脫硫廢渣改良中度蘇打堿土對燕麥生長與根際環(huán)境的影響

許清濤，李玉波，閆守剛，李曉東，高　標(biāo)

(白城師范學(xué)院，吉林白城137000)

?

脫硫廢渣改良中度蘇打堿土對燕麥生長與根際環(huán)境的影響

許清濤，李玉波*，閆守剛，李曉東，高標(biāo)

(白城師范學(xué)院，吉林白城137000)

通過盆栽的方法，以脫硫廢渣改良蘇打堿土種植燕麥，測試不同脫硫廢渣施用量對土壤pH、含鹽堿量和燕麥的株高、生物量的影響。結(jié)果表明：與原始土壤相比，pH值分別降低了0.40、1.10、1.12、1.17、1.12；EC值分別增加了-0.19、0.40、0.77、0.84、0.87 mS/cm；當(dāng)脫硫石膏的施用量為45 t/hm2時，生長期和收割期的燕麥株高與對照相比分別增加了28.23%和91.00%，燕麥全株干質(zhì)量和根干質(zhì)量分別增加了98.33%和30.40%。因此，脫硫廢渣可以明顯改善蘇打鹽堿土的理化性質(zhì)，有利于燕麥的生長。

堿土；燕麥；脫硫廢渣；pH值；EC值

鹽堿土是指含鹽量大于0.1%或pH>8.0的土壤，全球約為9.5億hm2，中國占0.99億hm2[1-2]。吉林省西部鹽堿化土地面積為153.27萬hm2，占西部土地總面積的28.2%[3]。白城市位于吉林省西北部，屬于農(nóng)牧交錯帶，生態(tài)環(huán)境脆弱，鹽堿地面積為63.12 hm2，占土地總面積的24.2%，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善。

脫硫廢渣主要成分是CaSO4·2H2O，以脫硫廢渣改良鹽堿地，可有效降低pH值，改善土壤結(jié)構(gòu)。白城電廠脫硫廢渣年產(chǎn)14萬t，以其進(jìn)行鹽堿地改良，可降低成本，減少占地，防治污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。本文研究脫硫廢渣改良中度蘇打堿土對燕麥生長的影響，以期為鹽堿地改良提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

試驗所用脫硫廢渣來自白城發(fā)電廠，主要成分為CaSO4·2H2O，占89.9%。堿土取自白城高平村鹽堿地，pH值為9.13，EC值(電導(dǎo)率，可表征含鹽量)為0.58 mS/cm。燕麥品種為白燕2號裸燕麥。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設(shè)計。以盆栽的方式，設(shè)5個處理，4次重復(fù)，隨機(jī)排列，即：1)CK不施用脫硫廢渣，對照；2)T1施脫硫廢渣15 t/hm2；3)T2施脫硫廢渣30 t/hm2；4)T3施脫硫廢渣45 t/hm2；5)T4施脫硫廢渣60 t/hm2。盆栽規(guī)格為：下徑210 mm×上徑270 mm×盆高290 mm，以堿土11 kg、有機(jī)肥0.128 kg與改良劑脫硫廢渣拌勻裝盆，澆透水，播種20粒，進(jìn)行試驗。在燕麥不同生長時期，每盆選擇3株有代表性的樣品，對其株高和生物量進(jìn)行測量。在收割期，每盆取3個土樣，深度為0～100 mm，以測定土壤理化性質(zhì)。

1.2.2測定方法與數(shù)據(jù)分析。燕麥樣品以自來水沖洗、蒸餾水漂洗及濾紙吸干的辦法，進(jìn)行凈化處理。然后把根、莖分開，測量其長度和鮮質(zhì)量。最后，以105 ℃烘箱內(nèi)殺青15 min，烘至80 ℃恒溫，進(jìn)行干化處理，稱其干質(zhì)量。土樣以酸度計(PHS-3C型)和電導(dǎo)率儀(DDS-12AZ型)測量土壤pH值和EC值。數(shù)據(jù)以Excel軟件分析處理，將不同處理重復(fù)的平均值繪制成圖表。

