李擎,吳景貴
新型復配改良劑對蘇打鹽堿土改良效果研究
李擎,吳景貴*
吉林農業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 吉林 長春 130118
為了探究幾種改良劑在不同配比下對蘇打鹽堿土的改良效果,本研究將硼尾礦、生物炭、腐殖酸、硫酸鋁、硫酸亞鐵這五種成分利用正交試驗的方式按照不同的比例與蘇打鹽堿土進行混合,并以不施改良劑作為對照,系統(tǒng)地研究了改良劑對鹽堿土理化性狀的影響,并以大豆的產出作為參考。研究得出:該復配改良劑可以明顯降低土壤鹽堿障礙,使土壤的pH值從8.5最高下降到7.7、堿化度從52%最高下降到25%、并且明顯提高土壤的養(yǎng)分含量;從大豆的產出來看,與對照相比,52%以上處理的豆莢數、籽粒數和豆莢數均與對照呈顯著性關系;主成分分析的結果表明,改良蘇打鹽堿土效果最好的處理為T16,其處理中各成分的用量分別為:硼尾礦0.18%、生物炭3.6%、腐殖酸2.7%、硫酸鋁0.36%、硫酸亞鐵0.23%,此配比改良劑可以對蘇打鹽堿土的改良提供參考。
鹽堿土; 復配改良劑; 硼尾礦; 正交試驗; 改良效果
土壤鹽堿化是影響生態(tài)環(huán)境和糧食產量的主要全球性問題之一[1],大約有10億hm2的鹽堿土分布在100多個國家[2-4]。我國鹽堿土總面積約為3.6×107hm2[5],其中有6%的鹽堿土耕地面積[6]。位于吉林省西部的鹽堿土屬蘇打鹽堿土,是我國三大鹽堿土之一,也是鹽堿土類型中改良利用難度較大的土壤類型,面積約3.73×106hm2,其中除了鹽堿化草地與堿斑地、鹽堿濕地、低洼易澇鹽堿地外,約有25%的低產旱田[7]。蘇打鹽堿土壤中鹽分主要以碳酸鈉和碳酸氫鈉為主,土壤膠體上含有大量的交換性鈉,含鹽量大于2 g/kg,主要特點有干時堅硬、濕時泥濘、透水透氣較差,導致作物出苗率低和生長困難,所以開發(fā)利用率較低[7],如何對其進行改良以適應作物的生長是當地亟待解決的問題。因此,蘇打鹽堿土的治理與生態(tài)環(huán)境改善是國家糧食安全基地建設的前提,也是農村經濟可持續(xù)發(fā)展的需要。
對于鹽堿土改良劑的研究國內外學者已經走了很遠的路,從有機改良劑和化學改良劑再到復合改良劑都有不同程度建樹。生物碳是有機改良劑研究中的熱點,其作為土壤改良劑的有效性已得到廣泛認可[8-10],它具有高孔隙度、富碳成分、細顆粒結構等特點[11,12],是由有機原料(如農作物秸稈、稻草、肥料、花生殼、木屑、樹葉、竹子等)通過熱化學方法,轉化而成的固體炭化物質[13,14]。越來越多的科學研究表明[15,16],施用生物炭可顯著降低鹽堿地土壤的鹽度和pH值,同時改善土壤陽離子交換量、土壤有機質、速效養(yǎng)分和作物生長[17-20]。腐殖酸同樣作為有機改良劑施入土壤,用于土壤改良具有十分顯著的功效[21]。腐植酸是動植物遺骸經過土壤微生物的分解、轉化以及地球化學的一系列過程形成并積累起來的一類高分子芳香羧酸族群有機物質,大部分地表上都有腐植酸的蹤跡[22]。已有研究指出來源于低階煤(泥炭、褐煤、風化煤)的腐植酸[23]--煤炭腐植酸因其化學穩(wěn)定性及與土壤腐植酸組成結構高度的一致性,成為最具潛力的優(yōu)質肥原料[24]。