不同有机肥用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响

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　　摘要：为探究不同有机肥施用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响，以东营市利津县滨海盐渍土为研究对象，通过大田试验，分析0、15、30、45、75t/hm2有机肥施用量对盐渍土盐分表聚量、土壤蒸发速率、容重、孔隙度、含水率等指标的影响及其之间的相关性。结果表明：在重度盐渍化土和盐土条件下，有机肥施用量分别为45t/hm2和75t/hm2时对土壤盐分表聚量降低最显著，降低幅度分别为5.69%和13.02%;各有机肥处理较不施有机肥（对照）土壤蒸发速率降低范围分别为12.20%～31.05%和12.43%～30.32%。在重度盐渍化土中，有机肥施用量45t/hm2对土壤物理性状改善作用最显著，土壤容重降低9.85%，土壤孔隙度和含水率分别提高16.06%和14.44%;在盐土中，有机肥施用量75t/hm2对土壤物理性状改善作用最显著，土壤容重降低31.00%，土壤孔隙度和含水率分别提高30.63%和33.03%;土壤容重和盐分表聚量之间呈显著正相关，土壤孔隙度与盐分表聚量之间呈极显著负相关。
　　关键词：滨海盐渍化土;有机肥用量;盐分表聚量;土壤蒸发速率;相关性
　　中图分类号：S151.9+2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）05-0083-06
　　土地是农业发展的重要基础，也是人与其他生物赖以生存的重要资源。目前，土壤盐渍化和次生盐渍化已成为限制农业发展和对资源可持续利用的重要因素。Ghassemi等[1]研究表明，全球盐渍化土壤面积高达9.5438×108hm2，土壤盐渍化问题已成为全球性问题。Kovda[2]认为该类土壤含盐率较高，抑制作物生长，破坏土壤的理化环境。中国是一个人口众多的传统农业国，人均耕地面积低于世界平均水平;同时又面临着人口持续增长、耕地面积不断减少、耕地质量下降等问题[3]，随着耕地面积的急剧缩减，盐碱地利用的巨大潜力备受关注。目前，我国约有盐碱地9913×104hm2，其中现代盐碱地3693×104hm2，残余盐碱地4487×104hm2，潜在盐碱地1733×104hm2[4]。改良盐碱地对保障国家粮食安全和实现土地资源的可持续利用具有重要意义。
　　早在20世纪50年代就有国外学者提出，施用有机肥具有促进土壤排盐抑碱、培肥土壤、提高土壤生产力的作用。随后的研究表明，增施有机肥不仅可以改善盐碱地的土壤结构，而且增强了土壤的保水保肥能力[5]。自20世纪70年代开始，我国的土壤科学工作者开始研究盐碱土水肥盐的综合调控，主张利用有机质和土壤养分对盐分进行时、空、形的调控[6]。本试验以山东省东营市滨海盐渍土为材料，通过施入不同量的有机肥，研究其对滨海盐渍土理化性状的影响，以得出最佳施用量，为滨海盐渍土改良、施肥提供理论依据。
　　1材料与方法
　　1.1试验地概况
　　田间试验设于利津县渤海粮仓科技示范工程中心一分場的原生重度盐渍土和盐土，土壤地下水埋深0.83m左右，地下水矿化度27.22g/L。利津地处温带季风气候区，临渤海，属暖温带半湿润季风气候，平均气温14.5℃，年降水量579.3mm，日照时数2573.9h[7]。试验区重度盐渍土孔隙度为40.09%，容重1.41g/cm3，含盐量0.84%，pH值7.96，有机质含量15.42g/kg，全氮0.85g/kg，有效磷15.13mg/kg，速效钾345.54mg/kg;盐土孔隙度为32.98%，容重1.53g/cm3，含盐量1.48%，pH值7.21，有机质含量12.37g/kg，全氮0.53g/kg，有效磷9.82mg/kg，速效钾373.35mg/kg。
　　1.2试验材料
　　供试有机肥：ETS（天津）生物科技发展有限公司生产;供试水源：黄河水;供试作物：小麦品种为济麦22，玉米品种为登海605。
　　1.3试验设计
