以深松為基礎的忻定盆地鹽堿地土壤耕層改良

賈蘇卿，李彥良，焦雄飛，李世勇

（山西省農業科學院玉米研究所，山西忻州034000）

以深松為基礎的忻定盆地鹽堿地土壤耕層改良

賈蘇卿，李彥良，焦雄飛，李世勇

（山西省農業科學院玉米研究所，山西忻州034000）

通過對不同耕作模式下土壤中可溶性鹽分EC值的測定及其對春玉米株高、產量性狀的影響研究。結果表明，秋深松+秋施肥+秋旋耕+中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）模式可以有效降低土壤中可溶性鹽分含量，促進植株生長發育，顯著提高作物產量。

鹽堿地；深松；生物黑炭；EC值；玉米

忻定盆地地處中溫帶半干旱區，其中，滹沱河流域土壤鹽堿化面積超過1.33萬hm2，是山西省四大成片鹽堿地分布區域之一。該區域生態環境脆弱，氣候干旱、年蒸發量遠大于年降水量、地表排水不暢、地下水位高等自然因素，加上水利設施不配套、農業設施跟不上等人為因素，使這里成為山西省土地荒漠化較嚴重的地區之一。該區域大面積的鹽堿土黏粒含量較高，土壤容重大、結構緊實、滲透性差，是堿化土壤改良與利用的難點[1-2]。鹽堿化嚴重危害作物賴以生存的土壤環境，而且影響作物的生長，造成作物缺苗或死亡，從而導致糧食減產。因此，鹽堿地的高效利用對忻州市耕地農業生產能力的提升、耕地數量的增加以及糧食安全的保障具有重要意義[3-5]。

從2007年開始，山西省農業科學院玉米研究所開展了以深松為基礎的土壤耕層改良試驗，經過多年的探索，總結出了一套全面的能使旱地玉米增產的耕層改良技術。通過實施秸稈還田、秋深松、深施肥、秋旋耕、秋鎮壓、春直播等技術措施，有效提高了土壤的有機質含量，打破了犁底層，提高了土壤的蓄水保墑能力，同時提高了玉米的抗旱性和抗倒性。該技術具有蓄水保墑，增產增效，節本環保，簡單易行等特點。鹽堿地土壤深松的作用主要表現在改善土壤的物理性狀，重新組合土壤團粒結構，改善土壤水、肥、氣、熱條件，調節植物根系發育和生長的土壤環境；土壤深松可以減少地表徑流，增強土壤蓄水能力，為作物生長提供充足的水分；還可以切斷土壤毛細管，減少土壤鹽分隨水向上遷移，雨季時通過雨水對疏松土壤淋洗作用，將鹽分淋洗到根系層以下，達到脫鹽、洗鹽的目的[6-7]。

通過多年試驗，在研究中加入了黑炭處理。生物黑炭是在限氧或者隔絕氧的環境下，將農作物秸稈、雜草等生物質經高溫裂解、炭化而形成的。它的生產工藝相對比較簡單，原材料來源廣泛且價格低廉。生物黑炭是一種多孔體，通氣性和透水性特別好；容重小，表面積大，吸水、透氣能力強，有利于保水保肥；除含有大量的高分子碳水化合物之外，還含有多種礦物質營養，可提供作物所需的營養元素，提高土壤肥力；可以調節土壤的pH值和水、肥、氣、熱狀況；還可以改善微生物生存環境，為許多重要微生物的生長和繁殖提供有利的條件[8-9]。

