不同改良模式对盐碱地土壤理化性质及苜蓿产量的影响

沈婧丽，王 彬，田小萍，许 兴(宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021)

不同改良模式对盐碱地土壤理化性质及苜蓿产量的影响

沈婧丽，王 彬，田小萍，许 兴*
(宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021)

为了确定盐碱地最佳的土壤改良模式，在大田试验条件下，研究了脱硫石膏、改良剂、有机肥及灌排措施等不同改良模式组合对盐碱地土壤的改良效果及苜蓿产量的影响。结果表明，总体上所有改良模式均能降低土壤含盐量和pH值，提高苜蓿抗氧化酶活性和脯氨酸含量，进而提高苜蓿耐盐能力，提高苜蓿产量，其中以脱硫石膏+改良剂+灌排措施+有机肥的集成改良模式(Tr5)的效果最佳，施用脱硫石膏+灌排措施(Tr4)处理次之。其中，Tr5处理0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤全盐含量和pH值分别较无改良措施处理(对照)下降25.5%、41.2%、37.0%和0.74、0.13、0.59；土壤细菌数量分别较对照增加6.2%、78.4%、1.8%，放线菌数量分别较对照增加16.0%、519.1%、175.7%，真菌数量分别较对照降低42.7%、72.4%、95.1%；苜蓿叶片净光合速率提高12.3%，CAT、SOD、POD活性和脯氨酸含量分别较对照显著增加378.4%、48.6%、70.4%和22.9%；连续3 a苜蓿产量分别较对照增加92.9%、109.8%、127.1%。

脱硫石膏； 盐碱地； 改良剂； 苜蓿

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验在宁夏平罗县西大滩前进农场7队进行，试验地土壤理化性状详见表1。

表1 试验地土壤理化性状

1.2 试验材料

供试苜蓿品种为宁苜1号；脱硫石膏取自宁夏马莲台电厂，主要成分为二水硫酸钙；盐碱地改良剂为宁夏大学新技术中心自主研发的产品，主要成分为糠醛渣、醋糟等；有机肥采用羊粪。

1.3 试验设计

试验采用拉丁方设计，设6个处理，即CK：无任何改良措施； Tr1：施用脱硫石膏22 500 kg/hm2； Tr2：施用改良剂7 500 kg/hm2+有机肥30 000 kg/hm2； Tr3：采用灌排措施(洗盐灌水定额：4 050 m3/hm2；灌水洗盐后4～6 h排干)； Tr4：施用脱硫石膏22 500 kg/hm2+灌排措施； Tr5：施用脱硫石膏22 500 kg/hm2+改良剂7 500 kg/hm2+有机肥30 000 kg/hm2+灌排措施。每个处理重复6次，共36个小区，小区面积为54 m2(9 m×6 m)。试验处理前用激光平地仪平地后在小区之间打埂(高0.3 m、宽0.5 m)，然后根据处理要求施入相应的脱硫石膏、有机肥、改良剂，并进行灌水洗盐。各处理不再施入氮、磷、钾化肥。2013年4月下旬人工播种苜蓿，播种量为15 kg/hm2，行距为40 cm，株距为25～30 cm。

1.4 测定项目及方法

土样的采集：于2015年5月30日取样，采用五点取样法分别采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤样品。将所取得的土壤样品去除根系和石块等杂物，充分混匀后分成2份装入无菌自封袋内，置于存有冰块的取样箱中带回实验室备用。一份土壤样品用于测定土壤微生物数量，另一份土壤样品风干后过1 mm筛用于测定土壤理化性质。

明确的研究目的是保证临床试验成功的根本。全部14项研究［10‐23］均以改善腹痛及其相关症状为主要试验目的。其中，改善腹痛12项（85.71%），改善腹痛及相关症状2项（14.29%）。

土壤微生物数量：采用平板计数法测定土壤微生物数量，其中，土壤细菌用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基培养，土壤真菌用马丁氏培养基培养，放线菌用高氏1号培养基培养。

