礫石暗溝提高脫硫石膏改良龜裂堿土效果及油葵產(chǎn)量

王 旭，孫兆軍,,3，韓 磊，馬 飛，王 芳，何 俊

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礫石暗溝提高脫硫石膏改良龜裂堿土效果及油葵產(chǎn)量

王 旭1，孫兆軍1,2,3※，韓 磊4，馬 飛4，王 芳2，何 俊4

（1. 寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021； 2. 寧夏大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，銀川 750021； 3. 寧夏（中阿）旱區(qū)資源評(píng)價(jià)與環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750021； 4. 寧夏大學(xué)環(huán)境工程研究院，銀川 750021）

針對(duì)龜裂堿土質(zhì)地黏重、透水性差、難以改良利用等瓶頸問(wèn)題，該研究采用礫石暗溝改良技術(shù)，在統(tǒng)一施用脫硫石膏22.5 t/hm2和淋洗定額4 500 m3/hm2的基礎(chǔ)上，研究不同暗溝間距（3、6、9 m）及礫石墊層厚度（25、30、35 cm）對(duì)龜裂堿土理化性質(zhì)、鹽分離子濃度、油葵產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：1）灌水洗鹽過(guò)程中礫石暗溝的設(shè)置有利于提高土壤滲透性，保持脫鹽狀態(tài)，暗溝間距越小脫鹽效果越顯著；2）礫石暗溝處理下土壤Na+、CO32-、HCO3-、Cl-濃度顯著減少，其中Na+是最主要陽(yáng)離子，其Cl-的相關(guān)性最大，其次為SO42-；3）在暗溝間距3 m、礫石層厚度35 cm的處理下（T3），第1年0～40 cm土層pH值、堿化度分別比CK（無(wú)暗溝處理）降低11.6%、32.2%，第2年分別降低12.4%、39.6%；4）T3處理油葵出苗率和產(chǎn)量最高，第1年產(chǎn)量為CK的2.87倍，第2年為CK的3.44倍。因此，礫石暗溝能促進(jìn)脫硫石膏改善龜裂堿土理化性質(zhì)，提高作物產(chǎn)量。

灌溉；淋洗；堿化度；龜裂堿土；礫石暗溝；土壤鹽分；作物產(chǎn)量

0 引 言

龜裂堿土的改良是復(fù)雜而長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，治理難度大[1]，灌水后土粒分散導(dǎo)致土壤孔隙淤閉[2]，鹽分難以快速淋洗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，龜裂堿土主要分布在內(nèi)蒙古河套平原西部、黃河中上游寧夏賀蘭山東麓洪積扇邊緣地帶[3]。其中，寧夏境內(nèi)分布的龜裂堿土面積約為13萬(wàn)hm2[4]，龜裂堿土膠體高度分散、土壤質(zhì)地堅(jiān)硬[5]，直接影響土壤導(dǎo)水導(dǎo)氣和供水供肥能力[6]，是制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素之一。

龜裂堿土改良利用的核心是改善土壤理化性質(zhì)，為作物生長(zhǎng)提供適宜的土壤環(huán)境[7-8]。目前，已有研究學(xué)者對(duì)龜裂堿土的改良進(jìn)行了大量研究，其中包括種植耐鹽堿作物[9]、客土改良[1]、滴灌[10]、秸稈覆蓋[11]等措施。然而，由于該土壤透水性極差，淋溶的鹽分累積在土壤深層，返鹽現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，或因改良周期長(zhǎng)、成本高難以推廣[12]。脫硫石膏主要成分為CaSO4·2H2O[13]，施入土壤會(huì)促使堿化土壤膠體上附著的Na+和Ca2+發(fā)生置換反應(yīng)[14]，降低土壤Na+濃度，抑制可交換性Na+對(duì)土壤粘粒的彌散作用，促進(jìn)土壤膠體絮凝形成水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有效改善堿化土壤理化性質(zhì)[15]。楊軍等[1]通過(guò)龜裂堿土改良試驗(yàn)表明：施用脫硫石膏能顯著降低堿土pH值、堿化度，但在60 cm土層處有積鹽現(xiàn)象，龜裂堿土滲透性差，淋洗的鹽分沒(méi)有排出土體，容易發(fā)生返鹽現(xiàn)象。地下排水設(shè)施能加速土壤水分運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)土壤鹽分淋洗[16]。暗溝作為地下排水設(shè)施的一種，具有長(zhǎng)效、不占用耕作層、利于機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)[17]，暗溝回填秸稈、柴禾、粗砂混合物等材料[18]能加速土體重力水下滲排除土壤滯水，將充分溶解土壤鹽分的土壤水通過(guò)暗溝排走，降低土壤鹽分，克服傳統(tǒng)改良處理無(wú)法將土壤鹽分排出土體的弊端[19]。研究表明[20]：在含有黏土層的低洼鹽堿地進(jìn)行暗溝處理能改善土壤滲透性，提高內(nèi)部排水能力，促進(jìn)土體中易溶性鹽分隨水排出，降低土壤返鹽概率，對(duì)土壤中Cl-、SO42-、Na+等離子有較好的淋洗作用。

目前，暗溝技術(shù)已在寧夏[17]、江蘇濱海鹽漬土區(qū)[20]得到應(yīng)用，排鹽效果顯著；應(yīng)用脫硫石膏改良?jí)A土的研究有所報(bào)道[1,4,8]，但暗溝結(jié)合脫硫石膏對(duì)龜裂堿土理化性質(zhì)、油葵生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響研究鮮有報(bào)道，暗溝深度、間距、墊層材料及厚度對(duì)龜裂堿土改良效果的研究依然有待充實(shí)。因此，本研究選取寧夏典型龜裂堿土開(kāi)展田間對(duì)比試驗(yàn)，在統(tǒng)一施用脫硫石膏的基礎(chǔ)上，進(jìn)行暗溝處理并將礫石和秸稈作為暗溝回填材料，研究該處理對(duì)龜裂堿土理化性質(zhì)和油葵產(chǎn)量的影響。以期探明礫石暗溝結(jié)合脫硫石膏對(duì)龜裂堿土的改良效果，為寧夏銀北地區(qū)龜裂堿土的改良利用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于寧夏平羅縣小興墩（38°85'N，106°53'E），該地區(qū)屬于典型干旱大陸性氣候，年降水量185～210 mm，主要集中在7－9月，年平均蒸發(fā)量1 841 mm，年平均地下水埋深1.5 m。試驗(yàn)區(qū)土壤分層分布，0~22 cm土層為粘壤土，>22~55 cm土層為砂質(zhì)黏土，>55~75 cm土層為黏土，>75~100 cm土層為砂壤土，土壤質(zhì)地為粘壤土[21]。0~100 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為5.71~7.85 g/kg；堿解氮為89.45~120.30 mg/kg；速效磷為11.4～39.4 mg/kg，速效鉀為186.58～244.63 mg/kg，其他理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤主要理化性質(zhì)

