地面覆蓋方式對新墾鹽堿地的抑鹽和增產(chǎn)效果研究

王成寶，楊思存，霍 琳，姜萬禮

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)部甘肅耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站，甘肅 蘭州 730070）

土壤鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的一個全球性問題。據(jù)統(tǒng)計，全世界鹽漬土面積約9.5億hm2，占陸地面積的7.26%［1］。我國鹽漬土總面積約為3 600萬hm2，占全國可利用土地面積的4.88%。甘肅耕地面積總354萬hm2，其中鹽堿地10.67 萬 hm2，占耕地面積的 3%［1～4］，鹽漬區(qū)域土壤貧瘠、養(yǎng)分含量低、鹽分含量高、保水保肥能力差［1～3］。甘肅引黃高揚(yáng)程灌區(qū)新墾荒地是在新構(gòu)造運(yùn)動和不斷侵蝕過程中形成的山前傾斜平原，由于氣候干旱、降水稀少，土壤中過去積累下來的鹽分仍大量殘留［5～6］。土壤鹽分表聚是土壤發(fā)生鹽漬化危害的重要因素，通過地面覆蓋可以減少地面蒸發(fā)，抑制鹽分表聚，是鹽漬土改良利用的重要手段［1～2］。在作物收獲后長達(dá) 5～8個月內(nèi)，地表處于裸露狀態(tài)，這一時期是土壤表層鹽分積累的主要時期，研究這一時期返鹽率的狀況十分必要。我們研究了不同地膜覆蓋方式、不同秸稈覆蓋量和不同細(xì)沙覆蓋厚度下的水鹽運(yùn)移規(guī)律及抑鹽效果，以期解決覆蓋抑鹽技術(shù)運(yùn)用不規(guī)范的問題，為新墾鹽堿地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示玉米品種為沈單16號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗方法

試驗在甘肅省靖遠(yuǎn)縣北灘鄉(xiāng)景灘村（N 37?05′，E 104?40′）進(jìn)行，試驗地位于興電灌區(qū)中游，海拔1 645 m，區(qū)內(nèi)耕地大多為新開墾的鹽堿荒地，土壤類型為灰鈣土，地下水埋深40m以下。該區(qū)處在旱地農(nóng)業(yè)向荒地牧地過渡線的北部，屬黃土丘陵溝壑干旱區(qū)，由于受青藏高原和騰格里沙漠的影響，形成了大陸性干旱荒漠氣候，年平均降水量259 mm，蒸發(fā)量2 369 mm。年平均氣溫6.6℃，≥0℃的積溫為3 208℃，≥10℃的積溫為2 622℃，無霜期160～170 d。年日照時數(shù)2 919 h，輻射量 616.2 kJ/cm2。選擇2009年新開墾的中度偏重鹽堿荒地，冬灌時進(jìn)行大水洗鹽。采用地膜、秸稈、細(xì)沙3種覆蓋材料，共設(shè)9個處理，分別為處理①露地（不覆蓋，CK），處理②條膜覆蓋，處理③全膜覆蓋，處理④秸稈覆蓋3 000 kg/hm2，處理⑤秸稈覆蓋4 500 kg/hm2，處理⑥秸稈覆蓋6 000 kg/hm2，處理⑦細(xì)沙覆蓋2cm，處理⑧細(xì)沙覆蓋5 cm，處理⑨細(xì)沙覆蓋8 cm。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積24 m2（4 m×6 m）。試驗2010年4月25日播種，播前覆蓋，9月25日收獲。試驗所施肥料為N 375 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2，磷肥全部基施，氮肥的40%基施，其余60%在玉米大喇叭口期和抽雄期追施。其余管理同大田。

1.3 樣品采集與測定分析

1.3.1 樣品采集 作物播種前、收獲后，各小區(qū)用“S”形5點(diǎn)取樣法分別采集 0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm 土層土樣，將相同層次的土樣充分混勻后帶回實驗室自然風(fēng)干，磨碎、過2 mm篩后裝入自封袋備用。

