改良剂对盐化和碱化环境下棉田全生育时期土壤特性的影响

王晓丽

摘 要 为研究改良剂对盐碱胁迫下（NaCl、Na2CO3）棉田土壤特性的影响，以种植棉花的盐碱地为研究对象，通过田间控制试验，分析以木质素磺酸钙（P）和黄腐酸（F）为主要成分的改良剂对盐碱地土壤的改良效应。结果表明，施加改良剂后，随着棉花生育期的推进，pH值在花期降低最显著，土壤电导率（electrical conductance，EC）在铃期降低最显著，同时有效提高了棉花生育中后期土壤团聚体的几何粒径直径（Geometric Mean Diameter，GMD），增强土壤结构的稳定性，减少胁迫对土壤造成的伤害。添加改良剂后棉花各生育期土壤K+、Na+含量均降低，添加改良剂对蕾期和花期土壤K+影响最大，添加改良剂对苗期土壤Na+影响最大。冗余分析显示，盐胁迫下，P处理对土壤K+、Na+和EC值的影响最大；碱胁迫下，F处理对土壤K+、Na+和EC值的影响最大。

关键词 盐胁迫；碱胁迫；土壤理化性状

中图分类号：S156.4 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.14.077

土壤盐渍化是一个世界性的环境问题，越来越多的报道证实了碱性盐（Na2CO3和NaHCO3）对植物的伤害作用大于中性盐（NaCl和Na2SO4）[1]。新疆是我国盐渍土分布面积最大的地区，气候干旱且少雨，而蒸发量远大于降水量。因此，改良利用、综合治理盐渍土，提高植物耐盐性，开发利用盐水资源已成为新疆未来农业发展及环境治理的重大课题。

通过添加外源物质提高作物的耐盐碱性是一个简便而有效的手段[2]。木质素不仅有很好的分散作用，还有抗沉淀和保护胶体的作用，可作为金属离子螯合剂使用[3]。黄腐酸是腐殖酸中阳离子交换能力、螯合能力及吸附能力最强的组分，可有效改良土壤[4]。

本研究在盐碱胁迫（NaCl、Na2CO3）下种植棉花，采用自主研发的2种复配液体材料作为改良剂，分析不同胁迫条件下改良剂对棉田土壤特性的影响，为盐碱地改良治理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

供试土壤为壤土，土壤基本理化性质为pH值7.72，阳离子交换量17.32 mol·kg-1，土壤有机质12.5 g·kg-1，碱解氮54 mg·kg-1，速效磷11.7 mg·kg-1，速效鉀218 mg·kg-1。

1.2 试验方案

试验在盐化（Y）、碱化（J）土壤上分别设1个常规施肥（CK）处理，施用化肥，包括尿素360 kg·hm-2、复合肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=17∶17∶17]

795 kg·hm-2，分别命名为CK-Y和CK-J；2个自主研发的改良剂P（以木质素磺酸钙为主的有机高分子复配材料）、F（以黄腐酸为主的复合材料型）处理，在施用上述化肥的基础上增施改良剂300 kg·hm-2，分别命名为P-Y和F-Y、P-J和F-J。即本试验共6个处理，每个处理3次重复，随机区组排列。

1.3 测定方法

土壤K+、Na+采用火焰光度计进行测定；土壤用5倍水稀释后测定土壤酸碱度（pH值）和土壤电导率（EC值）[5]。采用干筛法分离出土壤团聚体，依照各粒级团聚体组成数据计算平均重量直径（Mean  Weight Diameter，MWD）和平均几何直径（Geometric Mean Diameter，GMD），计算公式如（1）和（2）所示，单位均为mm。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel 2010、Origin 2020软件进行数据分析及绘图。

