土壤调理剂对滨海吹填土脱盐过程及效果的影响

李霞++张志华++韩桂鸥++贾宝军++王玲++刘洪庆

摘 要：通过土壤调理剂掺拌改良与室内淋洗相结合的方法，研究水力淋洗快速脱盐条件下适宜天津滨海吹填土改良的土壤调理剂。结果表明，滨海吹填土脱盐过程中添加脱硫石膏的调理剂处理单位时间内渗出液体积是未添加调理剂处理（CK）的5.15倍，渗出液含盐量提前4 d达到稳定，渗出液pH值降低2.42%；添加脱硫石膏调理剂处理较CK脱盐后土壤容重减小10.63%，土壤pH值降低了 0.5个单位；添加脱硫石膏调理剂处理的非毛管孔隙度是CK的2.87倍。添加脱硫石膏调理剂能有效提高滨海吹填土排水脱盐效率，抑制脱盐碱化。

关键词：吹填土；土壤调理剂；脱盐过程；脱盐效果

中图分类号：S156.2 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.10.019

Effects of the Soil Conditioner on the Process and Effect of Soil Desalting in Coastal Dredger Fill

LI Xia1，2， ZHANG Zhihua1，2， HAN Guiou1，2， JIA Baojun1，2， WANG Ling1，2， LIU Hongqing1，2

（1. Tianjin Hailin Horticulture Company Limited， Tianjin 300457， China； 2.Engineering and Technology Center for Coastal Wetland and Ecological Reconstroction in Tianjin， Tianjin 300457， China）

Abstract： This study aimed to explore effects of the soil conditioner as an improvement to impmve the soil property of the coastal dredger fill during mixing and leaching process. The results showed that volume of tested liquor in treatments with soil conditioner was 5.15 times of that in treatment without soil conditioner. The salinity of tested liquor of treatments with soil conditioner was 4 days early to achieve stable to treatment without soil conditioner. pH of treatments with soil conditioner dcreased 2.42% to treatment without soil conditioner. Moreover， soil bulk decreased by more than 10.63%， pH of the soil decreased by more than 0.5 to treatment without soil conditioner. Permeation rate of the soil in treatments with soil conditioner was 2.87 times of that in treatment without soil conditioner. In conclusion， adding soil conditioner with cdesulfurization gypsum could effectively improve the efficiency of soil desalting in coastal dredger fill and control salt-leaching alkalization.

Key words： coastal dredger fill； soil conditioner； process of soil desalting； effect of soil desalting

濱海吹填土（滨海潮滩盐土）是通过浅海底泥挖掘等人工吹填方式形成的新陆地，是滨海盐土的成土母质[1]，土层无明显发育，严格来说其是滨海盐土母质的盐渍淤泥，处在滨海盐土形成过程的初级阶段，含盐量高，全氮、碱解氮贫乏，土壤容重较大，不透水不透气，不适合耕作、种植和绿化[2]。我国沿海城市每年围垦造地数百平方公里，采用科技手段对其改良利用，是恢复退化生态系统和保障生态安全的重要举措[3]。

20世纪60—70年代我国开始了土壤调理剂的研究。土壤调理剂具有改善土壤结构、调节土壤pH值等功能[4]，在盐碱土的原土改良过程中起着重要的作用。石膏和磷石膏是当前盐碱地普遍应用的化学改良剂，但多数研究都集中在内陆盐碱地上[5-6]，其在改良吹填土方面的应用研究还不多见。而利用脱硫石膏对滨海吹填土改良也不能一味照搬前人改良内陆盐碱土所得出的研究结论。

本研究针对滨海吹填土土壤特点将脱硫石膏结合有机物复配成土壤调理剂，采用土壤调理剂掺拌改良与室内花盆淋洗相结合的方法，通过对比不同脱硫石膏含量的调理剂对滨海吹填土洗盐速率、洗盐效果的影响，筛选适宜滨海吹填土的土壤调理剂及适宜的脱硫石膏比例，旨在为吹填土改良提供理论基础与技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试调理剂由蘑菇棒、锯末、诺沃肥和脱硫石膏组成，其中，诺沃肥是土豆面粉、玉米淀粉等原材料的发酵残渣，含有大量的营养元素；蘑菇棒主要是以食用菌生产后的废弃菌棒经腐熟后制成；锯末主要是木材厂加工下脚料。endprint