由表1可知，試驗(yàn)區(qū)土壤表層鹽分最高，隨土層深度增加全鹽逐漸減少，呈“聚表”特征；堿化度>26%，pH值>9；0～100 cm土層中陽(yáng)離子以Na+為主，陰離子以Cl-為主，2種離子在土壤剖面上呈“楔”形分布。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過(guò)程

試驗(yàn)于2015－2016年進(jìn)行，在統(tǒng)一施用脫硫石膏22.5 t/hm2[22]，淋洗定額4500 m3/hm2[1]的基礎(chǔ)上；根據(jù)楊延春等[20]的研究結(jié)果，結(jié)合龜裂堿土特性，設(shè)置3、6、9 m三個(gè)梯度的暗溝間距；根據(jù)潘萍等[17]的研究結(jié)果，設(shè)置25、30、35 cm 3個(gè)梯度的礫石墊層厚度；未進(jìn)行暗溝處理的小區(qū)作為對(duì)照（CK），每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)前，施用羊糞60 m3/hm2，將脫硫石膏均勻撒于地表，然后深翻犁地，保證與土壤充分混勻。用開(kāi)溝機(jī)在試驗(yàn)小區(qū)開(kāi)溝（寬30 cm，深90～120 cm），田間至排水溝有一定坡度，比降為1%。在暗溝底層鋪設(shè)礫石，然后在礫石上邊鋪40 cm秸稈作為濾層，最后復(fù)土至田面高度，田間暗溝與排水溝垂直，且排水溝比暗溝深。結(jié)合楊軍等[1]淋洗鹽分的方法，連續(xù)淋洗鹽分3次，第1次淋洗水量為淋洗定額的1/2（即2 250 m3/hm2，2015年5月4日進(jìn)行），泡田24 h后排出地表余水；第2次淋洗水量為淋洗定額的1/3（即1 500 m3/hm2），泡田48 h后排出地表余水；第3次淋洗水量為淋洗定額的1/6（即750 m3/hm2）。分別于2015年5月15日和2016年4月26日播種油葵（品種T562），進(jìn)行穴播，每穴播種2～3粒，行距30 cm，株距20 cm。在油葵苗期和花期各灌水1次，灌水量均為1 200 m3/hm2；花期追施尿素，施用量為150 kg/hm2，每次灌水待地表晾干后及時(shí)破板結(jié)。實(shí)施過(guò)程如圖1所示。

圖1 暗溝與墊層的鋪設(shè)

1.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法

為分析礫石暗溝改良效果，第1年分別在改良前（2015年4月20日）和播種油葵前（2015年5月14日）采集2次土樣；第2年在播種前（2016年4月25日）采集土樣。依據(jù)“隨機(jī)”、“多點(diǎn)混合”的原則，采用“S”形布點(diǎn)，以地表為基準(zhǔn)用土鉆向下間隔20 cm進(jìn)行分層取土，分別為0～20、>20～40、>40～60、>60～80、>80～100 cm，每個(gè)處理采3個(gè)樣。剔除土壤樣品中石礫和植物殘根等雜物，風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩（孔徑為1 mm），逐項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)。

土壤滲透性：采用滲透筒法測(cè)定，所測(cè)數(shù)值為10 ℃時(shí)的透水率，用10（mm/min）表示[23]：

式中K為℃時(shí)的滲透系數(shù)，mm/min；為滲透測(cè)定時(shí)入滲水的溫度，℃。

采用（土）∶（水）=1∶5與去離子水混合后，充分震蕩搖勻并過(guò)濾，取上清液，采用S220多參數(shù)測(cè)試儀測(cè)定pH值；全鹽采用殘?jiān)娓?質(zhì)量法測(cè)定；陽(yáng)離子交換量采用氯化銨-乙酸銨交換法測(cè)定；交換性Na+采用乙酸銨-氫氧化銨-火焰光度法測(cè)定；利用交換性Na+與可交換性陽(yáng)離子交換量的百分比計(jì)算堿化度；K+和Na+含量采用差減法；Ca2+和Mg2+采用EDTA滴定法；Cl-采用AgNO3滴定法；SO42-采用EDTA回滴法；CO32-、HCO3-采用雙指示劑滴定法。具體參照文獻(xiàn)[24]。

2015年5月30日和2016年5月10日統(tǒng)計(jì)油葵出苗率，2015年7月10日和2016年6月27日統(tǒng)計(jì)油葵成活率。待油葵成熟后，通過(guò)收獲花盤來(lái)測(cè)產(chǎn)量，其中：

出苗率（）=（實(shí)際出苗數(shù)/種子數(shù)）×100%

成活率（）=（實(shí)際成活數(shù)/出苗數(shù)）×100%

2015年11月犁地并灌水，灌水量為1 800 m3/hm2，冬季未種植其他作物。

1.4 分析方法與數(shù)據(jù)處理

采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)分析法[25]，對(duì)不同處理各項(xiàng)理化指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行累加，取平均值，通過(guò)不同處理間的比較，評(píng)定不同處理效果。計(jì)算方法如下：

1）計(jì)算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

式中()為不同處理某一指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；為不同處理某一指標(biāo)的測(cè)定值；max為所有處理中某一指標(biāo)測(cè)定值的最大值；min為所有處理中某一指標(biāo)測(cè)定值的最小值。

2）將所有處理各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，計(jì)算平均值，根據(jù)平均值大小分析處理效果。

