茶渣生物有機(jī)肥對(duì)溫室鹽堿土改良的效果

程萬(wàn)莉 王淑英 趙剛 樊廷錄

摘要：以蘭州新區(qū)典型溫室鹽堿化土壤為研究對(duì)象，系統(tǒng)深入的研究了施用茶渣生物有機(jī)肥對(duì)溫室鹽堿土壤的影響。結(jié)果表明：與單施化肥相比，施用有機(jī)肥處理的土壤pH均有所下降，其中全量施用有機(jī)肥處理下降最大，下降幅度由大到小依次為全量施用有機(jī)肥、半量施用有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理，降幅在1.68%～7.14%。與單施化肥相比，施用茶渣有機(jī)肥降低了土壤的堿化度，全量施有機(jī)肥由中度堿化土變?yōu)檩p度堿化土。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施、全量施用有機(jī)肥和半量施用有機(jī)肥處理不同土層平均鹽分含量分別為2.26、2.13、2.32 g/kg，均低于單施化肥處理的2.61 g/kg，表明施用有機(jī)肥可降低土壤鹽分含量，其中全量施用有機(jī)肥處理降鹽效果最佳。在0～40 cm土層，陰離子以NO3- 和SO42-為主，其中全量施用有機(jī)肥處理含量最低;陽(yáng)離子以Ca2+ 和Na+為主，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理含量最低。綜上所述，茶渣生物有機(jī)肥對(duì)鹽堿化土壤有良好的改良作用。

關(guān)鍵詞：茶渣生物有機(jī)肥;溫室;鹽堿土;土壤改良

中圖分類(lèi)號(hào)：S156.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2020）02-0049-06

Abstract：In this study， the typical salinization greenhouse in lanzhou new area was taken as the research object， and the influence of application of bioorganic fertilizer of tea residue on salinization soil in lanzhou new area was studied systematically and deeply. The results showed that compared with the single application chemical fertilizer treatment（CF）， the pH value of full apply organic fertilizer treatment（OF） soil treated with organic fertilizer decreased， among which the total application OF treatment decreased the most. The decrease range is from large to small was OF treatment， apply half as much organic fertilizer treatment（HF） and Combined application of organic and inorganic fertilizer treatment（MF）， which was 1.68%～7.14%. Compared with CF treatment， the application of tea residue organic fertilizer reduced the degree of alkalinization of soil， and OF treatment changed from moderate alkalinized soil to mild alkalinized soil. The average salt content in different soil layers treated with MF treatment， OF treatment and HF treatment? was 2.26 g/kg， 2.13 g/kg and 2.32 g/kg， respectively， lower than 2.61 g/kg treated with CF treatment， indicating that the application of organic fertilizer could reduce the soil salt content， among which OF treatment had the best effect of reducing salt. The anions are mainly NO3- and SO42-， among which the content of OF treatment is the lowest in the 0～40 cm soil layer. The cations were mainly Ca2+ and Na+， and the content of MF treatment was the lowest. In conclusion， the bioorganic fertilizer of tea residue has a good effect on the improvement of salinized soil.

Key words：Tea residue biological organic fertilizer;Greenhouse;Saline-alkali soils;Soil improvement

鹽堿土是指陰陽(yáng)離子含量失衡的土壤。灌溉后土壤水分蒸發(fā)增強(qiáng)，鹽隨水動(dòng)，使作物根層抑制的部分鹽分離子重新積累于土壤表層，加劇鹽堿程度[1 - 4 ]。蘭州新區(qū)規(guī)劃現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和生態(tài)建設(shè)示范220 km2，然而，該區(qū)干旱缺水，建設(shè)過(guò)程中依靠引大入秦工程引水漫灌，加之特殊的地形地貌和成土母質(zhì)導(dǎo)致土壤在沉積過(guò)程中積累了大量的可溶性無(wú)機(jī)鹽，導(dǎo)致土壤鹽堿化[5 - 7 ]。近年該區(qū)次生鹽堿化耕地已超過(guò)200 km2，嚴(yán)重的區(qū)域甚至出現(xiàn)耕地棄種棄用現(xiàn)象。溫室土壤鹽堿化嚴(yán)重制約著蘭州新區(qū)現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，是新區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外鹽堿化土壤改良的主要辦法是排灌洗鹽和篩選抗鹽堿化植物。但是洗鹽工程量大，抗鹽堿作物品種選育周期長(zhǎng)，難以及時(shí)解決蘭州新區(qū)土壤鹽堿化的問(wèn)題[8 - 9 ]，亟需科學(xué)有效低成本的鹽堿化土壤治理和改良技術(shù)。而茶渣生物有機(jī)肥因其發(fā)酵原料的特殊性，能中和堿化土壤中的鹽分，調(diào)解土壤酸堿度，肥料中的有益菌種可改善鹽堿土壤作物根際微環(huán)境，從根本上降低鹽堿土壤的鹽分含量，實(shí)現(xiàn)鹽堿土的徹底改良[10 ]。我們通過(guò)在蘭州新區(qū)典型鹽堿化土壤施用茶渣生物有機(jī)肥，研究溫室耕層土壤鹽堿化程度、鹽分含量及組成，以期為蘭州新區(qū)鹽堿化土壤改良和溫室產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在蘭州新區(qū)中川鎮(zhèn)兔墩村（36°31′ N，103° 37′ E），屬引大入秦灌區(qū)腹地，典型的溫帶半干旱大陸性氣候，海拔1 910 m，年降水量300～350 mm，地下水埋深70 m，含堿量高，土質(zhì)為黃綿土。

