不同有機(jī)肥用量對(duì)濱海鹽漬土鹽分表聚性及物理性狀的影響

李國(guó)輝 宋付朋 駱洪義 公華銳 亓艷艷 段福建 王旭鵬 朱福軍 褚?guī)Z

摘要：為探究不同有機(jī)肥施用量對(duì)濱海鹽漬土鹽分表聚性及物理性狀的影響，以東營(yíng)市利津縣濱海鹽漬土為研究對(duì)象，通過(guò)大田試驗(yàn)，分析0、15、30、45、75t/hm2有機(jī)肥施用量對(duì)鹽漬土鹽分表聚量、土壤蒸發(fā)速率、容重、孔隙度、含水率等指標(biāo)的影響及其之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：在重度鹽漬化土和鹽土條件下，有機(jī)肥施用量分別為45t/hm2和75t/hm2時(shí)對(duì)土壤鹽分表聚量降低最顯著，降低幅度分別為5.69%和13.02%;各有機(jī)肥處理較不施有機(jī)肥（對(duì)照）土壤蒸發(fā)速率降低范圍分別為12.20%～31.05%和12.43%～30.32%。在重度鹽漬化土中，有機(jī)肥施用量45t/hm2對(duì)土壤物理性狀改善作用最顯著，土壤容重降低9.85%，土壤孔隙度和含水率分別提高16.06%和14.44%;在鹽土中，有機(jī)肥施用量75t/hm2對(duì)土壤物理性狀改善作用最顯著，土壤容重降低31.00%，土壤孔隙度和含水率分別提高30.63%和33.03%;土壤容重和鹽分表聚量之間呈顯著正相關(guān)，土壤孔隙度與鹽分表聚量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：濱海鹽漬化土;有機(jī)肥用量;鹽分表聚量;土壤蒸發(fā)速率;相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S151.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）05-0083-06

土地是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是人與其他生物賴以生存的重要資源。目前，土壤鹽漬化和次生鹽漬化已成為限制農(nóng)業(yè)發(fā)展和對(duì)資源可持續(xù)利用的重要因素。Ghassemi等[1]研究表明，全球鹽漬化土壤面積高達(dá)9.5438×108hm2，土壤鹽漬化問(wèn)題已成為全球性問(wèn)題。Kovda[2]認(rèn)為該類土壤含鹽率較高，抑制作物生長(zhǎng)，破壞土壤的理化環(huán)境。中國(guó)是一個(gè)人口眾多的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)國(guó)，人均耕地面積低于世界平均水平;同時(shí)又面臨著人口持續(xù)增長(zhǎng)、耕地面積不斷減少、耕地質(zhì)量下降等問(wèn)題[3]，隨著耕地面積的急劇縮減，鹽堿地利用的巨大潛力備受關(guān)注。目前，我國(guó)約有鹽堿地9913×104hm2，其中現(xiàn)代鹽堿地3693×104hm2，殘余鹽堿地4487×104hm2，潛在鹽堿地1733×104hm2[4]。改良鹽堿地對(duì)保障國(guó)家糧食安全和實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

早在20世紀(jì)50年代就有國(guó)外學(xué)者提出，施用有機(jī)肥具有促進(jìn)土壤排鹽抑堿、培肥土壤、提高土壤生產(chǎn)力的作用。隨后的研究表明，增施有機(jī)肥不僅可以改善鹽堿地的土壤結(jié)構(gòu)，而且增強(qiáng)了土壤的保水保肥能力[5]。自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，我國(guó)的土壤科學(xué)工作者開(kāi)始研究鹽堿土水肥鹽的綜合調(diào)控，主張利用有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分對(duì)鹽分進(jìn)行時(shí)、空、形的調(diào)控[6]。本試驗(yàn)以山東省東營(yíng)市濱海鹽漬土為材料，通過(guò)施入不同量的有機(jī)肥，研究其對(duì)濱海鹽漬土理化性狀的影響，以得出最佳施用量，為濱海鹽漬土改良、施肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)設(shè)于利津縣渤海糧倉(cāng)科技示范工程中心一分場(chǎng)的原生重度鹽漬土和鹽土，土壤地下水埋深0.83m左右，地下水礦化度27.22g/L。利津地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，臨渤海，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，平均氣溫14.5℃，年降水量579.3mm，日照時(shí)數(shù)2573.9h[7]。試驗(yàn)區(qū)重度鹽漬土孔隙度為40.09%，容重1.41g/cm3，含鹽量0.84%，pH值7.96，有機(jī)質(zhì)含量15.42g/kg，全氮0.85g/kg，有效磷15.13mg/kg，速效鉀345.54mg/kg;鹽土孔隙度為32.98%，容重1.53g/cm3，含鹽量1.48%，pH值7.21，有機(jī)質(zhì)含量12.37g/kg，全氮0.53g/kg，有效磷9.82mg/kg，速效鉀373.35mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料

