机械混匀盐碱土配施不同物料对土壤碱化特征的影响

马玉露，马金慧，贾桂华，李云飞，范 富，苏雅乐其其格，马玉桩

（1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古 通辽 028043；2.通辽市台河口水利枢纽管护中心，内蒙古 通辽 028000）

土地盐碱化已经成为世界性问题，促使生态环境恶化，阻碍农业与农村经济发展.我国约有9 913万hm2的盐碱土地，其中，现代盐渍化土地有3 693万hm2，残余盐渍化土壤有4 487万hm2［1］.内蒙古通辽市的盐碱地主要以苏打盐碱土为主，当土壤碱化程度较高时土壤会出现碱斑，其表层紧密、胶结，在干旱条件下收缩呈现细长的裂隙，紧结而不透水［2］；如不合理施肥，不仅会使粮食减产，而且会使土壤盐碱化程度更严重.目前，我国学者运用洗盐法［3］、改良剂调节土壤pH法［4-5］、微生物改良法［6］、植物改良法［7］等对盐碱地进行改良的研究较多；国内学者在盐碱化土壤中施加有机肥［8-11］、有机物料［12-16］、脱硫石膏［17-19］、覆沙掺沙［20-25］等物料改良盐碱地，研究主要集中在单个因素或2个因素对盐碱地的改良效果.笔者在前期研究的基础［26］上施用化肥、有机肥、氧化钙、玉米秸秆、羊粪、沙子及脱硫石膏改良盐碱地，研究土壤耕层施用机械混合后采用7种改良剂对盐碱地碱化特征的影响，并鉴选出最佳施入量，为提高盐碱地的土壤生产力和高效利用土地资源提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验区概况 试验区选自内蒙古通辽市科尔沁左翼中旗苏打盐碱地较为集中的代力吉镇，海拔高度150～160 m，典型大陆季风气候，年均降水量300 mm，年均气温为5℃.试验区耕层土壤基本理化特性见表1.

表1 试验区盐碱地机混前耕层土壤情况Tab.1 Soil condition of topsoil layer before mixing saline and alkaline soil in the test area

1.2 试验方案 试验区设置7种改良物料，分别为化肥、有机肥、氧化钙、羊粪、玉米秸秆、沙子及脱硫石膏，每种物料施入量设6个梯度（0、1、2、3、4、5），分别旋耕（表2），以未旋耕未改良盐碱地作为对照（CK），共43个小区.每个小区长25 m、宽2.5 m（面积62.5 m2）.种植盐角草，常规田间管理.

表2 试验设计方案Tab.2 Experimental design scheme kg·hm-2

续表2

1.3 试验材料 试验用盐角草由内蒙古通辽市金穗农业生产资料有限责任公司提供，化肥、有机肥和氧化钙分别由吉林市吉大化肥有限公司和五洲丰农业科技有限公司提供，脱硫石膏由内蒙古通辽市双泡子电厂提供；腐熟1 a的羊粪、玉米秸秆碎屑（3～5 cm）和沙子由当地农户提供.

1.4 测定项目与方法 盐角草成熟期采用五点取样法取0～20 cm土层土壤样品，采用电位法测定pH值，pH=9醋酸铵-氨水（NH4OAc-NH4OH）火焰光度法测定交换性钠，pH=8.21乙酸钠（NaOAc）-火焰光度法测定阳离子交换量（CEC），残渣烘干法测定水溶性盐含量；根据交换性Na占CEC的百分含量求得ESP；K+、Na+采用火焰光度法测定，Ca2+、Mg2+采用EDTA容量法滴定，CO32-及HCO3-采用双指示剂-中和滴定法.

2 结果与分析

2.1 改良物料施入量对盐碱地土壤pH值的影响 各处理的pH值测定结果详见表3.

表3 各处理pH值Tab.3 pH value of various treatments

从表3可知，旋耕未添加改良物料与CK土壤pH值无显著差异；随着化肥施入量的增加，pH值呈先下降后上升趋势，化肥处理3 pH值最低，与化肥处理2、4无显著差异，但显著低于其他处理；随着有机肥施入量的增加，pH值呈下降趋势，有机肥处理4、5 pH值均极显著低于有机肥处理0、1、CK，有机肥处理1与2、有机肥处理2与3、有机肥处理3与4、有机肥处理4与5间pH值无显著差异，有机肥处理2、3、4、5 pH值均极显著低于有机肥处理0与CK；随着氧化钙施入量的增加，pH值呈先下降后上升趋势，氧化钙处理3 pH值最低，极显著低于氧化钙处理0、1、4、5、CK；随着羊粪施入量的增加，土壤pH值呈先下降后上升趋势，羊粪处理3 pH值最低，羊粪处理3、4 pH值均极显著低于处理0、1、5、CK；随着玉米秸秆施入量的增加，土壤pH值呈下降趋势，玉米秸秆处理4、5的pH值最低，均小于8.0；随着沙子施入量的增加，土壤pH值呈先下降后上升趋势；脱硫石膏处理2、3、4、5间土壤pH值均无显著差异，极显著低于脱硫石膏处理0和CK.改良物料中有机肥5对盐碱地pH值的降幅最大.

