土體有機(jī)重構(gòu)改良措施對鹽堿土壤鹽分及養(yǎng)分變化的影響

摘要：為了研究土體有機(jī)重構(gòu)對鹽堿障礙農(nóng)田內(nèi)土壤鹽分和養(yǎng)分含量變化的影響，設(shè)置覆土壓鹽、施有機(jī)肥、施石膏、施草炭及對照共5組處理，分析比較1年時(shí)間內(nèi)，在不同土層深度（0～10、10～20、20～40 cm）條件下，土壤電導(dǎo)率、水溶性鹽總量和土壤速效鉀、全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)含量的變化情況。結(jié)果顯示，（1）在土壤鹽分含量指標(biāo)中，4種處理措施較對照組均有所減少，有機(jī)肥處理組土壤養(yǎng)分含量的變化較其他處理明顯;（2）在土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)中，土壤速效鉀含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照組明顯增加，土壤全氮含量的增幅不明顯，土壤有效磷含量較對照組呈現(xiàn)負(fù)增加，有機(jī)肥處理組土壤養(yǎng)分含量的變化較其他處理明顯。定邊縣鹽堿障礙農(nóng)作區(qū)應(yīng)當(dāng)重視有機(jī)肥的施用，研究結(jié)果可為后期土體有機(jī)重構(gòu)提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：土體有機(jī)重構(gòu);改良措施;鹽堿土;鹽分;養(yǎng)分;定邊縣

中圖分類號： S287;S156.4+9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）23-0276-05

全世界有近10%的陸地被不同類型的鹽堿土覆蓋，且灌溉土地中約有50%存在次生鹽堿化的威脅，我國鹽漬土中有800萬hm2在農(nóng)田，占耕地面積的7%[1-2]。陜西省鹽堿地面積為2.5萬hm2，集中分布在定邊縣“鹽湖”周圍、浦城縣與富平縣交界的鹵泊灘和大荔縣的鹽池洼及合陽縣的黃河岸邊[3]。氣候干旱、蒸發(fā)強(qiáng)烈、地勢低洼、地下水位高、礦化度高、母質(zhì)及土壤含鹽量高、不合理的水資源利用方式等是內(nèi)陸鹽堿土形成的主要原因[4-6]。土壤鹽漬化的治理措施主要包括物理、化學(xué)、水利工程、農(nóng)業(yè)和生物改良等[7-8]。多年來，許多科學(xué)家對鹽堿土治理進(jìn)行過研究，王海江等研究新疆新開墾的重度鹽漬化農(nóng)田，結(jié)果表明，根區(qū)隔鹽處理在0～80 cm耕層的脫鹽率為61.33%;化學(xué)改良處理在0～40 cm耕層的脫鹽率為5.32%[9]。魏耀鋒研究表明，脫硫石膏及不同墊層均能有效降低土壤的pH值和全鹽含量，其中稻草+黃沙墊層處理能使0～40 cm土層土壤的pH值由9.34下降到 8.21，全鹽含量由2.12%下降到0.69%[10]。脫硫石膏的主要成分是CaSO4·2H2O，其改良原理是利用其溶解產(chǎn)生的Ca2+替換土壤膠體上的Na+，并且脫硫石膏富含硫（S）、鈣（Ca）、硅（Si）等，能為植物提供必需或有益的礦質(zhì)營養(yǎng)[11-12]。宋軒等研究發(fā)現(xiàn)，用草炭能增加土壤的速效氮（N）、磷（P）、鉀（K）含量，降低鹽堿土的pH值，從而改善鹽堿土的養(yǎng)分供應(yīng)狀況[13]。

本研究以陜西省定邊縣白土崗子村土地開發(fā)項(xiàng)目為例，采用田間試驗(yàn)方法，布置了工程改良措施、化學(xué)改良措施、肥料改良措施，研究地下水淺埋區(qū)重度鹽漬土土壤水溶性鹽總量、電導(dǎo)率與土壤速效K、全N、有效P以及有機(jī)質(zhì)含量的變化，以期為土體有機(jī)重構(gòu)理論在定邊縣鹽堿障礙地的開發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