1.2? ?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用有機(jī)肥為甘肅鴻遠(yuǎn)生物科技有限公司生產(chǎn)的高效功能型生物肥料，利用康師傅茶飲生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢棄茶渣與高原天然綠色牧場(chǎng)的羊糞，添加一定量微生物菌劑，按一定比例高溫發(fā)酵而成。成品肥料中活性微生物數(shù)量超過(guò)3.2億個(gè)/g，生物菌群存活時(shí)間超過(guò)720 d。指示作物為草莓，品種紅顏。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在設(shè)施溫室中進(jìn)行，設(shè)4個(gè)處理。處理CF單施化肥，底肥施用量為硫酸鉀90 kg/hm2 ，普通過(guò)磷酸鈣180 kg/hm2，每隔15 d噴施3 g/kg磷酸二氫鉀1次。處理OF全施用有機(jī)肥，施用量為45 000 kg/hm2。處理HF施肥量為1/2 OF，即有機(jī)肥施用量為22 500 kg/hm2。處理MF施肥量為1/3 OF+1/2CF，即施用有機(jī)肥15 000 kg/hm2 +施用化肥（硫酸鉀45 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣90 kg/hm2，每隔15 d噴施3 g/kg磷酸二氫鉀1次）。

2018年6月下旬草莓收獲后，每個(gè)處理按照“S”形布點(diǎn)，采用5點(diǎn)采樣法采集0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土壤（試驗(yàn)區(qū)40 cm以下為沙礫層，所以土層剖面取到40 cm），將同一土層的土樣充分混勻后四分法收集帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，研磨、過(guò)篩后裝瓶待測(cè)。

1.4? ?測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤pH采用水土質(zhì)量比1∶1用pH酸度計(jì)測(cè)定。鹽分離子測(cè)定中土壤浸提液采用去離子水制備，按水土質(zhì)量比5∶1混合，震蕩3 min，立即離心過(guò)濾后待測(cè)。HCO3-用雙指示劑鹽酸滴定法，Cl-用硝酸銀滴定法，SO42-用EDTA間接絡(luò)合滴定法，NO3-用CaCl2浸提，連續(xù)流動(dòng)注射分析儀測(cè)定（AA3），Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法測(cè)定，K+、Na+用火焰光度計(jì)法測(cè)定。土壤堿化度（ESP，Exchange Sodium Percentage）的計(jì)算參照LY-T 1249-1999進(jìn)行，用土壤中交換性鈉與陽(yáng)離子交換總量來(lái)表示，即：ESP =（交換性鈉/陽(yáng)離子交換量）×100%

1.5? ?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行所有原始數(shù)據(jù)處理及作圖。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?耕層土壤pH下降幅度

由圖1可知，與單施化肥處理相比，施用有機(jī)肥處理的土壤pH均有所下降，其中全量施用有機(jī)肥處理下降幅度最大，各處理下降幅度由大到小依次為OF、HF、MF，降幅在1.68%～7.14%。不同處理不同土層降低幅度不同。OF處理0～10、10～20、20～40 cm的pH分別由CF處理的8.68、8.74、8.94降至8.06、8.17、8.32，表明該生物有機(jī)肥對(duì)降低溫室耕層土壤pH效果明顯?？赡苤饕且?yàn)樵囼?yàn)用生物有機(jī)肥是以酸性的茶渣和羊糞發(fā)酵而成的微酸性肥料，可中和部分堿性離子;生物有機(jī)肥會(huì)增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增加作物根系分泌物，以及微生物本身代謝產(chǎn)生大量氨基酸，其均具有緩沖中和土壤堿性物質(zhì)的作用。

2.2? ?耕層土壤堿化度

土壤堿化度（ESP）可定量描述土壤的堿化程度，用于鹽堿土改良效果評(píng)價(jià)。堿化度用土壤膠體上吸附的可交換性Na+的飽和度來(lái)表示，其值可作為鹽堿土分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，將ESP > 20%的土壤定義為堿土，5% < ESP < 20%的土壤定義為堿化土，其中5%< ESP < 10%的為輕度堿化土，10%< ESP < 15%的為中度堿化土，15%< ESP < 20%為強(qiáng)堿化土。