2.2 改良物料施入量对盐碱地土壤碱化度的影响 各处理的土壤碱化度详见表4.

表4 各处理土壤碱化度Tab.4 Soil alkalinity of various treatments

从表4可知，随着化肥施入量的增加，土壤碱化度呈先下降后上升趋势，添加化肥处理间碱化度无显著差异，化肥处理2、3、4、5极显著降低碱化度；随着有机肥施入量的增加，土壤碱化度呈逐渐降低趋势，有机肥处理3、4、5极显著降低碱化度；氧化钙处理3、4、5显著降低碱化度；羊粪处理2、3、4、5碱化度显著降低土壤碱化度；玉米秸秆处理3、4、5极显著降低土壤碱化度；添加沙子处理3条件下碱化度最低，脱硫石膏处理3、4差异显著（P＜0.05）.

2.3 改良物料施入量对盐碱地土壤阳离子含量的影响

2.3.1 对钠离子含量的影响 各处理的土壤钠离子含量详见表5.

表5 各处理钠离子含量Tab.5 Sodium ion content of various treatments cmol·kg-1

从表5可知，随着化肥施入量的增加，土壤钠离子含量呈先下降后上升趋势，化肥处理2、3、4、5间无显著差异，均显著降低土壤钠离子含量；化肥处理0、1、CK之间钠离子含量无显著差异.随着有机肥施入量的增加，土壤钠离子含量呈逐渐降低趋势；随着氧化钙施入量的增加，土壤钠离子含量呈先下降后上升趋势，添加氧化钙极显著降低土壤钠离子含量；随着羊粪施入量的增加，土壤钠离子含量呈逐渐降低趋势，羊粪处理2、3、4、5极显著降低土壤钠离子含量；随着玉米秸秆施入量的增加，土壤钠离子含量呈逐渐降低趋势，添加玉米秸秆极显著降低钠离子含量；沙子处理1、2、3、4、5极显著降低钠离子含量；脱硫石膏处理3、4、5极显著降低钠离子含量.

2.3.2 对钾离子含量的影响 各处理的土壤钾离子含量详见表6.

表6 各处理钾离子含量Tab.6 Potassium ion content of various treatments cmol·kg-1

续表6

从表6可知，随着化肥施入量的增加，土壤钾离子含量呈先增加后降低趋势，除了化肥处理3与CK有显著差异（P＜0.05）外，其余处理均与CK无显著差异.随着有机肥施入量的增加，土壤钾离子含量呈逐渐增加趋势，有机肥处理4、5钾离子含量显著大于其他处理（处理3除外）.随着氧化钙施入量的增加，土壤钾离子含量呈先增加后降低趋势，氧化钙处理3、4均显著高于氧化钙处理0（P＜0.05），其余处理间均无显著差异.随着羊粪施入量的增加，土壤钾离子含量呈逐渐增加趋势.随着玉米秸秆施入量的增加，土壤钾离子含量呈先增加后降低趋势，玉米秸秆处理4显著高于其他处理.沙子处理1、2、3、4、5、CK间均无显著差异；沙子处理2、4与沙子处理0无显著差异.随着脱硫石膏加量的增加，土壤钾离子含量呈先增加后下降趋势，脱硫石膏处理2、3、4间无显著差异.

2.3.3 对镁离子含量的影响 各处理的土壤镁离子含量详见表7.

表7 各处理镁离子含量Tab.7 Magnesium ion content of various treatments cmol·kg-1

从表7可知，化肥组中各处理间无显著差异.有机肥处理5显著高于有机肥处理0和CK，有机肥处理1、2、3与有机肥处理0和CK无显著差异.氧化钙处理0、1、2、4、5、CK间无显著差异，只有氧化钙处理3显著大于氧化钙处理0.羊粪处理0、1、2、3、4、CK间无显著差异，只有羊粪处理5显著大于羊粪处理0.随着玉米秸秆施入量的增加，土壤镁离子含量呈先增加后降低趋势.沙子组处理间土壤镁离子含量无显著差异.随着脱硫石膏施入量的增加，土壤镁离子含量呈先增加后降低趋势，脱硫石膏处理3与0有显著差异，其余处理间无显著差异.

2.3.4 对钙离子含量的影响 各处理的土壤钙离子含量详见表8.

表8 各处理钙离子含量Tab.8 Calcium ion content of various treatments cmol·kg-1

续表8

从表8可知，化肥处理2、3、4、5均极显著提高土壤钙离子含量.有机肥处理3、4、5均极显著提高土壤钙离子含量，其余处理间无显著差异.随着氧化钙施入量的增加，土壤钙离子含量呈逐渐上升趋势，处理4、5钙离子含量均大于2.0 cmol·kg-1.羊粪处理3、4、5土壤钙离子含量极显著高于羊粪处理0和CK.随着玉米秸秆施入量的增加，土壤钙离子含量呈逐渐增加趋势.随着沙子施入量的增加，土壤钙离子含量呈先增加后下降趋势，其中，沙子处理3显著大于沙子处理0.随着脱硫石膏量的增加，土壤钙离子含量呈逐渐增加趋势，脱硫石膏处理4、5均极显著高于其他处理.