　　试验共设8个处理，处理代号分别为HO1、HO2、HO3、HCK、SO2、SO3、SO4、SCK。其中H代表重度盐渍土，S代表盐土，CK、O1、O2、O3、O4分别表示试验田施有机肥0、15、30、45、75t/hm2。灌溉量为3000m3/hm2，旋耕深度为20cm。
　　田间试验布置：播种前对整个试验区统一进行土地整理。小区面积：30m×4m=120m2，每处理重复3次。
　　土样采集：在小麦玉米轮作完成后于2018年10月用土钻采集0～20cm土层土样，取回后风干、预处理后待用;用环刀采集耕层土样取回待用。
　　1.4测定指标和方法
　　土壤全盐含量采用烘干残渣法（水土比为5∶1）测定;土壤容重采用环刀法测定;孔隙度通过计算而得：土壤孔隙度（%）=（1-容重/比重）;采用比重瓶法测比重;含水量采用质量差法测定;土壤蒸发速率参考何瑞成等[8]的方法。
　　1.5统计分析
　　田间调查及室内分析均采用MicrosoftExcel和SPSS程序软件进行统计处理及分析绘图。
　　2结果与分析
　　2.1不同有机肥用量对两种盐渍土盐分表聚量的影响
　　不同有机肥用量下各处理间盐分表聚量差异显著（图1）。在重度盐渍化土条件下，HO1处理土壤可溶性盐含量与HCK相比差异不显著，HO2、HO3处理显著低于HCK，降幅分别为22.88%、5.69%（P<0.05），各施肥处理间差异显著（P<0.05）。在盐土条件下，SO2、SO3、SO4处理可溶性盐含量显著低于SCK，降幅分别为5.63%、10.36%和13.02%（P<0.05），各施肥处理间差异显著（P<0.05）。
　　有机肥用量与土壤盐分积累量之间呈极显著线性负相关（表1）。说明有机肥用量越大盐分表聚量越小（P<0.01）。
　　造成以上差异的原因可能是有机肥的施用使土壤有机质含量提高，有机质在腐解转化过程中，与土壤相互作用形成新的团粒结构，使土壤的淋盐速度加快，土壤的持水能力提高，进而造成地下水随毛管上升的速度降低，表层土壤返盐速度随之降低，使得土壤中盐分表聚量降低。 　　2.2不同有机肥用量对两种盐渍化土壤蒸发速率的影响
　　在其它条件不变情况下，盐渍化土壤蒸发速率越快，表明土壤返盐速度越快，相同时间内盐分积累量越大。不同有机肥用量各处理间土壤蒸发速率不同（图2）。各处理土壤蒸发速率前期较快而后期趋于平缓。在蒸发开始的前16h内，与CK相比各施肥处理土壤蒸发速率均有降低（P<0.05）。
　　在重度盐渍化土中，蒸发开始的0～12h内HO3处理与HCK相比土壤蒸发速率显著降低，降幅在18.35%～22.79%之间（P<0.05），HO1、HO2处理与HCK差异不显著;蒸发开始后12～16h，各处理间差异不显著;16h之后，三个有机肥处理较HCK差异显著，总体趋势表现为HO3<HO2<HO1<HCK，降幅在12.20%～31.05%之间（P<0.05）。
　　在盐土中，SO4处理与SCK相比土壤蒸发速率显著降低，降幅在12.43%～30.32%之间（P<0.05）;蒸发开始的0～16h内，SO2、SO3处理总体较SCK土壤蒸发速率差异不显著;16h后，除24h时SO2处理较SCK差异不显著外，SO2、SO3处理与SCK相比土壤蒸发速率显著降低，降幅在13.17%～24.95%之间（P<0.05）。
　　有机肥用量与土壤蒸发速率之间呈极显著线性负相关（表2），在一定范围内有机肥用量越大土壤蒸发速率越低。
　　2.3不同有机肥用量对两种盐渍化土壤容重、总孔隙度、含水率的影响
　　土壤容重和孔隙度是基础物理指标，能直接反映出土壤的板结程度和蓄水能力，并在一定程度上影响土壤盐分积累能力和作物生长情况[9]。不同有机肥施用量下两种盐渍化土壤容重存在差异（图3A）。重度盐渍化土中，HO2、HO3处理的土壤容重较HO1、HCK处理显著降低，其中HO3处理较HCK降幅最大，达9.85%，HO2、HO3两处理间差异不显著。在盐土中，SO2、SO3、SO4处理的土壤容重较SCK显著降低，其中SO4处理较HCK容重降幅最大，达31.00%（P<0.05），三个有机肥处理间差异不显著。
　　不同有机肥用量下两种盐渍化土壤孔隙度存在差异（图3B）。重度盐渍化土条件下，HO1、HO2处理的土壤孔隙度与HCK相比差异不显著，HO3处理显著高于HCK，增幅为16.06%（P<0.05），三个有机肥处理间无显著差异。在盐土条件下，SO2、SO3、SO4处理间孔隙度差异不显著，但分别较SCK显著增加26.70%、29.15%、30.63%（P<0.05）。