從圖2可知，除OF為輕度堿化土外，其它施肥處理溫室耕層均為中度堿化土壤，表明生物有機(jī)肥可顯著降低土壤的堿化度。這可能是因?yàn)槲⑺嵝陨镉袡C(jī)肥可緩沖土壤堿度，促進(jìn)堿化土壤中Na+的脫除，降低Na+與Ca2+和Mg2+的比值，促進(jìn)土壤膠體上可交換性陽(yáng)離子與Na+的交換，降低土壤堿化度。不同土層施用有機(jī)肥處理堿化度較單施化肥處理均有不同幅度下降，其中20～40 cm土層下降幅度最大，為12.71%～35.57%;0～10 cm土層下降幅度最小，為12.18%～21.94%。這可能是因?yàn)闇厥覂?nèi)部是一個(gè)相對(duì)密閉獨(dú)立的環(huán)境，溫度較高，土壤蒸發(fā)和植物蒸騰量大，鹽分離子會(huì)隨水向上遷移，同時(shí)溫室內(nèi)部滴灌系統(tǒng)淋溶低，使得鹽分離子在表層（0～20 cm）土壤大量積聚導(dǎo)致的。

2.3? ?耕層土壤鹽分含量

從圖3可知，施用有機(jī)肥和化肥量有差異，導(dǎo)致不同施肥處理含鹽量不同，在0～20 cm表現(xiàn)的更為明顯。OF處理土壤0～10、10～20、20～40 cm土層鹽分含量分別為2.207、2.178、 2.017 g/kg，不同土層平均含量為2.13 g/kg，差異較小。MF、OF、HF和CF處理不同土層平均含量均較高，依次為2.26、2.13、2.32和2.61 g/kg。4個(gè)施肥處理溫室耕層土壤鹽分的分布明顯受肥料種類(lèi)的影響，在0～20和20～40 cm土層均有返鹽現(xiàn)象出現(xiàn)，但施用有機(jī)肥的處理鹽分含量明顯低于單施化肥處理，20～40 cm土層含鹽量均低于0～20 cm土層。這可能是因?yàn)樵搮^(qū)土壤40 cm以下為沙礫層，沒(méi)有犁底層的阻礙，土壤中的鹽分離子隨入滲水分被淋洗出耕層土壤了。

2.4? ?土壤陰離子含量及其變化特點(diǎn)

從表1可以看出，同一土層不同施肥處理對(duì)溫室鹽分離子含量影響很大。在0～10 cm和10～20 cm土層，施用有機(jī)肥的處理以NO3-為主，分別占陰離子總量的30.35%～32.89%、30.35%～33.42%，其次是SO42-，分別占29.57%～31.30%。29.76%～31.10%，NO3-和SO42-成為0～20 cm土層主導(dǎo)鹽分含量高低的決定性離子。施用化肥處理，主導(dǎo)鹽分離子與施用有機(jī)肥處理相反但種類(lèi)相同，以SO42-為主，其次為NO3-，這是因?yàn)镃F處理底肥中施用了硫酸鉀。在20～40 cm土層，所有施肥處理都以SO42-為主，占陰離子總量的31.10%～34.21%，其次是NO3-，占24.56%～32.18%。這表明硫酸鹽和硝酸鹽是導(dǎo)致溫室耕層土壤鹽堿化的關(guān)鍵鹽。

2.5? ?陽(yáng)離子含量及其變化特點(diǎn)

從表2可知，不同施肥處理陽(yáng)離子含量均呈現(xiàn)為Ca2+ > Na+ > K+ > Mg2+，其中Ca2+含量均超過(guò)陽(yáng)離子總量的40%，Na+含量占陽(yáng)離子總量的22.20%～32.19%， Mg2+在陽(yáng)離子組成中所占的比例最低，為10%左右。與單施化肥（CF）處理相比，在0～10 cm土層，施用有機(jī)肥處理MF、OF的Ca2+含量分別降低了11.48%、0.539%，處理HF與處理CF持平，MF、OF、HF的Na+分別降低了33.86%、8.78%、8.15%;在10～20 cm土層，Ca2+含量分別降低了27.73%、5.67%、7.14%，Na+分別降低了44.24%、7.88%和13.03%;20～40 cm土層，Ca2+含量分別降低了16.45%、20.73%、3.00%，Na+分別降低了4.65%、12.96%、40.53%。K+和Mg2+的含量變幅相對(duì)較小，這表明試驗(yàn)施肥方式對(duì)K+和Mg2+的含量基本沒(méi)影響。

