黃河三角洲鹽堿地土壤改良劑小麥效果研究

董亮 田慎重 孫澤強(qiáng) 王學(xué)君 劉兆輝 李瑞琴

[摘要]通過田間試驗(yàn)，研究了土壤改良劑對黃河三角洲鹽堿地小麥產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響。結(jié)果表明，施用土壤改良劑可以優(yōu)化土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重、pH值及土壤鹽分含量，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加小麥千粒重，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。土壤改良劑用量增加，土壤理化性狀較好，作物產(chǎn)量增加，但3%、4%、5%的添加量之間差別不明顯。減氮處理在土壤理化性狀、小麥產(chǎn)量方面沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢，說明對于生長期較長的小麥來說，充足的氮肥供應(yīng)是非常必要的。

[關(guān)鍵詞]土壤改良劑;鹽堿地;小麥

[中圖分類號]S156.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 前言

黃河三角洲區(qū)位條件優(yōu)越，自然資源豐富，開發(fā)前景廣闊，主要體現(xiàn)在土地資源優(yōu)勢方面，擁有未利用土地54萬hm2，作為我國重要的后備土地資源，由于黃河三角洲地區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，并且地下水位比較高，礦化度大，土壤鹽漬化水平高達(dá)70%以上。土壤鹽漬化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。

2009年12月1日，中華人民共和國國務(wù)院通過了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，以此為起點(diǎn)，黃河三角洲地區(qū)的發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，成為國家區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，正式納入國家“十一五”、“十二五”重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域。同時(shí)黃河三角洲也是山東省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展“一體兩翼”中北翼主體，戰(zhàn)略地位非常重要。

隨著黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)和發(fā)展，國家出臺了一系列低產(chǎn)土壤開發(fā)利用政策，在當(dāng)前國家政策的支持和鼓勵(lì)下，合理開發(fā)并高效利用大面積的鹽堿地對我國具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。現(xiàn)階段制約黃河三角洲地區(qū)開發(fā)利用的一個(gè)主要問題是土壤鹽分高而導(dǎo)致的土壤質(zhì)量差的問題。目前世界各國都加強(qiáng)了對鹽堿地的改良治理。長期以來，改良鹽堿地多采用工程措施，如淡水淋洗壓鹽、客土轉(zhuǎn)移土壤鹽分等，添加化學(xué)改良劑、種植耐鹽植物也是常用方法。鹽堿地改良不僅要考慮到土壤改良投入的成本、改良土壤含鹽量是否能夠降低到作物生長允許的水平，還要充分考慮改良后土壤長期的可持續(xù)利用能力，以及對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，因此，探索高效、低廉、環(huán)保、實(shí)用的鹽堿地改良方法和改良材料，是鹽堿土改良研究的目標(biāo)和方向。研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿地中施用化學(xué)改良劑如磷石膏，通過降低土壤中的交換性鈉、改善土壤理化性狀，以達(dá)到改良鹽堿地的目的。此外，利用有機(jī)肥、沸石等材料進(jìn)行改良也是目前行之有效的方法。

本研究通過田間試驗(yàn)，驗(yàn)證了自行研制的以腐殖酸為主成分的鹽堿地土壤改良劑在黃河三角洲鹽堿地小麥上施用的效果，為改良劑的大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

供試肥料：尿素、重鈣、硫酸鉀，均為市售肥料。

供試鹽堿地土壤改良劑：以腐殖酸為主成分自行研制而成。

供試作物：小麥，品種為魯原502。

2.2 供試土壤

試驗(yàn)地位于山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范基地（簡稱東營基地），地理坐標(biāo)北緯37°17′30.68"，東經(jīng)118°36′59.62”，屬暖溫帶季風(fēng)氣候特征，年平均氣溫12.2℃，平均降雨量543.3mm，無霜期203天，年日照時(shí)數(shù)2440.3小時(shí)，大于0℃的年積溫在4600℃以上，光熱資源充足，四季分明。該地土壤為輕度濱海鹽漬土。

0～20cm土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)組成：>2.0mm土粒占10.43%，1.0～2.0mm土粒占9.45%，1.0～0.5mm土粒占6.01%，0.5～0.25mm土粒占13.26%，<0.25mm土粒占60.85%。

2.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理。各處理內(nèi)容及肥料用量見表1。

試驗(yàn)時(shí)間為2014年10月5日～2015年6月14日。在東營基地選取一均勻地塊進(jìn)行土壤改良劑效果試驗(yàn)研究。每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)設(shè)置為8m×5m，面積為40m2。按照試驗(yàn)方案對不同小區(qū)進(jìn)行土壤改良劑處理，改良劑的用量按肥料總重量計(jì)算比例，和肥料混合使用。處理2和3按當(dāng)?shù)氐氖┓史绞?，磷、鉀基施，氮?0%基施，拔節(jié)期40%追施。處理4、5、6和7采用一次性施肥。試驗(yàn)收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)單打記產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量及千粒重。采集收獲時(shí)調(diào)查土壤有機(jī)質(zhì)、鹽分、pH值和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等。其中，土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、鹽分、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等按照魯如坤《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測定。