土壤全盐含量及pH值：用DDS-307数显电导率仪测定土壤全盐含量，用H198128笔式酸度计测定土壤pH值，水土比(体积质量比)为5∶1。

苜蓿叶片光合指标：于2015年8月6日用美国LI-COR公司生产的LI-6400XT便携式光合仪测定叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率。

苜蓿叶片生化指标：于2015年7月31日取苜蓿叶片，参照文献[32]测定苜蓿叶片过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性，脯氨酸、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量。

苜蓿产量：分别于2013年、2014年、2015年按试验处理小区进行苜蓿刈割，留茬高度3 cm左右，收割后，称质量，计算鲜草产量。当地苜蓿一年收获2茬。

1.5 数据分析

试验数据采用SPSS 21.0统计软件分析。

2 结果与分析

2.1 不同改良模式对盐碱地土壤理化性质及微生物数量的影响

2.1.1 全盐含量 由表2可知，种植苜蓿后土壤全盐含量较种植前明显降低，且土壤进行改良处理后全盐含量较对照也明显下降。0～20 cm土层，Tr5处理全盐含量较对照下降幅度最大，与对照和Tr1处理间存在显著差异，与Tr2、Tr3、Tr4处理间差异不显著，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤全盐含量较对照分别下降7.4%、19.3%、12.1%、19.3%、25.5%；20～40 cm土层，Tr4处理全盐含量较对照下降幅度最大，Tr5处理次之，两者显著低于对照、Tr2、Tr3处理，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤全盐含量较对照分别下降31.1%、26.7%、24.1%、44.3%、41.2%；40～60 cm土层，仍是Tr5处理全盐含量较对照下降幅度最大，显著低于对照、Tr1、Tr2处理，Tr4处理次之，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤全盐含量较对照分别下降21.3%、13.7%、25.1%、33.9%、37.0%。综上所述，总体上Tr5处理降低土壤全盐含量效果最好，Tr4处理次之。

表2 不同改良模式对盐碱地土壤全盐含量和pH值的影响

注：同列不同小写字母代表同一土层不同处理间差异显著(P<0.05),下同。

2.1.2 pH值 由表2可以看出，盐碱地土壤进行改良处理后pH值较对照明显下降。0～20 cm土层， Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤pH值均显著低于对照，以Tr2处理最低，Tr5处理最次之，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤pH值分别较对照下降0.66、0.75、0.66、0.57、0.74；20～40 cm土层，土壤pH值以Tr5处理最低，但与除Tr4处理外的其他处理无显著差异，总体上各处理之间差异较小；40～60 cm土层，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤pH值分别较对照下降0.39、0.78、0.42、0.07、0.59，以Tr2处理最低，Tr5处理次之，两者差异不显著。综上所述，总体上Tr5处理对土壤碱化改良效果最佳。

2.1.3 微生物数量 由表3可知，土壤进行改良处理后真菌、细菌、放线菌数量发生明显变化，其中所有改良处理土壤真菌数量均较对照降低，细菌和放线菌数量表现不一。0～20 cm土层，所有改良处理真菌数量均较对照明显降低，以Tr5处理最低，显著低于其他处理，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤真菌数量较对照分别降低1.1%、14.1%、18.9%、23.1%、42.7%；20～40 cm土层，所有改良处理土壤真菌数量均显著低于对照，以Tr5处理最低，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤真菌数量分别较对照降低57.7%、58.9%、63.9%、70.1%、72.4%；40～60 cm土层，所有改良处理土壤真菌数量均显著低于对照，以Tr5处理最低，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤真菌数量分别较对照降低62.4%、66.5%、79.1%、80.9%、95.1%。一部分改良处理土壤细菌和放线菌数量较对照略增。0～20 cm土层，Tr4、Tr5处理土壤细菌数量较对照分别增加28.8%、6.2%；20～40 cm土层，Tr5处理土壤细菌数量较对照增加78.4%；40～60 cm土层，Tr2、Tr3、Tr5处理土壤细菌数量分别较对照增加216.4%、92.9%、1.8%。0～20 cm土层，Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤放线菌数量分别较对照增加3.1%、27.9%、23.7%、16.0%；20～40 cm土层,Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理土壤放线菌数量分别较对照增加106.4%、150.2%、120.9%、50.2%、519.1%；40～60 cm土层，Tr1、Tr3、Tr5处理土壤放线菌数量分别较对照增加136.6%、117.0%、175.7%。综上所述，总体上上述土壤改良处理增加了土壤放线菌数量，降低了土壤真菌和细菌数量。