還有研究指出煤炭腐植酸能夠通過影響土壤總有機碳、飽和導水率、團聚體穩(wěn)定性、體積質量和土壤含水率等指標來改善土壤的物理性狀,并促進作物的生長[25]?;瘜W改良劑以硫酸根鹽居多,梁龍通過試驗發(fā)現,硫酸亞鐵經水解氧化后會產生H+和Fe(OH)3可以降低土壤pH值和ESP[26]。肖帆、趙蘭坡等人發(fā)現硫酸鋁中鋁離子水解過程會產生大量氫離子[27],對土壤的堿性有一定中和作用,可以降低土壤pH及ESP并促進土壤膠體凝聚的良好作用,此外Al3+對吸附在土壤膠體上的一價(Na+、K+)和二價離子(Ca2+、Mg2+)有置換作用,加速了土壤脫鹽。近年來有學者將尾礦作為土壤調理劑,硼尾礦中含有大量植物所需的中、微量元素[28],經過簡單的酸堿反應處理后造粒制成硼鎂肥,還將其與有益微生物、腐殖酸等有機物及大量元素鉀結合起來制成硼泥生物有機-無機生態(tài)肥[29],所以硼尾礦合理利用可以施用于土壤。上述研究已經表明,生物炭、硼尾礦、硫酸鋁、硫酸亞鐵和腐殖酸對土壤改良有積極影響,但鹽堿土往往具有多種因素的脅迫,比如孔隙結構差,土壤養(yǎng)分匱乏及含鹽量高等,需要從多方向進行治理。
鑒于前人對鹽堿地改良的研究多側重于單一或兩種改良劑配合施用,而對多種改良劑復混的研究卻鮮有報道,本研究擬通過硼尾礦、生物炭、腐殖酸、硫酸鋁、硫酸亞鐵五種改良劑復配施用對蘇打鹽堿土理化性質及大豆生長的影響,篩選出最合適的復配型改良劑,以期為松嫩平原蘇打鹽堿土改良劑的合理復配提供試驗依據和參考方法。
供試土壤取自吉林省松原市雙子生態(tài)農業(yè)開發(fā)有限公司水田試驗基地(124°48'28′′E,45°10'09′′N)。試驗地有機質含量為5.62 g/kg,堿解氮12.5 mg/kg,速效磷39.42 mg/kg,速效鉀561.2 mg/kg,pH值為8.96,電導率為1 094.2 μs/cm,陽離子交換量4.73 cmol/kg,堿化度為46.3%,采集土壤深度為0~20 cm,去除礫石和根葉雜質,以備試驗。
本試驗所采用改良劑中,硼尾礦來自遼寧丹東寬甸東鎂化工廠,以SiO2(32.8%)、S(8.63%)、MgO(7.73%)、B2O3(3.51%)為主要成分,同時還含有Al(1.81%)、Mn(1.69%)、Ca(1.15%)等多種微量元素,pH值3.66±0.25;生物炭來自于吉林省明泰再生能源有限公司,是該公司將富含有機質的廚余垃圾投入1 000-1 200 ℃的絕氧狀態(tài)的密閉滾筒中,停留5 min后,廚余垃圾在高溫絕氧的環(huán)境中會發(fā)生熱解反應,經熱解反應后形成微碳化物、氣化油和汽態(tài)水,有機碳含量270.12 g/kg,全氮9.2 g/kg,全磷16.01 g/kg,全鉀2.15 g/kg;腐殖酸為工業(yè)褐煤,成色為褐黑色,含碳量570 g/kg,pH值4.6。硫酸鋁和硫酸亞鐵均為分析純試劑;供試作物為大豆,品種為東生118。
試驗設計參考馮修為利用生物碳等改良劑修復污染土壤的方法[30],按照五因素四水平選擇L16(54)正交表,五因素為硼尾礦,生物炭,硫酸鋁,腐殖酸,硫酸亞鐵,四水平為各因素四個施用量(表1)。以不施改良劑為對照(T0),共17個處理,各處理各因素施用量見表2。試驗于2021年7-10月在吉林省長春市農業(yè)機械研究所溫室大棚開展,棚內晝溫25~30 ℃,夜溫14~25 ℃。裝土所用容器為高15 cm直徑18 cm的PVC桶,每桶裝過2 mm篩的風干土1.5 kg,容重以1.52 g/cm3為標準,裝土前將土壤與稱好的改良劑充分混勻,為避免在裝土時各桶有土壤緊實度方面的差異,分3次裝入,每次加入高度5 cm。培養(yǎng)時保持田間持水量70%,每隔2 d用重量法澆水找齊各桶持水量。為防止鹽分流失,花盆下墊塑料托盤滲出的溶液在返倒回桶中。每盆底部裝有細紗布,防止土從底部漏出。每個處理重復3次,每桶播種6顆大豆,幼芽成熟后每桶保留4株壯苗。于110 d(大豆一個生長季)后收獲植株并取土。
