鹽堿地生物改堿試驗(yàn)研究

金 麗，李佳寧，鄭 強(qiáng)

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

鹽堿地對(duì)植物的影響較大，植被比較稀疏、作物不易生長(zhǎng)，生產(chǎn)力低下，導(dǎo)致大量的土地資源浪費(fèi)，嚴(yán)重制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，鹽堿地改良是急需解決的一大難題。目前，世界各國(guó)改良利用鹽堿地主要采用農(nóng)業(yè)、水利工程、物理、化學(xué)與生物等綜合技術(shù)措施。其中，采用生物技術(shù)，即種植抗鹽植物是開(kāi)發(fā)利用鹽堿地的一種最為有效和環(huán)保的途徑。

1 研究區(qū)概況

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)共有土地面積264.48萬(wàn)hm2，鹽漬化土壤面積達(dá)82.35萬(wàn)hm2，占該區(qū)域土地總面積的31.14%。各區(qū)、市、縣鹽漬化土壤面積比較，以沾化縣最多，達(dá)11.42萬(wàn)hm2，占該區(qū)域土地總面積的4.32%；河口區(qū)鹽漬化土壤面積達(dá)10.18萬(wàn)hm2，占該區(qū)域土地總面積的3.85%，居第二位；無(wú)棣縣鹽漬化土壤面積為10.09萬(wàn)hm2，占該區(qū)域土地總面積的3.81%，居第三位；再次為利津縣、墾利縣，鹽漬化土壤面積分別為10.03萬(wàn)hm2、9.69萬(wàn)hm2，分別占該區(qū)域土地總面積的3.79%、3.66%。本次研究所選地址為黃河三角洲利津縣鹽堿土壤。

2 鹽堿土的生物改堿措施

種植耐鹽植物改良鹽堿地，大片裸露的土地加快了土壤的鹽漬化，若能在這些土地上種植鹽生植物，發(fā)揮其覆蓋土壤的作用，將在一定程度上減少水份蒸發(fā)，降低地下水位，減少水土流失，提高土壤肥力，起到控制土壤返鹽，降低土體鹽量，改變小氣候，改善環(huán)境的作用。鹽生植物在鹽堿地上間作或單作，一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)經(jīng)多次收割方式種植均可明顯降低其土壤含鹽量。本文分別在不同鹽量的土壤上種植試驗(yàn)，種植前后測(cè)量土壤鹽量、有機(jī)質(zhì)、N、P、K等指標(biāo)的變化情況，統(tǒng)計(jì)伴生植被生長(zhǎng)情況，通過(guò)鹽水脅迫發(fā)芽、鹽水澆灌盆栽和田間耐鹽試驗(yàn)，結(jié)合生理指標(biāo)分析其對(duì)降低土壤含鹽量的作用，并提出適宜鹽堿地地區(qū)的作物改堿種植模式。

2.1 生物改良鹽堿地的機(jī)理

生物改良鹽堿地，通常是指在常規(guī)灌溉條件下，選取高等耐鹽植物，在鹽堿地中直接種植，不需要其他處理，通過(guò)灌溉水與植物根系的作用，將土壤所含鹽分控制在植物根系所在土層以下的土體中；隨后在種植過(guò)程中，再通過(guò)合理的輪作，培育肥沃的土壤。

生物改良鹽堿地不僅僅指的是吸走土壤中的鹽分，而是通過(guò)土壤物理化學(xué)性質(zhì)的改變和水分過(guò)程影響土壤的理化性質(zhì)。發(fā)達(dá)的根系和茂密的植物，能夠使土壤入滲和通氣性得到改善，有利于淡水的淋洗下滲，根系活動(dòng)更是促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)向腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化，改善了土壤的代換性，使土壤保肥能力增強(qiáng)、淡水帶走鹽分離子的可能性增加；水分過(guò)程的影響體現(xiàn)在根系吸水改變了水分全部由地表蒸發(fā)的局面，使表層土壤積鹽現(xiàn)象降低，另外就是植被覆蓋大大減少了土壤的裸地蒸發(fā)。

2.2 生物改良實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)基本情況

實(shí)驗(yàn)區(qū)屬鹽堿、澇洼地，平均海拔高程7.2 m，常年平均地下水埋深只有1.1 m，地下水礦化度4~9 g/L。洼地內(nèi)有部分地塊經(jīng)過(guò)5~7年的改良，能種植棉花甚至小麥——玉米，小麥——玉米產(chǎn)量多為中低產(chǎn)水平，少數(shù)能達(dá)到年產(chǎn)12 000 kg/hm2，60%以上的地塊為重鹽堿荒地，pH值8.4~9.1。實(shí)驗(yàn)對(duì)地面植被生長(zhǎng)進(jìn)行了調(diào)查，并劃分了10個(gè)區(qū)域，各個(gè)地塊的詳細(xì)情況見(jiàn)表1。圖1和圖2是實(shí)驗(yàn)區(qū)表層、0~50 cm土壤含鹽量分布。

表1 實(shí)地調(diào)查后的地塊劃分情況

圖1 實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)表層、根系層土壤含鹽量的空間分布

圖2 表層0～10 cm含鹽量的空間分布

2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)地塊的面積為32 m2，分割為32個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域面積為1 m2，具體分布見(jiàn)圖3，每個(gè)區(qū)域的經(jīng)營(yíng)管理方式相同。選擇菊苣（美國(guó)菊苣），苜蓿（魯苜1號(hào)），甜高粱（雅津14號(hào)），棉花（魯05H9），玉米（金海5號(hào)），穇子，田箐（鹽菁一號(hào)），籽粒莧（美國(guó)籽粒莧）8種植物作為鹽堿地生物改良劑。區(qū)域布置情況見(jiàn)圖3。

