脱硫石膏改良盐碱地对紫花苜蓿生长的影响

2015-07-31 00:55李玉波许清涛高标等
江苏农业科学 2015年3期
关键词:土壤理化性质紫花苜蓿盐碱地

李玉波 许清涛 高标等

摘要:通过盆栽试验,研究重度苏打(Na2CO3)盐碱地施用脱硫石膏对土壤理化性质、紫花苜蓿出苗率和生物量的影响。结果表明,与不施脱硫石膏(对照)相比,土壤pH 值降低15.6%~17.5%,EC值提高0.50~1.65 mS/cm;紫花苜蓿出苗率提高7~29百分点,干生物量提高11.17%~50.20%,株高增加0.75~8.34 cm,分蘖数增加4%~75%,苜蓿含水量有所增加,但与对照相比,差异不显著。根据吉林省西部土壤、气候条件,结合土壤pH值、EC 值的变化与紫花苜蓿的出苗率、生物量、株高等数值指标,建议脱硫石膏施用量为15 000 kg/hm2,以改良白城市重度苏打盐碱土。

关键词:脱硫石膏;盐碱地;土壤理化性质;紫花苜蓿

中图分类号: S541+.101;S156.4 文献标志码: A

文章编号:1002-1302(2015)03-0188-02

土壤盐碱化和次生盐碱化是全世界面临的一个难题,已成为限制农业发展的一个主要环境因素。全球约有盐碱地9.5亿hm2,分布于100多个国家。我国盐碱地面积约 0.99亿hm2,主要分布在东北、西北、华北以及东部滨海地带[1-2]。白城市地处吉林省西北部,是我国北方生态环境脆弱带的重要组成部分,盐碱地面积达63.12万hm2,占土地总面积的24.2%,其中,易改良和较易改良的中轻度盐碱地占4587%,重度以上盐碱地占54.13%,土地盐碱化已经对该区的生态环境与经济发展构成严重威胁。

紫花苜蓿属多年生草本豆科植物,是世界上栽培历史最悠久、分布面积最广、利用最广泛和经济价值最高的牧草品种,素有“牧草之王”之美誉。紫花苜蓿发达的根系能为土壤提供大量有机物质,在土壤改良、水土保持和环境保护方面具有重要作用。白城市是我国细毛羊、草原红牛育种和生产基地,由于气候因素影响和人类活动的破坏,草原生产力水平持续下降,草原“三化”面积逐年扩大。据统计,吉林西部草原资源碱化、沙化正以每年3%的速度扩大;产草量逐年下降,草质变差,难以满足畜牧业发展的需求。利用脱硫石膏改良盐碱地并引种经济价值较高的紫花苜蓿,不仅能改善盐碱化土壤的生态环境,使土壤中生物种群不断发展壮大,生物多样性得以增加,生态系统逐渐恢复,达到土壤修复的目的,而且还可以解决脱硫石膏的二次污染问题。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤取自白城市洮北区高坪村,土壤pH值为9.9,EC值为1.734 mS/cm,碱化度为63.5%,属于重度苏打盐碱土壤;试验所用紫花苜蓿(Medicago sativa)品种为美国培育的金皇后,由白城市畜牧科学研究院提供;栽种盆规格为下径21 cm、上径 25 cm、盆高 29 cm,花盆的表土面积为0.057 m2;种植紫花苜蓿施肥量为尿素10 kg/hm2、磷酸二铵 150 kg/hm2、氯化钾100 kg/hm2;脱硫石膏来自吉林省白城市电厂,其化学组成为CaSO4·2H2O含量为89.9%、CaSO4·1/2H2O 含量为0.10%、CaCO3含量为7%、H2O含量为10.10%,pH值为6.19。

1.2 试验方法

将取来的土样自然风干,用2 mm孔径筛网过筛;将过筛后的土样回填至栽种盆底部10~29 cm处,将脱硫石膏按照配比与剩余土样混匀,回装到表层0~10 cm处,每盆装土 11 kg;加水到田间持水量,按照苜蓿播种技术,挑选饱满的种子于6月15日播种于花盆中,每盆播种20粒;在9月15日紫花苜蓿收割期,分别测定株高、分孽数、株质量、含水量、土壤pH值、全盐量等指标。试验共设5个处理,每盆添加脱硫石膏量分别为:对照(CK),0 g;处理1,85.49 g;处理2,17098 g;处理3,256.47 g;处理4,341.96 g,对应施用量依次为0、15 000、30 000、45 000、60 000 kg/hm2。试验重复4次,测试土样自然风干,过1 mm筛,使水土比为5 ∶1,用酸度计测定pH值,用电导率仪测定全盐量。