供試有機(jī)肥：ETS（天津）生物科技發(fā)展有限公司生產(chǎn);供試水源：黃河水;供試作物：小麥品種為濟(jì)麥22，玉米品種為登海605。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理，處理代號(hào)分別為HO1、HO2、HO3、HCK、SO2、SO3、SO4、SCK。其中H代表重度鹽漬土，S代表鹽土，CK、O1、O2、O3、O4分別表示試驗(yàn)田施有機(jī)肥0、15、30、45、75t/hm2。灌溉量為3000m3/hm2，旋耕深度為20cm。

田間試驗(yàn)布置：播種前對(duì)整個(gè)試驗(yàn)區(qū)統(tǒng)一進(jìn)行土地整理。小區(qū)面積：30m×4m=120m2，每處理重復(fù)3次。

土樣采集：在小麥玉米輪作完成后于2018年10月用土鉆采集0～20cm土層土樣，取回后風(fēng)干、預(yù)處理后待用;用環(huán)刀采集耕層土樣取回待用。

1.4測(cè)定指標(biāo)和方法

土壤全鹽含量采用烘干殘?jiān)ǎㄋ帘葹?∶1）測(cè)定;土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定;孔隙度通過(guò)計(jì)算而得：土壤孔隙度（%）=（1-容重/比重）;采用比重瓶法測(cè)比重;含水量采用質(zhì)量差法測(cè)定;土壤蒸發(fā)速率參考何瑞成等[8]的方法。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

田間調(diào)查及室內(nèi)分析均采用MicrosoftExcel和SPSS程序軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理及分析繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同有機(jī)肥用量對(duì)兩種鹽漬土鹽分表聚量的影響

不同有機(jī)肥用量下各處理間鹽分表聚量差異顯著（圖1）。在重度鹽漬化土條件下，HO1處理土壤可溶性鹽含量與HCK相比差異不顯著，HO2、HO3處理顯著低于HCK，降幅分別為22.88%、5.69%（P<0.05），各施肥處理間差異顯著（P<0.05）。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理可溶性鹽含量顯著低于SCK，降幅分別為5.63%、10.36%和13.02%（P<0.05），各施肥處理間差異顯著（P<0.05）。

有機(jī)肥用量與土壤鹽分積累量之間呈極顯著線性負(fù)相關(guān)（表1）。說(shuō)明有機(jī)肥用量越大鹽分表聚量越?。≒<0.01）。

造成以上差異的原因可能是有機(jī)肥的施用使土壤有機(jī)質(zhì)含量提高，有機(jī)質(zhì)在腐解轉(zhuǎn)化過(guò)程中，與土壤相互作用形成新的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤的淋鹽速度加快，土壤的持水能力提高，進(jìn)而造成地下水隨毛管上升的速度降低，表層土壤返鹽速度隨之降低，使得土壤中鹽分表聚量降低。

2.2不同有機(jī)肥用量對(duì)兩種鹽漬化土壤蒸發(fā)速率的影響

在其它條件不變情況下，鹽漬化土壤蒸發(fā)速率越快，表明土壤返鹽速度越快，相同時(shí)間內(nèi)鹽分積累量越大。不同有機(jī)肥用量各處理間土壤蒸發(fā)速率不同（圖2）。各處理土壤蒸發(fā)速率前期較快而后期趨于平緩。在蒸發(fā)開(kāi)始的前16h內(nèi)，與CK相比各施肥處理土壤蒸發(fā)速率均有降低（P<0.05）。

在重度鹽漬化土中，蒸發(fā)開(kāi)始的0～12h內(nèi)HO3處理與HCK相比土壤蒸發(fā)速率顯著降低，降幅在18.35%～22.79%之間（P<0.05），HO1、HO2處理與HCK差異不顯著;蒸發(fā)開(kāi)始后12～16h，各處理間差異不顯著;16h之后，三個(gè)有機(jī)肥處理較HCK差異顯著，總體趨勢(shì)表現(xiàn)為HO3

在鹽土中，SO4處理與SCK相比土壤蒸發(fā)速率顯著降低，降幅在12.43%～30.32%之間（P<0.05）;蒸發(fā)開(kāi)始的0～16h內(nèi)，SO2、SO3處理總體較SCK土壤蒸發(fā)速率差異不顯著;16h后，除24h時(shí)SO2處理較SCK差異不顯著外，SO2、SO3處理與SCK相比土壤蒸發(fā)速率顯著降低，降幅在13.17%～24.95%之間（P<0.05）。

有機(jī)肥用量與土壤蒸發(fā)速率之間呈極顯著線性負(fù)相關(guān)（表2），在一定范圍內(nèi)有機(jī)肥用量越大土壤蒸發(fā)速率越低。

