雙螯合鹽堿地改良劑的研制及其在棉花上的應用效果初報

于瑞芹， 王連林， 張麗英， 陳鐵成， 陳月鋒

(1.河北省玉田縣農業農村局 河北玉田 064100； 2.灃田寶農業科技有限公司 河北玉田 064109)

鹽堿地是含有較多鹽分的土地，土壤中鹽類集積，鹽分含量影響著或會影響作物的正常生長。根據聯合國教科文組織、糧食及農業組織的不完全統計，全世界鹽堿地面積為9.543 8億hm2，其中我國為0.991 3億hm2[1-2]。我國堿土和堿化土壤的形成大部分與土壤中碳酸鹽的累積有關，嚴重的鹽堿土壤區植物幾乎不能生存。

鹽堿地根據其水溶性鹽分含量可分為輕鹽堿地、中度鹽堿地和重鹽堿地。輕鹽堿地是指種植作物后出苗率為70%～80%，含鹽質量分數低于0.3%；重鹽堿地是指種植作物后出苗率低于50%，含鹽質量分數超過0.6%；鹽分中間含量的地塊就是中度鹽堿地[3]。

現實條件下，鹽堿地的治理多采用以下4種方式：①適時合理灌溉，洗鹽或以水壓鹽；②多施微生物有機肥，種植綠肥作物如苜蓿、草木樨、百脈根、田菁、扁蓿豆、偃麥草、黑麥草、燕麥、綠豆等，以改善土壤不良結構，提高土壤中營養物質的有效性；③化學改良，施用土壤改良劑，增加土壤團粒結構并提高保水性能；④通過適期中耕，切斷土壤上下傳導的毛細管，減少地面過度蒸發，防止鹽堿上升。

上述4種方法雖然對鹽堿地治理有一定的效果，但都未能從根本上解決鹽堿地對種植作物所產生的危害。鹽堿地的治理必須綜合考慮土壤的含鹽量和酸堿度、土壤鹽分的構成、土壤的透水情況、地下水位的高低、灌溉水的礦化度和酸堿度、種植適宜作物以及合理控制改良成本等因素。在綜合分析上述因素的前提下，灃田寶農業科技有限公司的研究人員研制了“雙螯合鹽堿地改良劑”，并開展了鹽堿地改良試驗，初步取得了較好的應用效果。

1 雙螯合鹽堿地改良劑的研制

研究成果表明，鹽堿土的主要危害因子為氯化物(NaCl、MgCl2、CaCl2)、硫酸鹽(Na2SO4、MgSO4)、碳酸鹽(Na2CO3、NaHCO3)等，其危害機理為鹽分子或離子對作物的生理危害，國內外較為通用的判定標準為水溶性鹽的質量分數達到0.3%以上時對作物產生危害。

雙螯合鹽堿地改良劑重點研究的是土壤膠體的吸附特性與離子置換機理，并進行各種元素的匹配，達到緩解鹽分子或離子危害的目的，其應用的主要基本理論如下。

1.1 土壤膠體的帶電性

土壤膠體具有帶電的特性，因其種類不同，產生電荷的機制也不同[4]。根據土壤膠體電荷產生的機制，一般分為永久電荷和可變電荷。

(1)永久電荷是由黏土礦物晶格中的同晶置換所產生的。如果中心離子被低價陽離子代替，則黏土礦物帶負電荷；如果中心離子被高價陽離子代替，則黏土礦物帶正電荷。由于同晶置換一般發生在黏土礦物的結晶過程中，存在于晶格的內部，這種電荷一旦形成就不會受到外界環境(pH、電解質濃度)的影響。

(2)土壤中有些電荷不是永久不變的，這些電荷的數量和性質會隨著介質pH的改變而改變，稱為可變電荷。可變電荷是因土壤膠體向土壤中釋放離子或吸附離子而產生的。

通常情況下，負電荷由處于層狀結構外部的Na+、K+和Ca2+等陽離子平衡，平衡的結果是清除土壤團粒上多余的Na+，活化鹽堿土壤中難以利用的磷、鐵、鈣、鎂等離子及微量元素，使其轉變為可利用狀態被植物吸收，解除植物生理缺素癥狀。同時通過負電荷的作用，降低Na+濃度，活化Ca2+、Mg2+后，可使土壤水力傳導度(HC)增大，使土壤水分更易流動，從而改善作物根際離子的環境狀態。

1.2 同晶替代理論的實踐應用

在系統研究鹽堿地土壤膠體結構及鹽堿地具有危害作用的主要陽離子和陰離子后，利用陽離子間的同晶替代原理和土壤膠體對陰、陽離子的吸附特性，結合作物對各種養分的吸收規律、需求量，進行原料篩選與組配，通過酸化、螯合、生物鈍化，最終得到含有多種營養元素的雙螯合鹽堿地改良劑。

