不同改良劑對濱海鹽漬土土壤理化性質(zhì)和小麥生長的影響

張濟(jì)世，于波濤，張金鳳，劉玉明，蔣曦龍，崔振嶺*

不同改良劑對濱海鹽漬土土壤理化性質(zhì)和小麥生長的影響

張濟(jì)世1，于波濤2，張金鳳2，劉玉明2，蔣曦龍1，崔振嶺1*

（1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2 東營市墾利區(qū)農(nóng)業(yè)局，山東東營 257500）

【目的】鹽分脅迫是濱海鹽漬土上糧食產(chǎn)量提高的主要障礙因子之一。研究不同功能性改良物料對消除和減輕這一障礙因子的作用，為改良鹽漬化土壤和提高作物產(chǎn)量提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳孕←溒贩N‘青麥 6號’為供試材料，在濱海鹽漬土上進(jìn)行田間試驗(yàn)，設(shè)置 7 個處理為空白對照（CK）、含鈣物料的磷石膏（PG）和脫硫石膏（FGD）、調(diào)酸物料的硫酸亞鐵（FS）、含碳材料的牛糞（M）以及含碳和調(diào)酸物料的腐植酸（HA）和糠醛渣（FRs），分析比較不同改良劑對濱海鹽漬化土壤理化性質(zhì)以及對小麥生長發(fā)育的影響?！窘Y(jié)果】施加改良劑降低了土壤表層 (0—20 cm) 的 pH 值，作為酸性材料的腐植酸、糠醛渣和硫酸亞鐵效果明顯，土壤的 pH 值較對照分別降低了 0.10、0.11 和 0.11；施改良劑降低了土壤的交換性鈉離子含量和鈉的吸附比 (sodium adsorption ratio, 簡稱 SAR)，磷石膏和脫硫石膏提供充足的鈣離子用于置換土壤中交換性鈉離子，明顯降低了不同土層中的交換性鈉離子含量和 SAR 值，0—20 cm、20—40 cm 和 40—60 cm 土層中，磷石膏和脫硫石膏對土壤交換性鈉離子含量和 SAR 值的降低效果明顯，其中施加磷石膏分別較對照降低了 15.5% 和 18.3% (0—20 cm)、28.2% 和 28.6% (20—40 cm)、36.5% 和 36.5% (40—60 cm)，施加脫硫石膏分別較對照降低了24.9% 和 27.9% (0—20 cm)、27.6% 和 26.3% (20—40 cm)、24.5% 和 25.0% (40—60 cm)；施加改良劑增加了小麥成熟期的穗數(shù)，其中磷石膏、脫硫石膏和糠醛渣改良效果顯著，分別較對照增加 27.6%、24.5% 和 18.6%，并分別提高小麥的產(chǎn)量 26.7%、17.8% 和 17.8%?！窘Y(jié)論】 酸性物料的糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵，可以明顯降低土壤 pH 值和增加小麥苗期的莖蘗數(shù)量，綜合考慮改良劑對土壤 pH、Na+含量、SAR 值和小麥群體數(shù)量的影響，含碳的調(diào)酸物料的糠醛渣效果較好；含鈣物料的磷石膏和脫硫石膏，可以顯著降低土壤 Na+含量以及 SAR值，增加小麥成熟期穗數(shù)，提高小麥產(chǎn)量均具有顯著的效果，磷石膏效果最佳。

濱海鹽漬土；改良劑；土壤理化性質(zhì)；小麥；生長發(fā)育

隨著人口的逐漸增加，全球主要糧食作物 (小麥、玉米和水稻) 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量潛力的 70%～80%，才能滿足未來 30 年人類對糧食的需求[1]。小麥?zhǔn)俏覈蠹Z食作物之一，產(chǎn)量約占世界小麥總產(chǎn)量的 19%，占我國糧食總產(chǎn)的 25%[2–3]，提高我國小麥產(chǎn)量至關(guān)重要。

