黄河三角洲盐碱地土壤改良剂小麦效果研究

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　　[摘要]通过田间试验，研究了土壤改良剂对黄河三角洲盐碱地小麦产量及土壤理化性状的影响。结果表明，施用土壤改良剂可以优化土壤团粒结构，降低土壤容重、pH值及土壤盐分含量，增加土壤有机质含量，增加小麦千粒重，进而提高小麦产量。土壤改良剂用量增加，土壤理化性状较好，作物产量增加，但3%、4%、5%的添加量之间差别不明显。减氮处理在土壤理化性状、小麦产量方面没有表现出优势，说明对于生长期较长的小麦来说，充足的氮肥供应是非常必要的。
　　[关键词]土壤改良剂;盐碱地;小麦
　　[中图分类号]S156.4 [文献标识码]A
　　1 前言
　　黄河三角洲区位条件优越，自然资源丰富，开发前景广阔，主要体现在土地资源优势方面，拥有未利用土地54万hm2，作为我国重要的后备土地资源，由于黄河三角洲地区蒸发量远远大于降水量，并且地下水位比较高，矿化度大，土壤盐渍化水平高达70%以上。土壤盐渍化严重，生态环境十分脆弱。
　　2009年12月1日，中华人民共和国国务院通过了《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》，以此为起点，黄河三角洲地区的发展上升为国家战略，成为国家区域协调发展战略的重要组成部分，正式纳入国家“十一五”、“十二五”重点建设区域。同时黄河三角洲也是山东省区域经济发展“一体两翼”中北翼主体，战略地位非常重要。
　　随着黄河三角洲高效生态经济区的建设和发展，国家出台了一系列低产土壤开发利用政策，在当前国家政策的支持和鼓励下，合理开发并高效利用大面积的盐碱地对我国具有重要的经济和生态意义。现阶段制约黄河三角洲地区开发利用的一个主要问题是土壤盐分高而导致的土壤质量差的问题。目前世界各国都加强了对盐碱地的改良治理。长期以来，改良盐碱地多采用工程措施，如淡水淋洗压盐、客土转移土壤盐分等，添加化学改良剂、种植耐盐植物也是常用方法。盐碱地改良不仅要考虑到土壤改良投入的成本、改良土壤含盐量是否能够降低到作物生长允许的水平，还要充分考虑改良后土壤长期的可持续利用能力，以及对区域生态环境的影响，因此，探索高效、低廉、环保、实用的盐碱地改良方法和改良材料，是盐碱土改良研究的目標和方向。研究发现，在盐碱地中施用化学改良剂如磷石膏，通过降低土壤中的交换性钠、改善土壤理化性状，以达到改良盐碱地的目的。此外，利用有机肥、沸石等材料进行改良也是目前行之有效的方法。
　　本研究通过田间试验，验证了自行研制的以腐殖酸为主成分的盐碱地土壤改良剂在黄河三角洲盐碱地小麦上施用的效果，为改良剂的大面积推广应用提供科学依据。
　　2 试验材料与方法
　　2.1 试验材料
　　供试肥料：尿素、重钙、硫酸钾，均为市售肥料。
　　供试盐碱地土壤改良剂：以腐殖酸为主成分自行研制而成。
　　供试作物：小麦，品种为鲁原502。
　　2.2 供试土壤
　　试验地位于山东省农业科学院黄河三角洲现代农业试验示范基地（简称东营基地），地理坐标北纬37°17′30.68"，东经118°36′59.62”，属暖温带季风气候特征，年平均气温12.2℃，平均降雨量543.3mm，无霜期203天，年日照时数2440.3小时，大于0℃的年积温在4600℃以上，光热资源充足，四季分明。该地土壤为轻度滨海盐渍土。
　　0～20cm土壤团粒结构组成：>2.0mm土粒占10.43%，1.0～2.0mm土粒占9.45%，1.0～0.5mm土粒占6.01%，0.5～0.25mm土粒占13.26%，<0.25mm土粒占60.85%。
　　2.3 试验方法
　　试验设7个处理。各处理内容及肥料用量见表1。
