最多，隨著土層深度的增加3種菌的數量迅速減少。

表6　不同改良劑對濱海鹽堿地土壤細菌、真菌、放線菌數量的影響

土壤呼吸是表征土壤質量和肥力的重要生物學指標。由圖2可以看出，與對照相比，所有改良劑處理均明顯增強土壤呼吸強度，增加率14.73%~122.09%；以有機肥菌肥混施、有機肥處理增強作用最明顯，分別增加達75.63%~122.09%和54.87%~110.85%，達到顯著差異水平；最小的是土生、土生藥肥混施處理，僅為16.29%~22.33%和14.73%~22.73%；其作用大小依次為：有機肥菌肥混施>有機肥>禾康>磷石膏>土生藥肥混施>土生。隨著土層深度的增加，土壤呼吸強度減弱。

由表7可以看出，不同改良劑處理對種植棉花的株高提高明顯不同。以磷石膏、禾康、土生藥肥混施處理最為明顯，對株高的影響達到顯著水平，株高均比對照高10%以上；有機肥、有機肥菌肥混施處理對株高的影響不顯著。施用改良劑使棉花產量明顯提高，均產達到1 200 kg/hm2以上。與對照相比，棉花產量以有機肥、有機肥菌肥混施、磷石膏處理的增產最為明顯，分別增產10.7%，11.9%和9.3%，增產效果極顯著。土生、土生藥肥混施處理增產作用不顯著。對棉花株高和產量的影響均極顯著的是磷石膏處理。

圖2　不同改良劑對濱海鹽堿地土壤呼吸強度的影響

目 對照磷石膏禾康有機肥有機肥菌肥混施土生土生藥肥混施株高/cm80.0d90.5a90.2a81.3cd84.4bcd86.6abc88.5ab產量/(kg·hm-2)1181.8e1292.4abc1251.4bcd1308.7ab1322.4a1210.3de1230.7cde

3結 論

(1) 各種改良劑均能顯著降低重鹽堿地土壤容重，增強土壤通透性；有機肥菌肥混施和有機肥處理使土壤速效養分和肥力狀況得到顯著改變。各種改良劑處理均能降低鹽堿土的pH值和電導率；所有改良劑均能增加重鹽堿地土壤的微生物量，增強土壤呼吸，效果最好的是有機肥和有機肥菌肥混施處理。細菌占到重鹽堿地土壤微生物的大多數,真菌最少；隨著土層深度的增加3種菌的數量均減少；有機肥和有機肥菌肥混施處理能顯著提高鹽堿荒地的土壤肥力，對棉花產量的影響也最大。對棉花株高影響最大的是磷石膏和禾康。

(2) 幾種改良劑對黃河三角洲重鹽堿棉田脫鹽效果較好，均能有效改善鹽堿土壤化學性質的改良劑是磷石膏和禾康；能較好地改善鹽堿地土壤肥力，提高棉花產量的改良劑是有機肥及有機肥菌肥混施處理。磷石膏、禾康、有機肥及有機肥菌肥混施處理均能明顯改良鹽堿土物理、化學、生物學性質。隨著土層深度的增加，各種改良劑的改良效應均減弱。

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Improving Effect of Different Amendment Treatments in Coastal Saline-Alkali Soil

LI Xulin1,2, LIU Qinghua1,2, LIU Xinwei1,2, HU Jingtian1,2, YANG Jucai1,2, CUI Dejie1,2

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,QingdaoAgriculturalUniversity,Chengyang,Shandong266109,China; 2.“Qingnong”ResearchCenterofEcologicalAgricultureandComprehensiveUtilizationonSaline-AlkaliLandintheYellowRiverDeltaDongyingCity,Dongying,Shandong257452,China)

Abstract：[Objective] Studing the amelioration effect of different soil amendments that are potentially suitable for costal heavy saline-alkali soil.[Methods] Hekang, phosphogypsum, micro-organism fertilizer, Tusheng, officinal-fertilizer and organic manure were used to amend saline and alkali soil in Maotuo field experiment station of Yellow River Delta. The effects of soil amendments on physiochemical and biological characteristics of costal strongly salinized soil were studied. [Results] (1) The results showed that the soil bulk density decreased and the aeration decreased when the soil amendments were added, among which phosphogypsum and Hekang had good amelioration effects; (2) Electric conductivity of soil was observed obviously decreased when each of the amendments added with a 15.9% or over decrease. The salty effect of saline and alkali on soil could be mitigated with soil amendments, especially with cotton field; (3) The phosphogypsum and Hekang was better than others in mitigating salt and modifying soil chemical properties; (4) Moreover, the microbial biomass and soil respiration increased with the addition of soil amendments, especially with the additions of organic manure or micro-organism fertilizer treatments; (5) Soil fertility and cotton production could increase by organic manure or micro-organism fertilizer treatments. [Conclusion] The physiochemical and biological characteristics of saline alkali soil can be improved with Hekang, phosphogypsum, micro-organism fertilizer, and organic manure amendments.

Keywords:amendments for improving saline and alkali soil; physicochemical property; biological characteristics; costal saline-alkali soil

文獻標識碼：B

文章編號：1000-288X(2015)02-0219-06

中圖分類號：S156.42

通信作者：崔德杰(1963—)，男(漢族),山東省萊西市人,博士,教授，主要從事土壤肥料科學研究。E-mail:cuidejie@163.com。

收稿日期：2014-02-20修回日期：2014-04-02
資助項目：山東省現代農業產業技術體系建設專項“棉花類”[魯農科技字(2012)26號]; “十二五”農村領域國家科技計劃項目(2012BAD05B02)
第一作者：李旭霖:(1964—)，男(漢族),陜西省鳳翔縣人,博士,副教授,主要從事農業持續發展與資源環境信息技術研究。E-mail:lixulin@qau.edu.cn。