圖3 生物改良實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地布置圖

各處理施肥相同，300 kg/hm2施加有機(jī)肥（秸稈+牛糞）為底肥，600 kg/hm2施加磷肥為底肥，苗期后追肥，尿素450 kg/hm2，復(fù)合肥225 kg/hm2；灌溉，播種前大水灌溉，灌水量為1 500 m3/hm2，之后根據(jù)墑情狀況進(jìn)行灌溉，各處理灌溉量相同，灌水量為900 m3/hm2。

觀測(cè)項(xiàng)目：出苗，生物量，灌溉，土壤鹽分、養(yǎng)分、容重，地表入滲，地下水位、礦化度垂直分布。

2.3 生物改良的結(jié)果

2.3.1 植物的生長(zhǎng)情況對(duì)比

各種植物的生長(zhǎng)觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，從產(chǎn)量和生物量的表現(xiàn)看，甜高粱、菊苣、田箐、棉花排名比較靠前，穇子的最低，各植物都能夠在鹽堿地地塊上生長(zhǎng)，即使是生物量最低的穇子也可以在鹽堿地生長(zhǎng)，例如，生物實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的17號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、28號(hào)區(qū)域。在鹽分比較高的30號(hào)區(qū)域，0~10 cm含鹽量為0.882%，菊苣能夠正常生長(zhǎng)，鹽分比較高的11號(hào)區(qū)域，0~10 cm含鹽量為0.598%，田菁生長(zhǎng)良好。

表2 各種耐鹽植物的生長(zhǎng)情況對(duì)比 kg/hm2

2.3.2 植物的土壤化學(xué)指標(biāo)變化

表3是生物實(shí)驗(yàn)小區(qū)各處理的土壤鹽分、養(yǎng)分變化。從表3中可以看出，各植物地塊的鹽分都有明顯的變化，呈現(xiàn)出一定的脫鹽趨勢(shì)。水溶性鹽指標(biāo)是鹽堿土的重要屬性之一，也是限制鹽堿土上農(nóng)作物生長(zhǎng)的障礙因素之一。8種植物對(duì)鹽堿地的鹽分影響中：菊苣對(duì)土壤水溶性鹽的影響最顯著，鹽量降低了0.263%，其次是田菁，鹽量降低了0.231%，再次是棉花，鹽量降低0.139%。鹽分降低最少的是穇子，說(shuō)明穇子在鹽堿土壤中生長(zhǎng)較差，改良效果不佳。養(yǎng)分變化并沒(méi)有明顯的規(guī)律，影響?zhàn)B分的因素較多，有的生長(zhǎng)旺盛的處理對(duì)養(yǎng)分的吸收多，但長(zhǎng)勢(shì)差的區(qū)域土壤環(huán)境差，養(yǎng)分也會(huì)流失。田箐與菊苣生物量比較接近，在同樣的施肥量條件下，從種植到收獲速效氮分別從51.57 mg/kg和61.45 mg/kg減少至27.45 mg/kg和38.70 mg/kg，顯示田菁和菊苣的固氮效果較好。

菊苣的耐鹽性能突出，生長(zhǎng)也比較旺盛，苗期后肥水供應(yīng)充足能獲得較大的生物量，生物改良效果比較典型，圖4是菊苣處理的土壤剖面鹽分變化過(guò)程，0~10 cm土層平均含鹽量已經(jīng)從開(kāi)始的0.446%減少到0.183%，整個(gè)剖面呈脫鹽的趨勢(shì)。

2.3.3 各處理耕層土壤物理參數(shù)變化

表4是各處理耕層容重測(cè)定結(jié)果，從各區(qū)域的容重變化來(lái)看，植物長(zhǎng)勢(shì)旺盛的區(qū)域土壤容重變化比較明顯。

表3 各處理耕層0～10 cm土壤鹽分、養(yǎng)分變化

采樣日期：①2017年4月（淋洗后）②2017年8月③2018年5月

圖4 生物改堿試驗(yàn)典型土壤剖面含鹽量變化（菊苣）

2.3.4 土壤pH的變化

pH值是土壤理化性質(zhì)指標(biāo)之一，對(duì)土壤養(yǎng)分存在形式有重要影響，并與土壤微生物及植物根系營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)聯(lián)系密切，直接影響土壤中各類元素的存在形式和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。8種植物對(duì)土壤pH有不同的影響。其中菊苣改良土壤pH值效果最好，降低了大約1.03，其次是籽粒莧，降低了0.92，再次是田菁，降低了0.6。各植物對(duì)pH的影響具體見(jiàn)表5。

表5 pH值變化情況

3 結(jié)論

土壤鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的重要因素，嚴(yán)重制約鹽堿地地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。通過(guò)鹽堿地生物改堿對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菊苣與其他試驗(yàn)選用植物相比，對(duì)土壤pH的耐受性較強(qiáng)，同時(shí)，其對(duì)土壤水溶性鹽的影響較其他試驗(yàn)選用植物更為顯著，土壤全鹽量明顯降低，且固氮效果良好。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)地調(diào)查，綜合考慮植物的生長(zhǎng)量、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、培肥效果、對(duì)含鹽量的影響、耐澇性能、土壤pH調(diào)節(jié)能力等指標(biāo)，認(rèn)為菊苣對(duì)鹽堿地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)，是性能較為理想的生物改良劑，且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，在鹽堿地區(qū)具有良好的發(fā)展前景和推廣利用價(jià)值。