定邊縣地處陜、蒙、寧接壤區(qū)腹地，位于陜西省西北部，是黃土高原與內(nèi)蒙古鄂爾多斯荒漠草原的過渡地帶。定邊縣堆子梁鎮(zhèn)白土崗子村西北部的白土崗子村土地開發(fā)項(xiàng)目區(qū)，距離縣城 81 km，地理位置介于108°15′00″～108°18′45″E、37°37′30″～37°42′30″N之間。該項(xiàng)目區(qū)地處內(nèi)陸，屬于大陸性半干旱季風(fēng)氣候，季節(jié)變化明顯，四季冷暖干濕分明。年平均氣溫為7.9 ℃，年均最高氣溫為37.7 ℃，最低氣溫為 1.5 ℃。日溫差一般為13.6 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2 700 h。多年平均無霜期為120～130 d。年平均降水量為320 mm，降水主要集中在7、8、9這3個月，占全年降水量的61.3%，且表現(xiàn)為短歷時(shí)降雨。多年平均蒸發(fā)量為2 522.8 mm。平均風(fēng)速一般為3～5級，最大風(fēng)力為7級。本項(xiàng)目區(qū)地處內(nèi)陸河八里河尾端平原濕灘地，地勢低洼，海拔為1 303 m，地下水位為1 m。因長年積水或季節(jié)積水的結(jié)果，土壤結(jié)構(gòu)緊實(shí)、死板、滲透性差。在夏秋兩季，氣溫高，蒸發(fā)量雖大，但因降水補(bǔ)給土壤的水分較多，鹽分隨水上移的作用較小。在冬春干旱少雨季節(jié)，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，地表容易形成“鹽斑”，一般很難加以改造利用，只能生長耐鹽堿性的牧草。

本項(xiàng)目開發(fā)整治采用“改排為蓄”[14]的設(shè)計(jì)思路，實(shí)施了明溝排水、排堿工程措施，修建有縱橫交錯的排堿溝道（間距為240 m×120 m，溝道內(nèi)長期有積水），同時(shí)采取了地面覆沙工程，以抬高地面和抑制土壤蒸發(fā)，達(dá)到抑鹽、治鹽的改造效果。經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目區(qū)的平均pH值為9.98，0～30 cm土層的平均全鹽含量為8.767 g/kg，土樣中Na+、Cl-含量分別為1.556、2.533 g/kg，屬于氯離子毒害。土壤剖面顯示，地下水埋深<0.8 m，水質(zhì)礦化度為11.81 g/L，排堿溝內(nèi)水質(zhì)的礦化度為3.99～4.43 g/L，平均礦化度為4.27 g/L，穿項(xiàng)目區(qū)而過的八里河水的礦化度為4.40 g/L。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)置

本試驗(yàn)的開始時(shí)間是2017年4月，采取的土體重構(gòu)試驗(yàn)措施有以下幾種：（1）覆土壓鹽處理。在試驗(yàn)樣地地表均勻覆15 cm黃土。此改良措施在試驗(yàn)開始前布置，第2年不再重新布置。（2）有機(jī)肥和草炭處理。在試驗(yàn)樣地地表均勻覆有機(jī)肥（腐熟牛糞），有機(jī)肥施用量為60 m3/hm2，草炭施用量為4 t/hm2。試驗(yàn)期內(nèi)只施入1次有機(jī)肥和草炭，撒施后旋耕進(jìn)行改良。（3）石膏處理。在試驗(yàn)樣地地表均勻覆石膏，施用量為 10 t/hm2。

試驗(yàn)開始前先平整試驗(yàn)小區(qū)，再起壟分隔小區(qū)后，進(jìn)行1次大水漫灌（灌水量為200 mm），然后視土壤墑情進(jìn)行深耕（20 cm），每個小區(qū)撒施25 kg/hm2過磷酸鈣作為基肥，對應(yīng)處理撒施有機(jī)肥、石膏、草炭，覆土后旋耕，設(shè)3組對照小區(qū)，試驗(yàn)布設(shè)措施剖面示意見圖1。每種措施設(shè)3個重復(fù)，共布置15個試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)的長×寬為4 m×5 m，試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)示意見圖2。

