鄭普山,郝保平,馮悅晨,李屹峰,薛志強,張延芳
(1.山西省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所,山西太原030006;2.山西省農業(yè)科學院右玉試驗站,山西右玉037200;3.山西省農業(yè)科學院,山西太原030006)
山西省大同盆地自然條件惡劣,生態(tài)環(huán)境差,部分土地由于土壤堿化嚴重難以改良、利用而被荒廢,成為限制農牧業(yè)生產的一個重要因素。改良利用鹽漬土的途徑很多,篩選、培育和種植耐鹽植物的生物措施被普遍認為是經濟有效的措施之一[1-4]。紫花苜蓿作為鹽堿地廣泛種植的優(yōu)質牧草[5-7],在大同盆已經有多年的種植歷史[8]。
本研究通過長期定位試驗,探討紫花苜蓿人工草地鹽分特性和肥力的變化,旨在明確生物措施對鹽堿地改良的影響,為大同盆地鹽漬化土壤生物措施改良提供理論依據(jù)。
試驗設在山陰古城鎮(zhèn)山西省農科院鹽堿地改良試驗示范基地,為堿化潮土,砂質壤土;位于東經 112°25′~113°04′,北緯 39°11′~39°47′,屬黃土高原干旱草原區(qū),海拔1 180 m左右;年均氣溫7.0℃左右,≥10℃積溫2 800~3 200℃,年日照時數(shù)2 800 h;降水量為380~410 mm,65%降水集中在7~9月,無霜期130 d左右。
試驗地于2006年6月耕翻、平整后,于6月26日播種紫花苜蓿,品種為新疆大葉,播種量22.5 kg/hm2。另留10 m×10 m的空白地不予播種,作為對照。紫花苜蓿生長期間不施任何肥料,作為牧草田每年刈割3茬。
2011年5月于紫花苜蓿草地和空白地分別取 0~20,20~40,40~60,60~100 cm土層土樣,風干、處理后測定土壤可溶性鹽總量、水溶性鹽離子 Cl-,SO42-,HCO3-,CO32-,Na+,Mg2+,Ca2+,K+含量、pH值、有機質和全氮含量[9],并計算脫鹽率。
脫鹽率=(空白地可溶性鹽總量-草地可溶性鹽總量)/空白地可溶性鹽總量×100%。
從表1可以看出,與空白地相比,紫花苜蓿草地鹽分含量逐漸減少,且不同層次的鹽分增減變化幅度不同,0~40 cm土層的鹽分變化最活躍,脫鹽效果較好;而底層(60~100 cm)的鹽分含量呈現(xiàn)明顯的累積。
表1 紫花苜蓿草地與空白地1 m土體可溶性鹽總量和pH值的變化
建植5 a紫花苜蓿草地0~20,20~40 cm土層脫鹽率分別達35.9%和48.9%,40~60 cm土層鹽分基本無變化,60~100 cm土層鹽分明顯增加,土壤鹽分分布由表聚型轉為底積型。0~20 cm土層pH值由8.87提高至8.96;20~40 cm土層pH值由9.05提高至9.11,略有增加。
試驗測定結果表明,紫花苜蓿草地和空白地鹽分運移具有明顯的離子差異性,不同鹽分離子同一土層變化幅度不同,同一鹽分離子不同土層的運移也存在差異,其中SO42-和Na+含量的變化較明顯(圖1)。與空白地相比,紫花苜蓿草地0~40 cm土層鹽離子 SO42-,Na+,Cl-,Ca2+,CO32-和HCO3-含量均明顯降低,其降低幅度由大到小為:SO42->Na+>Cl->Ca2+>HCO3->CO32-;40~60 cm土層 SO42-,Na+,Cl-,Ca2+,HCO3-和 CO32-含量降低幅度趨于緩和,60~100 cm土層 Na+,SO42-,Cl-,Ca2+,HCO3-和 CO32-含量均大量積累;1 m土體中K+和Mg2+含量的變化不明顯。紫花苜蓿草地和空白地的鹽漬土中,不同土層的鹽分離子的變化趨勢與其可溶性鹽總量的變化趨勢一致,鹽離子總量的變化決定鹽含量的變化。
由表2可知,與自然荒地相比,人工建植的苜蓿草地第5年的0~60 cm土層的土壤有機質和全氮含量均有提高,60~100 cm土層土壤有機質有小幅增加而全氮小幅減少。其中在苜蓿根系主要分布的0~40 cm土層,有機質和全氮分別增加了1.59,0.15 g/kg,比自然荒地提高了44.6%和53.1%;40~60 cm土層土壤有機質和全氮分別增加了0.63,0.03 g/kg。說明連年栽培紫花苜蓿有利于提高土壤有機質和全氮含量,培肥土壤。
表2 人工草地與空白地土壤有機質和全氮含量的變化
(1)在種植5 a苜蓿的鹽堿地上,苜蓿地和未種植苜??瞻椎?~100 cm土層鹽分、pH值的分析測定結果顯示,苜蓿地0~40 cm土層的脫鹽率為42.4%,說明該土層的鹽分變化最活躍,脫鹽強烈;而底層的變化微弱,土壤鹽分分布由表聚型轉為底積型。
(2)苜蓿草地與空白地土壤鹽分運移存在離子差異性。苜蓿草地0~40 cm土層可溶性鹽離子的降低幅度大小為 SO42->Na+>Cl->Ca2+>HCO3->CO32-,40~60 cm土層含量降低幅度趨于 緩 和 ,60~100 cm 土 層 Na+,SO42-,Cl-,Ca2+,HCO3-和CO32-含量均大量積累;1 m土體中K+和Mg2+含量的變化不明顯。不同土層的鹽離子的變化趨勢與其可溶性鹽含量的變化趨勢相一致,鹽離子總量的變化決定鹽含量的變化。
(3)與空白地對照相比,苜蓿草地0~40 cm土層有機質和全氮含量分別增加1.59,0.15 g/kg,比自然荒地提高了44.6%和53.1%,說明連年栽培紫花苜??商岣咄寥烙袡C質和全氮含量,培肥土壤,這與劉磊等[10]的研究結論一致。
總體來說,鹽堿地連年栽培苜蓿具有明顯的脫鹽和培肥土壤效果,是生物措施改良鹽堿地的有效途徑之一。
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