政府各級各部門在以往治理鹽堿地方面積累了豐富的經驗和技術，通過財政、技術等投入和農民自身建設，使大面積的鹽堿荒灘變為良田[10-11]。本研究在總結之前治理鹽堿地經驗的基礎上，提出土壤深松技術，旨在為進一步改良鹽堿地提供更為經濟有效的措施。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年在山西省忻州市忻府區北義井鄉曹家莊村進行。該地屬于忻定盆地滹沱河支流與云中交匯的低洼地帶[12]，土壤大部分為輕中度鹽堿地。試驗地面積1.2 hm2，2012年前茬玉米收獲后整地，同時一次性施入磷肥、鉀肥和有機肥作基肥。有需要生物黑炭的地塊按照試驗設計施入生物黑炭作基肥。需要地膜的地塊，鋪蓋地膜。利用山西省農科院玉米研究所研制的IS-200型土壤深松機，在不破壞土壤上下層位的基礎上使土體蓬松，深松深度35 cm，深松后隨即進行鎮壓。旋耕深度12 cm。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計試驗設6個處理：CK.傳統耕作（冬翻春旋）；A1.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕；A2.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋秋地膜；A3.秋深松＋秋施肥+秋旋耕＋低黑炭（黑炭施入量7 500 kg/hm2）；A4.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）；A5.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋高黑炭（黑炭施入量22 499 kg/hm2）。小區面積667 m2，間比法排列，3次重復。供試玉米品種為瑞普959。2013年5月4日播種，播種密度52497株/hm2，9月30日收獲，全生育期151 d。玉米大喇叭口期追施純N 90 kg/hm2，并且灌溉一次。其他耕作栽培措施均與大田生產相同[13]。

1.2.2 測定項目及方法試驗過程中于4月20日（播種前）、5月30日（拔節期）對土壤中可溶性鹽含量進行取樣測定。用環刀對5個處理分別取土。環刀的內徑和高度均為5cm，取樣土層分別為0～20，20～40，40～60cm[14]。土壤可溶性鹽含量（EC，mS/cm）用浙江托普儀器有限公司生產的土壤鹽分檢測儀測定。土壤中總鹽濃度用重量法測定。收獲時進行作物產量及相關性狀分析調查。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤可溶性鹽含量的影響

由表1可知，無論4月20日還是5月30日土壤取樣，處理CK，A1，A2，A3，A4，A5的各土層可溶性鹽含量EC值呈現出依次遞降趨勢，土壤中總鹽濃度和pH值也呈現依次遞降趨勢。說明對鹽堿地進行秋季土壤深松可以有效降低土壤中可溶性鹽含量，而鋪蓋地膜或者是施入黑炭，對降低土壤中可溶性鹽含量效果更好。

表1 土壤主要化學指標

2.2 不同模式處理對玉米性狀及產量的影響

對玉米性狀和產量分析結果表明，處理CK，A1，A2，A3，A4，A5的株高、莖粗、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗質量、千粒質量、產量的數據分別呈現遞增趨勢，說明對鹽堿地土壤進行秋季深松，可促進鹽堿地玉米生長發育，增加玉米產量。通過對玉米產量進行統計學差異顯著性分析表明，CK模式與其他模式間差異顯著，A2模式與A3模式相比，在玉米產量上差異不顯著，A4模式與A5模式在玉米產量上差異不顯著（表2）。

表2 鹽堿地不同模式處理對春玉米性狀及產量的影響

3 結論與討論

本研究結果表明，單從產量來看，6個處理中效果最好的是處理A5，但A5與A4產量差異并不顯著，且A4施入黑炭量為14 999 kg/hm2，比A5少7 500kg/hm2，因此，在實際操作中，A4即秋深松+秋施肥+秋旋耕+中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）模式，在使用更少黑炭量的同時，能有效降低鹽堿地中土壤可溶性鹽含量EC值及土壤中總鹽分含量，顯著提高春玉米產量。

土壤深松可打破犁底層，切斷毛細管，有效減少下層土壤中鹽分隨水蒸發向表面移動，通過雨水的淋洗，可將上層土壤中鹽分移動到根部下層，達到脫鹽、洗鹽的目的。同時可以改善土壤的水、氣、熱狀況，增加土壤孔隙度和滲透性，進而降低土壤含鹽量、改善鹽堿地土壤理化性狀[15]。生物黑炭不僅可以改善土壤通氣性、透水性，提高土壤肥力，而且具有強吸附性，可最大程度地將雨水和作物生長所需的營養元素吸附到它所在的可耕層，供作物生長需要[16-17]。土壤深松和施入黑炭這2項措施結合起來使用，可顯著降低鹽堿地土壤可溶性鹽含量，提高玉米產量。

綜上所訴，建議在鹽堿地改良中應用秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋中黑炭（黑炭施入量14999kg/hm2）模式。

［1］劉長江，李取生，李秀軍.深松對蘇打鹽堿化旱田改良與利用的影響[J].土壤，2007，39（2）：306-309.