鹽漬土含有大量的鹽分，可以導(dǎo)致土壤物理性狀的惡化，嚴(yán)重影響土壤微生物的代謝，降低土壤中各種酶的活性，致使養(yǎng)分釋放慢，有機(jī)質(zhì)含量低，土壤肥力下降。還可以增加土壤溶液濃度，進(jìn)而提高土壤溶液滲透壓，造成植物根系吸水困難，致使植物生理干旱，甚至?xí)?dǎo)致植物死亡[4]。過多的鹽分積累，一方面導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低，作物的光合作用減少；另一方面迫使作物吸收過多的鹽基離子，如鈉離子、氯離子等，造成離子毒害，導(dǎo)致葉片過早脫落[5]，還會導(dǎo)致嚴(yán)重的營養(yǎng)元素失衡，致使作物不能正常吸收其它的營養(yǎng)元素[6–8]。小麥主要生長在旱季，降雨少，受鹽分危害大，因此改良利用鹽漬土，實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量的提高，是一個非常重要的課題。

改良鹽堿土主要是調(diào)控水鹽運(yùn)動，調(diào)控 pH。選用合適的化學(xué)藥劑或者環(huán)境材料可以加快鹽分淋洗，在微域范圍內(nèi)調(diào)控 pH，改善土壤理化性質(zhì)。有研究表明，應(yīng)用牛糞可以減少土壤鹽分，改善土壤肥力，提高微生物的活動，促進(jìn)作物生長[9–10]；無論是粗顆粒石膏還是細(xì)顆粒石膏都可以降低土壤的 SAR 值，且用量越高，SAR 值降低的越多[11]；七水合硫酸亞鐵能夠水解出 H+，快速降低土壤 pH 值，還可以提高土壤中的鈣鎂離子，與吸附在土壤膠體表面的鈉離子發(fā)生置換反應(yīng)，降低土壤中的鈉離子含量[12]。不同改良劑的改良機(jī)理不同, 其改良效果也不同。

濱海鹽漬土作為一種特殊的區(qū)域性的鹽漬化土壤，不僅具備鹽、堿、板、瘦的特點(diǎn)，還具有地下水位淺、礦化度高的特點(diǎn)，又由于該區(qū)域?yàn)闉I海地區(qū)，土壤中鹽分的組成鈉離子含量相對較高，加之其復(fù)雜的成土母質(zhì)，都給濱海鹽漬土的改良帶來了很多不便[13–14]。前人多研究改良劑對鹽漬化土壤理化性質(zhì)的影響，很少涉及到濱海鹽漬土的改良以及小麥的生長發(fā)育情況，綜合分析不同功能性的改良劑物料對濱海鹽漬土壤理化性質(zhì)的改良機(jī)理以及對小麥生長發(fā)育的影響的研究，更是鮮有報道。因此本研究針對濱海鹽漬土的特點(diǎn)，選擇不同特性的改良材料，比較其對濱海鹽漬土性能的改良效果，包括土壤鹽分的變化和土壤理化性質(zhì)的改變；比較分析不同改良材料對小麥生長發(fā)育的影響，包括對群體動態(tài)發(fā)育、干物質(zhì)累積以及產(chǎn)量的影響，探究不同改良材料的改良機(jī)理，為濱海鹽漬土的改良找到合適的改良材料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)于 2014～2015 在山東省東營市墾利縣黃河口鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行(118.74° E，37.56° N)，屬于大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫多在 11.3℃～12.4℃ 之間，年均無霜期 196天，年均降雨量約 535 mm，多集中在夏季。當(dāng)季小麥整個生育期降雨量 241.1 mm，其中 2015 年 4～6月降雨量達(dá) 114.8 mm。供試土壤為粉砂土，容重(0—20 cm) 為 1.57 g/cm3, 地下水埋藏深度約 2.7 m 和礦化度約 5 g/L，供試土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)見表 1；供試小麥品種為青麥 6 號，播量為 225 kg/hm2，2014年 10 月 10 日播種，2015 年 6 月 10 日收獲。本試驗(yàn)布置在輕度鹽堿條件下 (EC 在 1500 μS/cm)，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計，設(shè) 7 個處理 (表 2)，每個處理 4 次重復(fù)，小區(qū)面積為 144 m2(9 m × 16 m)。整個生育期施 N 225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 30 kg/hm2；磷鉀全部基施，氮肥基追結(jié)合，基肥氮 90 kg/hm2，返青期追施氮 135 kg/hm2。整個生育期灌水兩次，分別在 2014 年 12 月 10 日和 2015 年 4 月 12 日。

