滴施改良剂对新疆盐碱土改良及甜菜产量的影响

邵华伟，崔 磊，许咏梅*，刘瑞红

(1.农业部西北绿洲农业环境重点实验室，新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.西部钻探吐哈录井工程公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

甜菜是我国的两大糖料作物之一，也是我国北方特有的糖料作物，在农业生产中占有重要位置[1]。新疆作为北方地区重要的糖业种植基地，2014年甜菜播种面积达到70 000 hm2，占全国甜菜种植面积的30%，对新疆的经济发展有着重要影响。自2012年甜菜开始采用滴灌技术以来，土壤出现了盐分表聚和次生盐渍化，影响甜菜产量和品质提升，亟需开展改良措施来遏制土壤盐渍化趋势。盐渍化耕地改良是一项难度大、复杂程度高、周期长的工作，受到国内外相关学者的长期关注[2]。在主要的盐碱土壤改良的方法中，施用化学改良剂是一种见效快、经济又方便的方法。研究表明[3-5]，施用改良剂可改善土壤理化性质、快速降低土壤盐分、增强土壤养分有效性，因此也是盐渍土改良的首选方法。

土壤脱盐率、碱化度等盐碱指标以及作物产量的变化是衡量改良剂施用效果的关键指标，因此应用这些指标来评价改良剂对土壤和作物的影响，是改良剂田间应用的重要前提。刘莉萍等[6]研究了两种盐碱土改良剂对苏北病害盐碱土壤盐分及植物生长的结果表明，施加改良剂能减缓Na+对植物的盐害，降低盐碱土含盐量，促进海蓬子生长。南江宽等[7]针对江苏滨海盐渍土的特点,对比了5种土壤改良剂对土壤盐碱指标的影响，结果表明施用盐碱改良剂平均降低土壤盐分0.53 g/kg,pH、总碱度和钠吸附比与对照相比分别降低0.08、0.09 cmol/kg、3.33，使油菜和玉米分别增产15.68%和9.15%。张济世等[8]研究了不同改良剂对滨海盐渍土土壤理化性质和小麦生长影响的结果也表明，施加改良剂增加了小麦成熟期的穗数,磷石膏、脱硫石膏和糠醛渣的应用效果显著，小麦的产量较对照分别提高26.7%、17.8%和17.8%。李杰等[9]应用腐殖酸和石膏与菌渣复配，对温室土壤盐碱指标及加工番茄产量的变化进行了研究，表明施用上述改良剂，能使土壤pH降低1个单位，全盐下降0.8 g/kg，番茄增产19.2%。上述研究验证了改良剂改善土壤理化性质和提高作物产量的效果，但研究对象多集中在滨海盐土，与干旱内陆盐碱土特性差异显著。此外以甜菜作为供试作物的文献也鲜见报道。本研究选择4种在新疆内陆盐碱土上使用较广的化学改良剂进行随水滴施，通过测定施用前后土壤盐分、pH值和碱化度及总碱度变化，调查甜菜产量、糖分的差异，验证不同改良剂的改良效果，为甜菜种植过程中次生盐渍化的防治和盐碱土甜菜种植技术模式制定提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于准噶尔盆地南缘，天山北麓冲积平原新疆昌吉州奇台县。试验点设置于西地镇西地村(N44°04′28.9″、E89°45′12.2″)，是新疆甜菜种植主产区。试验区属温带大陆性气候，年均气温4.8℃，有效积温3 123℃，无霜期160 d，年均降水量176 mm，蒸发量2 160 mm，地下水位2 m，灌溉水矿化度1.8 g/L。试验前土壤肥力较低，速效钾较高，碱性强，具体理化性质见表1。

表1 土壤基本理化性质

1.2 供试材料

经实地调研，选择4种新疆农业生产中应用面积较大的盐碱土改良剂，类别和性质如下：①酸碱平衡护理剂：含有马来酸、柠檬酸等小分子酸类；②酸酸肥霸：强酸物质，并含有氮磷钾营养元素；③肽能氮：主要为氮素，复合植物多肽物质的改良剂产品；④盐碱改良型生物菌肥：有机质含量40%，含有枯草芽孢杆菌≥10亿/g。甜菜品种为当地主栽品系ADV0401。

1.3 试验设计和田间实施

田间试验于2015、2016年的4～10月开展。设置5个处理，其中4个处理分别为4种改良剂，按照产品推荐方法施用；以不施改良剂为对照。每个处理3次重复。具体施用方法：①滴施酸碱平衡护理剂225 kg/hm2，分两次滴施；每次112.5 kg/hm2；②滴施酸酸肥霸45 kg/hm2，分两次施用，每次22.5 kg/hm2；③滴施肽能氮45 kg/hm2，分两次施用，每次22.5 kg/hm2；④滴施生物菌肥30 kg/hm2，分两次施用，每次15 kg/hm2；⑤对照(CK)，不施用任何改良剂。

甜菜基肥施用磷酸二铵225 kg/hm2，氮磷钾复混肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)60 kg/hm2。追肥施尿素4次，每次120 kg/hm2。小区随机排列，小区面积20 m2。4月29日播种，膜宽90 cm，株行距25 cm×40 cm，灌溉方式为膜下滴灌、一膜一管两行。于播种前和收获后分别采集0～20 cm土壤，测试盐碱指标。其余栽培管理方法一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤总盐及各离子的测定

