淋溶及有機肥對鹽堿地改良及無患子生長的影響研究

李 偉，徐忠華，鄭鳴潔

（上海市政養(yǎng)護管理有限公司，上海 201103）

0 引言

鹽堿土是由于自然環(huán)境因素和人類活動共同造成的鹽化、堿化土壤及各種鹽土和堿土的總稱，通常為含鹽量超過2 g/kg，堿化度超過5%或pH＞8的土壤[1-2]。全世界的鹽堿地面積超過9.5億hm2，占陸地面積的10%左右[3]，中國是鹽堿地大國之一，加之人口多，人均可利用土地資源相對少，所以，鹽堿地改良對改善生態(tài)環(huán)境和保障農(nóng)牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)外鹽堿地改良包括物理方法、化學(xué)方法、生物方法，同時與工程技術(shù)手段相結(jié)合[4-7]。灌水洗鹽、暗管排鹽、客土改良是工程上常用的方式，化學(xué)改良劑如脫硫石膏、磷石膏、硫磺、硫酸等的應(yīng)用，可快速調(diào)節(jié)土壤酸堿性[8-11]。生物改良，包括種植耐鹽植物，施加菌劑等，植物根系和微生物活動可產(chǎn)生有機酸、多糖、蛋白質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分含量并改善土壤結(jié)構(gòu)，能起到長期增效作用[12-14]。

將黑礬、糠醛渣、脫硫石膏作為改良劑，結(jié)合墊層和覆蓋技術(shù)對晉北鹽堿地進行改良，黑礬0.25 kg/m3+石塊墊層+砂子覆蓋能夠有效降低該區(qū)域土壤pH和電導(dǎo)率[15]。用園林廢棄物與草炭按1:1比例配成有機改良材料，與鹽堿土按1:4混合改良濱海鹽堿土，使pH明顯下降，土壤有機質(zhì)明顯提高[16]。硫酸鋁和腐植酸降低蘇打鹽堿土pH的同時，使小于5 μm粒徑的微團聚體明顯減少，水溶性鈉鹽降低[17]。灌溉淋洗可降低表層土壤鹽分，但也容易造成底層土壤鹽分的積累，灌溉量常與溶脫率呈正相關(guān)，但灌水對土壤pH的影響結(jié)果并不一致，可使pH升高或下降[18-19]。由于淡水資源有限，微咸水和咸水均被應(yīng)用于鹽堿地的淋洗脫鹽，在山東萊州、江蘇大豐、湖南樂東等地經(jīng)咸水灌洗后，土壤鹽分未超過3 g/kg[20-21]，雖達到一定的去鹽效果，但其含鹽量仍較高，而且鹽堿地通常存在較低的通透性，如果地下排水不暢通，容易導(dǎo)致地下水礦化度增加，隨毛細作用蒸發(fā)，水位上升后，產(chǎn)生更嚴(yán)重的次生鹽漬化。另外，鹽堿土脫鹽處理后，也容易產(chǎn)生Mg2+、Ca2+、K+等含量降低，即土壤肥力下降[22]。因此，淋洗結(jié)合養(yǎng)分補給，是鹽堿地合理的改良組合模式。

本研究采用室內(nèi)土柱模擬與田間驗證相結(jié)合方式，研究淋洗及有機肥添加對鹽堿地改良的作用效果，通過土壤理化性質(zhì)及植物生長指標(biāo)評價改良效果。

1 材料與方法

1.1 室內(nèi)模擬試驗設(shè)計

2020年5月6日，在G40高速崇啟段邊溝周圍收集土壤樣品，采用S型采樣法取0～40 cm深土壤樣品20個，混合后，土樣經(jīng)風(fēng)干、粉碎并過2 mm篩備用。將土壤與有機肥按3個不同配比（10 cm有機肥+30 cm土壤；15 cm有機肥+25 cm土壤；20 cm有機肥+20 cm土壤）混合均勻后裝入PVC管內(nèi)制成土柱，土柱底層均為10 cm高礫石，PVC管高60 cm，直徑6 cm，上端開口，下端用透水紗布封住。同時設(shè)置未加有機肥原土對照。在PVC管下面放置盛水接收裝置，收集淋洗液。裝土穩(wěn)定一周后，每周進行一次淋洗試驗，每次澆固定量水，約1500 mL，共淋洗3次，水緩慢倒入PVC管內(nèi)土柱中，待水分滲透進入托盤后，靜置，吸取上清液至樣品瓶。