供试土壤采自天津市临港工业园，土壤类型吹填土，基本理化性状如表1 所示。土壤自然风干后过1 cm 筛，备用。

1.2 试验方法

试验在天津海林园艺股份有限公司进行。设置4种调理剂配方：配方1，0份脱硫石膏∶4份诺沃肥∶6份蘑菇棒∶9份锯末（体积比0∶4∶6∶9）混匀；配方2，2/3份脱硫石膏∶4份诺沃肥∶6份蘑菇棒∶9份锯末（体积比2∶12∶18∶27）混匀；配方3，1份脱硫石膏∶4份诺沃肥∶6份蘑菇棒∶9份锯末（体积比1∶4∶6∶9）混匀；配方4，4/3份脱硫石膏∶4份诺沃肥∶6份蘑菇棒∶9份锯末（体积比4∶12∶18∶27）混匀。各调理剂基本性质如表2所示。

将调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4分别与过1 cm筛土壤按1∶4体积比混合均匀，称量8 kg放置于花盆内，压实到相同高度15 cm，同时以不施调理剂为对照（CK），每处理5次重复。花盆规格，底部有滤水孔，直径为28 cm，高20 cm。

装填后的花盆用自来水慢速饱和，待花盆饱和后，静置4 d，使调理剂与土壤充分接触后开始进行淋洗试验。每天相同时间收集各土柱渗出液，测定电导率及体积，根据淋洗液体积调节灌水量，每次浇水保持各处理水面一致。测定每次淋洗后土壤的电导率，当电导率基本稳定时，表明脱盐过程基本结束，停止淋洗。

1.3 样品制备及测定方法

淋洗过程中土壤电导率由ECTestr土壤原位电导计直接测定（美国优特上海分公司生产），测定淋出液电导率（EC，1∶5）和pH值。淋洗结束后取土样，风干，磨碎，过2 mm筛，制备1∶5土水比浸提液，测定其电导率（EC，1∶5）和pH值。电导率（EC，1∶5）采用DDSJ-308A型电导率仪和DJS-1C型电导电极测定；pH值采用pHS-3C型pH计和E-201-C型pH复合电极测定（上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂生产）。土壤容重、渗透率、非毛管孔隙度等物理指标采用环刀法测定[7]。

1.4 数据处理

试验数据的管理和作图采用Microsoft Excel 2007软件，统计分析采用SPSS 21.0软件，显著性水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对土壤脱盐过程的影响

2.1.1 土壤调理剂对淋出液体积的影响 从表3可以看出，调理剂对淋出液体积有显著影响。调理剂1与CK处理淋出液体积随淋洗时间增加而显著下降，且在淋洗初期下降幅度较大，后期缓慢下降并趋于稳定；调理剂2、调理剂3与调理剂4处理淋出液体积随淋洗时间增加基本稳定。不同处理间淋出液体积差异显著，其大小排序为调理剂4>调理剂3>调理剂2>调理剂1>CK，其中，淋洗初期，调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4淋出液体积分别是CK的1.34倍、2.58倍、2.58倍、2.66倍；淋洗后期，调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4淋出液体积分别是CK的1.12倍、15.67倍、16.35倍、15.97倍。这是因为滨海盐碱土土壤颗粒遇水后形成大块的板结土壤，而调理剂2、调理剂3、调理剂4处理加入脱硫石膏成分，脱硫石膏使土壤颗粒凝聚成团，板结的大块土壤变少，并且使团粒与团粒之间也出现了大小不一的空隙[8]，提高了土壤饱和水力传导度[9]。调理剂2、调理剂3、调理剂4处理间淋出液体积差异不显著，说明3种调理剂对土壤物理特性（孔隙度等）的改善作用相近。

2.1.2 土壤调理剂对淋出液含盐量的影响 从表4可以看出，调理剂对淋出液含盐量有显著影响。CK处理淋出液含盐量随淋洗时间增加而整体缓慢降低，最后趋于稳定；调理剂1、调理剂2、调理剂3与调理剂4处理淋出液含盐量在淋洗初期下降幅度较大，后期缓慢下降并趋于稳定。CK处理淋出液含盐量在第7天后趋于稳定，调理剂1、调理剂2、调理剂3在第3天洗盐后就趋于稳定，较CK提前4 d；调理剂4处理淋出液含盐量在第4天后趋于稳定，较CK提前3 d。表明调理剂可以加快脱盐速率，可能是由于调理剂改善了土壤物理性状，加快了排水脱盐。不同处理间淋出液含盐量差异显著，其大小排序為CK>调理剂1>调理剂4>调理剂3>调理剂2，CK淋出液含盐量高于调理剂处理组，可能是由于CK淋出液体积较少。