2.4 改良物料施入量对盐碱地土壤阴离子含量的影响

2.4.1 对碳酸根含量的影响 旋耕未添加改良物料与CK碳酸根含量无显著差异.随着化肥施入量的增加，碳酸根含量呈先下降后上升趋势；化肥处理3含量最低，显著低于其他处理，极显著低于化肥处理0、1、4、5、CK；除了化肥处理5外，添加化肥处理显著降低碳酸根含量.随着有机肥施入量的增加，碳酸根含量呈下降趋势，有机肥5显著低于其他处理，添加有机肥处理均极显著低于机混前处理.氧化钙处理2与4、处理3与4间无显著差异，并且均极显著低于机混前处理.随着羊粪施入量的增加，碳酸根含量呈下降趋势.随着玉米秸秆施入量的增加，碳酸根含量呈先下降后上升趋势，最低值为玉米秸秆3极显著低于其他处理.随着沙子和脱硫石膏施入量的增加，碳酸根含量均呈先下降后上升趋势；脱硫石膏处理2、3、4显著降低碳酸根含量（表9）.

表9 各处理碳酸根含量Tab.9 Carbonate content of various treatments cmol·kg-1

2.4.2 对碳酸氢根含量的影响 化肥处理2、3、4、5极显著降低碳酸氢根含量（P＜0.05），其中，化肥处理3的降幅最大；随着有机肥施入量的增加，碳酸氢根离子含量呈逐渐下降趋势，有机肥处理2、3、4、5显著降低碳酸氢根含量（P＜0.05）；氧化钙4显著降低土壤碳酸氢根含量；羊粪处理2、3、4显著降低土壤碳酸氢根含量；玉米秸秆处理2、3、4、5均显著降低土壤碳酸氢根含量（P＜0.05）；沙子处理2、3、4、5均显著降低土壤碳酸氢根含量；脱硫石膏处理2、3、4显著降低土壤碳酸氢根含量（表10）.

表10 各处理碳酸氢根含量Tab.10 Bicarbonate content of various treatments cmol·kg-1

续表10

3 讨论与结论

盐碱地改良是一个较漫长的过程，改良方法较多，其中，化肥处理对盐碱地土壤盐分的影响不大，而有机肥替代部分化肥处理可显著降低土壤水溶性盐总量和pH，使ESP值减少［9］.本试验中，化肥施入量800 kg·hm-2显著降低pH值、碱化度、土壤阴离子含量.相比单施化肥处理，化肥减氮1/6+秸秆（6 000 kg·hm-2）处理在第2、第3年0～20 cm土层处分别脱盐20.27%、37.53%，相比不施肥、单施化肥（N 540 kg·hm-2）、化肥减氮1/3+有机肥（9 000 kg·hm-2）、化肥减氮1/6+玉米秸秆（6 000 kg·hm-2），化肥减氮1/3+有机肥（9 000 kg·hm-2）土壤有机质含量最高［27］；中度盐碱地建议氨化秸秆还田量0.9 kg·m-2为宜［28］；相比秸秆半量还田（3 350 kg·hm-2）和无秸秆还田，秸秆全量还田（6 700 kg·hm-2）结合浅旋耕后再深松对盐碱地改良的效果最好［29］；在松嫩平原盐碱地秸秆翻埋还田对土壤pH改善有限［30］.本试验中，秸秆还田量28 000 kg·hm-2改良盐碱地效果较好，是前人研究结果推荐用量的3倍多，这有可能因盐碱土的盐碱程度、还田秸秆腐熟度及土壤微环境条件不同导致.随着脱硫石膏用量的增加，土壤碱化程度降低，但土壤盐化程度增加［31］；脱硫石膏（22.5 t·hm-2）+土壤结构改良剂（270 kg·hm-2）的施用量能改善龟裂碱土理化性状［32］；脱硫石膏22.5 t·hm-2砾石暗沟处理下龟裂碱土Na+、CO32-、HCO3-、Cl-浓度显著减少［33］；施用脱硫石膏对增加水分入渗、降低0～20 cm土层土壤pH和盐分含量产生了积极影响［34］；利用脱离石膏改良5年后降低草甸碱土0～20 cm土层碱化度、pH值、含盐量.而本试验中，脱硫石膏施入量2 600 kg·hm-2就能达到较好的改良效果.因此，要因地制宜选择改良物料.

旋耕未加改良剂处理对盐碱地pH值、碱化度、阳离子、阴离子含量均无显著影响；7种改良物料处理3、4、5均显著降低土壤碱化特征指标，其施入量达到化肥800 kg·hm-2、有机肥2 400 kg·hm-2、氧化钙960 kg·hm-2、羊粪240 000 kg·hm-2、玉米秸秆28 000 kg·hm-2、沙子80 000 kg·hm-2、脱硫石膏2 600 kg·hm-2就能显著改善盐碱地土壤性质；其中，有机肥2 400 kg·hm-2改良盐碱地效果最好.