　　不同有机肥用量下两种盐渍化土壤含水率存在差异（图3C）。重度盐渍化土壤含水率以HO3处理最大，为14.44%，各有机肥处理间差异不显著，但均显著高于HCK（P<0.05）。在盐土条件下，SO2、SO3、SO4处理的土壤含水率较SCK分别提高17.66%、22.00%、33.03%（P<0.05）。SO4處理显著高于SO2（P<0.05），SO3处理与SO4、SO2处理差异不显著。
　　造成以上不同处理之间差异的原因可能是，有机肥施入后，经过一年的腐化分解，产生相当数量的有机胶体，这些胶体与土壤作用形成稳定的团粒结构，在这些团粒结构内形成了大量毛管，增加了土壤孔隙度，降低了土壤容重，从而提高了土壤的导水和蓄水能力。
　　2.4不同有机肥用量与盐渍土各指标之间的相关性分析
　　有机肥施用量与盐渍土各指标值之间具有一定的相关性（表3）。有机肥施用量与土壤容重、盐分表聚量之间呈极显著负相关，与孔隙度、含水率之间呈极显著正相关;土壤容重与孔隙度、含水率之间呈极显著负相关，与盐分表聚量之间相关性显著;土壤孔隙度与含水率呈极显著正相关、与盐分表聚量之间呈极显著负相关。由此可以得出，施用有机肥通过影响土壤的容重、孔隙度、含水率等物理性状进而影响盐分的表聚性。
　　3讨论
　　研究表明，有机肥的施入对盐渍化土壤物理性状具有明显的改善作用，进而影响土壤蒸发速率和盐分积累量[10，11]。土壤盐渍化会导致土壤容重升高，孔隙度降低，土壤板结，pH、EC值升高等一系列理化性状的恶化，这些变化对作物生长具有较强的抑制作用，甚至导致作物死亡[12]。在本试验条件下，随着有机物料腐解，其表面氧化基团以及羧基的增加会增强土壤的保水性能[8]，从而提高土壤的蓄水能力，降低土壤水分的蒸发速率[13]。地表水分蒸发完成后开始毛管水的蒸发，在温度等外界条件相同情况下，影响这一阶段土壤水分蒸发的主要因素是土壤孔隙的多少及大小，孔隙度增加会提高土壤的导水力和持水力。在一定范围内，随着有机肥施入量的增加，土壤的持水力也随之提高，在土壤水分蒸发过程中，有机肥本身的孔隙结构以及与土壤形成的团粒结构对水分的吸持能力会抑制水分上移，进而会降低土壤蒸发速率，单位时间内土壤蒸发量也会随之降低。本试验结果表明，在相同有机肥用量条件下不同类型盐碱土土壤蒸发量不同，原因可能是两种土壤质地或理化性状有差异，在有机肥施入土壤后，土壤的结构、孔隙特征、表面性状等产生不同程度的变化，这些因素都会对土壤持水能力产生影响，进而影响土壤的蒸发速率。
　　施用有机肥可以改善土壤结构，进而促进土壤排盐并抑制返盐，减轻盐分对作物的胁迫作用[14]。施用有机肥可以提高土壤的毛管孔隙度和总孔隙度，并使水、肥、盐、气在一定程度上形成一种动态平衡，减缓土壤板结和返盐。这与魏晓敏[15-17]等的研究结果一致。生物有机肥施入土壤后，其中的微生物活动频繁，对于土壤板结具有较好的改良效应，进而降低土壤容重。土壤容重降低在一定意义上表明土壤物理性状的改善，土壤的松紧度和透气性也随之得到改善，土壤的持水力也得到相应提高，对植株根系的生长具有重要意义[18，19]。黄河三角洲滨海盐渍化土形成的主要原因是地下水位高且矿化度大，潜水蒸发带动地下水中的盐分随毛管聚集在土壤表层造成土壤的次生盐渍化，因此研究水盐关系及其运移规律具有重要意义[20]。在盐渍化环境无法根除条件下，改善土壤理化性状以使其满足作物生长所需的条件是改良利用盐渍化土的一个重要方向。施入有机肥后，土壤理化性状得到改善，土壤环境更加适合动植物和土壤微生物生存，并且生物有机肥的施入在作物各生长时期具有缓解土壤有机质和氮磷钾含量降低的作用[21]。 　　本研究结果表明，施用有机肥后土壤的物理性状变化显著，在今后研究改良过程中需继续长期定位实行上述处理，以验证长期施用有机肥对盐渍化土的改良效应。
　　4结论
　　4.1在重度盐渍化土中，有机肥用量45t/hm2对土壤盐分表聚量降低最显著，降幅为5.69%;在盐土中，有机肥施用量75t/hm2对土壤盐分表聚量降低作用最显著，降幅为13.02%;
　　4.2在重度盐渍化土中，各有机肥处理较不施有机肥（对照）土壤蒸发速率降幅为12.20%～31.05%;在盐土中各有机肥处理较不施有机肥（对照）土壤蒸发速率降幅为12.43%～30.32%。