［2］車文峰，李帥，穆光遠.山西省鹽堿地資源調查研究及其開發利用[J].科技情報開發與經濟，2012，22（1）：106-108.

［3］王佳麗，黃賢金，鐘太洋，等.鹽堿地可持續利用研究綜述[J].地理學報，2011，66（5）：673-684.

［4］李志杰，松文彥，馬衛萍，等.鹽堿土改良技術回顧與展望[J].山東農業科學，2010（2）：73-77.

［5］周和平，張立新，禹鋒.我國鹽堿地改良技術綜述與展望[J].現代農業科技，2007（11）：159-161.

［6］司振江，張忠學，黃彥，等.大慶市鹽堿土深松改良生態修復試驗研究[J].土壤通報，2010，41（4）：952-956.

［7］張建鋒，張旭東，周金星.世界鹽堿地資源及其改良利用的基本措施[J].水土保持研究，2012，12（6）：28-30.

［8］張阿鳳，潘根興，李戀卿.生物黑炭及其增匯減排與改良土壤意義[J].農業環境科學學報，2009，28（12）：2459-2463.

［9］程海燕，邱宇平，黃民生，等.黑炭的表面化學研究進展[J].上海化工，2006，31（10）：30-34.

［10］李順懷，彭鴻勇，任銀賢，等.忻州市忻府區鹽堿地綜合治理措施探析[J].現代農業科技，2009（17）：274.

［11］楊沛.山西省鹽堿地改造模式及效果[J].山西水土保持科技，2010（4）：24-25.

［12］賈蘇卿，李彥良，焦雄飛，等.忻州市鹽堿地資源及其改良利用[J].農業科技通訊，2015（3）：183-185.

［13］郝新宇，滕云，黃彥.振動深松改良蘇打鹽堿土效果研究[J].現代農業科技，2012（22）：211-212.

［14］張麗，張中東，郭正宇，等.深松耕作和秸稈還田對農田土壤物理特性的影響[J].水土保持通報，2015，35（1）：102-106.

［15］曲路，司振江，黃彥，等.振動深松技術與生物制劑在蘇打鹽堿土改良中的應用[J].農業工程學報，2008，24（5）：95-99.

［16］張忠河，林振衡，付婭琦，等.生物炭在農業上的應用研究[J].安徽農業科學，2010，38（22）：82-86.

［17］全順子，李宗鐵.神奇的木醋液和木炭粉[M].延吉：延邊大學出版社，2007：7-10，73-76.

Research on the Improvement Technology of Saline-alkali Soil Arable Layer in Xinding Basin Based on Deep Scarification

JIA Su-qing，LI Yan-liang，JIAO Xiong-fei，LI Shi-yong
（Institute of Maize，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou 034000，China）

The paper measures the EC value of soil soluble salt and studies the effects on height and yield of spring corns through different farming modes.The results show that the model of deep scarification in autumn+fertilizer in autumn+rotary tillage in autumn+ black carbon（14 999 kg/hm2of volume of black carbon）on soil can effectively reduce the soluble salt content in the soil,promote plant growth and development,significantly improve crop production.

saline-alkali land;deep scarification;biological black carbon;EC value;corn

S156.4

A

1002-2481（2016）02-0209-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.02.21

2015-10-23

山西省農業科學院重點項目（2012yzd15）

賈蘇卿（1984-），女，山西忻州人，助理研究員，主要從事作物育種栽培研究工作。