施用磷石膏對(duì)甘肅引黃灌區(qū)重度鹽堿地改良效果研究

展?fàn)幤G 顧生芳 展成業(yè)

（1. 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730021；2. 靖遠(yuǎn)縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅靖遠(yuǎn) 730600）

1 引言

甘肅引黃灌區(qū)鹽漬化土壤主要為Cl－/SO42－類型，受干旱地區(qū)蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量的自然條件影響以及農(nóng)業(yè)灌溉重灌輕排的傳統(tǒng)灌溉方式，使土體中的鹽分含量表聚，耕層土壤含鹽量增加，從而加重了土壤鹽漬化程度［1］。磷石膏在改良土壤結(jié)構(gòu)、降低鹽分含量、調(diào)節(jié)土壤pH、激活土壤營(yíng)養(yǎng)元素等特性方面研究已有報(bào)道［2－5］，但對(duì)Cl－/SO42－型重度鹽漬化土壤的改良效果研究鮮有報(bào)道。試驗(yàn)通過施用農(nóng)業(yè)廢棄物磷石膏改良鹽堿地等技術(shù)研究和示范，探索磷石膏施用對(duì)土壤鹽分的影響和增產(chǎn)機(jī)理，為鹽堿地改良提供技術(shù)支撐和產(chǎn)品支持，篩選適合當(dāng)?shù)佧}堿地改良技術(shù)模式和土壤改良劑，達(dá)到工業(yè)廢棄資源高效利用的目的。

2 材料與方法

2.1 供試土壤

試驗(yàn)地選擇在甘肅省靖遠(yuǎn)縣東灣鎮(zhèn)大壩村，海拔1 393 m；土壤為重度鹽堿，土類為灌淤土，質(zhì)地為壤土；前茬作物為玉米，畝產(chǎn)100 kg 左右。試驗(yàn)前采集土壤樣品測(cè)定基礎(chǔ)肥力，其中，pH 值為9.30，含鹽量7.20 g/kg，有機(jī)質(zhì)10.2 g/kg，堿解氮38.2 mg/kg，有效磷26.7 mg/kg，速效鉀180 mg/kg。

2.2 試驗(yàn)材料

供試土壤調(diào)理劑為北京北農(nóng)康地生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的“康地寶”；土壤改良劑磷石膏由甘肅甕福公司提供，其含CaO≥20%，MgO≥20%，有機(jī)質(zhì)≥10%，pH 值為4.50～6.50。

指示作物為玉米，品種選擇當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種豫玉22 號(hào)。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)9 個(gè)處理，3 次重復(fù)，小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20.0 m2（5.0 m×4.0 m），小區(qū)20 cm寬田埂隔離。各處理及施用量設(shè)為：處理T1不施改良劑（CK）；處理T2施用土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2；處理T3施用磷石膏3.0 t/hm2；處理T4施用磷石膏6.0 t/hm2+土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2；處理T5施用磷石膏6.0 t/hm2；處理T6施用磷石膏9.0 t/hm2；處理T7施用磷石膏12.0 t/hm2+土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2；處理T8施用磷石膏12.0 t/hm2；處理T9施用磷石膏15.0 t/hm2。

2.4 試驗(yàn)管理

2019 年4 月25 日試驗(yàn)地施基肥磷酸二銨（含P2O546%、含N18%）450 kg/hm2，24%硫酸鉀鎂300 kg/hm2。播種時(shí)間為2019 年4 月28 日，采用旋耕式播種，出苗后定苗1 株，保苗4.80 萬(wàn)株/hm2。試驗(yàn)過程中結(jié)合灌水施用尿素（含N46%）追肥2 次，施肥量共計(jì)600 kg/hm2。

供試作物玉米全生育期共計(jì)灌水6 次，每次灌水量1 200 m3/hm2，于2019 年5 月25 日灌溉第一水，2019 年9 月18日為第六水，其中第二水灌溉時(shí)追施尿素225 kg/hm2，第四水灌溉時(shí)追施尿素375 kg/hm2。

供試作物玉米主要生育期時(shí)間為：播種期2019年4 月28 日，出苗期2019 年5 月3 日，抽雄期2019 年8 月3 日，成熟期2019 年9 月25 日。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤pH

pH 值可以直接反映土壤活性酸含量。施用土壤改良劑以前，各試驗(yàn)區(qū)土壤的pH 均值為9.30，處理后土壤的pH 值見表1。

表1 不同處理土壤pH 值變化

由表1 可以看出，與不施磷石膏（T1）相比，在重度鹽堿地上施用磷石膏，均能使土壤pH 值降低（T2～T9），降幅為4.73%～10.22%，其中，當(dāng)施用磷石膏12.0 t/hm2配合施用土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2（T7）時(shí)，土壤pH 值降幅最大。磷石膏施用量為12.0 t/hm2時(shí)，配施土壤調(diào)理劑，土壤pH 值降低更多（T7＞T8）。當(dāng)磷石膏施用量增大至15.0 t/hm2時(shí)，土壤pH 值降幅減小。