　　4.3在重度盐渍化土中，有机肥施用量45t/hm2对土壤物理性状改善作用最显著，土壤容重降低9.85%，土壤孔隙度和含水率分别提高16.06%和14.44%;在盐土中，有机肥施用量75t/hm2对土壤物理性状改善作用最显著，土壤容重降低31.00%，土壤孔隙度和含水率分别提高30.63%和33.03%。
　　4.4有机肥用量与土壤各理化性状之间相关性较高，说明施用有机肥在一定范围内会改善土壤环境。
　　参考文献：
　　[1]GhassemiF，JakemanAJ，NixHA.Salinizationoflandandwaterresource：humancauses，extent，managementandcasestudies[M].WallingfordNewYork：CABInternational，1995：1-3.
　　[2]KovdaVA.Lossofproductivelandduetosalinization[J].Ambio，1983，12（2）：91-93.
　　[3]杨真，王宝山.中国盐渍土资源现状及改良利用对策[J].山东农业科学，2015，47（4）：125-130.
　　[4]王遵亲.中国盐碱土[M].北京：科学出版社，1993.
　　[5]河南省水利厅水力科学研究所.向盐碱地要粮[J].农田水利与农林水电，1959（6）：7，23.
　　[6]牟善积，何明华，卢树昌，等.重谈有机肥与化肥并重[J].天津农学院学报，2000（3）：30-34.
　　[7]田秀菊，孟恬.利津县2017年气候条件对农业生产的影响分析[J].农业开发与装备，2018（6）：60，94.
　　[8]何瑞成，吴景贵，李建明.不同有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征的影响[J].水土保持学报，2017，31（3）：310-316.
　　[9]马亚峰，侯银，张焕朝.杨树不同林分密度和林分结构对土壤理化性质的影响[J].江苏农业科学，2018，46（22）：131-136.
　　[10]马雄德.毛乌素沙地裸土蒸发的动力学过程[D].西安：长安大学，2018.
　　[11]许健，牛文全，张明智，等.生物炭对土壤水分蒸发的影响[J].應用生态学报，2016，27（11）：3505-3513.
　　[12]SerranoR，GaxiolaR.Microbialmodelsandsaltstresstoleranceinplants[J].CriticalReviewsinPlantSciences，1994，13（2）：121-138.
　　[13]刘学智.宁夏中部干旱带降雨和砂土混合覆盖对压砂地土壤水分蒸发的影响[D].银川：宁夏大学，2018.
　　[14]汪睿.生物有机肥对不同开垦年限盐渍土改良效果的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2014.
　　[15]魏晓敏，张秀双，王宇，等.生物有机长效水稻专用肥应用效果研究[J].垦殖与稻作，2004（5）：44-46.
　　[16]王丽娜.黄麻秸秆还田及施用有机肥对滨海盐土的改良试验[D].南京：南京林业大学，2009.
　　[17]吴春涛.滨海盐碱地银杏有机肥深施技术研究[J].安徽农业科学，2017，45（28）：166-168.
　　[18]王佳佳.耐盐玉米品种对生物有机肥改良盐渍土适应性研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2012.
　　[19]丁绍兰，杨宁贵，赵串串，等.青海省东部黄土丘陵区主要林型土壤理化性质[J].水土保持通报，2010，30（6）：1-6.
　　[20]尹春艳.黄河三角洲滨海盐渍土水盐运移特征与调控技术研究[D].烟台：中国科学院烟台海岸带研究所，2017.
　　[21]张金柱.生物有机肥对盐碱土理化性质及苜蓿生理反应影响的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2007.
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