1.3.2 測定分析 電導(dǎo)率用5∶1水土比浸提，DDS-308A型電導(dǎo)率儀測定；pH用2.5∶1水土比浸提，pH-10型酸度計測定；土壤水分采用烘干法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)及制圖，用DPS7.05統(tǒng)計軟件進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計分析。

1.5 計算方法

土壤含水量（%）=［（原土重-烘干土重）/烘干土重］×100%

土壤脫鹽率（%）=［（播種前電導(dǎo)率－收獲后電導(dǎo)率）］/播種前電導(dǎo)率］×100%

土壤返鹽率（%）=［（春季返鹽期電導(dǎo)率-上季作物收獲后電導(dǎo)率）/上季作物收獲后電導(dǎo)率］×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米籽粒產(chǎn)量

從圖1可以看出，采用不同材料和方式覆蓋，對玉米均有增產(chǎn)效果，以地膜覆蓋效果最好，其次是覆細(xì)沙，秸稈覆蓋相對較差。同種覆蓋材料中，地膜覆蓋處理全膜覆蓋優(yōu)于條膜覆蓋；細(xì)沙覆蓋處理的增產(chǎn)效果以覆細(xì)沙5 cm最好，其次是覆細(xì)沙8 cm，覆細(xì)沙2 cm較低；秸稈覆蓋處理的增產(chǎn)效果以覆秸稈6 000 kg/hm2最好，其次是覆秸稈4 500 kg/hm2，覆秸稈3 000 kg/hm2最低?？傮w來看，各處理的玉米籽粒產(chǎn)量從高到低依次為全膜覆蓋、覆細(xì)沙5 cm、覆細(xì)沙8 cm、條膜覆蓋、覆細(xì)沙2 cm、覆秸稈6 000 kg/hm2、覆秸稈4 500 kg/hm2、覆秸稈3 000 kg/hm2。其中全膜覆蓋和覆細(xì)沙5 cm處理的籽粒產(chǎn)量分別達(dá)7 968、7 744 kg/hm2，比CK分別增產(chǎn)117.39%、111.30%；覆秸稈3 000 kg/hm2處理的增產(chǎn)率最小，為40.00%。不同覆蓋方式下生物產(chǎn)量的變化趨勢與籽粒產(chǎn)量基本一致。

圖1 不同覆蓋方式對玉米產(chǎn)量的影響

2.2 脫鹽效果

從表1可以看出，CK在10～20 cm土層鹽分增加了6.45%，即出現(xiàn)了積鹽現(xiàn)象。地膜覆蓋對0～10 cm和10～20 cm土層的鹽分都有很好的控制作用。在20～40 cm土層，覆蓋秸稈3 000、4 500 kg/hm2處理的鹽分增加了33.00%、27.24%；覆細(xì)沙2、8 cm處理的鹽分增加了5.43%、3.96%。在40～60cm土層，覆蓋秸稈4 500kg/hm2處理的鹽分增加了63.70%。這表明雖然在脫鹽過程中灌溉水的洗鹽起到了主導(dǎo)作用，但不同覆蓋處理抑制了土壤返鹽過程，鞏固了脫鹽效果，且不同覆蓋方式對土壤的脫鹽效果存在著差異。

2.3 土壤返鹽率

從圖2可知，在休閑季，不同地面覆蓋方式均可減弱土壤的返鹽，且以表層（0～40 cm）效果顯著，其中0～10 cm土層CK的返鹽率達(dá)298.7%，而覆秸稈6 000 kg/hm2處理僅為10.2%；同樣在10～20 cm和20～40 cm土層，CK的返鹽率分別達(dá)98.6%、76.0%，全膜覆蓋的分別僅為6.3%、9.7%。由于土壤蒸發(fā)作用的存在，所以不同地面覆蓋方式均無法完全消除返鹽現(xiàn)象。不同地面覆蓋方式的具體效果為全膜覆蓋最優(yōu)，特別在土壤淺層區(qū)域，這一處理的鹽分主要積累在100 cm以下；隨著秸稈和細(xì)沙的覆蓋量增加，高返鹽率土層逐漸下移。