供試的 6 種改良劑材料的理化性質(zhì)如表 3 所示。改良材料施用方式：將改良劑撒施于土壤表面，經(jīng)旋耕機(jī)將其與 0—20 cm 土層的土壤混合。

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 土壤樣品的采集 前茬作物為玉米，收獲后采集土壤為小麥季播前土壤，小麥生育期土樣采集主要包括拔節(jié)期、開花期和成熟期，土樣進(jìn)行分層采集，包括 0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm 土層，然后風(fēng)干，帶回實(shí)驗(yàn)室測定土壤理化性質(zhì)指標(biāo)。

土壤顆粒組成采用激光可吸入塵分析儀進(jìn)行分級；土壤電導(dǎo)率 (EC 值) 采用水土比 5∶1 浸提，電導(dǎo)率儀測定；土壤 pH 值采用 pH 計測定 (水土比為2.5∶1；浸提劑為 0.01 mol/L CaCl2溶液)；土壤交換性鹽基離子 (鈣、鎂、鉀、鈉) 采用中性乙酸銨浸提—ICP-AES 法；鈉吸附比 (SAR) 是衡量土壤鹽堿化程度的重要指標(biāo)。計算公式：

1.2.2 分蘗數(shù)量的動態(tài)監(jiān)測 在苗期 (播種后 32 天)、拔節(jié)期 (播種后 180 天)、開花期 (播種后 200 天) 和成熟期 (播種后 240 天) 進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，每個小區(qū)選取 4 行 (平均行距 15.4 cm) 小麥長勢均勻樣段，每個小區(qū)選取3個樣方進(jìn)行莖蘗數(shù)的測定，最后平均值作為小區(qū)的莖蘗數(shù)。

1.2.3 干物質(zhì)累積及產(chǎn)量構(gòu)成 于拔節(jié)期、開花期和成熟期收割 0.616 m2(平均行距 15.4 cm，一米四行)，裝于信封中，先于 105℃ 烘箱中殺青 30 min，然后烘箱溫度調(diào)至 70℃ 烘 48 h，烘干后稱干重。

每個小區(qū)收割 6 m2的冬小麥地上部，進(jìn)行脫粒烘干，計算小麥籽粒產(chǎn)量；每小區(qū)隨機(jī)收割 30 株穗頭，測出成熟期小麥穗粒數(shù)；通過稱量每小區(qū)收獲的 3 組 500 粒烘干的小麥籽粒，確定成熟期千粒重。收獲指數(shù) (HI) 為籽粒產(chǎn)量和收獲期生物量的比值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 進(jìn)行處理，采用 SAS 軟件進(jìn)行單因素方差分析法分析，5% 水平的 LSD 檢驗(yàn)法，SigmaPlot 12.5 軟件作圖。

表1 田間試驗(yàn)土壤基本理化性質(zhì)Table1 Soil physic-chemical characteristics in the field experiment