表3 不同改良模式对土壤微生物数量的影响

2.2 不同改良模式对盐碱地苜蓿生长及产量的影响

2.2.1 光合指标 由表4可知，不同改良处理苜蓿净光合速率较对照有所增加，但差异不显著， Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理净光合速率较对照分别提高0.8%、17.1%、3.8%、11.7%、12.3%；气孔导度以Tr5处理最高，其他处理间差异不显著；胞间CO2浓度在各处理之间无显著差异，Tr4、Tr5处理略高于对照；蒸腾速率在各处理之间差异不显著，以Tr5处理最高。说明不同改良模式对盐碱地改良有一定效果，改良后土壤利于苜蓿生长，光合速率提高。光合测定指标中以Tr2、Tr5效果较好，说明改良模式中施用改良剂有一定效果。

2.2.2 生化指标 由表5可知，改良处理苜蓿叶片CAT、POD、SOD活性及脯氨酸含量均较对照提高，且均以Tr5处理最高，Tr4处理次之，两者均与对照有显著差异。其中，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理CAT活性分别较对照提高159.9%、302.1%、19.9%、320.0%、378.4%；SOD活性分别较对照提高12.7%、11.5%、16.8%、28.8%、48.6%；POD活性分别较对照提高29.4%、50.0%、14.3%、62.0%、70.4%；脯氨酸含量分别较对照提高14.4%、4.6%、15.7%、20.4%、22.9%。对于MDA含量来说，各处理之间无显著差异。对于可溶性糖含量来说，所有改良处理均与对照无显著差异。综上所述，改良处理对苜蓿在盐碱胁迫下的生长有一定保护作用，总体以Tr5效果最好，Tr4处理次之。

表4 不同改良模式对苜蓿光合指标的影响

表5 不同改良模式对苜蓿生化指标的影响

2.2.3 产量指标 由表6可知，连续3 a改良处理苜蓿鲜草产量均较对照显著增加，均以Tr5处理最高，Tr4处理次之，且改良第3年除Tr1外其他改良处理较对照的增产幅度均最大。其中，2013年，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理苜蓿鲜草产量分别较对照提高57.3%、37.7%、46.3%、86.3%、92.9%；2014年，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理苜蓿鲜草产量分别较对照提高39.4%、53.3%、45.5%、77.4%、109.8%；2015年，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5处理苜蓿鲜草产量分别较对照提高47.6%、69.4%、57.8%、112.7%、127.1%。综上，改良处理均提高了苜蓿产量，以Tr5处理效果最好，Tr4处理次之。

表6 不同改良模式对苜蓿鲜草产量的影响 kg/hm2

3 结论

脱硫石膏和改良剂配施是盐碱地改良的有效措施，结合水稻[33-34]、甜高粱[35]、苜蓿[36-37]等耐盐作物的种植，可取得较好的土壤改良效果和种植效益。特别是苜蓿[28,38]，其为多年生豆科作物，属于优质牧草，种植经济效益和培肥效果较好，是盐碱地改良的首选种植作物。

本研究结果表明，总体上所有改良模式均能降低土壤含盐量和pH值，提高苜蓿抗氧化酶活性和脯氨酸含量，进而提高苜蓿抵御盐碱胁迫的能力，最终提高苜蓿产量，总体上以脱硫石膏+改良剂+灌排措施+有机肥的集成改良模式(Tr5)的效果最佳，其对土壤的改良效果和经济效益高于其他改良措施，值得推广使用。

[1] 俞仁培,陈德明.我国盐渍土资源及其开发利用[J].土壤通报,1999,30(4):158-159.