利用SPSS19.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤滲透性的影響

試驗(yàn)區(qū)原土0～40 cm土層10值為0.14 mm/min。不同處理對(duì)0～40 cm土層滲透性的影響如圖2所示。

注：不同英文小寫(xiě)字母表示不同處理在0.05水平差異顯著，下同

試驗(yàn)結(jié)果表明：第1年各處理的10值均高于原土，T3提高642.9%，提高幅度最大；CK提高92.9%，提高幅度最小。由圖2可知，各處理中CK的滲透性最差，第1年CK的10值僅為0.27±0.01 mm/min；而T1-T9處理的10值均高于CK；其中，T3提高285.2%，提高幅度最大（10=1.04±0.01 mm/min），T7最?。?0=0.65± 0.02 mm/min）；10值表現(xiàn)為T3>T2>T1>T6>T5>T4>T9> T8>T7，表明暗溝間距為3 m時(shí)對(duì)土壤滲透性的改善效果優(yōu)于6 m，6 m優(yōu)于9 m（<0.05)。第2年CK的10值為0.26±0.01 mm/min，與第1年相比無(wú)顯著變化；T1-T9處理土壤滲透性均比第1年好，其中T3、T6、T9處理與第1年相比差異顯著（<0.05），其他處理與第1年相比差異不顯著（>0.05），表明礫石墊層厚度為35 cm對(duì)土壤滲透性的改善最顯著；第2年T3處理滲透性最好（10=1.18±0.04 mm/min），且與T1、T2、T6、T9等處理差異顯著（<0.05）。

2.2 不同處理對(duì)土壤pH值、堿化度、全鹽的影響

2.2.1 不同處理對(duì)土壤pH值的影響

試驗(yàn)區(qū)原土0～40 cm土層pH值為10.1，不同處理對(duì)0～40 cm土層pH值的影響如圖3所示。

圖3 不同處理對(duì)0～40 cm土層pH值的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：第1年各處理的pH值均低于原土，T2降低22.4%，降低幅度最大；CK降低11.7%，降低幅度最小。由圖3可知，T1-T9處理的pH值均低于CK，第1年T2處理的pH值最小，比CK降低12.1%；第2年T2處理的pH值最低（7.7±0.02）。第1年T3、T6、T7、T8、T9處理的pH值分別比CK降低11.6%、7.3%、4%、4.1%、4.5%，第2年分別比CK降低12.4%、6.9%、3.4%、3.8%、4.1%；T3、T6、T9處理之間差異顯著（<0.05），表明礫石墊層厚度一定的條件下，暗溝間距越小越有利于降低土壤pH值；T7、T8、T9處理之間差異不顯著（>0.05），表明暗溝間距一定的條件下，礫石墊層厚度對(duì)改善土壤pH值無(wú)顯著性差異。

第1年暗溝間距為3、6、9 m處理的pH值分別比CK平均降低11.6%、7%、4.2%，第2年分別比CK平均降低12.2%、6.4%、3.8%，表明暗溝間距為3 m時(shí)對(duì)降低土壤pH值的效果優(yōu)于6 m，6 m優(yōu)于9 m，暗溝密布對(duì)改善土壤pH值至關(guān)重要。

2.2.2 不同處理對(duì)土壤堿化度的影響

堿化度是反映堿化土壤性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，試驗(yàn)區(qū)原土0～40 cm土層堿化度為27.6%，不同處理對(duì)0～40 cm土層堿化度的影響如圖4所示。

圖4 不同處理對(duì)0～40 cm土層堿化度的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：第1年各處理的堿化度均低于原土，T3降低56.1%，降低幅度最大；CK降低35.5%，降低幅度最小。由圖4可知，T1-T9處理的堿化度均低于CK，第1年T3、T6、T7、T8、T9處理的堿化度分別比CK降低32.2%、21.2%、8.1%、12.1%、15.4%，第2年分別比CK降低39.6%、29.1%、12.6%、18.9%、22.1%；T3、T6、T9的結(jié)果表明，礫石墊層厚度均為35 cm的條件下，暗溝間距越小越有利于降低土壤堿化度；第2年T7與T8、T9差異顯著（<0.05），表明礫石墊層厚度大于30 cm時(shí)對(duì)堿化度的改善效果好于25 cm。第2年，T1、T2、T3處理的堿化度均小于11.5%，T7、T8、T9處理堿化度均大于13.9%。

2.2.3 不同處理對(duì)土壤全鹽的影響

試驗(yàn)區(qū)春季風(fēng)多，蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致鹽分隨水分遷移至地表，原土0～20、>20～40、>40～60 cm土層全鹽分別為6.9、6.5、4.4 g/kg。不同處理對(duì)0～60 cm土層全鹽的影響如圖5所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明：受淋洗影響土壤鹽分顯著降低，第1年0～40 cm土層T3較原土降低71.3%，降低幅度最大；CK較原土降低56.1%，降低幅度最小。由圖5a可知，CK的全鹽在0～60 cm土層呈先減少后增大的趨勢(shì)，在40～60 cm土層出現(xiàn)鹽分累積現(xiàn)象（全鹽比初始值高），而其他處理無(wú)明顯積鹽現(xiàn)象，表明礫石暗溝有利于鹽分向土壤深處遷移。由圖5b可知，第2年CK在0～20 cm土層全鹽最高，可能是春季風(fēng)多雨少蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致第1年累積在土壤60 cm左右的鹽分遷移至地表，而T1-T9處理均未出現(xiàn)返鹽現(xiàn)象。

第1年，0～20 cm土層T3的全鹽比原土降低72.6%，各處理中降幅最大；0～20 cm土層T1、T2、T3的全鹽無(wú)顯著性差異（>0.05），表明在暗溝間距一定的條件下礫石墊層厚度對(duì)土壤排鹽效果的影響差異不顯著；T3、T6、T9的全鹽分別比CK降低33.2%、26.5%、9.2%，表明暗溝密布能加速土壤脫鹽。第2年，不同處理的土壤全鹽進(jìn)一步降低，表明礫石暗溝仍發(fā)揮排鹽作用。

2.2.4 不同處理對(duì)土壤鹽分離子濃度的影響

堿化度較高是龜裂堿土最顯著的特點(diǎn)之一，在較高的堿性環(huán)境下會(huì)抑制土壤溶液中Ca2+和Mg2+的溶解度，致使Na+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。不同處理對(duì)0～40 cm土層鹽分離子濃度的影響如表3所示。