表2 各處理材料名稱和用量 (kg/hm2)Table2 Names and amounts of material in each treatment

表3 改良劑理化性質(zhì)Table3 Physic-chemical characteristics of the amendment materials

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑對冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表 4 可知，和空白處理相比，除了腐植酸處理外，其他改良劑處理均顯著提高小麥產(chǎn)量，其中，磷石膏處理的小麥產(chǎn)量最高，較對照提高了 26.7%。通過對小麥產(chǎn)量構(gòu)成分析發(fā)現(xiàn)處理間冬小麥穗粒數(shù)無差異，但是卻低于正常小麥的穗粒數(shù) (35 粒/穗)[15]；不同處理的穗數(shù)差異顯著，磷石膏、脫硫石膏和牛糞處理的穗數(shù)較對照分別提高了 27.6%、24.5% 和20.3%；不同改良劑處理均增加了小麥的千粒重，其中脫硫石膏處理的小麥千粒重最高，比對照增加了12.8%，糠醛渣和腐植酸次之，分別比對照增加了12.5% 和 11.0%。

2.2 不同改良劑對冬小麥群體動態(tài)發(fā)育和干物質(zhì)累積的影響

群體數(shù)量是提高小麥產(chǎn)量的基礎(chǔ)[15]，本試驗(yàn)結(jié)果表明這 6 種改良劑對于提高群體數(shù)量和小麥群體的發(fā)育影響顯著 (圖 1)。對于腐植酸和糠醛渣處理小麥分蘗前的群體數(shù)量較其他處理差異顯著，分別較對照增加了 24.0% 和 19.8%，這說明腐植酸、糠醛渣可以提高小麥出苗率，可能是因?yàn)楦菜?、糠醛渣改良劑為酸性改良材料，施加到土壤中可以快速降低土?pH 值和 EC 值，改善了小麥生長初期的土壤微域環(huán)境，提高了小麥的出苗率；拔節(jié)期之后，磷石膏和脫硫石膏對群體的發(fā)育作用開始突顯，和空白處理相比差異性顯著，群體數(shù)量分別較對照增加了 31.8% 和 28.3%，可能是因?yàn)榻?jīng)過冬季雨水和灌溉，石膏類改良劑置換土壤中鈉離子的作用突顯，降低了土壤表層有害鹽分的含量，削減了鹽分對小麥分蘗能力的限制，最終成熟期的莖蘗數(shù)表現(xiàn)為磷石膏和脫硫石膏處理較高。

不同改良劑處理下，各生育時期的干物質(zhì)累積變化趨勢基本一致。拔節(jié)期，腐植酸和硫酸亞鐵處理的干物質(zhì)累積量顯著高于空白處理，糠醛渣和牛糞處理次之。開花期干物質(zhì)急劇累積，磷石膏和脫硫石膏處理的生物量較高，并且磷石膏處理的生物量較腐植酸、硫酸亞鐵和牛糞處理存在顯著性差異；成熟期，只有磷石膏處理的生物量較空白對照處理存在顯著性差異，這說明高的群體數(shù)量對開花期和成熟期的生物量累積具有重要作用。

表4 不同改良劑對冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table4 Effect of different amendments on the yield and yield components of winter wheat

圖1 不同改良劑對冬小麥群體動態(tài)發(fā)育和干物質(zhì)累積的影響Fig. 1 Effect of different amendments on the stem number and dry matter accumulation of winter wheat

有研究發(fā)現(xiàn)花前累積的生物量大約占小麥總生物量的 80%[16]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，濱海鹽漬化土壤上，小麥花前累積的生物量占總生物量 50% 以下，不施加改良劑處理的花前累積的生物量占總生物量的34%，這說明鹽分脅迫影響了小麥花前干物質(zhì)的累積。