產品研發的主要技術路線：原料(云母石、蛭石)按一定比例調配后，通過絞刀上料機運送至全智能螯合反應釜，通過管道泵加注相應比例的10%(質量分數，下同)稀硫酸和乙二胺四乙酸、60%黃腐酸，邊加注邊攪拌，同時智能加溫、調溫、控溫系統自動升溫至80 ℃；攪拌分解24 h后，添加0.1%嗜酸熱硫化葉菌攪拌反應4 h，然后通過隔膜泵運送至方框壓濾機凈化、分離，再通過防腐泵運送至成品罐，均化后檢測，合格產品灌裝出廠。雙螯合鹽堿地改良劑的主要理化性能指標見表1。

表1 雙螯合鹽堿地改良劑50倍濃度檢測結果

2 雙螯合鹽堿地改良劑的應用效果

2.1 試驗地土壤性狀

2019年在河北省唐山市豐南區王蘭莊鎮畢武莊村中度鹽堿地上，進行了雙螯合鹽堿地改良劑應用性大區域對比試驗。試驗前，采用5點取樣法在試驗地取土，由唐山天予環境檢測有限公司進行檢測，結果見表2和表3。

表2 試驗地鹽堿化性狀

表3 試驗地土壤養分性狀

2.2 試驗基本情況

(1)供試材料：雙螯合液體鹽堿地改良劑，灃田寶農業科技有限公司；三元素復合肥，N-P2O5-K2O為15-15-15，中國-阿拉伯化肥有限公司；顆粒有機肥，w(N+P2O5+K2O)≥5%，w(有機質)≥45%，有效活菌數≥0.2億/g，灃田寶農業科技有限公司；尿素，w(N)≥46%，唐山邦力晉銀化工有限公司。

(2)供試作物：棉花，品種為冀棉803號。

(3)試驗地總面積：1.67 hm2。

(4)施肥情況：播種時底施三元素復合肥40 kg/畝(1畝=667 m2)、顆粒有機肥200 kg/畝；現蕾后追施尿素15 kg/畝。追肥采用水肥一體化技術方案，即播種時按棉花的播種行鋪設滴灌管帶，雙螯合鹽堿地改良劑隨澆水或追肥一同施入。先啟動加壓水泵，清水滴灌45～60 min；然后開啟文丘里施肥器，加注2%雙螯合鹽堿地改良劑，滴施60～80 min，完成后再滴灌清水60 min，待壟背全部滲透后，即完成本次鹽堿地改良劑或化肥的施入。此方法全生育期每畝可節約灌溉用水100～120 m3。

2.3 試驗處理

試驗按大區簡單對比法設置，設2個處理，每個處理重復3次。

(1)處理A，總占地1.00 hm2，每畝施2%雙螯合鹽堿地改良劑30 L，分別在播種后、現蕾期、開花期分3次施用，每次10 L。

(2)處理B(CK)，總占地0.67 hm2，不使用雙螯合鹽堿地改良劑，僅對應澆灌清水作對照。

整個試驗地其他栽培管理措施完全一致。

2.4 田間管理

全生育期中耕3次，澆水3次，化控5次。8月28日吐絮，9月18日開始收獲。

2.5 試驗調查與結果分析

試驗調查采用每個處理取5點定位，連續取10株棉花進行調查；每次施用雙螯合鹽堿地改良劑后5 d，取耕層25 cm的土壤檢測鹽分含量；出苗后及采收后期，調查棉花生長的相關生育性狀，并做相應分析。

(1)對土壤含鹽量的影響

施用雙螯合鹽堿地改良劑對土壤含鹽量的影響見表4。

表4 施用雙螯合鹽堿地改良劑前后土壤含鹽量的測定結果

由表4可以看出，雙螯合鹽堿地改良劑能明顯降低土壤含鹽量,在棉花上連續施用3次后，土壤含鹽量依次降低20.59%、41.18%、55.88%。試驗前處理A與處理B的土壤pH均為8.45，試驗后的土壤pH分別為7.63、8.19，pH向中性偏移。

(2)對棉花生育性狀的影響

調查顯示，施用雙螯合鹽堿地改良劑后，處理A的棉花平均株高較對照增加2.0 cm，莖粗增加0.25 cm，單株結鈴數增加0.6個，單鈴質量增加0.39 g，保苗率較對照提高4.7%，衣分提高1.8%，皮棉產量較對照增加22.6 kg/畝，具體見表5。

表5 雙螯合鹽堿地改良劑對棉花生育性狀的影響

3 結語

雙螯合鹽堿地改良劑是針對鹽堿地形成的機理與對作物產生危害的因子開發的新型鹽堿地改良產品，對輕度、中度鹽堿地改良效果較好。該產品研發時充分利用同晶替代理論，技術具有明顯的創新性。

通過初步試驗，雙螯合鹽堿地改良劑對改善鹽堿地土壤的酸堿度及可溶性鹽的含量具有較為顯著的作用，在緩解土壤鹽分危害的同時，棉花長勢增強，結鈴數增加，增產效果較好。