機械混勻鹽堿土配施不同物料對土壤堿化特征的影響

馬玉露，馬金慧，賈桂華，李云飛，范 富，蘇雅樂其其格，馬玉樁

（1.內蒙古民族大學農學院，內蒙古 通遼 028043；2.通遼市臺河口水利樞紐管護中心，內蒙古 通遼 028000）

土地鹽堿化已經成為世界性問題，促使生態環境惡化，阻礙農業與農村經濟發展.我國約有9 913萬hm2的鹽堿土地，其中，現代鹽漬化土地有3 693萬hm2，殘余鹽漬化土壤有4 487萬hm2［1］.內蒙古通遼市的鹽堿地主要以蘇打鹽堿土為主，當土壤堿化程度較高時土壤會出現堿斑，其表層緊密、膠結，在干旱條件下收縮呈現細長的裂隙，緊結而不透水［2］；如不合理施肥，不僅會使糧食減產，而且會使土壤鹽堿化程度更嚴重.目前，我國學者運用洗鹽法［3］、改良劑調節土壤pH法［4-5］、微生物改良法［6］、植物改良法［7］等對鹽堿地進行改良的研究較多；國內學者在鹽堿化土壤中施加有機肥［8-11］、有機物料［12-16］、脫硫石膏［17-19］、覆沙摻沙［20-25］等物料改良鹽堿地，研究主要集中在單個因素或2個因素對鹽堿地的改良效果.筆者在前期研究的基礎［26］上施用化肥、有機肥、氧化鈣、玉米秸稈、羊糞、沙子及脫硫石膏改良鹽堿地，研究土壤耕層施用機械混合后采用7種改良劑對鹽堿地堿化特征的影響，并鑒選出最佳施入量，為提高鹽堿地的土壤生產力和高效利用土地資源提供依據.

1 材料與方法

1.1 試驗區概況 試驗區選自內蒙古通遼市科爾沁左翼中旗蘇打鹽堿地較為集中的代力吉鎮，海拔高度150～160 m，典型大陸季風氣候，年均降水量300 mm，年均氣溫為5℃.試驗區耕層土壤基本理化特性見表1.

表1 試驗區鹽堿地機混前耕層土壤情況Tab.1 Soil condition of topsoil layer before mixing saline and alkaline soil in the test area

1.2 試驗方案 試驗區設置7種改良物料，分別為化肥、有機肥、氧化鈣、羊糞、玉米秸稈、沙子及脫硫石膏，每種物料施入量設6個梯度（0、1、2、3、4、5），分別旋耕（表2），以未旋耕未改良鹽堿地作為對照（CK），共43個小區.每個小區長25 m、寬2.5 m（面積62.5 m2）.種植鹽角草，常規田間管理.

表2 試驗設計方案Tab.2 Experimental design scheme kg·hm-2

續表2

1.3 試驗材料 試驗用鹽角草由內蒙古通遼市金穗農業生產資料有限責任公司提供，化肥、有機肥和氧化鈣分別由吉林市吉大化肥有限公司和五洲豐農業科技有限公司提供，脫硫石膏由內蒙古通遼市雙泡子電廠提供；腐熟1 a的羊糞、玉米秸稈碎屑（3～5 cm）和沙子由當地農戶提供.

1.4 測定項目與方法 鹽角草成熟期采用五點取樣法取0～20 cm土層土壤樣品，采用電位法測定pH值，pH=9醋酸銨-氨水（NH4OAc-NH4OH）火焰光度法測定交換性鈉，pH=8.21乙酸鈉（NaOAc）-火焰光度法測定陽離子交換量（CEC），殘渣烘干法測定水溶性鹽含量；根據交換性Na占CEC的百分含量求得ESP；K+、Na+采用火焰光度法測定，Ca2+、Mg2+采用EDTA容量法滴定，CO32-及HCO3-采用雙指示劑-中和滴定法.

2 結果與分析

2.1 改良物料施入量對鹽堿地土壤pH值的影響 各處理的pH值測定結果詳見表3.