2.3 不同改良劑對土壤 pH 的影響

圖2 表明，各處理的土壤 pH 值隨著土壤深度的增加呈現(xiàn)增加趨勢。在 0—20 cm 土層，腐植酸、糠醛渣和硫酸亞鐵處理的土壤 pH 值分別降低了 0.10、0.11 和 0.11，且與對照相比有顯著性差異，20—40 cm土層，糠醛渣和腐植酸處理的土壤 pH 值與對照相比有顯著性差異；40—60 cm 土層，各改良劑處理與對照處理相比，均無顯著性差異。因此，糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵處理對土壤 pH 值的降低效果明顯，這可能是因?yàn)榭啡┰透菜釣樗嵝晕锪系母牧紕?，硫酸亞鐵能夠水解出 H+，進(jìn)而快速降低土壤 pH 值。

圖2 不同改良劑對土壤 pH 的影響Fig. 2 Effect of different amendments on soil pH[注（Note）：不同字母表示不同處理間差異顯著 (P < 0.05) Different small letters indicate significantly difference among treatments at P< 0.05 level.]

2.4 不同改良劑對土壤 EC 值的影響

土壤 EC 值是反映土壤中可溶性鹽總量的重要指標(biāo)，如圖 3 所示，是監(jiān)測的不同改良劑處理對冬小麥不同生育時期、不同土層的 EC 值的變化，用來反映土壤中鹽分含量變化。

通過對小麥不同生育時期和不同土層的土壤 EC值的分析發(fā)現(xiàn)，隨著小麥的生長，土壤中鹽分呈現(xiàn)向下層土壤的淋洗和積聚于土壤表層的特點(diǎn)；腐植酸和糠醛渣對于降低土壤的 EC 值有很好的效果，可能是因?yàn)楦菜岷涂啡┰怯袡C(jī)酸性物料，不僅降低土壤 pH 值，還改善了土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了土壤鹽分的淋洗；由于磷石膏和脫硫石膏本身含有大量的鈣離子，致使土壤的 EC 值增加。

2.5 不同改良劑對土壤交換性鹽基離子以及 SAR的影響

土壤交換性鹽基離子是指吸附的堿金屬和堿土金屬離子 (Ca2+、K+、Mg2+、Na+)。圖 4 表明，不同改良劑處理間差異主要表現(xiàn)在 0—20 cm 土層中，其中磷石膏和脫硫石膏處理的 Ca2+含量最高，且與空白處理呈顯著性差異，這是因?yàn)榱资嗪兔摿蚴啾旧砗写罅康?Ca2+。對比不同改良劑對土壤 K+含量的影響 (圖 4)，牛糞處理顯著增加了土壤 K+含量，這可能是因?yàn)榕＜S活化了土壤或者作物殘渣中的鉀，進(jìn)而提高土壤中鉀離子含量。對于 Mg2+含量(圖 4) 來說，只有腐植酸處理與對照處理相比是顯著的降低。不同改良劑處理在 0—20 cm 土層和 20—40cm 土層中都明顯降低了 Na+含量 (圖 4) ，在 0—20 cm 土層中，Na+含量大小順序?yàn)?CK > 牛糞 > 腐植酸 > 硫酸亞鐵 > 糠醛渣 > 磷石膏 > 脫硫石膏，其中6 個改良劑處理與對照相比均存在顯著性差異；在20—40 cm 土層中，Na+含量大小順序?yàn)?CK > 牛糞 >糠醛渣 > 硫酸亞鐵 > 腐植酸 > 脫硫石膏 > 磷石膏，6 個改良劑處理與對照相比均存在顯著性差異。這是因?yàn)榱资嗪兔摿蚴嗵峁┑拟}離子置換了吸附在土壤膠體的鈉離子，導(dǎo)致土壤中鈉離子含量的降低。

圖3 不同改良劑對不同生育時期土壤 EC 值的影響Fig. 3 Effect of different amendments on soil EC at different growth and development stage[注（Note）：不同字母表示不同處理間差異顯著 (P < 0.05)Different small letters indicate significantly difference among treatments at P< 0.05 level.]