表 1 改良劑的成分及施用量
表 2 改良劑各成分施用量
培養(yǎng)110天后,大豆的成熟期采集豆莢,以目測法數出豆莢數和籽粒數,在烘箱中烘至恒重后給籽粒稱重。土壤分三層采集,每層5 cm,三層土壤用四分法混合,取回實驗室自然陰干后挑出動植物殘體,研磨并分別過0.15 mm、0.85 mm篩,各指標測定方法參照《土壤農業(yè)化學》[31],均采用常規(guī)方法:pH值、電導率采用電位法(土水比為1:5);有機質采用重鉻酸鉀外加熱法;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法;堿解氮采用堿解擴散法;速效磷采用碳酸氫鈉法;陽離子交換量采用乙酸鈉-火焰光度法,交換性鈉采用NH4OAc-NH4OH-火焰光度法,堿化度為陽離子交換量與交換性鈉的比值,以百分數表示。
采用Microsoft Office Excel 2018軟件進行數據分析處理,采用SPSS Statistics 26進行方差分析(ANOVA),差異顯著性檢驗采用LSD法,顯著性水平為<0.05,分析比較不同配比對鹽堿土的改良效果。利用主成分分析對本試驗中測得的土壤理化性質和大豆產出的各項指標進行綜合分析,其中逆向指標進行負處理,主成分因子得分作為改良劑效果優(yōu)劣的判別標準。所有圖片采用Origin 2021軟件制作。
不同處理對鹽堿土pH值的影響如圖1所示,不同處理的pH值較T0均有不同程度的減小,且差異顯著的處理有12個,T3和T11處理pH值最低為7.73和7.8。圖2為不同因素不同水平對土壤pH值的均值效應圖,隨著硼尾礦施量水平的增加pH值呈現波段式的下降,說明硼尾礦具有降低pH值的潛力,其在0.09%水平時pH值最低;生物炭和腐殖酸作為有機碳源施入,降低pH值的趨勢相似,其均在2.7%水平時pH值有上升趨勢;硫酸鋁和硫酸亞鐵的增加使土壤pH值呈下降趨勢。
不同處理對土壤電導率(EC值)的影響如圖1所示,除T15、T16外各處理與T0相比電導率有不同程度的提高。其中T7處理最高,較T0相比提高了195.45%。各處理均與T0呈顯著性水平,T15、T16處理比T0略低,為753 μs/cm、832.67 μs/cm。圖2為各成分不同水平對土壤EC的均值效應圖,隨著各成分施量的增加,電導率呈不同趨勢,碰尾礦和有機成分增加時,電導率增加后減少,硫酸鹽類的增加呈波段式增加,總體呈上升趨勢。
圖 1 不同配比改良劑添加對土壤pH值、電導率(EC值)的影響
注:不同小寫字母代表在<0.05水平上不同處理間差異顯著,下同。
Note : Different lowercase letters represent significant differences between different treatments at the P < 0.05 level, the same below.