1.2 分析方法

土壤pH用上海雷磁pH B-4 pH計測定，水土比為5:1；電導(dǎo)率用上海雷磁DDS-307A型電導(dǎo)率儀測定，水土比為5:1。鈣、鎂離子采用空氣—乙炔火焰原子吸收法測定，土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀法，全氮采用凱氏定氮法，磷采用鉬銻抗比色法，鉀采用火焰光度計法，植物光合作用利用便攜式Li-6400光合儀測定，鈉吸比(SAR)采用公式(1)計算[19]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用Microsoft Excel做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 原土基本理化性質(zhì)

未改良土壤屬于鹽堿土，其pH＞8，且鹽含量大于2 g/kg，土壤有機質(zhì)及礦質(zhì)養(yǎng)分含量低，尤其是磷含量極低，鉀含量屬中等水平（表1～2）。

表1 原土pH、電導(dǎo)率及陽離子含量

表2 原土養(yǎng)分含量

2.2 改良措施對pH、電導(dǎo)率及陽離子含量的影響

3次淋洗使土柱內(nèi)土壤pH降低，與對照淋洗組相比，20 cm厚有機肥添加可使pH降低7%，與原土相比，則降低了10%；未加有機肥的對照組經(jīng)淋洗后，pH降低了3%，有機肥填加量越多，pH降低越明顯；各組淋洗液內(nèi)的pH無明顯差異（圖1A）。隨著淋洗，土柱內(nèi)可溶性離子淋出，土柱內(nèi)土壤的電導(dǎo)率均呈下降趨勢，有機肥含量越高，電導(dǎo)率下降的越大，有機肥組的電導(dǎo)率均低于對照組，經(jīng)有機肥處理的電導(dǎo)率均在1.5 mS/cm以下，滿足園林植物的種植要求（圖1B）。

圖1 不同有機肥施加量對土柱及淋溶液pH(A)和電導(dǎo)率(B)的影響

有機肥處理條件下的土柱內(nèi)和淋洗液中的Ca2+含量均高于對照，且與有機肥施用量呈正相關(guān)，填加10、15、20 cm有機肥土柱內(nèi)Ca2+含量分別比對照高19%、42%和65%（圖2A）。土柱內(nèi)Mg2濃度也與有機肥填加量呈正相關(guān)，但淋洗液內(nèi)的Mg2+含量統(tǒng)計上無明顯差異（圖2B）。有機肥處理組和對照條件下的土柱內(nèi)K+含量差異不太，但有機肥處理條件下的淋洗液中的K+含量明顯高于對照（圖2C）。有機肥處理下的土柱內(nèi)Na+含量低于對照，淋洗液中的Na+含量較高，且與有機肥含量呈正相關(guān)性，20 cm有機肥使Na+含量降低28%（圖2D）。

圖2 不同有機肥施加量對淋洗后土柱及淋溶液陽離子含量的影響

2.3 改良措施對養(yǎng)分含量的影響

有機肥添加使土壤氮、磷、鉀及有機質(zhì)含量增加，且與有機肥含量呈正相關(guān)（圖3）。有機肥使全氮含量平均增加87%，可利用性氮平均增加29%，其中20 cm有機肥使全氮和可利用性氮含量分別增加125%和43%（圖3A，3B）。土壤全磷及有效磷含量處于極低水平，10、15、20 cm有機肥添加使全磷含量分別增加41%、64%和105%，有效磷分別增加23%、59%、73%（圖3C，3D）。相對，有機肥處理組與對照組的全鉀和速效鉀差異較小，土壤并不缺鉀，全鉀含量平均增加45%，速效鉀平均增加17%，20 cm有機肥分別使全鉀和速效鉀增加67%和25%（圖3E，3F），使有機質(zhì)含量明顯增加37%（圖3G）。