3 結(jié)果與分析

3.1土壤改良劑對土壤相關(guān)理化性狀的影響

3.1.1土壤改良劑對0～20cm土層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的影響。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤基本的肥力屬性之一，在土壤的農(nóng)業(yè)利用中具有重要意義。土壤顆粒組成決定土壤質(zhì)地，直接影響土壤的水、肥、氣、熱的保持和運(yùn)動，并與作物的生長發(fā)育密切相關(guān)。根據(jù)卡慶斯基制進(jìn)行土壤粒級劃分，>1mm為石礫，1～0.5mm為粗砂粒，0.5～0.25mm為中砂粒，<0.25mm為細(xì)砂粒。

由圖1可以看出，不施肥與農(nóng)民常規(guī)施肥處理的土壤中，>1mm石礫所占比例分別為18.90%、18.63%，高于優(yōu)化施肥處理、優(yōu)化施肥+改良劑處理。<0.25mm細(xì)沙粒所占比例分別為58.34%、59.01%，亦高于優(yōu)化施肥處理、優(yōu)化施肥+改良劑處理。這說明，優(yōu)化施肥處理、優(yōu)化施肥+改良劑處理中大石礫與細(xì)砂粒所占比例低，不同粒徑的土壤顆粒搭配更加合理協(xié)調(diào)。

單獨(dú)優(yōu)化施肥與優(yōu)化施肥+改良劑處理相比，大石礫與細(xì)砂粒所占比例也略高，說明添加土壤改良劑對改善土壤的通氣透水性、提高土壤適種性有良好作用。

相同優(yōu)化施肥量條件下，隨著添加的土壤改良劑用量的增加，大石礫與細(xì)砂粒所占比例降低，以優(yōu)化施肥+5%土壤改良劑處理的土壤顆粒搭配更協(xié)調(diào)。

在相同土壤改良劑條件下，T7減氮處理雖然施肥量降低，但大石礫與細(xì)砂粒的比例分別增加0.34、0.79個(gè)百分點(diǎn)。

3.1.2土壤改良劑對土壤容重的影響。土壤容重是反映及調(diào)控土壤水、肥、氣、熱等因素的重要的物理學(xué)性狀，影響植物根系的穿透能力、土壤含水量、土壤通氣性以及水肥利用率。

由表2可以看出，與試驗(yàn)前土壤容重相比，常規(guī)施肥處理、優(yōu)化施肥處理的0～20cm、20～40cm土壤容重略有增加或持平，原因可能是因?yàn)閱问┗适沟猛寥牢F(tuán)聚體分散系數(shù)上升，土壤發(fā)僵，土體粘韌，孔隙度降低，建議無機(jī)、有機(jī)配施可改善此狀況。

相同施肥量情況下，優(yōu)化施肥的條件下添加土壤改良劑，土壤容重降低，0～20cm土層容重降幅在1.99%～5.96%之間，20～40cm土層容重降幅在1.97%～3.29%之間，說明該土壤改良劑具有降低土壤緊實(shí)度、增加土壤通氣透水性能的效果。

相同土壤改良劑用量，減少氮肥用量后，土壤容重也出現(xiàn)下降的趨勢。說明適當(dāng)減少化肥對于保持較好的土壤性狀具有一定的作用。

總體說來，不論增施土壤改良劑還是減氮處理，均能降低土壤容重，且土壤容重均向優(yōu)化土壤良好結(jié)構(gòu)的趨勢減低。

3.1.3土壤改良劑對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。土壤有機(jī)質(zhì)既是植物礦質(zhì)營養(yǎng)和有機(jī)營養(yǎng)的供給源，也是形成土壤結(jié)構(gòu)的重要因素。因此，土壤有機(jī)質(zhì)直接影響著土壤的保肥性、保水性、緩沖性、耕性和通氣狀況等。

由表2可以看出，與不施肥處理相比，常規(guī)施肥處理的土壤0～20cm、20～40cm土壤有機(jī)質(zhì)分別提高0.03、0.02個(gè)百分點(diǎn);與常規(guī)施肥相比，優(yōu)化施肥處理的土壤0～20cm、20～40cm有機(jī)質(zhì)分別提高0.06、0.07個(gè)百分點(diǎn);等量施肥量條件下，與優(yōu)化施肥相比，增加3%、4%、5%土壤改良劑處理的0～20cm土壤有機(jī)質(zhì)分別增加0、0.08、0.02個(gè)百分點(diǎn)，處理的20～40cm土壤有機(jī)質(zhì)分別增加0.02、0.08、0.02個(gè)百分點(diǎn);等量施用土壤改良劑條件下，減氮施肥后0～20cm、20～40cm土壤有機(jī)質(zhì)分別降低了0.03、0.06個(gè)百分點(diǎn)。