圖5 不同處理對(duì)0～60 cm土層全鹽的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：各處理Na+、CO32-、HCO3-、Cl-濃度均低于原土，Mg2+、K+濃度變化不大，SO42-濃度增加；T1-T9處理Ca2+濃度均低于CK。第1年Na+濃度與原土相比降幅達(dá)68.4%~80%，第2年Na+濃度降至1.14～1.95 cmol/kg；其中，T3處理Na+濃度最低。第1年T3處理的CO32-、HCO3-分別比原土降低70%、86%，各處理中降幅最大；第2年T3處理的CO32-、HCO3-濃度分別為0.01、0.04 cmol/kg。

Cl-化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在土壤中不與離子發(fā)生反應(yīng)，且不易被土壤膠體吸附，隨水分運(yùn)動(dòng)。各處理的Cl-濃度均低于原土，表明暗溝能加速土壤水分運(yùn)動(dòng)，影響土壤溶液中Cl-的遷移。第1年T1、T2、T3、T7、T8、T9處理Cl-濃度分別為1.92、1.89、1.86、2.22、2.18、2.15 cmol/kg，表明暗溝密布能加速Cl-遷移，在暗溝間距一定的條件下礫石墊層厚度對(duì)Cl-濃度的影響差異不顯著。第2年，T1-T9處理Cl-濃度降至1.24～1.62 cmol/kg，均低于第1年。

第1年施入脫硫石膏增加土壤中的Ca2+和SO42-濃度，T7處理Ca2+、SO42-濃度比原土分別增加30%、34.6%，各處理中增幅最大；T1-T9處理Ca2+濃度均低于CK，可能是暗溝能加速Ca2+和Na+置換速度。各處理Mg2+、K+濃度差異不顯著（>0.05），表明Mg2+、K+不易被水淋洗。第2年，T3處理Ca2+、SO42-濃度最低，分別為0.15、0.75 cmol/kg。第1年和第2年各處理Mg2+和K+濃度變化不大，表明Mg2+和K+不易被水淋洗。

2.2.5 土壤化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)土壤鹽分離子進(jìn)行相關(guān)性分析，能反映離子運(yùn)移攜同關(guān)系。不同處理鹽分離子濃度及土壤化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性分析如表4所示。

表3 不同處理對(duì)0～40 cm土層鹽分離子濃度的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(<0.05)，下同

Note: Different letters in same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level , the same as below.

表4 土壤化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性分析

注：*表示顯著相關(guān)（<0.05）；**表示極顯著相關(guān)（<0.01）。

Note: * indicate significant correlation at<0.05; ** indicate significant correlation at<0.01.

由表4可知，Na+作為龜裂堿土最主要的陽(yáng)離子，與Cl-相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.946（<0.01），其次為SO42-、CO32-；Cl-作為龜裂堿土最主要的陰離子，與Na+相關(guān)性最大，其次為CO32-。試驗(yàn)區(qū)0～40 cm土層Na+與Cl-表現(xiàn)為極顯著相關(guān)，表明Na+主要與Cl-攜同運(yùn)移，其次為SO42-。

pH值與CO32-相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.902（<0.01），其次為HCO3-；因此，CO32-和HCO3-濃度的變化會(huì)對(duì)土壤pH值產(chǎn)生影響。全鹽與Mg2+和K+顯著相關(guān)（<0.05），與其他離子均表現(xiàn)為極顯著相關(guān)性（<0.01），其中與CO32-相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.984（<0.01），其次為Cl-、Na+。由堿化度的概念可知，堿化度與Na+濃度密切相關(guān)。以上分析表明：Na+、Cl-、CO32-濃度降低，有利于降低土壤堿化度、全鹽、pH值，有效改善土壤理化性質(zhì)。

2.3 不同處理對(duì)龜裂堿土改良效果的綜合評(píng)價(jià)

以土壤滲透性、pH值、堿化度、全鹽為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各指標(biāo)與土壤改良效果的相關(guān)性，采用不同函數(shù)式求隸屬函數(shù)值，進(jìn)而對(duì)改良效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，各處理中T3改良效果最好，9個(gè)處理改良龜裂堿土的效果表現(xiàn)為：T3>T2>T1>T6>T5>T4> T9>T8>T7；T1、T2、T3對(duì)比的結(jié)果表明：暗溝間距3m的條件下，礫石墊層越厚改良效果越好；T3、T6、T9對(duì)比的結(jié)果表明：礫石墊層厚度35cm條件下，暗溝間距越小改良效果越好。

2.4 不同處理對(duì)油葵出苗、生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量是衡量土地生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。不同處理對(duì)油葵出苗、生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響如表6所示。

表5 不同處理土壤改良效果綜合評(píng)價(jià)指數(shù)及排序

表6 不同處理對(duì)油葵出苗、生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

注：第1年投入主要包括：開(kāi)溝（0.9元·m-1），礫石（60元·m-3）、秸稈（30元·m-3），運(yùn)輸（1.5元·m-3），人工（0.8元·m-1），鋪撒脫硫石膏（900元·hm-2），深翻（600元·hm-2），種子（750元·hm-2），有機(jī)肥（900元·hm-2），無(wú)機(jī)肥（300元·hm-2）；第2年投入：深翻（600元·hm-2），種子（750元·hm-2），有機(jī)肥（900元·hm-2），無(wú)機(jī)肥（300元·hm-2）；產(chǎn)值=產(chǎn)量×6元·kg-1；純收入=產(chǎn)值-投入。不同大寫(xiě)字母表示處理間差異極顯著（<0.01）。

Note: The first year input include: trenching (0.9 Yuan·m-1), gravel (60 Yuan·m-3), straw (30 Yuan·m-3), transprot (1.5 Yuan·m-3), artificial labor (0.8 Yuan·m-1), gypsum (900 Yuan·hm-2), tractor plowing (600 Yuan·hm-2), seeds (750 Yuan·hm-2), organic fertilizer(900 Yuan·hm-2), inorganic fertilizer (300 Yuan·hm-2). The second year input include: tractor plowing (600 Yuan·hm-2), seeds (750 Yuan·hm-2), organic fertilizer(900 Yuan·hm-2), inorganic fertilizer(300 yuan·hm-2). Output value=yield ×6 yuan·kg-1, Net income= output –input. Different capital letters indicate significant difference at 0.01 level among treatments.