在不配施土壤調(diào)理劑（T2，T4，T7）的情況下，僅考慮磷石膏施用量（T1，T3，T5，T6，T8，T9）對(duì)土壤pH 的影響時(shí)，擬合二者關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)（見圖1），重度鹽堿地土壤pH 值與磷石膏施用量呈高度負(fù)相關(guān)，y=0.004 7x2－0.115 8x+9.128 6（R2=0.98）。在供試條件下，當(dāng)磷石膏施用量為12.0 t/hm2（T9）時(shí)，土壤pH 值最低。由此可見，在Cl－/SO42－型重度鹽堿地上施用磷石膏可以有效降低土壤的pH 值，改善土壤的酸堿環(huán)境。

圖1 磷石膏施用量與土壤pH 值的相關(guān)性

3.2 土壤含鹽量

試驗(yàn)前后采集各試驗(yàn)區(qū)耕作層0～30 cm 土壤測(cè)定土壤鹽分含量。各處理前土壤的鹽分均值為7.20 g/kg，經(jīng)不同處理后土壤鹽分含量見表2。

表2 不同處理土壤鹽分變化

由表2 可以看出，不同處理下各試驗(yàn)區(qū)土壤鹽分含量較改良劑施用前都有所下降，但降幅不同。其中，當(dāng)施用磷石膏為12.0 t/hm2配合施用土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2（T7）時(shí)，鹽分含量降幅最大，這與3.1 處理T7條件下土壤pH 值的降幅最大相一致。其他處理鹽分含量變幅不具有規(guī)律性，見圖2。

圖2 磷石膏施用量與土壤鹽分的相關(guān)性

3.3 玉米成熟期性狀分析

在鹽堿地作物的種子萌發(fā)和生長(zhǎng)會(huì)受到限制，施用土壤改良劑可以有效改善這一問題，為提高作物產(chǎn)量提供基本保障［6］。供試作物玉米品種在研究區(qū)域推廣應(yīng)用范圍廣，是當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)經(jīng)濟(jì)作物之一。研究中不同處理玉米成熟期生物學(xué)性狀分析見表3。

表3 不同處理玉米成熟期生物學(xué)性狀

根據(jù)表3 計(jì)算得到，試驗(yàn)不同處理下玉米株高變幅在0%～14.2%，穗長(zhǎng)變幅為－23.5%～0%，百粒質(zhì)量變幅為－2.6%～－1.0%。綜合玉米成熟期各性狀表現(xiàn)，以處理T7變化最明顯，但不同處理供試作物玉米的生物學(xué)性狀較處理前變化不明顯。

3.4 玉米產(chǎn)量

不同處理玉米作物的產(chǎn)量見表4。

表4 不同處理玉米產(chǎn)量分析

由表4 可以看出，不同處理玉米產(chǎn)量變化較大，其中T2在供試條件下產(chǎn)量較不施磷石膏的產(chǎn)量更低，減產(chǎn)嚴(yán)重，這可能是由試驗(yàn)小區(qū)土壤環(huán)境的不均衡性引起的。T7的增產(chǎn)最為明顯，較之T1增產(chǎn)率高達(dá)18.4%。除T2外，不同處理玉米的產(chǎn)量與磷石膏的投入量成正比關(guān)系，均有不同程度的增產(chǎn)，增產(chǎn)率在10%左右。

4 結(jié)論

工業(yè)廢棄物磷石膏在改良鹽堿地資源化利用中的成效已有很多報(bào)道。研究中對(duì)典型的甘肅引黃灌區(qū)Cl－/SO42－型鹽堿地施用磷石膏后的土壤和作物的性狀進(jìn)行分析，為當(dāng)?shù)佧}堿地改良和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提供精準(zhǔn)服務(wù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用不同量的磷石膏均能有效降低土壤堿性和鹽分含量，其中，當(dāng)磷石膏施用量為12.0 t/hm2并配合施用土壤調(diào)理劑1.5 t/hm2時(shí)，在研究的處理中土壤pH 值和鹽分含量降幅最大，供試作物的生物學(xué)性狀變化較小，供試作物玉米的增產(chǎn)率為18.4%。