淋溶及有机肥对盐碱地改良及无患子生长的影响研究

李 伟，徐忠华，郑鸣洁

（上海市政养护管理有限公司，上海 201103）

0 引言

盐碱土是由于自然环境因素和人类活动共同造成的盐化、碱化土壤及各种盐土和碱土的总称，通常为含盐量超过2 g/kg，碱化度超过5%或pH＞8的土壤[1-2]。全世界的盐碱地面积超过9.5亿hm2，占陆地面积的10%左右[3]，中国是盐碱地大国之一，加之人口多，人均可利用土地资源相对少，所以，盐碱地改良对改善生态环境和保障农牧业发展具有重要意义。

国内外盐碱地改良包括物理方法、化学方法、生物方法，同时与工程技术手段相结合[4-7]。灌水洗盐、暗管排盐、客土改良是工程上常用的方式，化学改良剂如脱硫石膏、磷石膏、硫磺、硫酸等的应用，可快速调节土壤酸碱性[8-11]。生物改良，包括种植耐盐植物，施加菌剂等，植物根系和微生物活动可产生有机酸、多糖、蛋白质，提高土壤养分含量并改善土壤结构，能起到长期增效作用[12-14]。

将黑矾、糠醛渣、脱硫石膏作为改良剂，结合垫层和覆盖技术对晋北盐碱地进行改良，黑矾0.25 kg/m3+石块垫层+砂子覆盖能够有效降低该区域土壤pH和电导率[15]。用园林废弃物与草炭按1:1比例配成有机改良材料，与盐碱土按1:4混合改良滨海盐碱土，使pH明显下降，土壤有机质明显提高[16]。硫酸铝和腐植酸降低苏打盐碱土pH的同时，使小于5 μm粒径的微团聚体明显减少，水溶性钠盐降低[17]。灌溉淋洗可降低表层土壤盐分，但也容易造成底层土壤盐分的积累，灌溉量常与溶脱率呈正相关，但灌水对土壤pH的影响结果并不一致，可使pH升高或下降[18-19]。由于淡水资源有限，微咸水和咸水均被应用于盐碱地的淋洗脱盐，在山东莱州、江苏大丰、湖南乐东等地经咸水灌洗后，土壤盐分未超过3 g/kg[20-21]，虽达到一定的去盐效果，但其含盐量仍较高，而且盐碱地通常存在较低的通透性，如果地下排水不畅通，容易导致地下水矿化度增加，随毛细作用蒸发，水位上升后，产生更严重的次生盐渍化。另外，盐碱土脱盐处理后，也容易产生Mg2+、Ca2+、K+等含量降低，即土壤肥力下降[22]。因此，淋洗结合养分补给，是盐碱地合理的改良组合模式。

本研究采用室内土柱模拟与田间验证相结合方式，研究淋洗及有机肥添加对盐碱地改良的作用效果，通过土壤理化性质及植物生长指标评价改良效果。

1 材料与方法

1.1 室内模拟试验设计

2020年5月6日，在G40高速崇启段边沟周围收集土壤样品，采用S型采样法取0～40 cm深土壤样品20个，混合后，土样经风干、粉碎并过2 mm筛备用。将土壤与有机肥按3个不同配比（10 cm有机肥+30 cm土壤；15 cm有机肥+25 cm土壤；20 cm有机肥+20 cm土壤）混合均匀后装入PVC管内制成土柱，土柱底层均为10 cm高砾石，PVC管高60 cm，直径6 cm，上端开口，下端用透水纱布封住。同时设置未加有机肥原土对照。在PVC管下面放置盛水接收装置，收集淋洗液。装土稳定一周后，每周进行一次淋洗试验，每次浇固定量水，约1500 mL，共淋洗3次，水缓慢倒入PVC管内土柱中，待水分渗透进入托盘后，静置，吸取上清液至样品瓶。

1.2 分析方法

土壤pH用上海雷磁pH B-4 pH计测定，水土比为5:1；电导率用上海雷磁DDS-307A型电导率仪测定，水土比为5:1。钙、镁离子采用空气—乙炔火焰原子吸收法测定，土壤有机质采用重铬酸钾法，全氮采用凯氏定氮法，磷采用钼锑抗比色法，钾采用火焰光度计法，植物光合作用利用便携式Li-6400光合仪测定，钠吸比(SAR)采用公式(1)计算[19]。

1.3 数据分析

采用SPSS软件对数据进行统计分析，用Microsoft Excel做图。

2 结果与分析

2.1 原土基本理化性质

未改良土壤属于盐碱土，其pH＞8，且盐含量大于2 g/kg，土壤有机质及矿质养分含量低，尤其是磷含量极低，钾含量属中等水平（表1～2）。

表1 原土pH、电导率及阳离子含量

表2 原土养分含量

2.2 改良措施对pH、电导率及阳离子含量的影响

3次淋洗使土柱内土壤pH降低，与对照淋洗组相比，20 cm厚有机肥添加可使pH降低7%，与原土相比，则降低了10%；未加有机肥的对照组经淋洗后，pH降低了3%，有机肥填加量越多，pH降低越明显；各组淋洗液内的pH无明显差异（图1A）。随着淋洗，土柱内可溶性离子淋出，土柱内土壤的电导率均呈下降趋势，有机肥含量越高，电导率下降的越大，有机肥组的电导率均低于对照组，经有机肥处理的电导率均在1.5 mS/cm以下，满足园林植物的种植要求（图1B）。