從表6可知，第2年CK的出苗率反而低于第1年，可能是春季風(fēng)多雨少蒸發(fā)大，導(dǎo)致深層土壤鹽分返回到地表，影響油葵生長(zhǎng)。第1年，T1-T9處理的油葵出苗率、產(chǎn)量均顯著高于CK（<0.05），表明礫石暗溝能改善土壤結(jié)構(gòu)，為油葵創(chuàng)造適宜的土壤環(huán)境。T3處理油葵出苗率和產(chǎn)量最高，第1年產(chǎn)量為CK的2.87倍，第2年為CK的3.44倍。第1年T1-T9處理純收入均高于9200元，而CK僅為3 315元；到第2年只進(jìn)行整地、播種、施肥，因而成本一致，各處理純收入均顯著高于第1年（<0.01）。第1年T1、T2、T3的產(chǎn)量顯著高于T4、T5、T6與T7、T8、T9（<0.05），表明暗溝間距越小越有助于油葵產(chǎn)量的提高；T1、T2、T3的產(chǎn)量差異不顯著（>0.01），表明礫石墊層厚度對(duì)油葵產(chǎn)量的提高無(wú)顯著性差異。第1年3 m暗溝間距處理的純收入高于暗溝間距6和9 m處理；其中，T3處理的產(chǎn)量和純收入最高，第1年產(chǎn)量和純收入分別為：3 234.1 kg/hm2、12 594.6元，第2年比第1年分別增加4.8%、41.2%。

3 討 論

龜裂堿土堿化度高，在高堿性環(huán)境下，土壤膠結(jié)的離子會(huì)和Na+發(fā)生交換反應(yīng)，使得土壤中膠結(jié)物質(zhì)的水化度增大，土壤膠體擴(kuò)散雙電層電動(dòng)電位厚度增加導(dǎo)致土壤遇水易膠溶分散[26]，土壤中的大孔隙歪曲變形崩塌形成小孔隙阻礙土壤水分運(yùn)動(dòng)。對(duì)某一區(qū)域特定的鹽堿成分，改土能快速有效的降低土壤pH值和堿化度[23]。施入脫硫石膏增加土壤中Ca2+、SO42-濃度，由于Ca2+對(duì)土壤膠粒的吸附能力比Na+強(qiáng)，致使土壤膠體上附著的Na+和土壤溶液中的Ca2+發(fā)生置換反應(yīng)，降低Na+濃度從而降低土壤堿化度；同時(shí)，SO42-是強(qiáng)酸根，能起到一定的中和作用。CaSO4溶解度大于CaCO3[24]，促使土壤中的HCO3-、CO32-與Ca2+發(fā)生沉淀反應(yīng)[1]，導(dǎo)致HCO3-、CO32-濃度降低，在本試驗(yàn)中CO32-和HCO3-的濃度均低于原土，而土壤中CO32-和HCO3-的濃度是決定鹽堿地pH值高低的重要因素[23]。改良過(guò)程中淋洗下來(lái)的鹽分容易累積在土壤60 cm處，為提高改良效果必須打破土壤深處的黏土層，提高淋洗效果[1]。本研究土壤60～70 cm處有質(zhì)地較重的黏土層，不易透水，上層土壤淋溶下來(lái)的鹽分會(huì)滯留在此之上逐漸形成一個(gè)潛水層，在降雨少、地表蒸發(fā)強(qiáng)烈的干旱地區(qū)，鹽分以水分為載體和介質(zhì)沿土壤毛管上升向地表遷移，導(dǎo)致大量鹽分在土壤表層累積。

鹽堿地增設(shè)深90～120 cm的暗溝，能打破土壤60～70 cm處黏土層。暗溝底層埋設(shè)礫石、秸稈能顯著改善土壤滲透性。由于礫石、秸稈與土壤孔隙不同，在土壤與秸稈、秸稈與礫石交界處會(huì)形成“孔隙差異界面”[27]，界面勢(shì)差大會(huì)加速土壤水向深層運(yùn)動(dòng)。另一方面，暗溝回填礫石、秸稈會(huì)破壞原有土壤毛細(xì)管的連續(xù)性，抑制土壤深層水對(duì)上層土壤的補(bǔ)給，這與砂石夾層[27]和秸稈夾層[28]對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響研究結(jié)果一致。脫硫石膏改良技術(shù)與礫石暗溝技術(shù)配合加快了鹽堿土壤洗鹽排堿進(jìn)程，這與田玉福等[23]對(duì)草甸堿土改土技術(shù)配合暗管排堿效果的研究結(jié)果一致。鹽堿地增設(shè)暗溝可改善土壤滲透性影響土壤鹽分離子濃度[29-30]。楊軍等[1]通過(guò)龜裂堿土的改良試驗(yàn)表明：在淋洗影響下，Cl-容易累積在土壤60 cm處難以排出土體，而本試驗(yàn)中暗溝處理后Cl-濃度均顯著降低，表明暗溝能將0～60 cm土層Cl-排出土體。在本試驗(yàn)中，Na+主要與Cl-、SO42-攜同運(yùn)移，這與前人的研究結(jié)果：土壤鹽分垂直運(yùn)動(dòng)中，氯化物最為活躍，其次為硫酸鹽的運(yùn)移規(guī)律一致[3]。此外，秸稈分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸能促使Ca2+溶解[31]，促使Ca2+與土壤膠體上的Na+發(fā)生置換反應(yīng)。暗溝排水使土壤鹽分離子濃度降低，交換性Na+減少會(huì)增強(qiáng)土壤膠粒的凝聚作用，形成較多團(tuán)聚體，從而改善土壤結(jié)構(gòu)。同時(shí)，秸稈作為濾層具有滯留水分的作用，灌水后會(huì)形成脫鹽區(qū)域，加速洗鹽進(jìn)程，保障改良效果的持續(xù)性[32]。在本試驗(yàn)中：秸稈和礫石的應(yīng)用不僅能加速土壤鹽分的淋洗，而且能有效防止第2年返鹽現(xiàn)象的發(fā)生。