1.4.2 甜菜产量、含糖锤度的测定

甜菜成熟期随机选取3个5 m长度典型样段实收产量，每个样段面积4.5 m2。拔出块根后削除地上部分及青头，称量样段块根鲜重，计算小区产量，并折算为每公顷产量。同时在小区内各处理分别选取10棵样株，采用日本ATAGO PAL-3手持式折光仪测定甜菜块茎锤度。

1.5 数据计算

土壤脱盐率(%)=(试验前土壤总盐值-试验后土壤总盐值)×100/试验前土壤总盐值；

土壤pH变化率(%)=(试验前土壤pH值-甜菜收获后土壤pH值)×100/试验前土壤pH值；

数据为两年平均值。采用SPSS 17.0和Excel 2010软件进行统计分析,LSD方法作处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 改良剂对土壤盐碱指标的影响

2.1.1 土壤总盐、pH变化

分析施用不同改良剂，甜菜收获后土壤盐分、pH的变化结果表明(图1、图2)，与不施改良剂(CK)相比，除酸酸肥霸处理外，其余处理的土壤盐分均有不同程度下降。其中生物菌肥处理的土壤盐分含量较CK下降1.2 g/kg，降幅达显著水平(P<0.05)。施用酸碱平衡护理剂的土壤盐分较CK下降0.1 g/kg，差异不显著(P>0.05)。不同改良剂均能使土壤pH值下降，但下降幅度不同。酸碱平衡护理剂和生物菌肥较CK分别下降0.7和1个单位，存在显著差异(P<0.05)，而酸酸肥霸和肽能氮的pH值分别较CK下降0.2和0.1个单位，差异不显著(P>0.05)。上述分析表明，不同盐碱土改良剂对新疆盐碱土的抑盐降碱效果有差异，肽能氮可显著降低土壤盐分，酸酸肥霸更利于降低土壤碱度，生物菌肥可以同时降低土壤总盐和pH值。

图1 不同改良剂对土壤盐分含量的影响

图2 不同改良剂对土壤pH值的影响

对收获期测试的土壤盐分和pH值作相关性分析表明，施用改良剂后土壤盐分含量和pH值的变化符合二次抛物线方程，Y=-0.387 6x2+3.172 7x+2.935 6(R2=0.513 8**)，其中Y为土壤pH值，x为土壤总盐含量(图3)，经检验方差拟合度达极显著水平(P<0.01)，因此土壤盐分与pH值存在极显著相关，换言之，盐分离子组成比例的变化是决定土壤酸碱的关键指标。对方程求导可知，土壤总盐含量为4.09 g/kg时，pH值达到最大值9.4；而土壤总盐高于或低于4.09 g/kg时，pH值均下降。滴施改良剂后土壤盐分离子比例的变化显著影响土壤pH变化，继而影响改良剂的降盐降碱效应，有必要对土壤盐分离子比例变化进行分析。

图3 土壤盐分含量与pH值的相关性

2.1.2 土壤总碱度的变化

表2 不同改良剂施用后土壤总碱度的变化

注：表中数据为平均值±标准差，同列数据后字母不同表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.1.3 土壤钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)变化

土壤的钠吸附比(Sodium adsorption ratio，SAR)能够反映土壤中钙镁离子对钠离子碱化的中和能力，土壤碱化度(Exchange sodium percentage，ESP)是土壤中Na+占交换性阳离子总量的百分数，两个指标均是表征土壤碱化程度的重要参考依据。国际上将SAR>13和ESP>20%作为土壤强碱化的标准。对照此标准，各处理钠吸附比数值均未达到土壤强碱化标准，但碱化度超过国家标准。施用改良剂后ESP下降了10.88%～29.7%(P<0.05)(表3)，以生物菌肥和酸酸肥霸下降幅度最大，因此这两种改良剂调整土壤碱化度效果较优。但从钠吸附比指标变化显示，除生物菌肥降低SAR 3.21 cmol/kg外，其余处理的SAR值均有所上升，因此，综合比较以施用生物菌肥具有显著降碱效果。

表3 不同改良剂施用后土壤钠吸附比和碱化度的变化

2.2 改良剂对甜菜产量和品质的影响

施用改良剂的甜菜单根重和产量均高于对照(表4)，土壤盐碱指标的降低对甜菜有增产作用。不同处理产量较对照增产2.3%～5.35%，其中酸酸肥霸和生物菌肥增产达显著水平(P<0.05)，而酸碱平衡护理剂和肽能氮与对照相比产量差异不显著(P>0.05)。施用改良剂对甜菜的锤度影响不显著，其中酸碱平衡护理剂和肽能氮处理的甜菜锤度与对照相比分别提高了0.63RI和0.17RI，但酸酸肥霸和生物菌肥处理的甜菜锤度下降了0.15RI和0.14RI，差异不显著(P>0.05)。

表4 不同土改良剂对甜菜产量和锤度的影响

3 讨论与结论

对新疆土壤而言，最佳的改良剂是能够实现盐分和pH值的双降。本研究中采用的改良剂，仅生物菌肥可达到降盐降碱的效果。赵秋等[20]采用牛粪堆肥、蚯蚓粪等6种改良剂，研究适用于滨海盐碱土改良剂产品，与对照相比，土壤总盐下降1.2%～21.4%，降低土壤pH值，表明有机肥施用能够有效促进盐碱土理化性质改善，因此从增加肥力、消除障碍因素角度而言，施用有机肥菌肥是盐碱土改良首选措施。

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