圖 2 改良劑不同水平對土壤pH值和電導率(EC值)影響的
土壤由于鹽堿障礙養(yǎng)分往往利用低,土壤的養(yǎng)分一定程度也可以作為評價鹽堿土的重要指標。不同配比改良劑對土壤有機質、速效養(yǎng)分的影響如圖3所示,施加改良劑的處理與T0相比,均提高了土壤中的有機質含量,且均存在顯著性差異。除T1、T14處理外,其余各處理與T0相比,有機質含量均增加三倍以上;各處理堿解氮含量的差異與有機質變化規(guī)律相似,各處理除T8、T14外均超過了T0,且與T0有顯著性水平的有12個處理,最高為T12處理,與其他處理相比均呈顯著水平,其次是T4處理;T12和T9處理與T0相比均顯著提高了速效磷的含量,分別提高了45.4%和63.57%%;除T3處理外,其余各處理均降低了土壤中的速效鉀含量,T5、T6、T8、T13、T14和T16差異顯著,其它各處理差異不顯著,與T0相比,T8處理土壤中的速效鉀的含量最低,降低了56.57%。
改良劑不同水平對土壤有機質和速效養(yǎng)分的影響顯示(圖4),生物炭施量水平的增加對有機質與pH值的影響呈相反趨勢。腐殖酸為第二個有機成分,隨著施量增加折線趨陡,說明腐殖酸對土壤有機質的增加影響較大;堿解氮的含量隨硼尾礦施量的增加呈現波段式增加,與土壤pH值呈現的規(guī)律相似,其分別在0.9%和1.8%達到峰值,硫酸鋁添加量在0.72%時達到最高,隨后出現下降趨勢,說明一定量的硫酸鋁可以提高土壤的堿解氮含量;硼尾礦、生物炭、硫酸鋁在少量添加時可以增加速效磷的含量;不同改良劑施量增加對土壤的速效鉀均有降低趨勢,鹽堿土鉀含量相比于其他土壤來說較高,但利用率較差,速效鉀的降低可以一定程度上說明促進土壤中鉀的轉換和作物吸收,硫酸鋁水平的增加使土壤速效鉀含量逐漸降低,相較于其他因素更為穩(wěn)定。
圖 3 不同配比改良劑添加對土壤有機質及速效養(yǎng)分的影響
圖 4 改良劑不同水平對土壤有機質、速效養(yǎng)分含量的影響
注:圖中字母OM、AN、AP、AK分別代表土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀。
Note : The letters OM, AN, AP and AK represent soil organic matter, available nitrogen, available phosphorus and available potassium, respectively.
不同處理對土壤陽離子交換量、交換性鈉、堿化度的影響(表3)發(fā)現陽離子交換量的變化范圍為3.96~7.83 cmol/kg之間,交換性鈉的變化范圍為1.81~2.28 cmol/kg之間,堿化度大小的影響因素更多為陽離子交換量。T9、T10、T13、T15、T16的陽離子交換量與T0相比呈顯著水平,其中T10處理陽離子交換量最高為7.83 cmol/kg;交換性鈉差異不顯著,數值在1.81~2.61 cmol/kg之間;各處理與T0相比堿化度差異不顯著,但變化范圍較大從52.01%降到25.48%,處理T16、T9、T10、T13、T5、T1均在30%以下,占總體數量的35.24%。不同改良劑的五個水平對陽離子交換量、交換性堿化度的影響顯示(圖5),隨著各因素添加量水平的增加,陽離子交換量呈現不同程度的增加趨勢,其中硼尾礦施量水平增加陽離子交換量的折線最陡,說明硼尾礦對陽離子交換量影響較大,其次為腐殖酸。
注:表中數值為平均數±標準差;不同小寫字母代表在<0.05水平上不同配比改良劑間差異顯著;表中字母CEC、NaE、ESP分別代表土壤陽離子交換量、交換性鈉、堿化度。下同。
Note : The values in the table are mean ± standard deviation ; different lowercase letters represent significant differences between different ratios of modifiers at the< 0.05 level ; the same below;The letters CEC, NaE and ESP represent soil cation exchange capacity, exchangeable sodium and exchange sodium percentage.
作物產量是鹽堿土改良效果最直觀的表現,也是改良最終的目的,從表4中可以看出所有處理的豆莢數和籽粒數均超過了T0處理,從豆莢數看,與T0呈顯著性水平的處理占總處理的82.35%,T16處理最高,較T0增加了193%;從籽粒數量看,與T0呈顯著性水平的處理占總處理的52.94%,T14、T16處理最多;從籽粒重量看,除T1處理外均超過T0處理,與T0呈顯著性水平的處理占總處理的64.71%,說明復配改良劑的施入對大豆產量有一定的促進作用。
表 4 不同配比改良劑添加對大豆單株豆莢數、籽粒數、籽粒重的影響
利用主成分分析,對指標進行綜合評價,如表5所示,根據特征根值大于1的原則,提取了4個主成分,四個主成分的貢獻率分別為33.70%、21.08%、14.06%和12.12%,累計貢獻率為80.97%>80%。因此采用這四個主成分對鹽堿土改良效果進行綜合評價。由表5可知,第一主成分中,處理T13、T14、T16得分較高;第二主成分中,處理T3、T11、T12得分較高;T8、T15、T16在第三主成分中得分較高;第四主成分T3、T4、T12得分較高;綜合得分T13、T15、T16處理得分較高。
表 5 方差解釋率
表 6 各主成分綜合得分
