不同有機物覆蓋對濱海鹽漬土改良效應的研究

楊 東,李新舉*,許 燕,李俊穎

1.山東農業(yè)大學資源與環(huán)境學院,山東 泰安 271018 2.山東省濟寧市國土資源局,山東 濟寧 272017

黃河三角洲地區(qū)鹽堿地面積占該地區(qū)總面積70%左右[1]，土壤鹽堿化是該區(qū)農業(yè)發(fā)展的主要限制因素[2]，鹽堿地改良是提高該區(qū)糧食產量的重要途徑。鹽漬土改良的方式較多，施用土壤改良劑如石膏、保水劑等可以提高鹽漬土土壤有效磷、有效鉀含量[3]，種植耐鹽植物堿蓬可以有效降低土壤表層含鹽量，增加有機質含量[4]。地面覆蓋是改良鹽漬土的一種有效方式，李新舉[5]等研究結果表明，麥秸可明顯減少鹽漬土水分蒸發(fā)，覆蓋量在1.5～6.75 t/hm2范圍內，土壤水分蒸發(fā)減少40%～70%；并且可明顯控制土壤鹽分的表聚[6]，鄭九華[7]等研究表明，秸稈覆蓋還可以有效減少微咸水灌溉條件下土壤鹽分的表聚，降低對作物生長的不利影響；呂彪[8]等研究結果表明，麥秸覆蓋還田可以增加土壤有機質和N、P、K等養(yǎng)分含量，改良鹽化潮土；魯天平等[9]研究表明，4a深溝造林下的麥稈覆蓋有效降低表層土壤鹽分，使鹽分呈“底聚型”空間分布。目前對地面覆蓋改良鹽漬土的研究較多，但對覆蓋類型和覆蓋量選擇方面的研究較少，缺乏對覆蓋類型與覆蓋量組合改良效果的系統(tǒng)對比。因此，本文以濱海鹽漬土作為研究對象，通過玉米田間試驗，研究不同類型及覆蓋量對土壤含鹽量、pH和玉米產量的影響，篩選較優(yōu)的地面覆蓋還田方式，為改良鹽漬土提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省無棣縣“渤海糧倉”試驗示范基地（N37°56′42.93″，E117°57′43.02″），該區(qū)域屬北溫帶季風氣候區(qū)，多年平均氣溫12.1℃，無霜期206 d，日照時數2724.5 h，年降水量為570.1 mm，汛期降水量為436.8 mm，年蒸發(fā)量1285.5 mm。研究區(qū)地處沿海和諸河末梢，境內淡水資源十分匱乏。選擇土壤性質均勻的地塊作為試驗地，土壤為重度濱海鹽漬土，2014年5月測得試驗區(qū)土壤基本性狀(表1)。

表1 試驗區(qū)土壤基本性狀Table 1 Basic properties of soil in test area

1.2 試驗設計

試驗期為2014年～2015年。設計選擇自然風干的小麥秸稈（A）、30 cm玉米秸稈（B1）、50 cm玉米秸稈（B2）、玉米整桿（B3）、雜草（T）五種不同類型進行地面覆蓋對比試驗，其中雜草為狗尾草，小麥秸稈和雜草長度均為自然長度；設計4種梯度覆蓋量：0.3 kg/m2（F1）、0.6 kg/m2（F2）、0.9 kg/m2（F3）、1.2 kg/m2（F4），以不覆蓋處理作為試驗對照（CK），共21個處理（表2），每個處理3次重復，合計63個小區(qū)。每個試驗區(qū)長5 m，寬3 m，面積為15 m2，各小區(qū)之間設置0.5 m寬的隔離帶。

試驗于2014年5月19日至5月21日設計實施，各試驗區(qū)蓋少量土以防覆蓋物被風吹走，試驗區(qū)一年內作免耕處理，不進行人工活動，避免作物種植與人工擾動對土壤含鹽量與土壤pH的影響。2015年5月以玉米作為試種作物進行種植試驗，玉米品種為鄭單958，采用人工種植方式，種植密度約6萬株/公頃，11月初計算玉米產量，同時取樣測定土壤含鹽量和土壤pH。2015年4月18日進行黃河水灌溉，灌水定額均約1500 m3/hm2，播種時施底肥，施肥量為磷酸二銨375 kg/hm2，尿素270 kg/hm2，作物種植期間，其它田間管理工作是由“渤海糧倉無棣示范區(qū)”的工作人員統(tǒng)一安排進行，田間管理同當地一致。