鹽堿地增設(shè)暗溝、暗管，可以排出地表至排水設(shè)施的土壤滯水[19]，促進(jìn)土壤中易溶性鹽分隨水排出[33]，協(xié)調(diào)土壤水鹽環(huán)境。潘萍等[17]通過(guò)暗溝試驗(yàn)表明：暗溝區(qū)地下水位低于對(duì)照區(qū)，地下水礦化度下降率高于對(duì)照區(qū)；土壤初始脫鹽率較高，隨改良年限的增加脫鹽率逐漸減小。楊延春等[20]的研究表明：當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，水稻秸稈暗溝試驗(yàn)區(qū)地下水下降速度比對(duì)照區(qū)快；當(dāng)?shù)叵侣裆钤?.9～1.5 m時(shí)，試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)地下水位差異較??；當(dāng)?shù)叵滤裆畛^(guò)1.5 m時(shí)，試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)地下水位基本一致。本試驗(yàn)區(qū)地處西北內(nèi)陸，降雨量少，周邊作物以旱作物為主，地下水埋深平均為1.5 m，暗溝最深處為1.2 m，因此，暗溝對(duì)試驗(yàn)區(qū)地下水位和地下水礦化度的影響較小。通過(guò)灌水淋洗，將地表至暗溝的土壤中易溶性鹽分淋洗至暗溝，并通過(guò)排水溝排走。不同暗溝間距影響土壤鹽分運(yùn)移，暗溝密布能縮短土壤鹽分運(yùn)移距離，利用灌溉水和雨水沖洗暗溝以上的含鹽土層，鹽分更容易隨水下移至暗溝排出土體，在本試驗(yàn)條件下，暗溝間距越小改良效果越顯著。

礫石墊層厚度僅對(duì)土壤滲透性的影響有顯著性差異（<0.05），對(duì)油葵產(chǎn)量和純收入的影響差異不顯著（>0.01），生產(chǎn)實(shí)踐中墊層過(guò)厚會(huì)降低鋪設(shè)礫石暗溝的效率、增加成本。機(jī)械深松深度達(dá)50～60 cm，礫石墊層大于30 cm時(shí)，農(nóng)田局部區(qū)域秸稈墊層離地表不到60 cm，機(jī)械深松時(shí)會(huì)破壞秸稈墊層，影響暗溝效果。暗溝間距對(duì)龜裂堿土改良效果的影響有顯著性差異（<0.05），暗溝密布（3 m）能促進(jìn)脫硫石膏改良龜裂堿土，且產(chǎn)量和純收入也最高。因此，推薦礫石暗溝間距3 m，礫石墊層厚度25 cm為實(shí)踐生產(chǎn)適合的方案。

4 結(jié) 論

盡管施入脫硫石膏能有效改善龜裂堿土的理化性質(zhì)，但礫石暗溝的應(yīng)用能加快土壤表層鹽分的淋洗和理化性質(zhì)的改善，本研究通過(guò)不同暗溝間距及礫石墊層厚度的田間對(duì)比試驗(yàn)得到以下主要結(jié)論：

1）礫石暗溝技術(shù)能促進(jìn)脫硫石膏對(duì)龜裂堿土的改良效果，有效改善土壤滲透性、促進(jìn)鹽分淋洗，土壤堿化度、全鹽及主要鹽分離子濃度顯著降低，其中T3處理土壤鹽分淋洗效果最好。

2）Na+作為龜裂堿土最主要的陽(yáng)離子，與Cl-的相關(guān)性最大，其次為SO42-，Na+主要與Cl-、SO42-攜同運(yùn)移。

3）脫硫石膏結(jié)合礫石暗溝改良龜裂堿土種植油葵，能顯著提高產(chǎn)量；在本試驗(yàn)中，暗溝間距為3 m、礫石墊層厚度為35 cm的改良效果較好，改良第2年油葵產(chǎn)量即可達(dá)3 389.1 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益最佳。

[1] 楊軍，孫兆軍，羅成科，等. 水鹽調(diào)控措施改良龜裂堿土提高油葵產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015(18)：121－128.Yang Jun, Sun Zhaojun, Luo Chengke, et al. Effect of salt-water regulation on improving takyric solonetz land and yield of oil sunflower[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2015, 31(18): 121－128. (in Chinese with English abstract)

[2] 張俊華，賈科利，李明. 龜裂堿土對(duì)植被冠層光譜特征及長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(14)：147－155.Zhang Junhua, Jia Keli, Li Ming. Effect of takyric solonetzs on vegetation canopy spectral characteristics and growth prediction[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(14): 147－155. (in Chinese with English abstract)

[3] 張?bào)w彬，康躍虎，胡偉，等. 寧夏銀北地區(qū)龜裂堿土鹽分特征研究[J]. 土壤，2012，44(6)：1001－1008.Zhang Tibin, Kang Yuehu, Hu Wei, et al. Study on salinity characteristics of takyric solonetz in Ningxia Yinbei region[J]. Soils, 2012, 44(6): 1001－1008. (in Chinese with English abstract)

[4] 孫兆軍，趙秀海，王靜，等. 脫硫石膏改良龜裂堿土對(duì)枸杞根際土壤理化性質(zhì)及根系生長(zhǎng)的影響[J]. 林業(yè)科學(xué)研究，2012，25(1)：107－110. Sun Zhaojun, Zhao Xiuhai, Wang Jing, et al. Effect of amelioration of takyric solonetzs with FGDG on rhizospheresoil properties and root growth of lycium barbarum[J]. Forest Research, 2012, 25(1): 107－110. (in Chinese with English abstract)

[5] 殷允相. 龜裂堿土的形成、性質(zhì)及改良途徑[J]. 土壤通報(bào)，1985(5)：206－208.

[6] Ganjegunte G K, King L A, Vance G F. Cumulative soil chemistry changes from land application of saline-sodic waters[J]. Journal of Environmental Quality, 2008, 37(Suppl. 5):128－138.

[7] Desutter T M, Cihacek L J, Rahman S. Application of flue gas desulfurization gypsum and its impact on wheat grain and soil chemistry[J]. Journal of Environmental Quality, 2014, 43(1): 303－311.

[8] Feng Di, Wan Shuqin, Kang Yaohu, et al. Drip irrigation scheduling for annual crops in an impermeable saline-sodic soil with an improved method[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2017, 72 (4):351－360.