降低土壤的鹽度和堿化度,緩解土壤生物的鹽脅迫,從而持續(xù)恢復土壤生態(tài)功能,一直是鹽漬化土壤改良的核心目標。土壤的鹽度和堿化度往往跟施入物料的含鹽量和鹽分組成有著最直接的關系。已經有很多研究表明施入有機物料可以降低土壤的pH值和EC[32,33],陽離子交換量與土壤中有機質總量呈正相關的關系,是因為腐殖質中含有羥基、酚羥基、酚基等多種功能團,可以增加土壤膠體與陽離子的交換點位[34],本研究中生物炭和腐殖酸為復配改良劑中有機成分,均具有豐富的官能團,在堿性條件下帶有負電荷,可以吸收H+等陽離子基團,是很好的陽離子吸附劑[35],從而使土壤堿化度降低。隨著改良劑中生物炭和腐殖酸施用量的增加,土壤的pH值、堿化度均有下降趨勢,印證了前人的研究,同時電導率呈升高后下降,可能是由于改良劑各成分的大量施入導致含鹽量升高。改良劑中的化學成分為硫酸鋁和硫酸亞鐵,硫酸鹽類在改善鹽堿障礙與有機成分過程不同,其可以直接參與土壤中鹽的置換和絡合,當硫酸鋁施入土壤后,Al3+經由水解作用生成大量的H+,這些H+可以中和土壤中的OH-,使土壤的pH值降低[36],另一方面這些H+還能促進碳酸鹽的溶解,經溶解后釋放出Ca2+、Mg2+可以將土壤膠體上吸附的Na+交換至土壤溶液中,再通過排水作用將交換下來的Na+以及其他鹽分離子排出,從而降低土壤的堿性和鹽分含量[37]。這也解釋了硫酸鋁和硫酸亞鐵的施入量增加,讓pH值和堿化度降低,但電導率呈波段式上升,施量少的時候一方面增加了土壤的鹽分,增加施量后,除了與土壤中致堿離子發(fā)生化學反應的部分,剩余部分殘留在土壤導致了鹽分又上升。前人一直將硼尾礦作為微肥,本研究首次將硼尾礦作為改良劑,其可以降低土壤pH值,可能由于硼在土壤中以硼酸[B(OH)3]的形式存在,還有少量以硼酸根離子[B(OH)4-]的形式存在[38],這種一元弱酸在水中水解會產生大量H+,而讓土壤pH值降低,解釋了本研究中硼尾礦施量增加pH值下降的原因。
不同配比改良劑施入土壤均可對土壤的有機質、速效養(yǎng)分有不同程度的促進作用,由于改良劑各成分的性質不同、比例不同,所以作用在土壤中增加養(yǎng)分的程度也不一樣,這是導致效果不一的主要原因。復配改良劑的各成分本身營養(yǎng)成分較少,僅腐殖酸和生物炭有機成分較高,所以復配改良劑對土壤養(yǎng)分的提高是間接的,改良劑的施用先降低了土壤的鹽堿障礙,進而促進了土壤養(yǎng)分。生物炭對作物和土壤的影響主要與生物炭的種類、來源和制作工藝有關,從物理角度分析,生物炭比表面積較大具有很強的吸附能力,可以對土壤中的養(yǎng)分持續(xù)釋放,更適合對土壤長期的改良[39]。腐殖酸施量水平的增加對土壤有機質含量增加最有效(圖4),可能是由于腐殖酸提供了豐富的碳源,刺激了微生物的生長,提高了微生物活性,改變了土壤微生物區(qū)系,改善土壤團聚結構,增加土壤通透性,所以能夠活化土壤速效養(yǎng)分的轉化與循環(huán)[40],但由于時間較短,對速效養(yǎng)分含量的提高不太明顯。
利用主成分分析對改良后土壤和大豆作出綜合評價,從表5綜合得分的規(guī)律可以看出,得分一定程度上與硼尾礦的添加量有關,T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12的硼尾礦施量為0.27%到0.36%之間,說明硼尾礦添加量在高水平下效果一般,T5、T10、T11由于生物炭和腐殖酸比重較大,對硼尾礦的硼害有一定的緩沖作用,得分相對其他高水平的施量來說得分稍高一點。T1、T2、T3、T4、T13、T14、T15、T16處理的硼尾礦添加量為0.09%和0.18%之間,在此水平下較高,說明硼尾礦低水平的添加量與其他因素復配有一定效果,其中T1和T14處理相對于硼尾礦相同的添加量得分較低,兩個處理中生物炭和腐殖酸為低水平(分別為0.9%和0.9%~1.8%之間),說明如果改良劑中有機組分含量少改良效果會相對較差。T4和T14處理沒有隨著有機組分比重增大而增大,可能是由于硫酸鋁的添加量較大為1.08%,最高水平的硫酸鋁雖然可以提高土壤陽離子交換量、降低堿化度,但其在第三水平出現下降拐點,導致改良效果不如其他處理。
改良劑添加水平不同,所達到的效果也不同,并不是呈現出施用量越大效果越好的現象。隨著硼尾礦施量的增加,土壤pH值和ESP會波段式下降,說明硼尾礦具有改良土壤的潛力,但應該斟酌施量,才能發(fā)揮最好的效果。硼在土壤中主要以硼酸的形式存在[41],適量的硼可以增加土壤中有效硼的含量,對作物生長是有益的,但過量的硼在土壤中會被固定[42],造成硼毒害的現象,導致土壤退化。生物炭在改善退化土壤[43,44]和污染土壤[45, 46]方面有很大的潛力,通過本試驗研究發(fā)現,生物炭和硼尾礦在合適的比例條件下,可以避免有害元素對植物的侵害,這與前人的研究一致[47]。
幾種改良劑復配添加使土壤pH值和堿化度均明顯下降,同時可以提高土壤的有機質和速效養(yǎng)分,并促進了大豆的豆莢數、籽粒數以及籽粒重,所以復配使用能夠明顯降低土壤的鹽堿障礙。綜合土壤理化指標、土壤養(yǎng)分、鹽堿指標及大豆的產量,改良效果較好的處理為T16處理(硼尾礦0.18%、生物炭3.6%、腐殖酸2.7%、硫酸鋁0.36%、硫酸亞鐵0.23%),此比例復配對蘇打鹽堿土改良效果最好,可以為吉林省西部蘇打鹽堿土的改良提供參考。
[1] Singh K. Microbial and enzyme activities of saline and sodic soils [J]. Land Degradation Development, 2016,27:706-718
[2] Liu S, Hou X, Yang M,Factors driving the relationships between vegetation and soil properties in the Yellow River Delta, China [J]. Catena, 2018,165:179-185
[3] Wong VNL, Greene RSB, Dalal RC,. Soil carbon dynamics in saline and sodic soils: a review [J]. Soil Use & Management, 2010,26(1):2-11
[4] Xia J, Ren J, Zhang S,Forest and grass composite patterns improve the soil quality in the coastal saline-alkali land of the Yellow River Delta, China [J]. Geoderma, 2019,349:25-35