施肥及添加土壤改良劑的處理均能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。原因可能是因?yàn)槭┓始疤砑油寥栏牧紕┰黾恿俗魑锷锪?，從而增加了根系、殘茬、落葉等對土壤有機(jī)質(zhì)的投入。

3.1.4土壤改良劑對土壤pH值的影響。土壤酸堿度對土壤肥力、作物生長及養(yǎng)分有效性影響很大，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該注意土壤的酸堿度，根據(jù)作物及操作要求積極采取措施，加以調(diào)節(jié)。由表2可以看出，與不施肥處理相比，施肥及添加土壤改良劑處理的土壤pH值均出現(xiàn)降低的趨勢。原因可能是因?yàn)槭┓始疤砑油寥栏牧紕┖蟠龠M(jìn)了作物生長，作物根系的發(fā)達(dá)及土壤改良劑的作用調(diào)節(jié)了土壤的物理結(jié)構(gòu)，減少蒸發(fā)，改善通氣，抑制返鹽，從而降低了土壤pH值。但在常規(guī)施肥與優(yōu)化施肥、土壤改良劑不同用量處理的0～20cm、20～40cm土壤pH值方面沒有表現(xiàn)出明顯的差別及規(guī)律。

3.1.5土壤改良劑對土壤鹽分的影響。土壤鹽分含量是反映土壤鹽堿化狀況的指標(biāo)。由表2可以看出，與不施肥處理相比，常規(guī)施肥處理的土壤pH值略有升高，優(yōu)化施肥及添加土壤改良劑處理的土壤pH值降低。同等施肥量條件下，與優(yōu)化施肥相比，添加3%、4%、5%的土壤改良劑后，0～20cm土壤鹽分分別降低0.02、0.01、0.02個(gè)百分點(diǎn)，20～40cm土壤鹽分分別降低0.02、0.01、0.03個(gè)百分點(diǎn);同等用量土壤改良劑條件下，減氮處理的0～20cm、20～40cm土壤鹽分降低0.02、0.01個(gè)百分點(diǎn)。

小麥千粒重是影響小麥產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素。由表3可以看出，施肥能明顯增加小麥千粒重。與不施肥相比，常規(guī)施肥增加小麥千粒重2.74%;優(yōu)化施肥與常規(guī)施肥相比，小麥千粒重增加2.84%;等量施肥條件下，與優(yōu)化施肥相比，添加3%、4%、5%土壤改良劑后小麥千粒重分別增加0.32%、0.51%、3.02%，說明隨著土壤改良劑用量增加，小麥千粒重增加;等量土壤改良劑條件下，減氮施肥處理的小麥千粒重降低0.62%，說明在鹽堿地上，施肥對于小麥千粒重還是具有一定作用的。

在小麥產(chǎn)量方面，施肥同樣明顯增加了小麥產(chǎn)量。與不施肥相比，常規(guī)施肥產(chǎn)量增加29.82%;與常規(guī)施肥相比，優(yōu)化施肥亦增加了小麥產(chǎn)量，說明科學(xué)、合理的養(yǎng)分配比對于作物產(chǎn)量是非常有必要的;等量施肥條件下，與優(yōu)化施肥相比，添加3%、4%、5%土壤改良劑后小麥產(chǎn)量分別增加7.65%、17.65%、18.82%，說明，隨著土壤改良劑用量增加，小麥產(chǎn)量也隨之增加;等量土壤改良劑條件下，減氮施肥處理的小麥產(chǎn)量降低4.95%。

4試驗(yàn)結(jié)論

由本試驗(yàn)可以看出，施用土壤改良劑可以優(yōu)化土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重、pH值及土壤鹽分含量，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加小麥千粒重，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。土壤改良劑用量增加，土壤理化性狀較好，作物產(chǎn)量增加，但3%、4%、5%的添加量之間差別不明顯。減氮處理在土壤理化性狀、小麥產(chǎn)量方面沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢，說明對于生長期較長的小麥來說，充足的氮肥供應(yīng)是非常必要的。

因此，為深入探討土壤改良劑效果，建議在保證氮肥供應(yīng)的前提下，增加土壤改良劑用量，并進(jìn)行連續(xù)多年、定點(diǎn)的鹽堿地改良試驗(yàn)，以達(dá)到更為科學(xué)、合理的驗(yàn)證土壤改良劑效果的目的。

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