[2] 李彬,王志春,孙志高,等.中国盐碱地资源与可持续利用研究[J].干旱地区农业研究,2005,23(2):154-158.

[3] 刘文政,王遵亲,熊毅.我国盐渍土改良利用分区[J].土壤学报,1978,15(2):101-112.

[4] 徐璐,王志春,赵长巍,等.东北地区盐碱土及耕作改良研究进展[J].中国农学通报，2011,27(27):23-31.

[5] 崔媛,张强,王斌,等.施加脱硫石膏对苏打盐化土不同层次主要离子的影响[J].山西农业科学,2016,44(1):48-52.

[6] 郭永忠,李凤霞,王学琴,等.不同改良措施对银川平原盐碱地土壤微生物区系的影响[J].河南农业科学,2012，41(11):58-63.

[7] 王素君,魏剑,苏亚勋,等.海吹填土快速脱盐技术的初步研究[J].天津农业科学,2011，17(6):52-55.

[8] 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.

[9] 魏耀锋,苏德喜,李辉,等.施用燃煤烟气脱硫废弃物改良盐碱土的效应研究[J].安徽农学通报,2013,19(1):70-72.

[10] 樊丽琴,杨建国.工业废弃物在盐碱地改良中的应用研究进展[J].河南农业科学,2012，41(1):21-24.

[11] 程镜润,陈小华,刘振鸿,等.脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究[J].中国环境科学,2014,34(6):1505-1513.

[12] 李茜,刘松涛,孙兆军,等.脱硫废弃物对宁夏盐碱土的改良效果研究[J].河南农业科学,2014，43(4):60-62.

[13] 郑普山,冯悦晨,郝保平,等.盐碱地改良剂对紫花苜蓿生长的影响[J].山西农业科学,2012,40(5):466-469.

[14] 王玉江,吴涛,吴杰.磷石膏改良盐碱地的研究进展[J].安徽农业科学,2008,36(17):7413-7414.

[15] 车顺升,罗三强.磷石膏改良盐碱地土壤化学性质的效果[J].陕西农业科学,2000(9):16-18.

[16] 王宇,韩兴,赵兰坡.硫酸铝对苏打盐碱土的改良作用研究[J].水土保持学报,2006,20(4):50-53.

[17] 吕彪,金自学,秦嘉海,等.新型盐碱土壤改良剂康地宝应用效果初报[J].甘肃农业科技,2004(5):42-43.

[18] 黄菊莹,余海龙,张俊华,等.脱硫废弃物和专用改良剂在碱化土壤改良中的效果[J].土壤通报,2011,42(6):1467-1471.

[19] 蔡阿兴,宋荣华.糠醛渣防治碱土及增产效果的初步研究[J].农业现代化研究,1997,18(4):240-243.

[20] 罗成科,吕雯,许兴,等.利用糠醛渣改良银川北部碱化土壤的效果[J].江苏农业科学,2008(3):232-234.

[21] 姜文珍,陶维华,杨朝晖.全方位机械化深松技术对盐渍化土壤的改良作用[J].科技成果管理与研究,2010(5):57-59．

[22] 王为,潘宗瑾,潘群斌．作物耐盐性状研究进展[J]．江西农业学报,2009,21(2):30-33,36．

[23] 于淑会,刘金铜,李志祥,等.暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展[J].中国生态农业学报,2012,20(12):1664-1672.

[24] 谷孝鸿,胡文英,李宽意.基塘系统改良低洼盐碱地环境效应研究[J].环境科学学报,2000,20(5):269-573.

[25] 陈永伟,马琨,胡景田,等.脱硫废弃物改良盐碱地对水稻生长发育及土壤的影响[J].宁夏大学学报(自然科学版),2011,32(3):288-292.

[26] 李惠霞,何文寿,王秀娟,等.不同培肥措施对枸杞园盐化土壤性质及枸杞生长的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(5):79-84.

[27] 李茜,孙兆军,秦萍,等.燃煤烟气脱硫废弃物和糠醛渣对盐碱土的改良效应[J].干旱地区农业研究,2008,26(4):70-73.