[5] Liu L, Bai X, Jiang Z. The generic technology identification of saline–alkali land management and improvement based on social network analysis [J]. Cluster Computing, 2019,22(6):13167-13176
[6] 劉國輝,買文選,田長彥.施用有機肥對鹽堿土的改良效果:Meta分析[J].農業(yè)資源與環(huán)境學報,2023,40(1):86-96
[7] 徐子棋,許曉鴻,王梓默.松嫩平原蘇打鹽堿地成因,特點及治理措施研究進展[C]//東北三省水利學會2017年學術 年會.吉林省水利學會遼寧省水利學會黑龍江省水利學會,2017
[8] Abbas G, Abrar MM, Naeem MA,. Biochar increases salt tolerance and grain yield of quinoa on saline-sodic soil: multivariate comparison of physiological and oxidative stress attributes [J]. Journal of Soils and Sediments, 2022,22(5):1446-1459
[9] Sadegh‐Zadeh F, Parichehreh M, Jalili B,. Rehabilitation of calcareous saline‐sodic soil by means of biochars and acidified biochars [J]. Land Degradation Development, 2018,29(10):3262-3271
[10] Duarte SDJ, Glaser B, Cerri CP. Effect of biochar particle size on physical, hydrological and chemical properties of loamy and sandy tropical soils [J]. Agronomy, 2019,9(4):165-165
[11] Cui Q, Xia J, Yang H,. Biochar and effective microorganisms promote Sesbania cannabina growth and soil quality in the coastal saline-alkali soil of the Yellow River Delta, China - ScienceDirect [J]. Science of The Total Environment, 2020,756:143801
[12] Rajapaksha AU, Ahmad M, Vithanage M,. The role of biochar, natural iron oxides, and nanomaterials as soil amendments for immobilizing metals in shooting range soil [J]. Environmental Geochemistry and Health, 2015,37(6):931-942
[13] Shaheen SM, Khan NN, E HNE,. Wood-based biochar for the removal of potentially toxic elements in water and wastewater: A critical review [J]. International Materials Reviews, 2018:1-32
[14] Zhang X, Huang R, Cao Y,. Rapid conversion of red mud into soil matrix by co-hydrothermal carbonization with biomass wastes [J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021,9(5):106039
[15] Anil SK, Abhijeet A, Imlisongla A,Sustainable utilization of rice straw to mitigate climate change: A bioenergy approach [J]. Materials Today: Proceedings, 2020,46(P11):5366-5371
[16] Sepúlveda-Cadavid C, Romero JH, Torres M,Evaluation of a biochar-based slow-release p fertilizer to improveP use, yield, and nutritional quality [J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2021,21(4):2980-2992
[17] El-Naggar A, Lee SS, Rinklebe J,. Biochar application to low fertility soils: A review of current status, and future prospects [J]. Geoderma, 2019,337:536-554
[18] Luo X, Liu G, Xia Y,. Use of biochar-compost to improve properties and productivity of the degraded coastal soil in the Yellow River Delta, China [J]. Journal of Soils and Sediments, 2017,17(3):780-789
