腐殖酸輔助解鹽促生菌改良克拉瑪依鹽堿地土壤技術

皮婧婧，肖蘭，趙碩祎，趙怡，劉艷升，侯軍偉

(中國石油大學(北京)克拉瑪依校區，新疆 克拉瑪依 834000)

鹽堿地是指土壤中的鹽含量過高，影響農作物正常生長的一類土壤。全球鹽堿地面積約9.56億hm2，其中，我國2 600萬hm2，主要分布在東北、華北和西北地區。我國鹽堿地的形成主要受土壤類型和氣候條件變化的影響，并可細分為以下幾類地區：濱海鹽漬區(東營和東北地區)、黃淮海平原鹽漬區(華北地區)、荒漠及荒漠草原鹽漬區(西北地區)、草原鹽漬區(內蒙古)[1-5]。

鹽堿地是具備巨大開發潛力的土地資源，若能將我國鹽堿地充分利用，對我國的糧食安全具有重要的意義。眾多學者很早就對鹽堿地進行了研究，20世紀20年代，有學者對土壤鹽堿化開始逐步研究，最初主要探索了土地鹽堿化的地域分布、形成原因、演變過程、控制機制等方面[6]。30年代，有學者建議采用合理安排灌溉用水和實施草田輪作的方案來進行土壤鹽堿化的改良[7]。在40年代，形成圍繞水利工程滲漏，改善灌溉、排水的措施等一系列理論。在50 年代，植物改良措施與化學改良措施接踵而來。50—70年代，澳大利亞和以色列科學家提出以生物措施改良鹽堿地的方法，與此同時，使用化學試劑治理鹽堿地的方法也被學者提出[8]。近些年來，國外鹽堿地改良逐漸向綜合措施治理的方向發展，并且在綜合治理措施技術研究方面取得了較大進展。目前階段，國外預測土壤形成次生鹽堿化趨勢的比較多，通過分子生物學對原始鹽害與次生鹽害進行了詳細的分析。我國自20世紀50年代初，就開始鹽堿地治理，但多是按以往經驗方法進行治理，并未形成一定體系。主要方法為采用高洼地勢、沖洗灌溉、適當施肥、及時中耕、及時排水[9]。自80年代，開始出現化學法治理鹽堿地，并有相關學者提出生物法治理鹽堿地的思路，但未得到實施，此時水利工程措施仍為主要治理方法，并成為當時一大熱點[10]。90年代初起，開始實施生物法和化學法治理鹽堿地[11-13]。目前，常見的改良方法有客土法、植物改良法、水利改良法、化學改良法和腐殖酸改良法等?？死斠兰t山湖鹽堿地屬于典型的荒漠及荒漠草原鹽漬區，風沙大，蒸發強烈，缺少淡水資源，使得一般的改良方法效果很差。

近年，隨著對生態環境保護和可持續發展的重視，微生物菌劑改良鹽堿地逐漸成為熱點。從土壤學上看，微生物可改良土壤內部孔道結構，避免土壤結塊，增強土壤通透性；從植物生理學上看，微生物菌落在繁殖過程中會產生對植物生長有利的物質，且會為植物生長發育提供一定養分；從生態學看，微生物菌落可激活土壤中多種酶的活性，修復土壤。同時，由于微生物菌落提供土壤所需養分，可減少化學肥料的使用，避免土壤有益菌的死亡，使得土壤可持續發展。為此，研究了工業腐殖酸輔助微生物改良鹽堿地的技術，并取得良好的效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

碧旺解鹽促生菌劑(新疆農業科學院)、腐殖酸(克拉瑪依煉化)、紅山湖鹽堿地土壤、鹽地堿蓬種子(新疆農業科學院)，以及電子天平(BW3200S，上海精密)、烘箱(1013S，秋佐科技)等。

1.2 處理設計

1.2.1 微生物菌的培養

對試驗區鹽堿地土壤進行微生物改良，選用碧旺解鹽促生菌劑作為微生物菌劑，以紅糖作為碳源制作培養基。

進行4組配置：A組，原土∶菌劑∶紅糖∶水201∶1∶1∶199，菌劑、紅糖占總質量的0.50%；B組，原土∶菌劑∶紅糖∶水301∶1∶1∶299，菌劑、紅糖占總質量的0.33%；C組，原土∶菌劑∶紅糖∶水401∶1∶1∶399，菌劑、紅糖占總質量的0.25%；D組，原土∶菌劑∶紅糖∶水501∶1∶1∶499，菌劑、紅糖占總質量的0.20%。

