簸箕李灌區(qū)引黃泥沙治理鹽堿土地試驗研究

［關(guān)鍵詞］ 鹽堿地；黏質(zhì)鹽土；配沙改良；簸箕李引黃灌區(qū)

［摘要］ 為有效改善鹽堿土物理力學(xué)性質(zhì)、提升鹽堿地農(nóng)田的農(nóng)作物產(chǎn)量，利用引黃沉積泥沙對簸箕李引黃灌區(qū)黏質(zhì)鹽土進行配沙改良試驗。結(jié)果表明：利用引黃泥沙中的極細砂粒和粗粉粒可以有效改善黏質(zhì)鹽土的顆粒級配和孔隙分布情況，降低表層土壤的含鹽量，提升飽和導(dǎo)水率和農(nóng)作物產(chǎn)量。雖然引黃泥沙可以有效改善黏質(zhì)鹽土，但是若配沙過多，則可能導(dǎo)致保水、保肥能力降低，因此配沙量宜適量。

［中圖分類號］ S278［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）06－0061－03

土壤鹽堿化是當(dāng)前全球面臨的嚴重生態(tài)問題之一，也是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要原因之一，嚴重影響土地的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全，因而有必要對鹽堿土進行改良研究[1]。土壤物理性質(zhì)是導(dǎo)致土壤鹽堿化的核心因素之一，對土壤功能、質(zhì)量、肥力和水分運動情況起著關(guān)鍵影響作用。目前而言，對于鹽堿土的改良方式主要包括生物改良、物理改良兩種，根據(jù)改良材料又可分為化學(xué)改良、有機改良、無機改良等[2-4]。不同地區(qū)鹽堿地的改良方法應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥馈⒌匦巍⑺臈l件綜合考慮，在保證改良效果的前提下，還要考慮經(jīng)濟性和改良材料取材便利性等[5-6]。本研究以簸箕李引黃灌區(qū)黏質(zhì)鹽土為改良對象，采用灌區(qū)引黃泥沙作為改良主材，進行配沙改良試驗，以期能為當(dāng)?shù)佧}堿地的改良提供方法借鑒。

1研究區(qū)概況

簸箕李引黃灌區(qū)位于山東省北部，南起黃河下游左岸，北以漳衛(wèi)新河為界，設(shè)計灌溉面積7.87萬hm2。灌區(qū)農(nóng)作物以冬小麥、夏玉米、棉花為主，作物種植比例中冬小麥50%、春作15%、夏玉米50%、棉花35%，復(fù)種指數(shù)1.50。灌區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量567.7 mm，其中6—9月平均降水量457.0 mm，10月至次年5月降水量較少。灌區(qū)土壤中的鹽分很難向下層淋洗和向外部遷移，土壤積鹽嚴重，鹽堿化問題突出，鹽堿土主要為黏質(zhì)鹽土和黏土[7-8]。

2試驗設(shè)計

2.1試驗材料

試驗材料主要包括灌區(qū)黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙，將黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙按照顆粒組成細分為石礫（粒徑1～2 mm）、粗砂粒（粒徑0.5～1 mm）、中砂粒（粒徑0.25～0.5 mm）、細砂粒（粒徑0.1～0.25 mm）、極細砂粒（粒徑0.05～0.1 mm）、粗粉粒（粒徑0.01～0.05 mm）、細粉粒（粒徑0.005～0.01 mm）、粗黏粒（粒徑0.002～0.005 mm）和細黏粒（粒徑<0.002 mm）等，見表1。從表1中可以看出，黏質(zhì)鹽土以粗粉粒和細黏粒為主，引黃泥沙以極細砂粒和粗粉粒為主。原狀黏質(zhì)鹽土總孔隙度為45.74%，其中通氣孔隙度、毛管孔隙度和無效孔隙度分別為2.96%、37.62%和5.16%。田間試驗種植農(nóng)作物均為冬小麥。

2.2試驗小區(qū)