[19] Ullah S, Dahlawi S, Naeem A,Biochar application for the remediation of salt-affected soils: Challenges and opportunities [J]. Science of the Total Environment, 2017,625:320-335
[20] Ullah S, He L, Ali I,. Biochar coupled with contrasting nitrogen sources mediated changes in carbon and nitrogen pools, microbial and enzymatic activity in paddy soil [J]. Journal of Saudi Chemical Society, 2020,24(11):835-849
[21] 顧鑫,任翠梅,楊麗,等.天然煤炭腐植酸對鹽堿土改良效果的研究[J].灌溉排水學報,2017,36(9):1672-3317
[22] 顧鑫,任翠梅,王麗娜,等.施用腐植酸改良大慶蘇打鹽堿土的效應[J].中國土壤與肥料,2021(4):77-82
[23] 李美蘭,李文娟,時偉杰.風化煤中提取腐殖酸研究[J].山東化工,2015,44(2):1008-021X
[24] 武麗萍,曾憲成.煤炭腐植酸與土壤腐殖酸性能對比研究[J].腐植酸,2012(3):1-10,21
[25] Ahmad I, Ali S, Khan SK,.煤炭腐植酸作為土壤改良劑對土壤物理性質和小麥產量的影響[J].腐植酸,2016(3):26-32
[26] 梁龍.不同化學改良劑對重度蘇打鹽化土改良機理模擬研究[D].太原:山西大學,2015:51-52
[27] 肖帆,王韻瑤,王鴻斌,等.不同改良劑及組合對蘇打鹽堿土改良效果[J].吉林農業(yè)大學學報,2023,45(3):340-345
[28] Atique-ur-Rehman, Qamar R, Hussain A,. Soil applied boron (B) improves growth, yield and fiber quality traits of cotton grown on calcareous saline soil [J]. PLoS ONE, 2020,15(8):e231805
[29] 李曉冰,尹微,江志陽,等.硼泥生物有機-無機生態(tài)肥肥效試驗總結[J].化肥工業(yè),2014,41(5):72-76
[30] Xiu WF, Xiao WC, Xin XL,. Phytoremediation of multi-metal contaminated soil in iron-steel industrial area withL. and optimized amendments [J]. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 2020,14(4):492-498
[31] 魯如坤.土壤農業(yè)化學分析方法[M].北京:中國農業(yè)科技出版社,2000
[32] 王靜.不同土壤改良物質對燕麥生長發(fā)育及土壤理化性狀的影響[D].呼和浩特:內蒙古大學,2019
[33] Ya QW, Ming G, He TC,. Organic Amendments promote saline-alkali soil desalinization and enhance maize growth [J]. Frontiers in Plant Science, 2023,14:1177209-1177209
[34] 吳晶.固廢物農用及其對濱海鹽土的改良作用研究[D].保定:河北農業(yè)大學,2021
[35] 孫一博.生物炭和腐殖酸聯合修復鹽堿土的研究[D].包頭:內蒙古科技大學,2020
[36] 趙蘭坡,王宇,馮君.松嫩平原鹽堿地改良利用:理論與技術[M].北京:科學出版社,2013
[37] 趙蘭坡,馮君,王宇,等.松嫩平原鹽堿地種稻開發(fā)的理論與技術問題[J].吉林農業(yè)大學學報,2012,34(3):237-241
[38] Brown PH, Bellaloui N, Wimmer MA,. Boron in plant biology [J]. Plant biology, 2002,4(2):205-223
[39] Rasouli F, Pouya AK, Ghane F,. Investigating the effect of gypsum on yield and chemical composition of wheat under sodic condition (case study: Marvdasht plain, Fars Province) [J]. 2014,112:149-156
[40] 張宏媛,盧闖,逄煥成,等.亞表層培肥結合覆膜提高干旱區(qū)鹽堿地土壤肥力及優(yōu)勢菌群豐度的機理[J].植物營養(yǎng)與 肥料學報,2019,25(9):1461-1472
[41] 付喜林,楊曉軍,符寒光.改善含硼尾礦活性的研究[J].上海化工,2016,41(9):16-19
[42] 吳秀麗.楊樹對硼脅迫的生理及分子響應機制研究[D].綿陽:西南科技大學,2015
[43] O’Connor J, Hoang SA, Bradney L,. A review on the valorisation of food waste as a nutrient source and soil amendment [J]. Environmental Pollution, 2021,272:115985