　　试验时间为2014年10月5日～2015年6月14日。在东营基地选取一均匀地块进行土壤改良剂效果试验研究。每个处理3次重复，试验小区采用随机区组排列。小区设置为8m×5m，面积为40m2。按照试验方案对不同小区进行土壤改良剂处理，改良剂的用量按肥料总重量计算比例，和肥料混合使用。处理2和3按当地的施肥方式，磷、钾基施，氮肥60%基施，拔节期40%追施。处理4、5、6和7采用一次性施肥。试验收获时每个小区单打记产，统计产量及千粒重。采集收获时调查土壤有机质、盐分、pH值和团粒结构等。其中，土壤有机质、pH值、盐分、土壤团粒结构等按照鲁如坤《土壤农业化学分析方法》测定。
　　3 结果与分析
　　3.1 土壤改良剂对土壤相关理化性状的影响
　　3.1.1 土壤改良剂对0～20cm土层土壤团粒结构的影响。土壤团粒结构是土壤基本的肥力属性之一，在土壤的农业利用中具有重要意义。土壤颗粒组成决定土壤质地，直接影响土壤的水、肥、气、热的保持和运动，并与作物的生长发育密切相关。根据卡庆斯基制进行土壤粒级划分，>1mm为石砾，1～0.5mm为粗砂粒，0.5～0.25mm为中砂粒，<0.25mm为细砂粒。
　　由图1可以看出，不施肥与农民常规施肥处理的土壤中，>1mm石砾所占比例分别为18.90%、18.63%，高于优化施肥处理、优化施肥+改良剂处理。<0.25mm细沙粒所占比例分别为58.34%、59.01%，亦高于优化施肥处理、优化施肥+改良剂处理。这说明，优化施肥处理、优化施肥+改良剂处理中大石砾与细砂粒所占比例低，不同粒径的土壤颗粒搭配更加合理协调。
　　单独优化施肥与优化施肥+改良剂处理相比，大石砾与细砂粒所占比例也略高，说明添加土壤改良剂对改善土壤的通气透水性、提高土壤适种性有良好作用。
　　相同优化施肥量条件下，随着添加的土壤改良剂用量的增加，大石砾与细砂粒所占比例降低，以优化施肥+5%土壤改良剂处理的土壤颗粒搭配更协调。
　　在相同土壤改良剂条件下，T7减氮处理虽然施肥量降低，但大石砾与细砂粒的比例分别增加0.34、0.79个百分点。 　　3.1.2 土壤改良剂对土壤容重的影响。土壤容重是反映及调控土壤水、肥、气、热等因素的重要的物理学性状，影响植物根系的穿透能力、土壤含水量、土壤通气性以及水肥利用率。
　　由表2可以看出，与试验前土壤容重相比，常规施肥处理、优化施肥处理的0～20cm、20～40cm土壤容重略有增加或持平，原因可能是因为单施化肥使得土壤微团聚体分散系数上升，土壤发僵，土体粘韧，孔隙度降低，建议无机、有机配施可改善此状况。
　　相同施肥量情况下，优化施肥的条件下添加土壤改良剂，土壤容重降低，0～20cm土层容重降幅在1.99%～5.96%之间，20～40cm土层容重降幅在1.97%～3.29%之间，说明该土壤改良剂具有降低土壤紧实度、增加土壤通气透水性能的效果。
　　相同土壤改良剂用量，减少氮肥用量后，土壤容重也出现下降的趋势。说明适当减少化肥对于保持较好的土壤性状具有一定的作用。
　　总体说来，不论增施土壤改良剂还是减氮处理，均能降低土壤容重，且土壤容重均向优化土壤良好结构的趋势减低。
　　3.1.3 土壤改良剂对土壤有机质含量的影响。土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的供给源，也是形成土壤结构的重要因素。因此，土壤有机质直接影响着土壤的保肥性、保水性、缓冲性、耕性和通气状况等。