圖4 不同改良劑對土壤交換性鹽基離子的影響Fig. 4 Effect of different amendments on soil exchangeable base ion concentrations

鈉的吸附比 (SAR) 是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，其含量的高低可以預(yù)測鹽堿化土壤理化性質(zhì)的變化動向。圖 5 所示，與對照處理相比，在 0—20 cm土層和 20—40 cm 土層中，施加改良劑都顯著降低了 SAR 值，而在 40—60 cm 土層中，除了牛糞處理的 SAR 值高于對照處理之外，其他改良劑處理的SAR 值較對照處理均顯著降低。

圖5 不同改良劑對土壤 SAR 的影響Fig. 5 Effect of different amendments on soil SAR

在 0—20 cm 土層中，SAR 值的大小順序?yàn)?CK >牛糞 > 腐植酸 > 硫酸亞鐵 > 糠醛渣 > 磷石膏 > 脫硫石膏，其中 6 個改良劑處理與對照相比均存在顯著性差異，脫硫石膏和磷石膏分別較對照降低了 27.9%和 18.3%；在 20—40 cm 土層中，SAR 值的大小順序?yàn)?CK > 牛糞 > 糠醛渣 > 硫酸亞鐵 > 腐植酸 > 脫硫石膏 > 磷石膏，6 個改良劑處理與對照相比均存在顯著性差異，脫硫石膏和磷石膏分別較對照降低了26.3% 和 28.6%；在 40—60 cm 土層中，土壤 SAR值的大小順序?yàn)榕＜S > CK > 糠醛渣 > 腐植酸 > 硫酸亞鐵 > 脫硫石膏 > 磷石膏，除了糠醛渣處理外，其它處理均與對照處理存在顯著性差異，脫硫石膏和磷石膏分別較對照降低了 25.0% 和 36.5%。

3 討論

土壤 pH 值是反映土壤酸堿狀況的重要土壤指標(biāo)，直接影響土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性，進(jìn)而直接影響作物的生長發(fā)育。不同改良劑對土壤 pH 的影響是不同的，本研究中 6 種改良劑 (磷石膏、脫硫石膏、腐植酸、糠醛渣、硫酸亞鐵和牛糞) 對土壤不同深度的 pH 的影響結(jié)果證明，6 種改良劑都降低了土壤 0—20 cm 土層的 pH，糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵作為酸性材料對土壤 pH 的下降效果最好，較對照分別降低了 0.10、0.11 和 0.11 (圖 2)。Chun 等[17]也報道過類似的研究，發(fā)現(xiàn)鹽漬化土壤上施加脫硫石膏可以降低土壤 pH 值，且隨著土壤深度的增加，石膏降低土壤 pH 的效果越來越不明顯。也有研究發(fā)現(xiàn)硫酸亞鐵可以水解出 H+，降低土壤 pH；腐植酸和糠醛渣作為酸性材料也可以降低土壤 pH[18–19]，相比于硫酸亞鐵，糠醛渣和腐植酸可以有效提高小麥苗期莖蘗數(shù) (圖 1)；腐植酸作為酸性材料，可以降低土壤 pH (圖 2)，但腐植酸本身含有過多的 Na+(表 3)，導(dǎo)致腐植酸對降低土壤含量和 SAR 值的效果不好(圖 4 和圖 5)。綜合比較糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵，糠醛渣的改良效果最佳。