2 结果与分析

2.1 改良剂对盐碱胁迫下土壤团聚体的影响

土壤团聚体是评价土壤肥力和质量的主要指标。如表1所示，在盐、碱胁迫下团聚体平均重量直径（MWD）和几何粒径直径（GMD）随棉花生育期上下波动，且MWD和GMD值在花期达到最大值：盐胁迫下，与对照相比，添加P和F改良剂后MWD值分别降低4.79%和2.74%，GMD值分别增加了1.48%和2.96%；碱胁迫下，与对照相比，添加P和F改良剂后MWD分别增加4.05%和9.82%，GMD值分别增加6.62%和0.74%。数据表明，P和F改良剂使棉花花期土壤团聚体结构达到最稳定状态，改良剂可使盐碱土壤内部结构得到改善，可在一定程度上增强土壤团聚体的稳定性。

2.2 改良剂对盐碱胁迫下土壤pH、EC值变化的影响

土壤pH、EC值是衡量土壤质地的重要指标。由图1可以看出，盐胁迫下，添加改良剂后土壤pH值低于对照组，降低幅度为0.79%～3.25%；碱胁迫下，添加改良剂后土壤pH值均低于对照组，降低幅度为0.62%～9.04%。2）在花期、铃期和吐絮期，盐胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤EC值显著降低，降低幅度在9.50%～22.74%；碱胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤EC值显著降低，降低幅度在7.78%～18.41%。

2.3 改良剂对盐碱胁迫下土壤中K+、Na+离子含量的影响

如图2所示，盐、碱胁迫下，与对照相比，添加改良剂后棉花各生育期土壤K+、Na+含量均降低。1）添加改良剂对蕾期和花期土壤K+影响最大。盐胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤K+的降低幅度为17.24%～50.30%；碱胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤K+降低幅度为26.93%～40.30%。2）添加改良剂对苗期土壤Na+影响最大。盐胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤Na+分别降低39.01%和28.28%；碱胁迫下，与对照相比，添加改良剂后土壤Na+分别降低46.98%和27.54%。

2.4 冗余分析

采用冗余分析方法（RDA）分析不同改良剂对盐化和碱化土壤理化性质的影响，如图3所示。其中，盐胁迫下，P处理对土壤K+、Na+和EC值的影响最大，CK处理对土壤pH值的影响最大；碱胁迫下，F处理对土壤K+、Na+和EC值的影响最大，CK处理对土壤pH值的影响最大。

3 结论与讨论

盐碱土壤内大量盐分的积累，易引起土壤物理性状的恶化，造成土壤结构黏滞，通气性差，导致表层土壤盐渍化的加剧[6]。因此，改良土壤理化性状对于盐碱地尤为重要。刘璐等研究发现，添加土壤改良剂能降低土壤中水溶性盐基离子的含量，显著改良盐碱土并能防止土壤盐渍化[7]。本研究中，碱胁迫对棉花生长发育后期棉田土壤中盐基离子的影响大于盐胁迫。

K+和Na+是与土壤EC值相关的主要可溶性盐[8]。为了调控盐碱胁迫对土壤造成的影响，向土壤中添加外源物质可以改变土壤的理化性质，如赵金星等研究发现，添加改良剂处理后土壤的物理性状明显改善[9]。在本研究中，施用改良剂降低了土壤pH和EC值，说明改良剂有降低盐化、碱化土壤的作用。高阿祥等发现，土壤改良剂能改善土壤结构，增加土壤中大粒径团粒含量，可增加土壤结构的稳定性[10]。本研究中，添加改良剂对各生育时期土壤各粒级团聚体有不同程度的影响，均能有效增强土壤结构的稳定性，可能是改良剂中各物质具有胶体性质，有强的吸附作用，从而改善盐碱土的理化性质，达到降低土壤的盐化和碱化的作用。

添加改良剂能改善土壤特性，提高土壤质地，降低土壤K+和Na+含量。通过对棉花盐碱地施加改良剂能降低土壤pH值和EC值，随着棉花生育时期的推进，有效提高了棉花生育中后期土壤团聚体的GMD，增强土壤结构的稳定性，说明改良剂对棉田土壤中离子含量的变化有一定调节作用，降低盐化、碱化对土壤造成的伤害。

参考文献：

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