2.1.3 土壤调理剂对淋出液pH值的影响 从表5可以看出，各处理随淋洗时间增加淋出液pH值均升高，但CK淋出液pH值在整个淋洗过程中持续升高，而试验组淋出液pH值则是在淋洗初期随淋洗时间增加而显著升高，后期随淋洗时间增加缓慢升高。淋洗结束时不同处理间淋出液pH值差异显著，其大小排序为调理剂1>CK>调理剂2>调理剂3>调理剂4，调理剂1淋出液pH值较CK升高5.19%，调理剂2、调理剂3、调理剂4淋出液pH值较CK分别降低1.09%，2.17%，3.99%。这是由于调理剂2、调理剂3、调理剂4处理加入脱硫石膏的组分，淋洗液pH 值虽有上升，但是远远低于对照，因为Ca2+ 将Na+ 置换出来之后，由电子守恒可知，Na+ 便会与 SO42- 形成Na2SO4使得淋洗液的 pH 值大大降低[24]；另外，Ca2+ 被置换后剩下的SO42- 是强酸根，能中和水中碱，也使得最后淋洗液的 pH 值降低，有效防止脱盐过程中土壤的碱化作用[10]。

2.1.4 土壤调理剂对土壤电导率的影响 由表6可知，调理剂对土壤电导率有显著影响。调理剂1、调理剂2、调理剂3 、调理剂4与CK处理土壤电导率均随淋洗时间增加而降低，并分别在第2天、第3天、第4天、第6天及第7天后趋于稳定，调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4较CK分别提前5，4，3，1 d趋于稳定， 调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4及CK的最终土壤脱盐率分别是65.63%，74.90%，75.44%，74.03%，35.57%，表明调理剂改善了土壤物理性状，加快了排水脱盐，但随着调理剂中无机成分比例的增加，脱盐用时会增加，但最终脱盐的效果无差异。endprint

2.2 土壤调理剂对滨海吹填土脱盐效果的影响

2.2.1 水力淋洗快速脱盐条件下土壤调理剂对滨海吹填土脱盐率的影响 试验表明，土壤调理剂对滨海吹填土土壤脱盐率有显著影响。调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4处理的土壤脱盐率较CK分别提高86.76%，112.34%，116.50%和108.06%（图1）。在试验范围内，滨海吹填土脱盐率随调理剂中脱硫石膏比例增大而降低，这是因为脱硫石膏是无机盐。

2.2.2 土壤调理剂对滨海吹填土pH值的影响 从图2可以看出，土壤调理剂对滨海吹填土土壤脱盐后pH值有显著影响。调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4处理的土壤脱盐后pH值较CK分别降低0. 54%，4.39%，5.50%和6.92%。这是因为滨海吹填土快速脱盐过程中NaCl 大量减少，使盐碱土中原来被吸附于固相的交换性钠因土壤溶液浓度减少而离解参与到土壤溶液中，因而造成土壤溶液的碱度增加，土壤pH值随之升高[11] ，而调理剂2、调理剂3、调理剂4处理加有脱硫石膏的成分，而脱硫石膏中的Ca2+将吸附于固相的交换性钠Na+ 置换出来，排出土体。在试验范围内，滨海吹填土脱盐后pH值随调理剂中脱硫石膏比例增大而降低。

2.2.3 土壤调理剂对土壤结构的影响 土壤容重、渗透性、土壤孔隙度与孔隙大小分配是土壤重要的物理性质，影响土壤水肥气热变化。施用土壤改良剂不仅能增加土壤中水稳性团聚体的含量，显著提高团聚体的质量，而且还可以增大土壤总孔隙度，降低土壤容重，调节三相比，改善其通气性、透水性，最终达到提高土壤农学价值的目的[12-14]。

由表7可知，土壤调理剂对滨海吹填土土壤脱盐后物理性状有显著影响，调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4处理的土壤容重较CK分别降低14.66%，11.21%，10.34%，10.34%； 调理剂1、调理剂2、调理剂3、调理剂4处理的土壤非毛管孔隙度分别是CK的 1.79 倍、2.26倍、2.64倍、3.72倍；调理剂1及CK处理土壤基本无渗透率，但调理剂2、调理剂3、调理剂4处理的土壤渗透率为0.02，0.01，0.01 mm·min-1，添加脱硫石膏土壤调理剂渗透率明显优于未添加。因此，添加脱硫石膏调理剂更有利于改良土壤结构，疏松土壤，调节土壤水肥气热状况。

3 结 论

本研究结果表明，水力淋洗快速脱盐条件下土壤调理剂对滨海吹填土土壤脱盐过程有显著影响，可加快排水脱盐，加速洗盐进程；使用添加脱硫石膏调理剂后，淋出液体积持续稳定、淋出液含盐量及土壤电导率迅速降低。

水力淋洗快速脱盐条件下土壤调理剂对滨海吹填土土壤脱盐效果有显著影响，可显著提高滨海吹填土脱盐率，抑制脱盐碱化，有效改善土壤物理性状；使用添加脱硫石膏调理剂后，土壤pH值显著降低，渗透率和非毛管孔隙度显著增大。在试验范围内，随调理剂中脱硫石膏成分比例增大，土壤脱盐速率降低，脱盐后pH值降低幅度增大，土壤物理性状无明显差异。

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