在研究區(qū)內(nèi)選擇1塊試驗田（平均海拔7.2 m），分為6個試驗小區(qū)，每個小區(qū)的規(guī)格均為24 m×8 m，共設(shè)對照處理（不采取配沙處理，編號N0）、配沙處理1（配沙量10 kg/m2，編號N1）和配沙處理2（配沙量20 kg/m2，編號N2）3種處理方式，每種方式間隔重復(fù)2次，試驗小區(qū)布置方式見圖1。配沙處理小區(qū)（N1、N2）是在冬小麥播種前將引黃泥沙均勻地灑在土壤表面，利用旋耕犁來回翻耕4次，直至0～20 cm深度范圍內(nèi)的黏質(zhì)鹽土和引黃泥沙充分攪拌均勻，之后播種冬小麥，直到小麥成熟收獲，種植方式與當(dāng)?shù)匦←湻N植方式完全一致。不采取配沙處理小區(qū)（N0）作為對照。

2.3測定項目

（1）土壤顆粒組成。采用濕篩—吸管法對配沙改良后的土壤顆粒組成進行測定，粒徑大于0.1 mm的顆粒采用濕篩法測定， 孫蓬蓬：簸箕李灌區(qū)引黃泥沙治理鹽堿土地試驗研究粒徑小于0.1 mm的顆粒采用沉降法測定。

（2）土壤孔隙度。土壤孔隙包括毛管孔隙、通氣孔隙和無效孔隙。利用Hood Infiltrometer入滲儀測定飽和導(dǎo)水率，每個小區(qū)測試3次（不同的測試點），每次用不同的水頭壓力，每個小區(qū)所用的水頭壓力保持一致，取3次試驗的平均值。

（3）土壤含鹽量。將過1 mm篩的田間土與水按照1∶5的比例混合，再將混合物充分震蕩，取其浸提液，然后將浸提液過濾，最后利用電導(dǎo)率儀來測試過濾液的電導(dǎo)率，從而得到土壤含鹽量。

（4）冬小麥產(chǎn)量。對各試驗小區(qū)的小麥產(chǎn)量進行單位面積有效穗數(shù)統(tǒng)計，根據(jù)平均穗粒數(shù)、1 000粒穗粒質(zhì)量，計算小麥產(chǎn)量。

3試驗結(jié)果分析

3.1顆粒組成

不同配沙改良措施下各試驗小區(qū)土壤粒徑分布情況見圖2。由圖2可知：各小區(qū)>0.1 mm的顆粒占比均極少，幾乎可以忽略不計，在其余粒徑顆粒中，0.01～0.05 mm粒徑顆粒占比最大，N0、N1、N2小區(qū)0.01～0.05 mm粒徑顆粒占比分別為57.39%、53.69%和52.54%，相比原狀黏質(zhì)鹽土，粗粉粒含量略有增加，分別增加了9.34、5.64和4.49個百分點；N0、N1、N2小區(qū)的0.05～0.1 mm極細砂粒占比分別為7.22%、9.46%和12.95%，相比原狀黏質(zhì)鹽土，極細砂粒比例也有明顯增加，分別增加了3.62、5.86和9.35個百分點；0.005 mm以下粒徑顆粒占比相比原狀黏質(zhì)鹽土變化情況不明顯。由此可見，采用引黃泥沙對灌區(qū)黏質(zhì)鹽土改良時，主要是利用引黃泥沙中的極細砂粒和粗粉粒對黏質(zhì)鹽土的顆粒級配進行改良，從而達到降低土壤含鹽量的目的。

3.2土壤孔隙度

不同配沙改良措施下各試驗小區(qū)土壤孔隙度見圖3。由圖3可知，不采取配沙改良（N0）時，翻耕后黏質(zhì)鹽土的總孔隙度為46.10%，相比原狀黏質(zhì)鹽土僅增加了0.36個百分點，而配沙改良后N1、N2小區(qū)的總孔隙度分別為49.13%和52.54%，相比原狀黏質(zhì)鹽土分別增加了3.39和6.80個百分點。從孔隙組成來看，經(jīng)過配沙改良后N1小區(qū)主要降低了無效孔隙的占比，通氣孔隙度達到8.96%，相比N0的2.96%增加了6.00個百分點；N2小區(qū)主要降低了毛管孔隙的占比，通氣孔隙度達到16.7%，相比N0小區(qū)增加了13.74個百分點。一般而言農(nóng)田的總孔隙要求達到50%以上，N2小區(qū)經(jīng)過改良總孔隙度達到了一般農(nóng)田的標準，毛管孔隙降低、通氣孔隙增加，可以有效改善土壤的通氣狀況，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。