表3 各處理pH值Tab.3 pH value of various treatments

從表3可知，旋耕未添加改良物料與CK土壤pH值無顯著差異；隨著化肥施入量的增加，pH值呈先下降后上升趨勢，化肥處理3 pH值最低，與化肥處理2、4無顯著差異，但顯著低于其他處理；隨著有機肥施入量的增加，pH值呈下降趨勢，有機肥處理4、5 pH值均極顯著低于有機肥處理0、1、CK，有機肥處理1與2、有機肥處理2與3、有機肥處理3與4、有機肥處理4與5間pH值無顯著差異，有機肥處理2、3、4、5 pH值均極顯著低于有機肥處理0與CK；隨著氧化鈣施入量的增加，pH值呈先下降后上升趨勢，氧化鈣處理3 pH值最低，極顯著低于氧化鈣處理0、1、4、5、CK；隨著羊糞施入量的增加，土壤pH值呈先下降后上升趨勢，羊糞處理3 pH值最低，羊糞處理3、4 pH值均極顯著低于處理0、1、5、CK；隨著玉米秸稈施入量的增加，土壤pH值呈下降趨勢，玉米秸稈處理4、5的pH值最低，均小于8.0；隨著沙子施入量的增加，土壤pH值呈先下降后上升趨勢；脫硫石膏處理2、3、4、5間土壤pH值均無顯著差異，極顯著低于脫硫石膏處理0和CK.改良物料中有機肥5對鹽堿地pH值的降幅最大.

2.2 改良物料施入量對鹽堿地土壤堿化度的影響 各處理的土壤堿化度詳見表4.

表4 各處理土壤堿化度Tab.4 Soil alkalinity of various treatments

從表4可知，隨著化肥施入量的增加，土壤堿化度呈先下降后上升趨勢，添加化肥處理間堿化度無顯著差異，化肥處理2、3、4、5極顯著降低堿化度；隨著有機肥施入量的增加，土壤堿化度呈逐漸降低趨勢，有機肥處理3、4、5極顯著降低堿化度；氧化鈣處理3、4、5顯著降低堿化度；羊糞處理2、3、4、5堿化度顯著降低土壤堿化度；玉米秸稈處理3、4、5極顯著降低土壤堿化度；添加沙子處理3條件下堿化度最低，脫硫石膏處理3、4差異顯著（P＜0.05）.

2.3 改良物料施入量對鹽堿地土壤陽離子含量的影響

2.3.1 對鈉離子含量的影響 各處理的土壤鈉離子含量詳見表5.

表5 各處理鈉離子含量Tab.5 Sodium ion content of various treatments cmol·kg-1

從表5可知，隨著化肥施入量的增加，土壤鈉離子含量呈先下降后上升趨勢，化肥處理2、3、4、5間無顯著差異，均顯著降低土壤鈉離子含量；化肥處理0、1、CK之間鈉離子含量無顯著差異.隨著有機肥施入量的增加，土壤鈉離子含量呈逐漸降低趨勢；隨著氧化鈣施入量的增加，土壤鈉離子含量呈先下降后上升趨勢，添加氧化鈣極顯著降低土壤鈉離子含量；隨著羊糞施入量的增加，土壤鈉離子含量呈逐漸降低趨勢，羊糞處理2、3、4、5極顯著降低土壤鈉離子含量；隨著玉米秸稈施入量的增加，土壤鈉離子含量呈逐漸降低趨勢，添加玉米秸稈極顯著降低鈉離子含量；沙子處理1、2、3、4、5極顯著降低鈉離子含量；脫硫石膏處理3、4、5極顯著降低鈉離子含量.

2.3.2 對鉀離子含量的影響 各處理的土壤鉀離子含量詳見表6.

