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改良剂对盐碱土土壤酸碱性和水分的影响研究

花匠小妙招
2024-12-21 04:15

改良剂对盐碱土土壤酸碱性和水分的影响研究
Research on the Improvement Effect of Improver on Saline-Alkali Soil

1. 引言

盐碱土形成的实质是可溶性盐类在土壤中发生重新分布，盐分在土壤表层积累超过了正常值 [1]，其水分状态不良，有机质含量少，土壤肥力低，理化性状差，对作物有害的阴、阳离子多，作物不易促苗，严重的盐碱土壤中植物几乎不能生存。它的溶陷性、盐胀性和腐蚀性，在工程建设中存在一定的局限性，给工程建设带来了许多危害 [2]。

盐碱土的改良主要是调节水盐运动，改善土壤理化性质，进而为植物生长提供良好的环境 [3]。通过建设相关水利设施以实现盐碱地的洗盐、排盐、压盐，可达到改良效果 [4]，但存在工程复杂，基础投资大以及受水资源限制等技术缺陷。种植耐盐作物实现营养生物修复可降低土壤盐渍度 [5]，但其见效慢、周期长、经济投入较大 [6]。利用酸碱中和原理改良盐碱土的化学改良较明显改善土壤结构，增加盐基代换，促进盐分淋洗，被广泛采用。有研究发现，磷肥生产中的矿渣磷石膏，由于其含有钙、磷、硅和多种微量元素，并具有游离的酸性(pH 3~6)等特点，可广泛应用于盐碱地和土壤结构改良 [7]，且获得较好的改良效果。同时，将有机肥用于盐碱地改良，可以粘结土壤细颗粒，改善土壤结构，缓解土壤板结 [6]，提高盐碱地的保水保肥能力，促进养分转化，增强植物的抗逆性，改善农产品品质 [4]。

我国盐渍土资源面积约为9.913 × 107 hm2，占国土面积的3.26% [8]，且有日益增长的局势，盐碱土是低产区土壤，其面积占到我国耕地面积的6.2% [9]，在土地资源紧缺的状态下，实行盐碱土改良，使其变为可耕种的土地，对缓解粮食危机，改善生态环境具有重要的意义。

因此，本研究针对轻度盐碱土的特点，探讨了不同用量磷石膏和有机肥对陕西省关中地区轻度盐碱土的理化性质及土壤肥力的影响，筛选出适合轻度盐碱土的改良剂及用量，旨在为关中地区盐碱地的改良利用提供科学依据。

2. 材料与方法

2.1. 研究区概况

本试验位于渭南市富平县富平中试基地。该地供试土壤为盐碱土，地处东经108˚57'~109˚26'，北纬34˚42'~35˚06'之间，年平均气温13.1℃，降雨533.3 mm，海拔439 m，属大陆性温带半干旱、半湿润气候区。

2.2. 试验设计

试验采用室内玉米盆栽试验。试验地位于陕西省渭南市富平县室内温室，温室内温度白天处于30℃~35℃之间，夜间20℃~25℃，室内湿度保持在40%~45%。试验前每盆装土6 kg，土壤容重为1.3 g/cm3。共设置9个处理，对照与基肥仅施N = 0.2 g/kg，K2O = 0.15 g/kg，不施磷肥。试验中设置3个磷石膏添加水平，分别为0、20、40 g/kg土，记为PG1、PG2、PG3；同时添加0、200、400 g/kg土的有机肥，有机肥为农家腐熟羊粪，有机质含量为6.1 g/kg，记为Y1、Y2、Y3，每个处理重复3次，共计27盆，随机排列(具体处理见表1)。

处理

磷石膏(g/kg)

有机肥(g/kg)