隨著小麥生育期的變化，不同土層的 EC 值變化呈現(xiàn)鹽分淋洗和鹽分表層積累的現(xiàn)象，這和李穎等[13]總結(jié)的我國鹽漬土的水鹽運(yùn)動規(guī)律相同；隨著改良劑施入土壤，土壤 EC 值發(fā)生變化，磷石膏和脫硫石膏本身鹽分含量就很高，尤其是鈣離子，本試驗(yàn)結(jié)果也表明，這兩種改良材料的施用，極大地增加了土壤表層鈣離子的含量，增加了土壤 EC 值，與Rasouli 等[11]有相似的結(jié)論；綜合不同時期和不同土層的 EC 值含量的變化發(fā)現(xiàn)腐植酸明顯降低了土壤的EC 值 (圖 3)；施加這 6 種改良劑明顯降低了土壤交換性鈉離子含量和 SAR 值，以磷石膏和脫硫石膏的效果最好，糠醛渣次之，這是因?yàn)樗鼈兛梢灾苯踊蛘唛g接提供鈣離子這與孫在金[4]，李茜等[18]和蔡阿興等[19]研究結(jié)果一致。這些鈣離子置換土壤膠體表面的鈉離子[20]，進(jìn)而降低土壤中交換性鈉離子含量和SAR 值；而改良劑對小麥產(chǎn)量的影響同樣表現(xiàn)為磷石膏、脫硫石膏和糠醛渣較好，綜合考慮不同時期不同土層的 EC 值變化，發(fā)現(xiàn)雖然磷石膏和脫硫石膏增加了 EC 值，但是卻明顯降低了土壤中交換性鈉含量和 SAR 值，進(jìn)而增加小麥產(chǎn)量，而腐植酸雖然降低了 EC 值，但是腐植酸本身還有較高的鈉離子含量，并且降低土壤中交換性鈉含量和 SAR 值的效果最差，最終影響小麥產(chǎn)量的提高。因此，在濱海鹽漬化土壤上，EC 值并不能完全衡量土壤的改良效果，還要綜合分析土壤交換性鈉含量和 SAR 值等指標(biāo)。

通過研究濱海鹽漬化土壤上小麥的生長發(fā)現(xiàn)，雖然糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵可以降低土壤 pH 值(圖 2) 和鹽分含量，改善了小麥生長初期的土壤環(huán)境，提高了小麥的苗期莖蘗數(shù) (圖 1)，但是隨著小麥的生長發(fā)育，相比于其他處理，磷石膏和脫硫石膏的成熟期穗數(shù)較對照顯著增加了 27.6% 和 24.5%，這主要是因?yàn)榱资嗪兔摿蚴嗵峁┝俗銐虻拟}離子，置換了吸附在土壤膠體表面的鈉離子[20]，降低了土壤鈉離子的含量和 SAR 值，減少了鹽分對小麥群體發(fā)育的影響。對于產(chǎn)量來說，施加磷石膏、脫硫石膏、腐植酸、糠醛渣、硫酸亞鐵和牛糞均可以提高小麥產(chǎn)量，其中磷石膏的增產(chǎn)效果最好，脫硫石膏和糠醛渣次之，分別提高小麥的產(chǎn)量 26.7%、17.8% 和 17.8%，這可能是因?yàn)樗鼈兘档土送寥乐薪粨Q性鈉含量和 SAR 值，改善了土壤環(huán)境，提高了小麥成熟期穗數(shù)，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。蔡阿興等[19]的研究表明糠醛渣和磷石膏可以提高作物產(chǎn)量，孫在金[4]也報道過類似的研究，發(fā)現(xiàn)脫硫石膏和腐植酸均可以促進(jìn)棉花的生長，提高產(chǎn)量，以磷石膏效果最佳。綜合考慮，以含鈣的石膏材料作為改良濱海鹽漬土的改良劑，效果較好，不僅可以解決工業(yè)廢棄物的處理問題，使其資源化利用，還可以提高小麥產(chǎn)量，但是與華北小麥平均產(chǎn)量水平相比，濱海鹽漬土的小麥產(chǎn)量水平依然偏低，另外，作為工業(yè)廢棄物，磷石膏含有一定量的重金屬，長期施用于土壤中，是否會引起一些環(huán)境問題，還不清楚，因此，如何在改良的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高，同時不會造成環(huán)境問題是我們今后繼續(xù)關(guān)注和研究的問題。