2.2 土壤樣品采集及檢測方法

2018年4月在各處理試驗(yàn)區(qū)采集樣品，各處理采集1組樣點(diǎn)，每組樣點(diǎn)的土層深度分為0～10、10～20、20～40 cm。

檢測方法：土壤水溶性鹽總量的檢測方法參照NY/T 1121.16—2006《土壤檢測 第16部分：土壤水溶性鹽總量的測定》，檢測儀器為水浴鍋（HH-M8-S）。土壤電導(dǎo)率的檢測方法參照HJ 802—2016《土壤 電導(dǎo)率的測定 電極法》，檢測儀器為電導(dǎo)率儀（EC215，意大利哈納）。全N含量的檢測方法參照NY/T 53—1987《土壤全氮測定法（半微量開氏法）》，檢測儀器為凱式定氮儀（UDK129，意大利VELP公司）、數(shù)字滴定器（4760261，德國普蘭德）。土壤有機(jī)質(zhì)含量的檢測方法參照NY/T 1121.6—2006《土壤檢測 第6部分 土壤有機(jī)質(zhì)的測定》，檢測儀器為油浴鍋（DU-30，上?！憧萍加邢薰荆?shù)字滴定器（4760261）。土壤速效K含量的檢測方法參照NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》，檢測儀器為火焰光度計(jì)（M420，上海元析儀器有限公司）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理對土壤鹽分含量的影響

3.1.1 不同處理對土壤電導(dǎo)率的影響 圖3顯示，4種處理措施下土壤平均電導(dǎo)率的變化規(guī)律是覆土壓鹽處理<草炭處理<石膏處理<有機(jī)肥處理。有機(jī)肥處理的電導(dǎo)率比對照組土壤減少了168%，石膏處理的電導(dǎo)率比對照組減少了53%，草炭處理的電導(dǎo)率比對照組減少了29%，覆土壓鹽處理的電導(dǎo)率比對照組減少了9%。

不同土層深度、不同處理措施之間土壤電導(dǎo)率的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，有機(jī)肥處理的電導(dǎo)率比對照組土壤減少了242%，石膏處理的電導(dǎo)率比對照組減少了75%，草炭處理的電導(dǎo)率比對照組減少了72%，覆土壓鹽處理的電導(dǎo)率比對照組減少了98%;在10～20 cm土層，有機(jī)肥處理的電導(dǎo)率比對照組土壤減少了160%，石膏處理的電導(dǎo)率比對照組減少了56%，草炭處理的電導(dǎo)率比對照組減少了21%，覆土壓鹽處理的電導(dǎo)率比對照組增加了18%;在20～40 cm 土層，有機(jī)肥處理的電導(dǎo)率比對照組土壤減少了79%，石膏處理的電導(dǎo)率比對照組減少了14%，草炭處理的電導(dǎo)率比對照組增加了16%，覆土壓鹽處理的電導(dǎo)率比對照組增加了34%。

3.1.2 不同處理對土壤水溶性鹽總量的影響 圖4顯示，4種處理措施下土壤平均水溶性總鹽減少量的變化規(guī)律是草炭處理<石膏處理<覆土壓鹽處理<有機(jī)肥處理。有機(jī)肥處理的平均水溶性總鹽含量比對照組土壤減少了67%，覆土壓鹽處理的平均水溶性總鹽含量比對照組減少了21%，石膏處理的平均水溶性總鹽含量比對照組減少了13%，草炭處理的平均水溶性總鹽含量比對照組減少了9%。

不同土層深度、不同處理措施之間土壤水溶性總鹽含量的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少51%，石膏處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少15%，草炭處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少13%，覆土壓鹽處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少24%;在10～20 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少176%，石膏處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少9%，草炭處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少23%，覆土壓鹽處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少17%;在20～40 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少21%，石膏處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少14%，草炭處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組增加10%，覆土壓鹽處理的土壤水溶性總鹽含量比對照組減少23%。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)組的4種處理措施能明顯減少土壤鹽分含量。不同土層深度土壤含鹽量的變化程度不同，土壤脫鹽效率有較大差異，有機(jī)肥處理對0～20 cm土層土壤鹽分含量的降低幅度最明顯，對鹽漬土耕層土壤的抑鹽效果最明顯;不同土層土壤含鹽量的降低幅度也有差異，呈現(xiàn)出0～10 cm土層>10～20 cm土層>20～40 cm土層的順序，具有隨土層深度的增加，土壤的脫鹽效率逐層降低的現(xiàn)象。