[28] 李凤霞,郭永忠,王学琴,等.不同改良措施对宁夏盐碱地土壤微生物及苜蓿生物量的影响[J].中国农学通报,2012,28(30):49-55.

[29] 郑普山,郝保平,冯悦晨,等.紫花苜蓿对盐碱地的改良效果[J].山西农业科学,2012,40(11):1204-1206.

[30] 郑普山,郝保平,冯悦晨,等.不同盐碱地改良剂对土壤理化性质、紫花苜蓿生长及产量的影响[J].中国生态农业学报,2012,20(9):1216-1221.

[31] 李玉波,许清涛,高标,等.脱硫石膏改良盐碱地对紫花苜蓿生长的影响[J].江苏农业科学,2015,43(3):188-190．

[32] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2006.

[33] 田蕾,王彬,张雪艳,等.脱硫石膏改良盐碱土对水稻秧苗素质、根系特征及质膜透性的影响[J].广东农业科学,2014,41(21):1-6.

[34] 白海波,毛桂莲,李晓慧,等.脱硫废弃物对盐碱地水稻活性氧代谢的影响[J].西北植物学报,2010,30(11):2225-2231.

[35] 王彬,肖国举,杨涓,等.燃煤烟气脱硫废弃物施用对碱化土壤种植甜高粱的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(6):206-211.

[36] 魏晓斌,王志锋,于洪柱,等.不同生长年限苜蓿对盐碱地土壤肥力的影响[J].草业科学,2013,30(10):1502-1507.

[37] 逄焕成,李玉义,于天一,等.不同盐胁迫条件下微生物菌剂对土壤盐分及苜蓿生长的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17(6):1403-1408.

[38] 麻冬梅,金风霞,蒙静,等.不同种植年限苜蓿对土壤理化性质、微生物群落和苜蓿品质的影响[J].水土保持研究,2013,20(5):29-32.

Effect of Different Improvement Modes on Physical and Chemical Character of Saline-alkali Soil and Alfalfa Yield

SHEN Jingli,WANG Bin,TIAN Xiaoping,XU Xing*
(College of Agronomy,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

The improvement effect for saline-alkali soil and the influence for alfalfa yield of different improvement modes with desulfurized gypsum,modifying agent,organic fertilizer and irrigation were studied under field condition,so as to select the best improvement mode.The results showed that overall,all improvement modes could decrease the total salt content and pH value of soil,increase the antioxidant enzyme activity and proline content of alfalfa,so as to improve the salt-tolerance ability and alfalfa fresh grass yield.The best mode was Tr5 treatment with desulfurized gypsum+modifying agent+irrigation+organic manure,and the second was Tr4 treatment with desulfurized gypsum+irrigation.For Tr5 treatment,compared with CK without improvement mode,the soil total salt content decreased by 25.5%,41.2%,37.0% respectively,and pH values decreased by 0.74,0.13,0.59 respectively in 0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm soil layer;in addition,the number of bacteria increased by 6.2%,78.4%,1.8% respectively,and the number of actinomycetes increased by 16.0%,519.1%,175.7,respectively,but the number of fungus decreased by 42.7%,72.4%,95.1% respectively in soil layer mentioned above;the net photosynthetic rate of alfalfa increased by 12.3%,the activities of CAT,SOD,POD and proline content of alfalfa increased by 378.4%,48.6%,70.4%,22.9% respectively;the fresh grass yield increased by 92.9%,109.8%,127.1% in three consecutive years.

desulfurized gypsum； saline-alkali soil； modifying agent； alfalfa

2016-01-01

国家科技支撑计划项目(2013BAC02B04)

沈婧丽(1990-)，女，宁夏银川人，在读硕士研究生，研究方向：作物生理生态。E-mail:lily_s90@163.com

*通讯作者：许 兴(1959-)，男，宁夏银川人，教授，博士，主要从事植物逆境生理与分子生物学方面的研究。 E-mail:xuxingscience@126.com

S156;S551.7

A

1004-3268(2016)06-0045-06