表2 試驗處理設計Table 2 Experimental treatment design

1.3 樣品采集分析

2015年11月，各試驗小區(qū)中心位置挖剖面取樣，分為0～10 cm，10～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～100 cm共5層，每層剖面四面混合土壤作為該土層最終土樣。電導率法測定土壤含鹽量；電位法測定土壤pH；各小區(qū)玉米單獨收割晾曬后計算玉米產量。采用Microsoft Office Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行制圖與數據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋處理對土壤含鹽量的影響

與對照相比，所有覆蓋處理均能降低濱海鹽漬土土壤含鹽量（表3）。鹽漬土具有“鹽隨水去”的特點，地面覆蓋可以提高土壤的入滲能力[10]，增加降水和灌溉對土壤中可溶性鹽分的淋洗效果，有效降低上層土壤含鹽量。土壤蒸發(fā)是土壤積鹽的重要途徑，地面覆蓋阻礙了土壤空氣與大氣的直接接觸，減弱水分蒸發(fā)強度抑制地表積鹽[6]。覆蓋處理對0～40 cm土層土壤含鹽量降低幅度較大，對0～20 cm土層抑鹽效果最為顯著，這與李芙蓉等[11]研究結果一致；降低幅度整體表現出0～10 cm＞10～20 cm＞20～40 cm的順序；40～60 cm土層土壤含鹽量變化較平緩；隨土層深度的增加地面覆蓋對土壤含鹽量影響趨于一致，60～100 cm土層土壤含鹽量與對照地塊相比均無顯著性差異。

表3 不同覆蓋處理對土壤含鹽量的影響Table 3 Effects of different mulching treatments on soil salt content（g/kg）

A、B1、T處理地塊土壤含鹽量隨地面覆蓋量的增加均呈現降低趨勢，覆蓋量為0.9 kg·m-2時，土壤含鹽量達到本類型較低水平且保持穩(wěn)定，繼續(xù)增加覆蓋量為1.2 kg·m-2時，各土層土壤含鹽量與覆蓋量為0.9 kg·m-2時相比均無顯著性差異。B2、B3處理地塊土壤含鹽量隨秸稈覆蓋量的增加表現出整體下降趨勢，覆蓋量為1.2 kg·m-2時土壤含鹽量仍保持較高水平，因此不建議采用B2、B3類型作為覆蓋材料。

不同覆蓋類型與覆蓋量組合，覆蓋后的秸稈分解速度、覆蓋厚度、密實程度、覆蓋層次等均不一致，對鹽分的淋洗效率和土壤蒸發(fā)強度不同，從而影響土壤含鹽量。玉米秸稈較易被分解，且植株以莖桿部位為主，地面裸露面積相對較大，且隨玉米秸稈長度的增加裸露面積增大，增大土壤蒸發(fā)強度導致土壤含鹽量較高。相同覆蓋量，不同秸稈類型處理下土壤含鹽量降低幅度不同，表現出A＞T＞B1＞B2＞B3的順序，A與T、B2與B3處理地塊各土層土壤含鹽量之間均無顯著性差異。玉米秸稈覆蓋處理土壤脫鹽效果較差，玉米秸稈較優(yōu)處理組合對土壤脫鹽的效果表現出B1F3＞B2F4＞B3F4的順序，說明玉米秸稈長度越短，脫鹽效果越好。

不同類型較優(yōu)處理組合對土壤脫鹽的效果表現出AF3＞TF3＞B1F3＞B2F4＞B3F4的順序。AF3處理地塊土壤脫鹽效果較好，0～10 cm，10～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～100 cm土層土壤含鹽量分別為2.05 g/kg，3.39 g/kg，4.13 g/kg，7.39 g/kg，9.35 g/kg，較CK處理分別降低86.42%，72.55%，61.11%，21.71%，0.64%。

2.2 不同覆蓋處理對土壤pH的影響

與對照相比，地面覆蓋處理土壤pH出現不同程度升高（表4），這與張建兵等[12]研究結果一致。雜草覆蓋處理對土壤pH提升幅度最大，0～10 cm，10～20 cm土層提升效果較明顯，原因可能是雜草本身堿度較高，大量堿性材料還田提高了土壤的pH，20 cm以下土層則與對照基本一致；其它類型覆蓋還田對土壤pH影響與對照差異不顯著。

A、B1、T處理地塊，0～40 cm土層土壤pH隨覆蓋量的增加均呈現先升高后降低的趨勢，其拐點覆蓋量分別為0.9 kg·m-2、0.9 kg·m-2、0.6 kg·m-2，繼續(xù)增加覆蓋量土壤pH呈持續(xù)下降趨勢，但與拐點覆蓋量相比均無顯著性差異；B2處理在覆蓋量為0.3 kg·m-2時為本類型最高值，增加覆蓋量土壤pH降低且保持穩(wěn)定；B3處理地塊各土層土壤pH隨秸稈覆蓋量的增加始終保持相對穩(wěn)定。