1.3 数据分析方法

采用Excel软件进行分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 脱硫石膏对紫花苜蓿各项生理指标的影响

由表1可见,脱硫石膏处理的土壤可明显提高苜蓿的出苗率,但紫花苜蓿的出苗率并不随脱硫石膏施用量的增加而增加,总体表现为处理1>处理3>处理2>处理4,处理1出苗率最高,较CK增加29百分点;苜蓿株高、干生物量、含水量的变化趋势一致,都表现为处理1>处理2>处理3>处理4>CK,处理1株高、含水量和干生物量等最大,与CK相比,分别提高50.2%、3.8%、98.6%;脱硫石膏能影响紫花苜蓿分蘖数,施用脱硫石膏处理的分蘖数均高于CK,表现为处理2>处理1>处理3>处理4>CK,处理2分蘖数最多,平均达3.15个,较CK增加75%。这是由于施用脱硫石膏改变了土壤结构,其中的钙离子代换了土壤胶体上的钠离子,使土壤胶体上钠离子含量减少,降低了土壤碱性,提高了土壤通透性,使紫花苜蓿能在良好土壤环境中生长,促进紫花苜蓿种子萌发和植株生长,有利于提高苜蓿出苗率,增加分蘖数。另外,脱硫石膏中含有丰富的S、Ca、Si等植物必需或有益的矿质营养,对苜蓿营养起到一定的均衡协调作用。

2.2 脱硫石膏对土壤理化指标的影响

2.2.1 对土壤pH值的影响 土壤pH值是代表土壤酸碱的重要指标,表征土壤的活性酸强度,这也是土壤肥力的一个重要因素。pH值可直接影响土壤养分的存在状态和有效性,因此,土壤pH值对植物的生长发育有重要的影响[3]。由图1可见,紫花苜蓿收割后各处理的土壤pH值均有显著变化,施用脱硫石膏的土壤pH值较未施用脱硫石膏处理的下降幅度大,各处理pH值与原始土壤相比,分别降低了5.7%、205%、21.6%、22.3%、20.5%;处理3的pH值下降最多,较CK平均下降了17.5%。这是由于脱硫石膏中Ca2+从盐碱土中代换出交换性Na+,改善了土壤的理化性质,降低了土壤的pH值。由图2可见,脱硫石膏处理的线性趋势线方程为y=0.31x+0.866,决定系数为r2=0.505 2

2.2.2 对土壤EC值的影响 土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性,是限制作物生长的障碍因素。可溶性盐分在土壤表层富集是盐碱地的特征之一[5]。盐分是作物生长所必需的,但土壤中盐分过高,必然会抑制作物的出苗和生长,从而影响作物产量甚至绝产。由图3可见, 脱硫石膏本身可溶性盐类含量较高,施用脱硫石膏导致土壤含盐量增加;与原始土壤相比,处理4土壤EC值有所增加,其他各处理均有不同程度降低。这是由于脱硫石膏改良盐碱士,是用 Ca2+把土壤胶体中的Na+代换出来,使土壤胶体主要吸附钙,形成土壤团粒结构,改善了土壤的通气、透水性能,使土壤盐分能够顺利淋洗出土体,从而降低了土壤的EC值,但当脱硫石膏施用量提高到一定程度,土壤中的Ca2+、Mg2+和SO2-4增加,土壤EC值反而提高。由图4可见,施用脱硫石膏处理与CK相比,EC值有不同程度增加,且EC增加值与脱硫石膏的施用量成正相关,其趋势线方程为y=0.418 3x-1.752 3,决定系数r2=0.924 5>r20.05=0.811 4,通过显著性检验。这是由于脱硫石膏本身是一种无机盐类,施用后会增加土壤含盐量。