图1 不同有机肥施加量对土柱及淋溶液pH(A)和电导率(B)的影响

有机肥处理条件下的土柱内和淋洗液中的Ca2+含量均高于对照，且与有机肥施用量呈正相关，填加10、15、20 cm有机肥土柱内Ca2+含量分别比对照高19%、42%和65%（图2A）。土柱内Mg2浓度也与有机肥填加量呈正相关，但淋洗液内的Mg2+含量统计上无明显差异（图2B）。有机肥处理组和对照条件下的土柱内K+含量差异不太，但有机肥处理条件下的淋洗液中的K+含量明显高于对照（图2C）。有机肥处理下的土柱内Na+含量低于对照，淋洗液中的Na+含量较高，且与有机肥含量呈正相关性，20 cm有机肥使Na+含量降低28%（图2D）。

图2 不同有机肥施加量对淋洗后土柱及淋溶液阳离子含量的影响

2.3 改良措施对养分含量的影响

有机肥添加使土壤氮、磷、钾及有机质含量增加，且与有机肥含量呈正相关（图3）。有机肥使全氮含量平均增加87%，可利用性氮平均增加29%，其中20 cm有机肥使全氮和可利用性氮含量分别增加125%和43%（图3A，3B）。土壤全磷及有效磷含量处于极低水平，10、15、20 cm有机肥添加使全磷含量分别增加41%、64%和105%，有效磷分别增加23%、59%、73%（图3C，3D）。相对，有机肥处理组与对照组的全钾和速效钾差异较小，土壤并不缺钾，全钾含量平均增加45%，速效钾平均增加17%，20 cm有机肥分别使全钾和速效钾增加67%和25%（图3E，3F），使有机质含量明显增加37%（图3G）。

图3 不同有机肥施加量对淋洗后土柱内土壤养分含量的影响

2.4 淋洗及有机肥处理对土柱内土壤钠吸附比的影响

未施加有机肥的对照土柱经淋洗后，SAR值降低了23%，添加有机肥后，SAR随有机肥含量的增加而降低，相对照淋洗组和未淋洗组，20 cm厚有机肥使SAR值分别降低了45%和58%（见图4）。

图4 淋洗和不同有机肥施加量对土柱内钠吸附比的影响

2.5 改良措施对无患子存活率及生长的影响

根据土柱模拟实验，20 cm厚有机肥对土壤各项指标是最有利的，因此，在原位施加20 cm厚有机肥，下面铺设10 cm深砾石，种植无患子幼树。90天后调查无患子存活率，经改良土壤的无患子存活率为100%，而未经改良的原位土只有20%存活率。改良条件下植株叶片较大，叶色正常，叶表有光泽，而未经改良地的植物叶片相对较小，叶面不平整，叶泽暗淡。测定的叶片的光合指标显示，处理组的平均净光合速率是对照组的近2倍，蒸腾速率为2.3倍，气孔导度无明显差异（表3）。

表3 20 cm有机肥施加量对无患子存活率及生长的影响

3 结论与讨论

盐碱土改良即降低土壤盐和pH，并改善土壤结构，提高土壤养分状况[23]。通过有目的的灌溉或降雨可促进土壤盐分的淋溶和pH降低，同时还能改善土壤结构和增加土壤养分。本研究中，未施加有机肥的对照组土柱经水淋洗后，土壤pH和含盐量均有改善，添加有机肥后在改善土壤盐碱性基础上，还增加了土壤有机质及养分含量。

土壤中Na+含量高时，会置换出Ca2+和Mg2+等离子，破坏土壤结构，并降低土壤保水保肥性能[24]。当土壤中添加有机肥后，增加的Ca2+和Mg2+可置换出多余的Na+。有机肥含有微生物及其它有机成分，有利于改善土壤结构，并增加土壤养分及被土壤固定养分的释放[25]。

SAR受土壤可交换钠离子影响，可预测盐碱土的演变，本研究中的SAR范围与黄河三角洲的研究结果接近[19]。SAR随淋洗和有机肥的添加而逐渐降低，说明淋洗和有机肥使交换性钠降低，减少钠离子对土壤其它阳离子的置换和对植物根系的伤害。SAR在小于10范围内时通常不会影响植物的正常生长[26]。本研究中的SAR小于10，说明土壤中的钠离子含量不会对植物生长造成破坏性影响，可以满足植物根系正常生长。

盐碱土脱盐处理后，也容易产生Mg2+、Ca2+、K+等含量降低，即土壤肥力下降，这些是植物生长的必须大量元素，因此补肥应与淋洗同步，保证土壤能够供应植物生长所需养分。淋洗并施加20 cm厚有机肥后，无患子无死亡现象，叶片健康，且能维持较高的光合速率，同时，蒸腾速率也较高，说明其具有较健康的根系，能够进行旺盛水汽交换。因此，淋洗20 cm厚有机肥+砾石组合可以有效改良G40高速崇启段边沟盐碱地，并有利于植物生长。