[9] 劉吉利，吳娜. 龜裂堿土對(duì)不同基因型甜高粱幼苗生長(zhǎng)和生理特性的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23(5)：208－213.Liu Jili, Wu Na. Seedling growth and physiological characteristics of different sweet sorghum genotypes in takyric solonetz soils[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(5): 208－213. (in Chinese with English abstract)

[10] 張?bào)w彬，康躍虎，萬(wàn)書(shū)勤. 滴灌枸杞對(duì)龜裂堿土幾種酶活性的改良效應(yīng)[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2015，52(6)：1392－1400. Zhang Tibin, Kang Yaohu, Wan Shuqin, et al. Amellorative effectof cropping. with drip irrigationon soil enzymes activitiesin takyric solonetz[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015,52(6): 1392－1400. (in Chinese with English abstract)

[11] 薛鑄，萬(wàn)書(shū)勤，康躍虎，等. 龜裂堿地沙質(zhì)客土填深和秸稈覆蓋對(duì)作物生長(zhǎng)的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2014，33(1)：38－41. Xue Zhu, Wan Shuqin, Kang Yaohu, et al. Effect of sand-filled depth and straw mulching on crops growth in takyric solonetz[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(1): 38－41. (in Chinese with English abstract)

[12] 張?bào)w彬，展小云，康躍虎，等. 淺層填沙滴灌種植枸杞改良龜裂堿土重度鹽堿荒地研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016,47(10)：139－149.Zhang Tibin, Zhan Xiaoyun, Kang Yaohu, et al. Amelioration of high saline-sodic wasteland of takyric solonetz by cropping. with drip irrigation and shallow sand-filled niches[J]. Transactionsof the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016,47(10): 139－149. (in Chinese with English abstract)

[13] 賀新，蘇艷平，楊培嶺，等. 脫硫石膏淋洗次數(shù)對(duì)銨態(tài)氮遷移特征的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45(5)：113－117. He Xin, Su Yanping, Yang Peiling, et al. Effects of the leaching times and flue gas desulfurization gypsum on ammonium nitrogen transport in solonetz[J]. Transactionsof the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(5): 113－117. (in Chinese with English abstract)

[14] Iino F, Aoki M, Nitta Y, et al. Improvement of alkali soil by gypsum and fly ash from desulfurization process of coal combustion furnace[J]. Journal of the Japan Institute of Energy, 1997, 76: 119－124.

[15] Yuji Sakai, Satoshi Matsumoto, Masayoshi Sadakata. Alkali soil reclamation with flue gas desulfurization gypsum in china and assessment of metal content in corn grains[J]. Soil & Sediment Contamination, 2004, 13(1): 65－80.

[16] 張金龍，張清，王振宇，等. 排水暗管間距對(duì)濱海鹽土淋洗脫鹽效果的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(9)：85－89. Zhang Jinlong, Zhang Qing, Wang Zhenyu, et al. Effect of subsurface drain spacing on elution desalination for coastal salinesoil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(9): 85－89. (inChinese with English abstract)

[17] 潘萍，趙濤. 簡(jiǎn)易暗溝改良鹽漬土的試驗(yàn)研究[J]. 寧夏農(nóng)林科技，1998(3)：28－30.

[18] 陶?qǐng)@，王少麗，許迪，等. 改進(jìn)暗管排水技術(shù)淤堵防護(hù)措施試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47(6)：187－192. Tao Yuan, Wang Shaoli, Xu Di, et al. Experimental study of clogging defense measures for improved subsurface drainage[J]. Transactionsof the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(6): 187－192. (in Chinese with English abstract)

[19] 劉玉國(guó)，楊海昌，王開(kāi)勇，等. 新疆淺層暗管排水降低土壤鹽分提高棉花產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(16)：84－90.Liu Yuguo, Yang Haichang, Wang Kaiyong, et al. Shallow subsurface pipe drainage in Xinjiang lowers soil salinity andimproves cotton seed yield[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of theCSAE), 2014, 30(16): 84－90. (in Chinese with English abstract)

[20] 楊延春，潘德峰，鄒志國(guó). 江蘇濱海鹽漬土區(qū)水稻秸稈暗溝排水降漬試驗(yàn)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(3)：373－375.

[21] 王遵親，祝壽泉. 中國(guó)鹽漬土[M]. 北京：科學(xué)出版社，1993.

[22] 王靜，孫兆軍，張浩，等. 燃煤煙氣脫硫廢棄物改良土壤種植沙棗效果研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27(28)：98－102.Wang Jing, Sun Zhaojun, Zhang Hao, et al. Study on the effect of amelioration of saline-sodic soil with the by-product of flue gas desulphurization (BFGD) to plant elaeagnus angustifolia L[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(28): 98－102. (in Chinese with English abstract)

[23] 田玉福，竇森，張玉廣，等. 暗管不同埋管間距對(duì)蘇打草甸堿土的改良效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(12)：145－153.Tian Yufu, Dou Sen, Zhang Yuguang, et al. Improvement effects of subsurface pipe with different spacing on sodic-alkali soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(12): 145－153. (in Chinese with English abstract)

[24] 南京農(nóng)學(xué)院. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980.

[25] 張平. 不同造林樹(shù)種對(duì)鹽堿地土壤理化性質(zhì)的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014. Zhang Ping. Effect of Different Afforestation Tree Species on Soil Physical and Chemical Properties of Saline-Alkali Soil[D]. Taian：Shandong Agricultural Unviersity, 2014. (in Chinese with English abstract)

[26] 程鏡潤(rùn)，陳小華，劉振鴻，等. 脫硫石膏改良濱海鹽堿土的脫鹽過(guò)程與效果試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2014，34(6)：1505－1513. Chen Jingrun, Chen Xiaohua, Liu Zhenhong, et al. The experimental study on the process and effect to the FGD-gypsum as an improvement in coastal saline-alkali soil[J]. China Environmental Science,2014, 34(6): 1505－1513. (in Chinese with English abstract)

[27] 曲晨曉，王煒. 土壤剖面中砂質(zhì)夾層的儲(chǔ)水作用及機(jī)理研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，16(5)：43－50. Qu Chenxiao, Wang Wei. Mechanisms of water reserved by sand interlayer in soil profile[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 1997, 16(5): 43－50. (in Chinese with English abstract)

[28] 張金珠，王振華，虎膽·吐馬爾白. 具有秸稈夾層層狀土壤一維垂直入滲水鹽分布特征[J]. 土壤，2014，45(5)：954－960. Zhang Jinzhu, Wang Zhenhua, Hudan Tumaerbai. Distribution characteristics of one-dimensional vertical infiltration water and salt in layered soil with subsurface straw layer[J]. Soil, 2014, 45(5): 954－960. (in Chinese with English abstract)