表1 不同覆蓋方式的土壤脫鹽率

圖2 不同覆蓋方式下休閑期土壤返鹽率

2.4 土壤含水量

從圖3可知，不同地面覆蓋方式均有阻礙蒸發(fā)、保蓄土壤水分的能力，其中全膜覆蓋最具保蓄水分的優(yōu)勢，1 m土層內(nèi)含水量高于20%，較CK高4.8～7.6百分點(diǎn)；秸稈覆蓋和細(xì)沙覆蓋各層的含水量與覆蓋量呈正相關(guān)，分別較CK高0.14～6.25、0.82～7.45百分點(diǎn)，這兩種覆蓋方式的保水能力在40～100 cm土層優(yōu)于0～40 cm土層。

圖3 不同覆蓋方式下的土壤含水量

3 小結(jié)

1）試驗結(jié)果表明，采用不同材料和方式覆蓋均有增產(chǎn)效果，以地膜覆蓋效果最好，其次是覆細(xì)沙，秸稈覆蓋相對較差。同種覆蓋材料中，地膜全膜覆蓋優(yōu)于條膜覆蓋；細(xì)沙覆蓋處理的增產(chǎn)效果以覆細(xì)沙5 cm最好，其次是覆細(xì)沙8 cm，覆細(xì)沙2 cm較低；秸稈覆蓋處理的增產(chǎn)效果以覆秸稈6 000 kg/hm2最好，其次是覆秸稈4 500 kg/hm2，覆秸稈3 000 kg/hm2最低。籽粒產(chǎn)量以全膜覆蓋最高，達(dá)7 968 kg/hm2，比對照增產(chǎn)117.39%；其次是覆細(xì)沙5 cm，達(dá)7 744 kg/hm2，比對照增產(chǎn)111.30%；覆秸稈3 000 kg/hm2增產(chǎn)幅度最小，但仍比對照增產(chǎn)40.00%。

2）不同覆蓋方式對土壤的脫鹽效果存在差異，對0～20 cm土層的鹽分均有很好的控制作用。而覆秸稈 3 000、4 500 kg/hm2和覆細(xì)沙 2、8 cm在20～40 cm土層和40～60 cm土層鹽分有所增加。在休閑季不同覆蓋方式均可減弱土壤的返鹽，在0～40 cm土層效果顯著。不同覆蓋方式以全膜覆蓋最優(yōu)，特別在土壤淺層區(qū)域，該處理的鹽分主要積累在100 cm以下。隨著秸稈和細(xì)沙覆蓋的覆蓋量增加，高返鹽率土層逐漸下移。不同覆蓋方式均可增強(qiáng)土壤保蓄水分的能力，其中全膜覆蓋效果最優(yōu)，1 m土層內(nèi)含水量較CK高4.8～7.6百分點(diǎn)；秸稈覆蓋和細(xì)沙覆蓋各層的含水量與覆蓋量呈正相關(guān)，這兩種覆蓋方式的保水能力在40～100 cm土層優(yōu)于0～40 cm土層。

3）不同覆蓋材料都是一次投入后可使用多年，其中地膜可用3 a，秸稈可用3 a以上，細(xì)沙可用5 a以上。綜合考慮，全膜覆蓋見效快，是較為理想的覆蓋材料；而麥草和沙子是農(nóng)村隨處可見的材料，這兩種材料具有長期改良鹽堿地的效果，可根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況選用。

［1］ SZABOLESL.鹽漬土是個世界性的問題［C］//.國際鹽漬土改良學(xué)術(shù)討論會論文集.北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1985：9-17.

［2］ 王遵親，祝壽全，俞仁培，等.中國鹽漬土［M］.北京：科學(xué)出版社，1993：400-515.

［3］ 甘肅省土壤普查辦公室.甘肅土壤［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993.

［4］ 牛叔文，陳作芳.農(nóng)業(yè)區(qū)域開發(fā)探索——甘肅省沿黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)研究［M］.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1998.

［5］ 荊向田.白銀高揚(yáng)程灌區(qū)土壤次生鹽漬化成因及改良措施［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，1997（10）：22-24.

［6］ 徐德輝.甘肅河西走廊及沿黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水現(xiàn)狀分析［J］. 人民黃河，2011，33（11）：112-116.