物理生物法改良新疆鹽堿地技術(shù)研究

甘 楊，姚祿文，何伯瑤，馬金貴，劉艷升，侯軍偉

（中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000）

鹽堿地是指土壤內(nèi)所含鹽分影響到作物正常生長的土地，嚴重的鹽堿土壤地區(qū)植物甚至幾乎不能生存[1-3]。鹽堿地在全球總面積約占9.56億hm2，我國鹽堿地總面積約有2 600萬hm2。新疆地區(qū)位于亞歐大陸腹地，屬于典型的溫帶大陸型氣候，干旱少雨，其鹽堿地面積占全國鹽堿地面積的22%。而克拉瑪依市的鹽堿地面積為2.39萬 hm2，占克拉瑪依總耕地面積的43%，在北疆地區(qū)僅次于阿勒泰[3]。土壤鹽堿化不僅會抑制農(nóng)作物正常生長，直接導致農(nóng)作物生產(chǎn)率降低，從而大大損失了農(nóng)民利益，而且還會改變土壤物理化學特性，使得土壤中微生物難以生存，產(chǎn)生一個負循環(huán)土壤鹽堿化繼續(xù)惡化，影響生態(tài)完備[4]。國內(nèi)外學者很早就已經(jīng)開始研究土地鹽堿化的地域分布、形成原因、演變過程、控制機制等。舒錕[5]研究了使用水利工程措施對鹽堿地進行治理。邵華偉等[6]詳細研究了新疆鹽堿土的引發(fā)原因，發(fā)現(xiàn)新疆鹽堿地成因有自然因素和人為因素，而且單一的治理改良方式不能徹底解決新疆土壤鹽堿化問題，必須堅持“水利先行，綜合治理”的原則。王永清[7]研究使用化學改良法，在遼寧省新民市堿化草甸土上施用氮磷化肥的同時配施磷石膏3～18 t/hm2，玉米增產(chǎn)極為顯著。丁俊杰等[8]在黑龍江省泰來縣鹽堿地水稻生產(chǎn)中使用微生物菌劑、納米硅肥聯(lián)合治理鹽堿地，結(jié)果顯示添加微生物菌劑和納米硅肥顯著提高鹽堿地水稻分蘗數(shù)、葉綠素值、葉面積、根長、千粒重、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量，同時改善了土壤的理化性質(zhì)及微生物含量?？死斠朗屑t山湖周邊鹽堿地周圍淡水資源少，土壤鹽堿化嚴重，pH值高達8.3，陽光強烈導致水分蒸發(fā)很快，沒有任何植物能生長，傳統(tǒng)的單一鹽堿地改良法很難成功。本文運用了物理與生物相結(jié)合的方法，在室內(nèi)研究成功的基礎(chǔ)上[9-11]進行了現(xiàn)場試驗。結(jié)果顯示，物理法可以增加鹽堿地的土壤粒徑，生物法補充了土壤的有機質(zhì)，同時降低了土壤的pH值，棉花和玉米在改良后的鹽堿地上長勢良好。本技術(shù)對新疆地區(qū)的鹽堿地改良做了重要的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新型鹽堿地改良劑（自主研發(fā)）、碎石、花生殼、野草桔梗、花生殼、堅果殼、紅山湖鹽堿地土壤、自來水和多種農(nóng)作物的種子。

1.2 試驗設(shè)計

首先選取紅山湖周邊一處幾乎貧瘠，沒有植物生長的土地，然后在這塊土地中選取四片1×1 m的地。首先對此土壤進行分析，按照國家標準GB 7873—1987《森林土壤礦質(zhì)全量（二氧化硅、鐵、鋁、鈦、錳、鈣、鎂、磷）分析方法》執(zhí)行。結(jié)果顯示該土壤的pH值較高，達到8.3，其次是有機質(zhì)含量極低，只有19.03 g/kg。之前的研究[12]中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該鹽堿地土壤粒徑小于0.125 mm的達到83%，毛細現(xiàn)象嚴重，導致地層下的含鹽水大量地被輸送到土壤表層來蒸發(fā)，使得土壤鹽堿化。

因此，改良的方案如圖1所示，首先用物理法增加土壤粒徑，之后用生物化學法降低土壤的堿性，最后優(yōu)選植物種植3個步驟。

第1步，挖一個100 cm×100 cm×50 cm的坑，如圖1（a）所示，平鋪一層直徑在5～20 cm的石頭，然后用原土將其覆蓋；第2層平鋪了一層由野草桔梗、花生殼、堅果殼等一系列增加土壤透氣性的材料，最后用挖出來的土回填。第2步，使用實驗室自制的去鹽堿化溶液（主要由解鹽促生菌，營養(yǎng)液，腐殖酸和去離子水勾兌而成）澆地，每次澆10 L，每兩天澆1次。每次澆水之前，使用鏟子將泛起的白色鹽堿去除，持續(xù)8 d，如圖1（b）所示。第3步，將土地分為20個10 cm ×10 cm×10 cm 的小坑，分別將苦瓜、玉米、棉花、莧菜和菜薹的種子放入，之后上面覆蓋一片白色地膜，如圖1（c）所示，主要用于保溫以及防風。后期1天澆1次溶液，同時另一組對比試驗澆水。

圖1 土壤改良過程示意圖

2 結(jié)果與分析

圖2（a）為改良前后粒徑≤0.125 mm土壤的百分比，可以看出粒徑質(zhì)量濃度從83%下降至24%，證明土壤的粒徑明顯增大。圖2（b）為經(jīng)過多次洗鹽后土壤成分的變化，可以看出，有機質(zhì)的含量從19.03大幅度增加到45.7，全氮、有效磷和鐵的濃度也有較高的增長。

圖2 改良前后的土壤對比

圖3（a）為現(xiàn)場植物生長情況，能夠看出經(jīng)過物理生物聯(lián)合改良法后，鹽堿地上長出了部分植物。由圖3（b）可以看出，玉米的長勢最好，35 d后長到1 m，棉花和莧菜長到40 cm高，菜薹生長到10 cm后枯死，而苦瓜則沒有發(fā)芽。

圖3 農(nóng)作物生長情況

3 結(jié)論

新疆克拉瑪依市紅山湖周邊土壤鹽漬化嚴重，植物不能生長。本文研究了物理生物聯(lián)合改良法，現(xiàn)場處理克拉瑪依紅山湖鹽堿地，大幅度降低鹽堿地的pH值，改善土壤粒徑，提高土壤肥力。改良后，玉米、棉花等農(nóng)作物可以較好地生長。該研究為新疆鹽堿地的大規(guī)模開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。