表6 各處理鉀離子含量Tab.6 Potassium ion content of various treatments cmol·kg-1

續表6

從表6可知，隨著化肥施入量的增加，土壤鉀離子含量呈先增加后降低趨勢，除了化肥處理3與CK有顯著差異（P＜0.05）外，其余處理均與CK無顯著差異.隨著有機肥施入量的增加，土壤鉀離子含量呈逐漸增加趨勢，有機肥處理4、5鉀離子含量顯著大于其他處理（處理3除外）.隨著氧化鈣施入量的增加，土壤鉀離子含量呈先增加后降低趨勢，氧化鈣處理3、4均顯著高于氧化鈣處理0（P＜0.05），其余處理間均無顯著差異.隨著羊糞施入量的增加，土壤鉀離子含量呈逐漸增加趨勢.隨著玉米秸稈施入量的增加，土壤鉀離子含量呈先增加后降低趨勢，玉米秸稈處理4顯著高于其他處理.沙子處理1、2、3、4、5、CK間均無顯著差異；沙子處理2、4與沙子處理0無顯著差異.隨著脫硫石膏加量的增加，土壤鉀離子含量呈先增加后下降趨勢，脫硫石膏處理2、3、4間無顯著差異.

2.3.3 對鎂離子含量的影響 各處理的土壤鎂離子含量詳見表7.

表7 各處理鎂離子含量Tab.7 Magnesium ion content of various treatments cmol·kg-1

從表7可知，化肥組中各處理間無顯著差異.有機肥處理5顯著高于有機肥處理0和CK，有機肥處理1、2、3與有機肥處理0和CK無顯著差異.氧化鈣處理0、1、2、4、5、CK間無顯著差異，只有氧化鈣處理3顯著大于氧化鈣處理0.羊糞處理0、1、2、3、4、CK間無顯著差異，只有羊糞處理5顯著大于羊糞處理0.隨著玉米秸稈施入量的增加，土壤鎂離子含量呈先增加后降低趨勢.沙子組處理間土壤鎂離子含量無顯著差異.隨著脫硫石膏施入量的增加，土壤鎂離子含量呈先增加后降低趨勢，脫硫石膏處理3與0有顯著差異，其余處理間無顯著差異.

2.3.4 對鈣離子含量的影響 各處理的土壤鈣離子含量詳見表8.

表8 各處理鈣離子含量Tab.8 Calcium ion content of various treatments cmol·kg-1

續表8

從表8可知，化肥處理2、3、4、5均極顯著提高土壤鈣離子含量.有機肥處理3、4、5均極顯著提高土壤鈣離子含量，其余處理間無顯著差異.隨著氧化鈣施入量的增加，土壤鈣離子含量呈逐漸上升趨勢，處理4、5鈣離子含量均大于2.0 cmol·kg-1.羊糞處理3、4、5土壤鈣離子含量極顯著高于羊糞處理0和CK.隨著玉米秸稈施入量的增加，土壤鈣離子含量呈逐漸增加趨勢.隨著沙子施入量的增加，土壤鈣離子含量呈先增加后下降趨勢，其中，沙子處理3顯著大于沙子處理0.隨著脫硫石膏量的增加，土壤鈣離子含量呈逐漸增加趨勢，脫硫石膏處理4、5均極顯著高于其他處理.

2.4 改良物料施入量對鹽堿地土壤陰離子含量的影響

2.4.1 對碳酸根含量的影響 旋耕未添加改良物料與CK碳酸根含量無顯著差異.隨著化肥施入量的增加，碳酸根含量呈先下降后上升趨勢；化肥處理3含量最低，顯著低于其他處理，極顯著低于化肥處理0、1、4、5、CK；除了化肥處理5外，添加化肥處理顯著降低碳酸根含量.隨著有機肥施入量的增加，碳酸根含量呈下降趨勢，有機肥5顯著低于其他處理，添加有機肥處理均極顯著低于機混前處理.氧化鈣處理2與4、處理3與4間無顯著差異，并且均極顯著低于機混前處理.隨著羊糞施入量的增加，碳酸根含量呈下降趨勢.隨著玉米秸稈施入量的增加，碳酸根含量呈先下降后上升趨勢，最低值為玉米秸稈3極顯著低于其他處理.隨著沙子和脫硫石膏施入量的增加，碳酸根含量均呈先下降后上升趨勢；脫硫石膏處理2、3、4顯著降低碳酸根含量（表9）.