[44] Melo MT, Bottlinger M, Schulz E,. Management of biosolids-derived hydrochar (Sewchar): Effect on plant germination, and farmers' acceptance [J]. Journal of Environmental Management, 2019,237:200-214
[45] Qin P, Wang H, Yang X,. Bamboo- and pig-derived biochars reduce leaching losses of dibutyl phthalate, cadmium, and lead from co-contaminated soils [J]. Chemosphere, 2018,198:450-459
[46] Yan QZ, Guo XS, Qian CM,. Arsenic availability and transportation in soil-rice system affected by iron-modified biochar [J]. Journal of Central South University, 2021,28(6):1901-1918
[47] Xie S, Yu G, Jiang R,. Moderate sewage sludge biochar application on alkaline soil for corn growth: a field study [J]. Biochar (Online), 2021,3(2):135-147
Effect of New Compounding Improver on Soda Saline-alkali Soil Improvement
LI Qing, WU Jing-gui*
130118,
In order to deeply investigate the improvement effect of multiple improvers on soda saline soil in different ratios, this study adopted the orthogonal test method, mixing five ingredients--boron tailings, biochar, humic acid, aluminum sulfate and ferrous sulfate, with soda saline soil in different ratios, and using soda saline soil as a control, to systematically study the effect of improvers on the physical and chemical traits of the saline soil, with the outputs of soybeans as a reference. Specifically, the pH, conductivity, organic matter, quick nutrients, exchangeable sodium, cation exchange quantity, alkalinity of the saline soil as well as the number of pods, seeds and pod weight of soybean were determined. The study concluded that: the compound improvers could significantly reduce the soil salinity barrier, the soil pH value decreased down from 8.5 to a maximum of 7.7, the alkalinity decreased from 52% to maximum of 25%, and the soil nutrient content was significantly increased; from the output of soybeans, the number of pods, seeds, and pod weights of more than 52% of the treatments showed a significant relationship with that of the control; and the results of the principal component analysis showed the treatment with the best effect of improving soda saline soil was T16, and the amount of each component in its treatment was 0.18% boron tailings, 3.6% biochar, 2.7% humic acid, 0.36% aluminum sulfate, and 0.23% ferrous sulfate, and this ratio of the improvers can be used as a reference for the improvement of soda saline soil.
Saline-alkali soil; compound improver; boron tailings; orthogonal test; improvement effect
S156.2
A
1000-2324(2023)05-0746-12
10.3969/.issn.1000-2324.2023.05.015
2023-11-03
2023-11-14
吉林省重大科技專項:鹽漬土稻田土壤障礙消減與產能提升關鍵技術研究(20230302010NC)
李擎(1996-),男,碩士研究生,研究方向:鹽堿土改良. E-mail:lq15149930899@qq.com
Author for correspondence. E-mail:wujingguiok@163.com