3.2 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

3.2.1 不同處理對土壤速效K含量的影響 圖5顯示，在4種處理措施下，土壤的平均速效K總量變化規(guī)律如下：草炭處理<覆土壓鹽處理<石膏處理<有機(jī)肥處理。有機(jī)肥處理的土壤平均速效K含量比對照組增加133%，石膏處理的土壤平均速效K含量比對照組增加25%，覆土壓鹽處理的土壤平均速效K含量比對照組增加14%，草炭處理的土壤平均速效K含量比對照組增加13%。由此可見，4種處理措施下土壤速效K平均含量較對照組均有不同程度的增加。

在不同土層深度、不同處理措施之間土壤速效K含量的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤速效K含量比對照組增加199%，石膏處理的土壤速效K含量比對照組增加29%，覆土壓鹽處理的土壤速效K含量比對照組增加4%，草炭處理的土壤速效K含量比對照組減少2%;在 10～20 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤速效K含量比對照組增加108%，石膏處理的土壤速效K含量比對照組增加21%，覆土壓鹽處理的土壤速效K含量比對照組增加24%，草炭處理的土壤速效K含量比對照組增加14%;在20～40 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤速效K含量比對照組增加76%，石膏處理的土壤速效K含量比對照組增加24%，覆土壓鹽處理的土壤速效K含量比對照組增加16%，草炭處理的土壤速效K含量比對照組增加29%。

3.2.2 不同處理對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 圖6顯示，4種處理措施下土壤平均有機(jī)質(zhì)總含量的變化規(guī)律如下：草炭處理<覆土壓鹽處理<石膏處理<有機(jī)肥處理。有機(jī)肥處理的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加25%，石膏處理的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加17%，覆土壓鹽處理的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加10%，草炭處理的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加2%?？梢?種處理措施下土壤平均有機(jī)質(zhì)含量較對照組均有不同程度的增加。

不同土層深度、不同處理措施之間土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組減少2%，石膏處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組減少14%，覆土壓鹽處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組減少32%，草炭處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組減少42%;在 10～20 cm 土層，有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組土壤有機(jī)質(zhì)含量增加52%，石膏處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加55%，覆土壓鹽處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加43%，草炭處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加43%;在 20～40 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加56%，石膏處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加43%，覆土壓鹽處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加69%，草炭處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比對照組增加58%。隨著土層深度的增加，4種處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照組的變化有逐層遞增的規(guī)律，在20～40 cm土層，土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照組的平均增幅超過50%。

3.2.3 不同處理對土壤全N含量的影響 圖7顯示，4種處理措施下土壤平均全N含量的變化規(guī)律如下：石膏處理<有機(jī)肥處理<覆土壓鹽處理<草炭處理。草炭處理的土壤平均全N含量比對照組增加5%，覆土壓鹽處理的土壤平均全N含量比對照組增加4%，有機(jī)肥處理的土壤平均全N含量與對照組一樣，石膏處理的土壤平均全N含量比對照組減少1%。可見4種處理措施下土壤平均全N含量變化不明顯。

不同土層深度、不同處理措施之間土壤全N含量的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，草炭處理的土壤全N含量比對照組減少24%，覆土壓鹽處理的土壤全N含量比對照組減少16%，有機(jī)肥處理的土壤全N含量比對照組減少24%，石膏處理的土壤全N含量比對照組減少25%;在10～20 cm土層，草炭處理的土壤全N含量比對照組增加33%，覆土壓鹽處理的土壤全N含量比對照組增加24%，有機(jī)肥處理的土壤全N含量比對照組增加12%，石膏處理的土壤全N含量比對照組增加30%;在20～40 cm土層，草炭處理的土壤全N含量比對照組增加63%，覆土壓鹽處理的土壤全N含量比對照組增加54%，有機(jī)肥處理的土壤全N含量比對照組增加67%，石膏處理的土壤全N含量比對照組增加42%。隨著土層深度的增加，4種處理的土壤全N含量較對照組有逐層遞增的規(guī)律，在20～40 cm土層，土壤全N含量較對照組的平均增幅超過40%。

