原位化根治技术对景电灌区盐碱地土壤酶活性和玉米籽粒品质的影响*

冯治凤 ，刘 斌

（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 白银 730400）

0 引言

景电灌区地处腾格里沙漠向黄土高原的过渡地带，是我国黄河中上游重要的高扬程灌溉农业区。据调查，景电灌区内土壤属于荒漠灰钙土，含盐量高，灌区土地盐碱化面积达27 万亩，占水地面积的42%，中重度的有16.3 万亩，弃耕撂荒地6.5 万亩[1]。研究表明，盐碱化土壤不仅会造成土壤肥力下降，还会导致作物减产、生长迟缓以及作物的品质和产量下降，粮食产量大幅度降低[2]。目前国内外盐碱地土壤改良和治理有大量研究和技术方法，主要有水利工程[3]、生物[4]、农艺[5]、化学[6]、综合措施[7]等，这些方法在短期内对盐碱地的治理有较为明显的效果，但随着时间的推移，土体深层中可溶性盐类通过毛细管重新在土壤表层积累，加之农业可用水资源匮乏，造成土壤盐碱化和次生盐碱化加剧[1]。

原位化根治技术针对盐碱地和盐碱化成因，利用优势特色资源凹凸棒石，研制了盐碱地透气防渗阻隔材料，利用其“透气不透水”的生态效应，铺设于盐碱地耕作下层，切断了土壤盐碱迁移通道，阻隔了地下水中可溶性盐类通过毛细管作用在土壤表面积聚，并同地表下渗水阻隔材料、改造后土地“熟化”和“肥化”等材料，采用先进的盐碱地改造与盐碱化土地修复功能性材料和土壤修复联合技术，形成了以凹凸棒石盐碱阻隔材料为核心的盐碱地治理新模式，具有降低土壤含盐量、提高作物产量的效果，从而实现灌区盐碱化土壤的改良和治理，已在小麦、玉米[1]、甜瓜[8-9]等作物上试验推广应用，效果显著。

长期以来，有关原位化根治技术的研究主要集中在盐碱地土壤养分和玉米生长发育及产量方面，对盐碱地土壤酶活性及玉米品质的影响鲜见报道。因此，本研究以玉米为试材，采用原位化根治技术分析研究盐碱地土壤酶活性及玉米品质的变化情况，以期为改良和治理景电灌区土壤盐碱化和次生盐碱化问题提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于白银市景泰县芦阳镇城北墩村（37.23°N，103.08°E）。该区属于温带干旱大陆性气候，年均气温为8.6 ℃，全年≥10 ℃有效积温为3 038 ℃，无霜期120 天左右，年日照时数2 723.9 h；年平均降雨量180 mm、蒸发量3 038 mm。 供试地为黏壤性土壤，盐碱类型为硫酸盐蓬松盐碱土。

1.2 供试材料

供试材料为凹凸棒石盐碱阻隔材料、凹晶地力恢复剂和改良剂， 由甘肃靖远凹晶矿业开发有限公司提供。供试玉米品种为当地主栽的先玉335，由景泰县农业推广技术中心提供。

1.3 试验设计与处理

本试验采用随机区组试验设计。设2 个处理，处理1 为凹凸棒石盐碱阻隔材45 t/hm2一次性铺设，处理2为凹凸棒石盐碱阻隔材30 t/hm2一次性铺设，不铺设凹凸棒石盐碱阻隔材作为对照（CK），3 次重复，共9个小区，小区间距1 m，面积为43.2 m2（7.2 m×6 m）。玉米于4月20日播种，10月3日考种，株距25 cm，小行距40 cm， 大行距宽70 cm，试验田田间管理与当地常规玉米管理水平保持一致。

1.4 测定指标与方法

土壤酶活性测定：于玉米吐丝期取0～40 cm，自然风干后进行土壤酶活性测定。土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定；蔗糖酶活性采用改良茆三酮比色法测定；碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测定；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定[10]。

品质测定：随机选取5 个果穗自然风干，采用近红外品质分析仪测定籽粒蛋白质、淀粉和脂肪含量。

1.5 盐碱原位工程化技术实施工艺

1.5.1 材料铺设

将试验地50 cm～70 cm 土壤进行挖掘，将下层基础及侧壁进行整平处理，处理后用压路机进行夯实。将凹凸棒石盐碱阻隔材均匀铺设于夯实后的土壤之上，后用小型压路机进行碾平处理，铺设量按试验设计进行。然后应用铺设机械将阻隔材料均匀铺设于凹凸棒石盐碱阻隔材上，铺设厚度为3 cm，铺设完成后，用小型压路机进行碾平处理，铺设量为225 t/hm2。于阻隔层上铺设细沙和上层细颗粒土壤作为保护层，铺设厚度为10 cm，然后将上层土壤回填[1]。

1.5.2 上层土壤盐分清除和土壤地力恢复

上层土壤盐分清除采用灌水洗盐的方式，洗盐每次用水量2 250 m3/hm2，共洗盐4 次，周期为7 天，在每次灌水前采用旋耕机械进行搅拌处理。上层土壤盐分清除后，利用凹晶地力恢复剂进行土壤地力恢复。具体使用方法如下：将地力恢复剂颗粒均匀撒于土壤表面，使用量为3 750 kg/hm2，后用旋耕机械进行耕作，土壤地力恢复期为6 个月。待土壤地力恢复期结束后，进行作物种植[1]。