3? ?結(jié)論與討論

與單施化肥相比，施用有機(jī)肥處理土壤pH均有所下降，其中全量施用有機(jī)肥處理下降最大，下降幅度由大到小依次為全量施用有機(jī)肥、半量施用有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理，降幅在1.68%～7.14%。與單施化肥相比，施用茶渣有機(jī)肥降低了土壤的堿化度，全量施有機(jī)肥由中度堿化土變?yōu)檩p度堿化土。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施、全量施用有機(jī)肥和半量施用有機(jī)肥處理不同土層平均鹽分含量為2.26、2.13、2.32 g/kg，均低于單施化肥處理的2.61 g/kg，表明施用有機(jī)肥可降低土壤鹽分含量，其中全量施用有機(jī)肥處理降鹽效果最佳。在0～40 cm土層陰離子以NO3- 和SO42-為主，其中全量施用有機(jī)肥處理含量最低;陽(yáng)離子以Ca2+ 和Na+為主，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理含量最低。

溫室土壤鹽分累積導(dǎo)致土壤鹽堿化是影響蘭州新區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最主要限制性因素。已有研究發(fā)現(xiàn)，施肥方式直接影響到土壤鹽分的含量，施用有機(jī)肥可以顯著改善土壤的物理性狀，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)土壤蒸發(fā)速率而減少上層土壤的鹽分累積，不僅能使作物高產(chǎn)，還能明顯降低土壤和作物體內(nèi)硝酸鹽的累積[11 - 13 ]。本研究結(jié)果表明，較單施化肥相比，單獨(dú)施用有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)配施都能降低土壤pH，降幅在1.68%～7.14%，促進(jìn)土壤脫Na+，0～20 cm平均降幅為17.06%，20～40 cm平均降幅達(dá)到24.14%，明顯緩解土壤堿化度。

作物根區(qū)土壤鹽分累積量會(huì)導(dǎo)致土壤溶液滲透勢(shì)下降，造成作物生理性干旱，嚴(yán)重失衡會(huì)使作物對(duì)水、肥的吸收受阻，致使作物生長(zhǎng)不良，土壤鹽分累積量達(dá)到2 g/kg時(shí)，作物根系吸收能力變差[14 ]。本研究中施用有機(jī)肥處理0～40 cm土壤平均含鹽量為2.13～2.26 g/kg，較單施化肥（2.61 g/kg）下降了13.40%～18.39%，明顯降低了作物因生理干旱死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

土壤陰陽(yáng)鹽離子含量失衡是土壤鹽堿化的直接表現(xiàn)。不同施肥方式對(duì)土壤鹽分離子有明顯的影響。在0～40 cm土層陰離子以NO3- 和SO42-為主，除全施有機(jī)肥處理外，其他處理陰離子含量均高于0.4 g/kg，占陰離子總量的60%以上。陰離子的不平衡積累導(dǎo)致土壤養(yǎng)分供應(yīng)失衡，造成鹽毒害，對(duì)溫室作物的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。試驗(yàn)施肥處理中，Cl-占陰離子總量的比例均低于18%，但除全施有機(jī)肥外，其他處理0～40 cm平均含量均超過(guò)0.2 g/kg，會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用[15 ]。就本研究而言，這表明單施茶渣生物有機(jī)肥對(duì)于緩解NO3-和SO42-失衡導(dǎo)致的土壤鹽堿化有明顯作用，這與Tu等[16 ]的研究結(jié)果一致。

不同施肥處理陽(yáng)離子總量從小到大依次為有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施、全量施有機(jī)肥、半量施有機(jī)肥、單施化肥，以Ca2+ 和Na+為主，其次為K+。而唐冬等[17 ]在上海市郊溫室中調(diào)查研究的結(jié)果是Ca2+ 和Na+為主，其次為Mg2+，這可能與兩個(gè)地域成土母質(zhì)不同有關(guān)。在0～20 cm土層，施用有機(jī)肥處理較單施化肥處理Ca2+和Na+含量平均下降幅度為13.51%和21.72%，20～40 cm土層，下降幅度為13.39%和19.38%，即表層Ca2+和Na+含量降低更多，這與實(shí)際田間管理中肥料先撒施于表層再翻耕導(dǎo)致的不均勻有關(guān)。0～40 cm土層處理MF和處理OF的陽(yáng)離子總量下降幅度最大，分別為18.82%、10.72%，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)配施高于單施有機(jī)肥。這是因?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥后，有機(jī)物質(zhì)增強(qiáng)了土壤保肥保水能力，調(diào)控土壤水鹽平衡有關(guān)[18 ]，同時(shí)無(wú)機(jī)速效養(yǎng)分促進(jìn)了作物生長(zhǎng)，根系分泌物增加中和了部分陽(yáng)離子。

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（本文責(zé)編：陳? ? 珩）