[29] 茍宇波，宋沙沙，何欣燕，等. 暗溝對(duì)寧夏鹽堿地土壤鹽分和垂柳生長(zhǎng)的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2017(3)：548－554. Gou Yubo, Song Shasha, He Xinyan, et al. Effect of blind ditch on salt and weeping willow growth of saline-alkali soil in Ningxia[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2017(3): 548－554. (in Chinese with English abstract)

[30] 韓桂鷗，劉洪慶，李霞，等. 碴石盲溝排水條件下潮灘鹽土原土改良效果的定位試驗(yàn)研究[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，21(8)：10－16. Han Guiou, Liu Hongqing, Li Xia, et al. Research about location test of effects on coastal wetland saline soil modification by using the local saline soil with gravel blind ditch to drainage and exhaust salt[J]. Tianjin Agricultural Sciences, 2015, 21(8): 10－16. (in Chinese with English abstract)

[31] Meena M D, Joshi P K, Jat H S, et al. Changes in biological and chemical properties of saline soil amended with municipal solid waste compost and chemical fertilizers in a mustard-pearl millet cropping system[C]// Xii Agricultural Science Congress on “sustainable livelihood security for smallholder farmers, 2015: 1－8.

[32] 陸培榕，張展羽，馮根祥，等. 秸稈排水體埋深對(duì)鹽漬土水鹽分布的影響及排水抑鹽效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(5)：115－121. Lu Peirong, Zhang Zhanyu, Feng Genxiang, et al. Effect of straw draining piece depth in soil on soil water-salt distribution in saline soil and its drainage-salt inhibiting performance[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(5): 115－121. (in Chinese with English abstract)

[33] 張潔，常婷婷，邵孝侯. 暗管排水對(duì)大棚土壤次生鹽漬化改良及番茄產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(3)：81－86. Zhang Jie, Chang Tingting, Shao Xiaohou. Improvement effect of subsurface drainage on secondary salinization of greenhousesoil and tomato yield[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(3): 81－86. (in Chinese with English abstract)

王 旭，孫兆軍，韓 磊，馬 飛，王 芳，何 俊. 礫石暗溝提高脫硫石膏改良龜裂堿土效果及油葵產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(22)：143－151. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.018 http://www.tcsae.org

Wang Xu, Sun Zhaojun, Han Lei, Ma Fei, Wang Fang, He Jun. Subsurface gravel blind ditch increasing improved effects of takyric solonetz by desulfurized gypsum and yield of oil sunflower[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(22): 143－151. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.018 http://www.tcsae.org

Subsurface gravel blind ditch increasing improved effects of takyric solonetz by desulfurized gypsum and yield of oil sunflower

Wang Xu1,Sun Zhaojun1,2,3※,Han Lei4, Ma Fei4, Wang Fang2, He Jun4

(1.750021,; 2.750021,; 3.()750021,; 4.750021,)

Takyric solonetz, is a kind of alkaline soil, which is quite unique in China and even in the world. In Northern Ningxia,China, this soil belongs to a kind of clay with a big soil bulk density and a badly structured physical property. So, after irrigation, dispersed soil particles in clay lead to low soil porosity, and poor permeability and salt is difficult to be quickly washed away. In order to explore the effect of different blind ditch spacing and gravel cushion thickness on the physical-chemical properties of takyric solonetz, salt ion concentration and oil sunflower yield, a field experiment was carried out in Pingluo County of Ningxia. A total of 3 kind of blind ditch spacing (3 , 6 , 9 m) and 3 gravel cushion thicknesses (25, 30, and 35 cm) were designed. Besides, the desulfurized gypsum (22.5 t/hm2) and leaching amount (4500 m3/hm2) were applied. Then, the soil physical and chemical properties, soil salt ion concentration and yield of oil sunflower of different treatments were measured to determine the amelioration effect of gravel blind ditch. The test items were permeability of soil, soil pH value, exchangeable sodium percentage (ESP), total salinity and salt ion concentration.The results showed that the gravel blind ditch could improve water permeability of soil and keep desalination by leaching. The desalination effect was closely related to blind ditch spacing and gravel cushion thickness. The smaller the blind ditch spacing and the gravel cushion thickness, the more significant the effect. In the soil layer of 0-40 cm under the gravel blind ditch treatment, the concentration of 4 ions (Na+, CO32-, HCO3-, Cl-) significantly decreased and the Ca2+and SO42-concentration increased compared with those under CK. In addition, there was little variation for the concentration of Mg2+and K+. The result of Person analysis showed that Na+was greatly related to Cl-and SO42-and it was an important cation of takyric solonetz.The blind ditch spacing of 3 m and gravel cushion thickness of 35 cm decreased soil pH value, ESP, and total salinity in 0-40 cm by 11.7%, 32.3% compared to CK treatment in the first year. In the second year, the values of pH, ESP and total salinity decreased by 12.5%, 39.6%. Furthermore, the yield of oil sunflower was 2.87 and 3.44 times that of CK respectively in the first and second year.The hydrodynamic force was higher in the blind ditch nearby, where the water moved fast. In the upper soil of blind ditch, the soil salinity infiltrated into the blind ditch along with water. Furthermore, the blind ditch density and gavel straw bed could shorten migration distance of soil salinity so that the soil salinity could be more easily discharged by blind ditch. This could reduce the soil salinity effectively and accelerate the process of salt leaching.Thus we conclude that the subsurface gravel blind ditch is able to improve the newly reclaimed takyric solonetz land most effectively and increase the yield of oil sunflower. These results will also provide a technical support for the salt-water management of the newly reclaimed takyric solonetz farmlands, and a guide for the sustainable development and utilization of waste takyric solonetz land.

irrigation; leaching; alkalinity;takyric solonetz; gravel blind ditch; soil salinity; crop yield

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.018

S278

A

1002-6819(2017)-22-0143-09

2017-07-17

2017-10-10

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研重大專項(xiàng)（201504402）

王 旭，博士生，主要從事鹽堿地水鹽調(diào)控和節(jié)水灌溉理論與新技術(shù)研究。Email：wangxu640321@126.com

孫兆軍，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事鹽堿地改良和節(jié)水灌溉新技術(shù)研究。Email：sunzhaojunyx@126.com