3 结论与讨论

研究表明,重度苏打盐碱地施用脱硫石膏与不施用脱硫石膏相比,pH值降低15.6%~17.5%,减轻了土壤中碱对紫花苜蓿种子萌发、出苗和生长的危害;处理4的土壤EC值有所升高,其他各处理与原始土壤相比都有不同程度降低,但均比CK提高了0.50~1.65 mS/cm,且EC增加值与脱硫石膏施用量呈正相关。因此,在使用脱硫石膏改良盐碱土时,应选择适宜施用量,并配合淋洗以达到脱盐的目的。施用脱硫石膏处理的紫花苜蓿与对照相比,出苗率提高7~29百分点,干生物量提高11.17%~50.20%,株高增加0.75~8.34 cm,苜蓿分蘖数增加4%~75%,含水量也有所增加,但与对照相比无明显差异。这与李跃进等的研究结论[6-9]一致。

紫花苜蓿在长期生长进化过程中,适应了“三北地区”干旱、半干旱的自然环境条件,形成了耐寒、耐旱、耐盐碱土壤的特性。针对吉林省西部土壤气候条件,结合土壤pH值、EC 值的变化与紫花苜蓿的出苗率、生物量、株高等指标,建议脱硫石膏施用量为15 000 kg/hm2以改良白城市重度苏打盐碱土。

白城市一方面种植业由“二元”种植结构向“三元”种植结构过渡,另一方面正在积极退耕还草,在重度苏打盐碱地施用脱硫石膏的基础上,选择种植适宜盐碱地的牧草兼绿肥作物紫花苜蓿金皇后,是一项值得推广应用的实用技术,这为吉林西部在“三化”草场上建植苜蓿人工草地提供了技术支撑。扩大紫花苜蓿生产,不仅为当地畜牧业提供优质饲草,促进白城市“工业脱硫废渣-改良盐碱地-种植牧草-发展畜牧养殖-畜肥还田-改良盐碱地”循环经济的形成和发展,同时也为牛羊产业的发展提供优质饲料,以保证相关产业安全。

参考文献:

[1]王遵亲. 中国盐渍土[M]. 北京:科学出版社,1993.

[2]Flowers T J. Improving crop salt tolerance[J]. Journal Experimental Botany,2004,55(396):307-319.

[3]陈永伟. 脱硫废气物改良盐碱地对水稻生长发育及土壤的影响研究[D]. 银川:宁夏大学,2010.

[4]罗成科,肖国举,张峰举,等. 脱硫石膏改良中度苏打盐渍土施用量的研究[J]. 生态与农村环境学报,2009,25(3):44-48.

[5]王 昶,黄晓明,酒井裕司,等. 脱硫副产物在碱化土壤改良中的应用[J]. 天津科技大学学报,2009,24(1):39-41.

[6]李跃进,乌力更,芦永兴,等. 燃煤烟气脱硫副产物改良碱化土壤田间试验研究[J]. 华北农学报,2004,19(S1):10-15.

[7]任 坤,任树梅,杨培岭,等. CaSO4在改良碱化土壤过程中对其理化性质的影响[J]. 灌溉排水学报,2006,25(4):77-80.

[8]王金满,杨培岭,石 懿,等. 脱硫副产物对改良碱化土壤的理化性质与作物生长的影响[J]. 水土保持学报,2005,19(3):34-37.

[9]赵淑芬,陈志远. 内蒙古自治区农牧交错带紫花苜蓿优质高产栽培关键技术[J]. 华北农学报,2004,19(S1):131-133.

猜你喜欢
土壤理化性质紫花苜蓿盐碱地
张巍婷 盐碱地上拓出“常丰”路
盐碱地枸杞提质增效关键技术
三种土壤改良剂对盐碱地冬枣园的影响
变温与采后贮藏时间协同作用对紫花苜蓿种子萌发的影响
马缨丹入侵对根际和非根际土壤理化性质的影响
关于阿鲁科尔沁旗传统奶食品加工业发展基础分析
林下养殖蚯蚓对盐碱地土壤和苗木生长的影响
短时盐胁迫对紫花苜蓿叶片气孔特征的影响
稻蟹共作模式下稻蟹产出与土壤理化性质的研究
盐碱地变良田