圖3 不同有機肥施加量對淋洗后土柱內(nèi)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.4 淋洗及有機肥處理對土柱內(nèi)土壤鈉吸附比的影響

未施加有機肥的對照土柱經(jīng)淋洗后，SAR值降低了23%，添加有機肥后，SAR隨有機肥含量的增加而降低，相對照淋洗組和未淋洗組，20 cm厚有機肥使SAR值分別降低了45%和58%（見圖4）。

圖4 淋洗和不同有機肥施加量對土柱內(nèi)鈉吸附比的影響

2.5 改良措施對無患子存活率及生長的影響

根據(jù)土柱模擬實驗，20 cm厚有機肥對土壤各項指標(biāo)是最有利的，因此，在原位施加20 cm厚有機肥，下面鋪設(shè)10 cm深礫石，種植無患子幼樹。90天后調(diào)查無患子存活率，經(jīng)改良土壤的無患子存活率為100%，而未經(jīng)改良的原位土只有20%存活率。改良條件下植株葉片較大，葉色正常，葉表有光澤，而未經(jīng)改良地的植物葉片相對較小，葉面不平整，葉澤暗淡。測定的葉片的光合指標(biāo)顯示，處理組的平均凈光合速率是對照組的近2倍，蒸騰速率為2.3倍，氣孔導(dǎo)度無明顯差異（表3）。

表3 20 cm有機肥施加量對無患子存活率及生長的影響

3 結(jié)論與討論

鹽堿土改良即降低土壤鹽和pH，并改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分狀況[23]。通過有目的的灌溉或降雨可促進土壤鹽分的淋溶和pH降低，同時還能改善土壤結(jié)構(gòu)和增加土壤養(yǎng)分。本研究中，未施加有機肥的對照組土柱經(jīng)水淋洗后，土壤pH和含鹽量均有改善，添加有機肥后在改善土壤鹽堿性基礎(chǔ)上，還增加了土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分含量。

土壤中Na+含量高時，會置換出Ca2+和Mg2+等離子，破壞土壤結(jié)構(gòu)，并降低土壤保水保肥性能[24]。當(dāng)土壤中添加有機肥后，增加的Ca2+和Mg2+可置換出多余的Na+。有機肥含有微生物及其它有機成分，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，并增加土壤養(yǎng)分及被土壤固定養(yǎng)分的釋放[25]。

SAR受土壤可交換鈉離子影響，可預(yù)測鹽堿土的演變，本研究中的SAR范圍與黃河三角洲的研究結(jié)果接近[19]。SAR隨淋洗和有機肥的添加而逐漸降低，說明淋洗和有機肥使交換性鈉降低，減少鈉離子對土壤其它陽離子的置換和對植物根系的傷害。SAR在小于10范圍內(nèi)時通常不會影響植物的正常生長[26]。本研究中的SAR小于10，說明土壤中的鈉離子含量不會對植物生長造成破壞性影響，可以滿足植物根系正常生長。

鹽堿土脫鹽處理后，也容易產(chǎn)生Mg2+、Ca2+、K+等含量降低，即土壤肥力下降，這些是植物生長的必須大量元素，因此補肥應(yīng)與淋洗同步，保證土壤能夠供應(yīng)植物生長所需養(yǎng)分。淋洗并施加20 cm厚有機肥后，無患子無死亡現(xiàn)象，葉片健康，且能維持較高的光合速率，同時，蒸騰速率也較高，說明其具有較健康的根系，能夠進行旺盛水汽交換。因此，淋洗20 cm厚有機肥+礫石組合可以有效改良G40高速崇啟段邊溝鹽堿地，并有利于植物生長。