4 結(jié)論

施加不同的改良材料均有效地降低了山東濱海鹽漬土區(qū)的 pH 值、土壤鈉離子含量以及 SAR 值，改變小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素，實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量的提高，但不同功能特性的改良物料對土壤理化性質(zhì)和小麥生長的影響有所差異。酸性物料的糠醛渣、腐植酸和硫酸亞鐵，對于降低土壤 pH 值和增加小麥苗期的莖蘗數(shù)效果最佳，綜合考慮改良劑對土壤 pH、Na+含量、SAR 值和小麥群體數(shù)量的影響，含碳和調(diào)酸物料的糠醛渣效果較好；含鈣物料的磷石膏和脫硫石膏，對于降低鹽分含量，尤其是土壤鈉離子含量以及 SAR 值，增加小麥成熟期穗數(shù)，提高小麥產(chǎn)量均具有顯著的效果，磷石膏效果最佳。

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Effects of different amendments on soil physical and chemical properties and wheat growth in a coastal saline soil

ZHANG Ji-shi1, YU Bo-tao2, ZHANG Jin-feng2, LIU Yu-ming2, JIANG Xi-long1, CUI Zhen-ling1*
( 1 College of Resource and Environment Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2 Agricultural Bureau of Kenli County, Dongying, Shangdong 257500, China )

【Objectives】Salt stress is one of the main limiting factors to improve grain yield in the coastal saline soil. Studying the effects of different functional modified materials on the elimination and mitigation of this limiting factor can provide theoretical basis for the amendment of saline soil and the improvement of crop yield.【Methods】Wheat cultivar ‘Qingmai 6’ was used as tested materials in coastal saline soil. The study included 7 experiments, blank control (CK), phosphogypsum (PG), flue gas desulfurization gypsum (FGD) containing calcium materials, ferrous sulfate (FS) of acidic material, cattle manure (M) containing carbon materials, humic acid (HA) and furfural residue (FRs) of acidic material containing carbon. We analyzed and compared the impacts of different amendments on the coastal saline soil physicochemical properties and growth of wheat.【Results】The amendments could reduce the pH values of surface soil (0–20 cm), especially the acid materials (HA, FRs and FS) significantly lowered the pH of the soil by 0.10, 0.11 and 0.11 compared with the control. The exchangeable sodium ion contents and the sodium adsorption ratio (SAR) values were significantly decreased by applying the PG and FGD in the 0–20 cm, 20–40 cm and 40–60 cm soil layers, due to alarge amount of calcium ion to replace the exchangeable sodium in soil. Compared with control, PG significantly decreased the exchangeable Na+contents and the SAR values by 15.5% and 18.3% (0–20 cm), 28.2% and 28.6% (20–40 cm), 36.5% and 36.5% (40–60 cm), and the FGD decreased the exchangeable Na+contents and the SAR values by 24.9% and 27.9% (0–20 cm), 27.6% and 26.3% (20–40 cm), 24.5% and 25.0% (40–60 cm) respectively; the PG, FGD and FRs significantly increased the grain yields by 26.7%, 17.8% and 17.8% and increased the spike numbers by 27.6%, 24.5% and 18.6%, respectively.【Conclusions】The HA, FRs and FS of acidic materials can obviously reduce soil pH value and increase the number of tillers at the seedling stage of wheat. Considering the effects of amendments on soil pH, Na+content, SAR value and spike number of wheat, the furfural residue of acidic materials containing carbon was better. The PG and FGD containing calcium materials can significantly reduce soil Na+content and SAR value, increase spike number of wheat at maturity stage and improve wheat yield, and the PG treatment have the best effect .

coastal saline soil; amendment; soil physical and chemical properties; wheat; growth and development

2016–11–05 接受日期：2017–02–06

國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31522050）資助。

張濟(jì)世（1991—），男，河南襄城人，碩士研究生，主要從事濱海鹽漬土改良研究。E-mail：zhangjsxxx@163.com * 通信作者 Tel：010-62733454，E-mail：zhenlingcui@163.com