2　結(jié)果與分析

2.1脫硫廢渣對燕麥生長的影響

2.1.1對燕麥株高的影響。從表1可以看出，生長期盆栽燕麥株高T2>T3>T4>T1>CK，施用脫硫廢渣處理較CK增加的幅度分別為34.58%、28.23%、22.30%、16.44%，脫硫廢渣施用量為30 t/hm2(T2)對燕麥株高的影響是最好的，但各處理間無顯著差異。收割期盆栽燕麥株高T3>T4>T2>T1>CK，施用脫硫廢渣處理的較CK增加的幅度分別91.00%、87.23%、77.46%、68.44%，施用脫硫廢渣的各處理與CK之間差異顯著(P<0.05)，脫硫廢渣施用量為45 t/hm2(T3)對燕麥株高的影響是最好的, 但施用脫硫廢渣各處理間無顯著性差異。

表1　脫硫廢渣對燕麥株高的影響

注：同列數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.1.2對燕麥生物量的影響。從表2可以看出，燕麥?zhǔn)崭钇诘娜旮少|(zhì)量T3>T2>T1>T4>CK，根干質(zhì)量T3>T2>T1>CK>T4，說明脫硫廢渣對燕麥生物量有一定影響。以脫硫廢渣處理與對照相比，生物量數(shù)值大，說明改良效果好。T3與CK差異明顯，株干質(zhì)量增加98.15%，根干質(zhì)量增加30.40%，表明施用脫硫廢渣為45 t/hm2的改良效果最好，對燕麥生長影響最大。

表2　脫硫廢渣對燕麥生物量的影響

2.2脫硫廢渣對土壤pH值的影響

試驗測定的各處理土樣pH值分別為8.73、8.03、8.01、7.96、8.01，與原始土壤相比，各處理的土壤pH值分別降低了0.40、1.10、1.12、1.17及1.12。由圖1可知，以脫硫廢渣改良處理的土壤pH值比沒改良處理的對照(CK)降低較大，均降到限制作物生長要求的pH值(>8.5)以下，說明改良效果明顯。

圖1脫硫廢渣對土壤pH值的影響

由圖2回歸分析可知，改良土壤pH值的降低與施用脫硫廢渣量的增加不呈正相關(guān)，因為脫硫廢渣改良堿化土壤機(jī)理為Ca-Na置換原理，隨著脫硫廢渣施用量增加，土壤中可置換的Na+含量逐漸降低，Ca-Na置換化學(xué)反應(yīng)減弱。分析方程為y=0.151x+0.529，相關(guān)系數(shù)R2=0.535

圖2脫硫廢渣與土壤pH值的關(guān)系

2.3脫硫廢渣對土壤EC值的影響

土壤pH值和EC值既是作物生長的影響因素，又是土壤鹽堿化程度的標(biāo)志。試驗土樣測定的各處理EC值分別為0.39、0.98、1.35、1.42、1.45 mS/cm。由圖3可知，未處理的CK土壤EC值有所降低，以脫硫廢渣處理的土壤EC值與原始土壤相比，均有不同程度的升高。根據(jù)施用脫硫廢渣量的多少(0、15、30、45、60 t/hm2)，土壤EC變化值為-0.19、0.40、0.77、0.84、0.87 mS/cm。因此，脫硫廢渣改良堿化土壤雖可降低pH值，卻使土壤EC值升高。

圖3脫硫廢渣對土壤EC值的影響

由圖3回歸分析可知，土壤EC值與脫硫廢渣施用量呈顯著正相關(guān)，分析方程為y= 0.256x-0.23，相關(guān)系數(shù)R2= 0.814>P0.05=0.811，通過了顯著性檢驗。由于脫硫廢渣的鹽分為中等溶解度，加大施用脫硫廢渣量，Ca2 +和SO42-增多，可使土壤EC值升高[4]。所以，以脫硫廢渣改良鹽堿地有明顯效果，而且在一定的范圍內(nèi)與施用脫硫廢渣的量呈正相關(guān)，但施用過量會導(dǎo)致土壤EC值升高。