1.6 数据处理与分析

采用SPSS 19.0 软件进行数据统计方差分析，采用新复极差法（Duncan 法）比较不同处理间的差异显著性，采用Excel 2007软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤酶活性的影响

1）脲酶。由图1 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高盐碱地土壤的脲酶活性，各处理平均值为7.55 mg/（g·24h），较CK 提高了47.47%。不同处理水平下，处理1 的土壤脲酶活性最高，为8.24 mg/（g·24h），较处理2、CK 分别提高了20.29%、60.94%，差异显著。处理2 的土壤脲酶活性显著高于CK。表明原位化根治技术可以显著提高盐碱地土壤的脲酶活性，处理1 优于其他处理。

图1 不同处理对土壤脲酶活性的影响

2）蔗糖酶。由图2 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高盐碱地土壤的蔗糖酶活性，各处理平均值为19.71 mg/（g·24h），较CK 提高了35.74%。不同处理水平下，处理1 的土壤蔗糖酶活性最高，为21.05 mg/（g·24h），较处理2、CK 分别提高了14.59%、44.97%，差异显著。处理2 的土壤蔗糖酶活性较CK 提高了26.52%，差异显著。表明原位化根治技术可以显著提高盐碱地土壤的蔗糖酶活性，处理1优于其他处理。

图2 不同处理对土壤蔗糖酶活性的影响

3）碱性磷酸酶。由图3 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高盐碱地土壤的碱性磷酸酶活性，各处理平均值为26.12 mg/（g·24h），较CK 提高了18.03%。不同处理水平下，处理1[26.28 mg/（g·24h）]、处理2[25.96 mg/（g·24h）]的土壤碱性磷酸酶均显著高于CK，较CK 分别提高了18.75%、17.31%，处理1 和处理2 之间无显著性差异。表明原位化根治技术可以显著提高盐碱地土壤的碱性磷酸酶活性，处理1和处理2之间无显著性差异。

图3 不同处理对土壤碱性磷酸酶活性的影响

4）过氧化氢酶。由图4 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高盐碱地土壤的过氧化氢酶活性，各处理平均值为2.99 mg/（g·24h），较CK 提高了51.01%。不同处理水平下，处理1 的土壤过氧化氢酶活性最高，为3.22 mg/（g·24h），较处理2、CK 分别提高了17.10%、62.63%，差异显著。处理2 的土壤过氧化氢酶活性显著高于CK。表明原位化根治技术可以显著提高盐碱地土壤的过氧化氢酶活性，处理1 优于其他处理。

图4 不同处理对土壤过氧化氢酶活性的影响

2.2 不同处理对玉米籽粒品质的影响

1）蛋白质含量。由图5 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高玉米籽粒的蛋白质含量，各处理平均值为7.55%，较CK 提高了29.50%。不同处理水平下，处理1 的玉米籽粒蛋白质含量最高，为8.12%，较处理2、CK 分别提高了16.33%、39.28%，差异显著。处理2 的玉米籽粒蛋白质含量显著高于CK。表明原位化根治技术可以显著提高玉米籽粒的蛋白质含量，处理1优于其他处理。

图5 不同处理对玉米籽粒蛋白质含量的影响

2）淀粉含量。由图6 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高玉米籽粒的淀粉含量，各处理平均值为3.57%，较CK 提高了12.97%。不同处理水平下，处理1（3.53%）、处理2（3.61%）的玉米籽粒淀粉含量均显著高于CK，较CK 分别提高了11.71%、14.24%，处理1 和处理2 之间差异不显著。表明原位化根治技术可以显著提高玉米籽粒的淀粉含量，处理1 和处理2之间无显著性差异。

图6 不同处理对玉米籽粒淀粉含量的影响

3）脂肪含量。由图7 可以看出，原位化根治技术处理可以显著提高玉米籽粒的脂肪含量，各处理平均值（68.01%）较CK 提高了9.43%。不同处理水平下，处理1（68.31%）、处理2（67.82%）的玉米籽粒脂肪含量均显著高于CK，较CK 分别提高了9.91%、9.12%，处理1 和处理2 之间差异不显著。表明原位化根治技术可以显著提高玉米籽粒的脂肪含量，处理1 和处理2之间无显著性差异。

图7 不同处理对玉米籽粒脂肪含量的影响

3 讨论与分析

盐碱地治理是公认的世界性难题[11]。本研究采用原位化根治技术对盐碱地土壤进行处理，利用其技术核心材料凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量的增加，对盐碱地土壤酶活性及玉米品质的变化情况进行了研究。结果表明，原位化根治技术显著提高了盐碱地土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性，玉米籽粒的蛋白质、淀粉、脂肪含量显著提高，这与寇燕燕等[8]、朱琪等[9]在甜瓜上的研究结果一致，可能的原因是原位化根治技术降低了土壤可溶性盐离子的浓度，提高了土壤阳离子的交换量，改善了土壤物理性质和化学性质，从而提高了土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性，有效促进了土壤中营养物质的分解和水解，提高了土壤肥力，为玉米品质的提升提供了较高的营养水平，这与王勤礼等[12]的研究结果一致。

4 结语

原位化根治技术提高了盐碱地土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性及玉米籽粒的蛋白质、淀粉、脂肪含量，显著提高了盐碱地土壤酶活性和玉米籽粒的品质。本试验条件下，在景电灌区应用原位化根治技术改良和治理盐碱地效果较优的凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量为45 t/hm2。