配置好后發酵48 h，發酵溫度為26 ℃。發酵完成后倒掉上層液體，使其自然風干后進行分析。

1.2.2 工業腐殖酸的添加

將工業腐殖酸與自來水配置成2%的溶液，與微生物處理過的土以質量比1∶1混合，充分攪拌后自然干燥，進行分析。

1.2.3 植物種植的方案

將A、B、C、D改良過后的土壤各500 g裝入相同規格的花盆中，均勻撒上鹽地堿蓬種子，覆蓋1 cm厚的改良土，同時用自來水澆灌，放置到25 ℃的室溫下培育。未發芽時每盆鹽地堿蓬一天澆兩次100 mL清水，保障種子所需的土壤環境，發芽時每盆鹽地堿蓬一天澆一次100 mL清水，并記錄生長情況。

2 結果與分析

2.1 土壤含鹽量

圖1可以看出，碧旺解鹽促生菌可大幅降低土壤中的含鹽量，從原始的0.88%降低到C組的0.27%。隨著解鹽促生菌、紅糖的含量從A組的0.50%降低到D組的0.20%，含鹽量呈現出先降低后升高的趨勢。這主要跟解鹽促生菌的最佳生長濃度有關。當濃度過高時，促生菌之間會相互抑制生長，當濃度過低時，又無法處理過多的鹽。腐殖酸對含鹽量的影響很小，只是少量地降低含鹽量。

圖1 不同處理組別土壤的含鹽量

2.2 土壤有機質含量

土壤有機質含量對植物的后續生長有重要作用。圖2可以看出，促生菌、紅糖的含量越高，提升有機質含量效果越好，但整體提高的程度較低。加了工業腐殖酸以后，有機質含量大幅度提高。

圖2 不同處理組別土壤的有機質含量

2.3 土壤團粒結構

土壤團粒結構分布對土壤中水、鹽的運移有著重要的影響。當土壤中粒徑<0.250 mm的團粒過多時，會造成嚴重的毛細管水現象，土壤深層可溶性鹽類隨著地下水被大量地吸向地面，水分蒸發后大量的鹽堿留在土壤表層，形成鹽堿地。因此，改善團粒結構對改良鹽堿地非常重要。圖3可以看出，隨著促生菌濃度提高，大的土壤團粒結構所占比例越來越高。但是，團粒也不是越大越好，團粒過大，會影響水分的保留，以及營養物質的流失。

圖3 不同促生菌濃度處理土壤的團粒結構所占比例

2.4 土壤種植效果

圖4可以看出，C組鹽地堿蓬生長情況較好，即解鹽促生菌劑濃度配比在原土∶菌劑∶紅糖∶水401∶1∶1∶399更適宜植株生長發育，且鹽地堿蓬發芽率和生長速度達到峰值。C組為最優綜合處理法。

圖4 不同處理鹽地堿蓬的株高

表1結果表明，使用C組改良鹽堿地土壤后，pH由原來的8.00下降到7.29，含鹽量由0.88%下降至0.27%，土壤鹽堿性被大幅減弱；有機質含量由19.04上升到34.78 g·kg-1；全氮含量由1.08上升到1.86 g·kg-1，增加72.2%；有效磷含量由35.26上升至78.60 mg·kg-1，增加122.9%；相應的鐵含量增加1.17 g·kg-1，錳含量增加198.24 mg·kg-1，鋅含量增加66.40 mg·kg-1，銅含量增加52.32 mg·kg-1，全鉀含量增加0.73 g·kg-1，鋁含量下降2.72 g·kg-1，鎂含量增加2.30 g·kg-1，鈣含量增加26.98 g·kg-1，土壤理化性質發生較大改變，鹽堿地改良初步成功。

表1 C組改良法處理前后土壤養分的變化

3 小結

使用碧旺解鹽促生菌劑能有效降低紅山湖鹽堿地土壤中的pH和含鹽量；加入的工業腐殖酸不但增加了土壤中有機質含量，而且還改善了土壤的團粒結構，緩解了鹽堿脅迫對鹽地堿蓬的傷害，促進鹽地堿蓬的生長發育。該方法為新疆地區其他鹽堿地的土壤改良提供一個有價值的思路。