表9 各處理碳酸根含量Tab.9 Carbonate content of various treatments cmol·kg-1

2.4.2 對碳酸氫根含量的影響 化肥處理2、3、4、5極顯著降低碳酸氫根含量（P＜0.05），其中，化肥處理3的降幅最大；隨著有機肥施入量的增加，碳酸氫根離子含量呈逐漸下降趨勢，有機肥處理2、3、4、5顯著降低碳酸氫根含量（P＜0.05）；氧化鈣4顯著降低土壤碳酸氫根含量；羊糞處理2、3、4顯著降低土壤碳酸氫根含量；玉米秸稈處理2、3、4、5均顯著降低土壤碳酸氫根含量（P＜0.05）；沙子處理2、3、4、5均顯著降低土壤碳酸氫根含量；脫硫石膏處理2、3、4顯著降低土壤碳酸氫根含量（表10）.

表10 各處理碳酸氫根含量Tab.10 Bicarbonate content of various treatments cmol·kg-1

續表10

3 討論與結論

鹽堿地改良是一個較漫長的過程，改良方法較多，其中，化肥處理對鹽堿地土壤鹽分的影響不大，而有機肥替代部分化肥處理可顯著降低土壤水溶性鹽總量和pH，使ESP值減少［9］.本試驗中，化肥施入量800 kg·hm-2顯著降低pH值、堿化度、土壤陰離子含量.相比單施化肥處理，化肥減氮1/6+秸稈（6 000 kg·hm-2）處理在第2、第3年0～20 cm土層處分別脫鹽20.27%、37.53%，相比不施肥、單施化肥（N 540 kg·hm-2）、化肥減氮1/3+有機肥（9 000 kg·hm-2）、化肥減氮1/6+玉米秸稈（6 000 kg·hm-2），化肥減氮1/3+有機肥（9 000 kg·hm-2）土壤有機質含量最高［27］；中度鹽堿地建議氨化秸稈還田量0.9 kg·m-2為宜［28］；相比秸稈半量還田（3 350 kg·hm-2）和無秸稈還田，秸稈全量還田（6 700 kg·hm-2）結合淺旋耕后再深松對鹽堿地改良的效果最好［29］；在松嫩平原鹽堿地秸稈翻埋還田對土壤pH改善有限［30］.本試驗中，秸稈還田量28 000 kg·hm-2改良鹽堿地效果較好，是前人研究結果推薦用量的3倍多，這有可能因鹽堿土的鹽堿程度、還田秸稈腐熟度及土壤微環境條件不同導致.隨著脫硫石膏用量的增加，土壤堿化程度降低，但土壤鹽化程度增加［31］；脫硫石膏（22.5 t·hm-2）+土壤結構改良劑（270 kg·hm-2）的施用量能改善龜裂堿土理化性狀［32］；脫硫石膏22.5 t·hm-2礫石暗溝處理下龜裂堿土Na+、CO32-、HCO3-、Cl-濃度顯著減少［33］；施用脫硫石膏對增加水分入滲、降低0～20 cm土層土壤pH和鹽分含量產生了積極影響［34］；利用脫離石膏改良5年后降低草甸堿土0～20 cm土層堿化度、pH值、含鹽量.而本試驗中，脫硫石膏施入量2 600 kg·hm-2就能達到較好的改良效果.因此，要因地制宜選擇改良物料.

旋耕未加改良劑處理對鹽堿地pH值、堿化度、陽離子、陰離子含量均無顯著影響；7種改良物料處理3、4、5均顯著降低土壤堿化特征指標，其施入量達到化肥800 kg·hm-2、有機肥2 400 kg·hm-2、氧化鈣960 kg·hm-2、羊糞240 000 kg·hm-2、玉米秸稈28 000 kg·hm-2、沙子80 000 kg·hm-2、脫硫石膏2 600 kg·hm-2就能顯著改善鹽堿地土壤性質；其中，有機肥2 400 kg·hm-2改良鹽堿地效果最好.