3.2.4 不同處理對土壤有效磷含量的影響 圖8顯示，4種處理措施下土壤平均有效P含量的變化規(guī)律如下：草炭處理<覆土壓鹽處理<石膏處理<有機(jī)肥處理。有機(jī)肥處理的土壤平均有效P含量比對照組減少13%，石膏處理的土壤平均有效P含量比對照組減少19%，覆土壓鹽處理的土壤平均有效P含量比對照組減少34%，草炭處理的土壤平均有效P含量比對照組減少54%。由此可見，在4種處理措施下，土壤平均有效P含量較對照組均有所減少。

不同土層深度、不同措施處理之間土壤有效P含量的變化規(guī)律如下：在0～10 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤有效P含量比對照組減少21%，石膏處理的土壤有效P含量比對照組減少23%，覆土壓鹽處理的土壤有效P含量比對照組減少56%，草炭處理的土壤有效P含量比對照組減少59%;在 10～20 cm 土層，有機(jī)肥處理的土壤有效P含量比對照組減少2%，石膏處理的土壤有效P含量比對照組減少27%，覆土壓鹽處理的土壤有效P含量比對照組減少23%，草炭處理的土壤有效P含量比對照組減少62%;在20～40 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤有效P含量比對照組增加77%，石膏處理的土壤有效P含量比對照組增加24%，覆土壓鹽處理的土壤有效P含量比對照組增加154%，草炭處理的土壤有效P含量比對照組增加36%。隨著土層深度的增加，4種處理土壤有效P含量較對照組的變化明顯，有逐層遞增的規(guī)律，在20～40 cm土層，土壤有效P含量較對照組的平均增幅度達(dá)到24%。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同處理措施下，土壤平均速效K含量和土壤平均有機(jī)質(zhì)含量較對照組明顯增加，土壤平均全氮含量的增幅不明顯，土壤平均有效P含量較對照組均呈現(xiàn)負(fù)增長。在4種處理措施中，有機(jī)肥處理下土壤養(yǎng)分含量的增加幅度最為明顯。不同土層土壤養(yǎng)分含量的變化幅度也有差異，20～40 cm土層中土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷含量明顯高于0～10、10～20 cm土層，具有隨土層深度的增加，土壤養(yǎng)分逐層增多的現(xiàn)象。

4 結(jié)論與討論

有機(jī)肥處理措施能夠有效減少鹽堿土壤鹽分含量，增加土壤養(yǎng)分含量，且實(shí)施成本較低，適宜大田推廣。土壤鹽分含量隨土層深度的增加呈逐層減少的趨勢;在0～10 cm土層深度范圍內(nèi)，4種處理措施下土壤鹽分含量的減少較對照組明顯，在10～20、20～40 cm土層深度范圍內(nèi)，4種處理措施較對照組土壤鹽分含量的減少變化不明顯。土壤養(yǎng)分含量隨土層深度的增加呈逐層遞增的趨勢;在0～10 cm土層深度范圍內(nèi)，4種處理措施較對照組土壤養(yǎng)分含量的變化不明顯，在 10～20、20～40 cm土層深度范圍內(nèi)，4種處理措施的土壤養(yǎng)分含量較對照組明顯增加。

土體有機(jī)重構(gòu)治理技術(shù)能夠改變鹽堿障礙農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分，降低土壤鹽分，但在地表、地下水流匯聚且無法外排的濕灘地區(qū)，大田種植效果不理想。定邊縣白土崗子村鹽堿障礙農(nóng)田鹽堿土改良模式的研究還需要繼續(xù)探尋。

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收稿日期：2018-09-25

基金項(xiàng)目：陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)內(nèi)部科研項(xiàng)目（編號：DJNY2017-05）。

作者簡介：張騰飛（1986—），男，陜西扶風(fēng)人，碩士，工程師，主要從事土地工程與生態(tài)恢復(fù)方面研究。E-mail：956435298@qq.com。