3.3飽和導(dǎo)水率

根據(jù)不同配沙改良措施下各試驗小區(qū)飽和導(dǎo)水率對比可知，不采取配沙改良（N0）時，土壤的飽和導(dǎo)水率僅為3.5×10-7m/s；采用配沙改良后，N1、N2小區(qū)的土壤飽和導(dǎo)水率分別達到3×10-6m/s和4.77×10-6m/s，數(shù)值均約提升了1個數(shù)量級，這主要得益于土壤孔隙度的增加，特別是通氣連通孔隙的增加，使水分快速下滲，增加了土壤的滲透速率。但是，土壤滲透速率過大也會產(chǎn)生不利影響，會造成土壤保水、保肥能力下降，因此配沙改良也應(yīng)該適度，從而將飽和導(dǎo)水率控制在一個合理范圍內(nèi)。

3.4土壤含鹽量

不同配沙改良措施下各試驗小區(qū)不同季節(jié)土壤含鹽量隨土壤深度變化規(guī)律見圖4。由圖4可知：秋季土壤含鹽量隨土壤深度變化的規(guī)律并不明顯，春季土壤含鹽量隨土壤深度增加整體上呈減小的變化趨勢，但無論冬季還是春季，相同土壤深度下土壤含鹽量均表現(xiàn)為N0>N1>N2小區(qū)，說明土壤含鹽量隨著配沙量的增大而逐漸減小，配沙改良對于表層土壤含鹽量的降低發(fā)揮了較為顯著的作用。此外，經(jīng)過一季冬小麥的種植，春季土壤中的含鹽量相比秋季土壤明顯增加，尤其是淺層土壤的含鹽量增加較為明顯。

3.5冬小麥產(chǎn)量

根據(jù)各試驗小區(qū)冬小麥產(chǎn)量對比可知，不進行配沙改良（N0）時，冬小麥產(chǎn)量僅為4 254.8 kg/hm2，采用配沙改良后冬小麥的產(chǎn)量有較大幅度提升，其中：N1小區(qū)冬小麥產(chǎn)量增加至5 657.9 kg/hm2，增幅為33.0%；N2小區(qū)冬小麥產(chǎn)量增加至7 174.8 kg/hm2，增幅為68.6%。通過合理的配沙改良，土壤黏質(zhì)鹽土含鹽量明顯降低，土壤顆粒級配和孔隙得到有效改善，農(nóng)作物產(chǎn)量也得到了有效提升。4結(jié)語

利用引黃泥沙對簸箕李引黃灌區(qū)的黏質(zhì)鹽土進行配沙改良試驗，得出如下結(jié)論：①利用引黃泥沙中的極細砂粒和粗粉粒可以對黏質(zhì)鹽土起到較好的改良作用，通過提升通氣孔隙來提升土壤的總孔隙度，大大改善了土壤的通氣情況。②通過配沙改良，土壤的飽和導(dǎo)水率提升了約1個數(shù)量級，但是為了確保土壤具有較好的保水、保肥能力，配沙量應(yīng)適量，從而將飽和導(dǎo)水率控制在一個合理范圍內(nèi)。此外，通過配沙改良可顯著降低淺層土壤的含鹽量，有效改善土壤鹽堿情況。③通過配沙改良，黏質(zhì)鹽土農(nóng)田農(nóng)作物產(chǎn)量明顯提升，相比不采取配沙改良的小區(qū)，10 kg/m2和20 kg/m2配沙改良小區(qū)冬小麥產(chǎn)量分別增加了33.0%和68.6%。④由于試驗周期較長和試驗場地有限，因此本研究并未對黏質(zhì)鹽土進行更多配沙量情況下的改良試驗，只是為灌區(qū)此類土提供一種改良方式，關(guān)于最佳配沙量將在未來進一步試驗。

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［作者簡介］ 孫蓬蓬（1979—），女，山東惠民人，工程師，學(xué)士，主要從事水利研究工作。

［收稿日期］ 2023-04-01

（責(zé)任編輯李楊楊）