　　由表2可以看出，与不施肥处理相比，常规施肥处理的土壤0～20cm、20～40cm土壤有机质分别提高0.03、0.02个百分点;与常规施肥相比，优化施肥处理的土壤0～20cm、20～40cm有机质分别提高0.06、0.07个百分点;等量施肥量条件下，与优化施肥相比，增加3%、4%、5%土壤改良剂处理的0～20cm土壤有机质分别增加0、0.08、0.02个百分点，处理的20～40cm土壤有机质分别增加0.02、0.08、0.02个百分点;等量施用土壤改良剂条件下，减氮施肥后0～20cm、20～40cm土壤有机质分别降低了0.03、0.06个百分点。
　　施肥及添加土壤改良剂的处理均能增加土壤有机质含量。原因可能是因为施肥及添加土壤改良剂增加了作物生物量，从而增加了根系、残茬、落叶等对土壤有机质的投入。
　　3.1.4 土壤改良剂对土壤pH值的影响。土壤酸碱度对土壤肥力、作物生长及养分有效性影响很大，因此在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，根据作物及操作要求积极采取措施，加以调节。由表2可以看出，与不施肥处理相比，施肥及添加土壤改良剂处理的土壤pH值均出现降低的趋势。原因可能是因为施肥及添加土壤改良剂后促进了作物生长，作物根系的发达及土壤改良剂的作用调节了土壤的物理结构，减少蒸发，改善通气，抑制返盐，从而降低了土壤pH值。但在常规施肥与优化施肥、土壤改良剂不同用量处理的0～20cm、20～40cm土壤pH值方面没有表现出明显的差别及规律。
　　3.1.5 土壤改良剂对土壤盐分的影响。土壤盐分含量是反映土壤盐碱化状况的指标。由表2可以看出，与不施肥处理相比，常规施肥处理的土壤pH值略有升高，优化施肥及添加土壤改良剂处理的土壤pH值降低。同等施肥量条件下，与优化施肥相比，添加3%、4%、5%的土壤改良剂后，0～20cm土壤盐分分别降低0.02、0.01、0.02个百分点，20～40cm土壤鹽分分别降低0.02、0.01、0.03个百分点;同等用量土壤改良剂条件下，减氮处理的0～20cm、20～40cm土壤盐分降低0.02、0.01个百分点。
　　小麦千粒重是影响小麦产量的重要构成因素。由表3可以看出，施肥能明显增加小麦千粒重。与不施肥相比，常规施肥增加小麦千粒重2.74%;优化施肥与常规施肥相比，小麦千粒重增加2.84%;等量施肥条件下，与优化施肥相比，添加3%、4%、5%土壤改良剂后小麦千粒重分别增加0.32%、0.51%、3.02%，说明随着土壤改良剂用量增加，小麦千粒重增加;等量土壤改良剂条件下，减氮施肥处理的小麦千粒重降低0.62%，说明在盐碱地上，施肥对于小麦千粒重还是具有一定作用的。
　　在小麦产量方面，施肥同样明显增加了小麦产量。与不施肥相比，常规施肥产量增加29.82%;与常规施肥相比，优化施肥亦增加了小麦产量，说明科学、合理的养分配比对于作物产量是非常有必要的;等量施肥条件下，与优化施肥相比，添加3%、4%、5%土壤改良剂后小麦产量分别增加7.65%、17.65%、18.82%，说明，随着土壤改良剂用量增加，小麦产量也随之增加;等量土壤改良剂条件下，减氮施肥处理的小麦产量降低4.95%。
　　4 试验结论
　　由本试验可以看出，施用土壤改良剂可以优化土壤团粒结构，降低土壤容重、pH值及土壤盐分含量，增加土壤有机质含量，增加小麦千粒重，进而提高小麦产量。土壤改良剂用量增加，土壤理化性状较好，作物产量增加，但3%、4%、5%的添加量之间差别不明显。减氮处理在土壤理化性状、小麦产量方面没有表现出优势，说明对于生长期较长的小麦来说，充足的氮肥供应是非常必要的。
　　因此，为深入探讨土壤改良剂效果，建议在保证氮肥供应的前提下，增加土壤改良剂用量，并进行连续多年、定点的盐碱地改良试验，以达到更为科学、合理的验证土壤改良剂效果的目的。
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