A、B1、B2、B3處理地塊土壤pH提升幅度相對較小，與對照地塊相比均無顯著性差異。T處理地塊土壤pH提升效果最為明顯，TF2處理地塊土壤pH最高，0～10 cm，10～20 cm，20～40 cm，40～60 cm和60～100 cm土層土壤pH值為9.05，9.03，8.92，8.80，8.67，較CK處理分別提高6.60%，5.86%，3.84%，2.01%，0.46%。

表4 不同覆蓋處理對土壤pH值的影響Table 4 Effects of different mulching treatments on soil pH

2.3 不同覆蓋處理對玉米產量的影響

2.3.1 玉米產量的變化 地面覆蓋處理可顯著提高玉米產量（表5），不同覆蓋類型處理玉米產量隨覆蓋量的增加變化特征具有一致性，均出現先升高后下降的變化趨勢，隨覆蓋量的增加玉米產量先呈增加趨勢，覆蓋量為0.9 kg/m2時達到最大值，繼續(xù)增加覆蓋量玉米產量則略有降低，原因是覆蓋量為0.9 kg/m2時土壤含鹽量較低，而繼續(xù)增加覆蓋量會影響土壤的通氣性，阻礙玉米的生長。相關性分析表明，玉米產量與地面覆蓋量之間并無顯著相關性，作物產量與覆蓋量不成正比，這與王暉[13]、梁建財[14]等人的研究結果一致。

不同類型較優(yōu)處理組合對玉米產量的提升效果表現出AF3＞TF3＞B1F3＞B2F3＞B3F3的順序，AF3處理地塊玉米產量最高為2474 kg/hm2，分別比TF3、B1F3、B2F3、B3F3處理高23.26%、32.87%、145.92%、175.81%。覆蓋量相同時，玉米產量表現出A＞T＞B1＞B2＞B3的順序，不同覆蓋類型之間存在較大的差異，B2、B3處理地塊玉米產量遠遠低于其它處理，這與該類型處理下土壤含鹽量較高有關。

表5 不同覆蓋處理對玉米產量的影響Table 5 Effects of different mulching treatments on maize yield （kg/hm2）

2.3.2 玉米產量影響因素分析 主體間效應的檢驗結果表明（表6），覆蓋類型和覆蓋量均可以導致玉米產量產生顯著性差異，均為影響玉米產量的顯著性因素。根據偏Eta方值，覆蓋類型是玉米產量總體變異的最大變異來源。覆蓋類型與覆蓋量的交互作用也具有統(tǒng)計學意義（表6），從偏Eta方值可以看出，其交互作用產生的貢獻模型遠小于兩者的主效應。

就覆蓋類型而言（表7），不同覆蓋類型之間對玉米產量均具有顯著性差異；就覆蓋量而言（表8），不同梯度覆蓋量之間均具有顯著性差異，不同有機物覆蓋還田處理對作物產量的有不同促進效應，有必要對覆蓋類型和覆蓋量因素的進行選擇。

表6 主體間效應的檢驗分析Table 6 Inspection and analysis of subject effects

表7 不同處理方式下覆蓋類型對玉米產量的多重比較Table 7 Multiple comparison of mulching types on maize yield under different treatment

表8 不同處理方式下覆蓋量對玉米產量的多重比較Table 8 Multiple comparison of mulching amount on maize yield under different treatment

3 結論

（1）不同有機物覆蓋均可降低土壤含鹽量，0～40 cm上層土壤降低幅度較大，整體表現出0～10 cm＞10～20 cm＞20～40 cm的順序，A、B1、T與B2、B3分別在覆蓋量為0.9 kg/m2與1.2 kg/m2時抑鹽效果較好。雜草覆蓋對鹽漬土土壤耕層具有堿化的趨勢，而其它類型處理對土壤pH幾乎沒有影響；

（2）與對照相比，不同處理均可顯著提高玉米產量，產生積極的生態(tài)和經濟效益，有效提高鹽漬土土地的利用率。有機物覆蓋類型與覆蓋量都是影響玉米產量的顯著性因素，而覆蓋類型是玉米產量總體變異的最大變異來源。玉米產量隨覆蓋量的增加表現出先增加后降低的變化趨勢，不同類型較優(yōu)處理組合對玉米產量的提升效果表現出AF3＞TF3＞B1F3＞B2F3＞B3F3的順序；

（3）地面覆蓋還田可以起到改良鹽漬土的作用，不同覆蓋類型和覆蓋量組合對鹽漬土改良效果有差異。小麥秸稈在覆蓋量為0.9 kg/m2時，對土壤pH的影響程度較低，在抑制土壤鹽分表聚和玉米增產方面效果較好，是該區(qū)域比較適宜的改良鹽漬土的方式。

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