PG2Y1

PG3Y1

PG1Y2

200

PG1Y3

400

PG2Y2

200

PG2Y3

400

PG3Y2

200

PG3Y3

400

Table 1. Setting amount of condition for different treatments

表1. 不同处理的改良剂用量设置

2.3. 样品采集与分析

土壤样品于2018年10月采集新鲜土样，每盆取0~20 cm表层土壤，然后带回室内，沿土壤自然缝隙把大土块用手轻轻掰成<10 mm的小土块，混匀风干并剔除其中石块、根系，分别过20目、60目和100目筛子待测。土壤pH用电位法测定；有机质采用重铬酸钾法；全氮采用开氏定氮法；有效磷采用钼锑钪比色法；速效钾采用火焰光度法测定；土壤含水量用环刀取土样烘干后测定，全盐含量采用残渣烘干法(水土比1:1浸提) [10]。

2.4. 数据处理

数据采用ANOVA统计分析数据，Excel 2010绘制图表。

3. 结果与分析

3.1. 改良剂对盆栽玉米pH的影响

由图1可看出，磷石膏和有机肥可改变土壤的理化性质。不同处理土壤pH可下降0.06~0.32，其中以PG2Y3处理的pH值最低，为8.70，其次是PG3Y2，pH值为8.72。相比于CK，PG2Y3、PG3Y2、PG3Y3差异较为显著，分别降低pH值分别降低0.32、0.3、0.28。说明这三种改良剂配施方案有利于调节土壤酸碱度。可能是磷石膏(pH = 1.84)和有机肥羊粪(pH = 7.77)自身的pH呈酸性，可有效降低土壤pH，李旭霖等 [11] 在滨海盐碱地的研究同样表明磷石膏和有机肥能显著降低盐碱低的土壤pH值。

注：小写字母表示不同处理在0.05水平的显著差异性，下同。

Figure 1. Effects of different treatments on the pH of potted corn

图1. 不同处理对盆栽土壤pH的影响

3.2. 改良剂对盆栽玉米土壤含水率的影响

由图2可看出，相比CK处理，添加改良剂可显著提高土壤含水量，且不同处理土壤含水量表现为：PG1Y2 > PG3Y3 > PG1Y3 > PG2Y3 > PG3Y2 > PG2Y2 > PG3Y1 > PG2Y1 > CK。其中以PG1Y2处理的含水量最高，为36.0%；其次为PG3Y3含水量为26.1%，两者较CK分别提高了18.2和8.3个百分点，且PG1Y2差异显著(P < 0.05)，其他处理的差异均不显著。说明一定量的有机肥可增加盆栽土壤含水率，而高量有机肥以及有机肥与磷石膏配施对土壤含水率的影响不显著，这可能是因为磷石膏的保水性与有机肥的透水性相互抵消的结果 [5] [6]，低含量的有机肥对土壤结构的影响较小，其内在机理，还有待进一步研究。

Figure 2. Effects of different treatments on soil moisture content of potted plants

图2. 不同处理对盆栽土壤含水率的影响

4. 结论

本试验通过研究不同用量的磷石膏和有机肥配施对盆栽玉米土壤理化性质以及养分变化的影响，得出以下结论：

1) 不同处理可使土壤pH下降0.06~0.32，相比于CK，PG2Y3、PG3Y2、PG3Y3有利于调节土壤酸碱度，pH值较CK分别降低0.32、0.3、0.28。差异达显著水平。

2) 不同处理土壤含水量表现为：PG1Y2 > PG3Y3 > PG1Y3 > PG2Y3 > PG3Y2 > PG2Y2 > PG3Y1 > PG2Y1 > CK。其中以PG1Y2处理的含水量最高，为36.0%；其次为PG3Y3含水量为26.1%，两者较CK分别提高了18.2和8.3个百分点，且PG1Y2差异显著(P < 0.05)，其他处理的差异均不显著。说明一定量的有机肥可增加盆栽土壤含水率，而高量有机肥以及有机肥与磷石膏配施对土壤含水率的影响不显著。

综合考虑到有机肥的肥料成本以及环境治理，磷石膏为磷肥生产的废弃物，因此建议将PG3Y2的改良剂施用量作为盐碱土的改良方案。