圖4　脫硫廢渣與土壤EC值的關(guān)系

3　結(jié)論與討論

研究結(jié)果說明，以脫硫廢渣改良吉林省白城蘇打鹽堿土種植燕麥，具有良好的效果。以施用量為45 t/hm2時，燕麥長勢較好，株高和生物量數(shù)值較大。同時，以脫硫廢渣改良鹽堿化土壤的理化性質(zhì)，施用量為45 t/hm2時，效果顯著，土壤pH值降低了1.17，降幅12.81%。但土壤pH值變化與施用脫硫廢渣量不呈正相關(guān)。脫硫廢渣施用量為45 t/hm2時，燕麥全株干質(zhì)量為10.7 g，根干質(zhì)量為1.63 g，植物生長最好；脫硫廢渣施用量為60 t/hm2時，燕麥全株干質(zhì)量為7.45 g，根干質(zhì)量為0.96 g，植物生長最差。另外，脫硫廢渣施用過量可導(dǎo)致土壤EC值升高，影響作物生長發(fā)育，造成燕麥減產(chǎn)。

因此，對不同作物選擇相應(yīng)的脫硫廢渣使用量，對改良大面積鹽堿地及作物種植具有重要意義[5]。

[1]王遵親,祝壽泉,俞仁培,等.中國鹽漬土[M].北京:科學(xué)出版社,1993.

[2]中國科學(xué)院南京土壤研究所編制.中國土壤圖集[M].北京:地圖出版社,1986.

[3]趙明清,徐森,王東梅.吉林省西部鹽堿地土壤類型及利用建議[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011,11(21):99.

[4]OSTER J D.Gypsum usage in irrigated agriculture: a review[J].Fertilizer Research,1982,3:73-89．

[5]孫兆軍,趙秀海,王靜,等.脫硫廢渣改良龜裂堿土對枸杞根際土壤理化性質(zhì)及根系生長的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究,2012,25(1):107-110．

Amelioration of Moderate Saline-alkali Soil by Desulfurized Gypsum Application and the Resulting Effect on the Growth and Rhizosphere Environment ofAvenaSativa

XU Qing-tao,LI Yu-bo,YAN Shou-gang,LI Xiao-dong,GAO Biao

(Baicheng Normal College,Baicheng 137000,China)

This study evaluated the ameliorating effect of applying desulfurized gypsum on moderate saline-alkali soil and the resultant impact on the growth of Avena sativas.Using the Avena sativas variety Baiyan No.2,a pot trial was conducted,which involved five treatments:a control (not treated with desulfurized gypsum) and treatments 1,2,3,and 4 in which desulfurized gypsum was applied at the rates of 15,30,45,and 60 t/hm2,respectively.Consequently,the pH value of the soda saline soil decreased by 1.1,1.12,1.17 and 1.12 in treatments 1, 2, 3,and 4,respectively,while the pH value in the control only declined by 0.40.In addition, treatments 1, 2, 3,and 4 showed an increase in EC value by 0.40,0.77,0.84,and 0.87 mS/cm,respectively,in comparison with a decrease in EC by 0.19 mS/cm in the control.In relation to the control,application of desulfurized gypsum at the rate of 45 t/hm2increased plant height by 28.23% and 91.00% in growing period and harvest time,respectively;and also elevated dry masses of plant and roots at harvest time by 98.33% and 30.40%,respectively.Therefore, application of desulfurization gypsum effectively improved the chemical properties of the soda saline soil,resulting in a growth-promoting effect onAvenasativa.

Soda saline soil;Avenasativa;Desulfurized gypsum;pH value;Soil EC value

2016-05-27

吉林省科技廳項目(20130206027NY、20120408)和教育廳項目(2014第406號、2015第414號)

許清濤(1965—)，男，教授，主要從事鹽堿地治理及生態(tài)修復(fù)研究工作。E-mail:bc_xqt@126.com。

李玉波(1972—)，女，教授，主要從事土地荒漠化治理研究工作。E-mail:lyb_bc008@163.com。

S156；S512.6

A

1673-6486-20160197

許清濤,李玉波,閆守剛,李曉東,高標(biāo).脫硫廢渣改良中度蘇打堿土對燕麥生長與根際環(huán)境的影響[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2016，33(3)：42-44[2016-09-07].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20160907.1009.003.html