2.3不同有機(jī)肥用量對(duì)兩種鹽漬化土壤容重、總孔隙度、含水率的影響

土壤容重和孔隙度是基礎(chǔ)物理指標(biāo)，能直接反映出土壤的板結(jié)程度和蓄水能力，并在一定程度上影響土壤鹽分積累能力和作物生長(zhǎng)情況[9]。不同有機(jī)肥施用量下兩種鹽漬化土壤容重存在差異（圖3A）。重度鹽漬化土中，HO2、HO3處理的土壤容重較HO1、HCK處理顯著降低，其中HO3處理較HCK降幅最大，達(dá)9.85%，HO2、HO3兩處理間差異不顯著。在鹽土中，SO2、SO3、SO4處理的土壤容重較SCK顯著降低，其中SO4處理較HCK容重降幅最大，達(dá)31.00%（P<0.05），三個(gè)有機(jī)肥處理間差異不顯著。

不同有機(jī)肥用量下兩種鹽漬化土壤孔隙度存在差異（圖3B）。重度鹽漬化土條件下，HO1、HO2處理的土壤孔隙度與HCK相比差異不顯著，HO3處理顯著高于HCK，增幅為16.06%（P<0.05），三個(gè)有機(jī)肥處理間無(wú)顯著差異。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理間孔隙度差異不顯著，但分別較SCK顯著增加26.70%、29.15%、30.63%（P<0.05）。

不同有機(jī)肥用量下兩種鹽漬化土壤含水率存在差異（圖3C）。重度鹽漬化土壤含水率以HO3處理最大，為14.44%，各有機(jī)肥處理間差異不顯著，但均顯著高于HCK（P<0.05）。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理的土壤含水率較SCK分別提高17.66%、22.00%、33.03%（P<0.05）。SO4處理顯著高于SO2（P<0.05），SO3處理與SO4、SO2處理差異不顯著。

造成以上不同處理之間差異的原因可能是，有機(jī)肥施入后，經(jīng)過(guò)一年的腐化分解，產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)膠體，這些膠體與土壤作用形成穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，在這些團(tuán)粒結(jié)構(gòu)內(nèi)形成了大量毛管，增加了土壤孔隙度，降低了土壤容重，從而提高了土壤的導(dǎo)水和蓄水能力。

2.4不同有機(jī)肥用量與鹽漬土各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

有機(jī)肥施用量與鹽漬土各指標(biāo)值之間具有一定的相關(guān)性（表3）。有機(jī)肥施用量與土壤容重、鹽分表聚量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與孔隙度、含水率之間呈極顯著正相關(guān);土壤容重與孔隙度、含水率之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與鹽分表聚量之間相關(guān)性顯著;土壤孔隙度與含水率呈極顯著正相關(guān)、與鹽分表聚量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)。由此可以得出，施用有機(jī)肥通過(guò)影響土壤的容重、孔隙度、含水率等物理性狀進(jìn)而影響鹽分的表聚性。

3討論

研究表明，有機(jī)肥的施入對(duì)鹽漬化土壤物理性狀具有明顯的改善作用，進(jìn)而影響土壤蒸發(fā)速率和鹽分積累量[10，11]。土壤鹽漬化會(huì)導(dǎo)致土壤容重升高，孔隙度降低，土壤板結(jié)，pH、EC值升高等一系列理化性狀的惡化，這些變化對(duì)作物生長(zhǎng)具有較強(qiáng)的抑制作用，甚至導(dǎo)致作物死亡[12]。在本試驗(yàn)條件下，隨著有機(jī)物料腐解，其表面氧化基團(tuán)以及羧基的增加會(huì)增強(qiáng)土壤的保水性能[8]，從而提高土壤的蓄水能力，降低土壤水分的蒸發(fā)速率[13]。地表水分蒸發(fā)完成后開(kāi)始毛管水的蒸發(fā)，在溫度等外界條件相同情況下，影響這一階段土壤水分蒸發(fā)的主要因素是土壤孔隙的多少及大小，孔隙度增加會(huì)提高土壤的導(dǎo)水力和持水力。在一定范圍內(nèi)，隨著有機(jī)肥施入量的增加，土壤的持水力也隨之提高，在土壤水分蒸發(fā)過(guò)程中，有機(jī)肥本身的孔隙結(jié)構(gòu)以及與土壤形成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)對(duì)水分的吸持能力會(huì)抑制水分上移，進(jìn)而會(huì)降低土壤蒸發(fā)速率，單位時(shí)間內(nèi)土壤蒸發(fā)量也會(huì)隨之降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同有機(jī)肥用量條件下不同類型鹽堿土土壤蒸發(fā)量不同，原因可能是兩種土壤質(zhì)地或理化性狀有差異，在有機(jī)肥施入土壤后，土壤的結(jié)構(gòu)、孔隙特征、表面性狀等產(chǎn)生不同程度的變化，這些因素都會(huì)對(duì)土壤持水能力產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響土壤的蒸發(fā)速率。

施用有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)土壤排鹽并抑制返鹽，減輕鹽分對(duì)作物的脅迫作用[14]。施用有機(jī)肥可以提高土壤的毛管孔隙度和總孔隙度，并使水、肥、鹽、氣在一定程度上形成一種動(dòng)態(tài)平衡，減緩?fù)寥腊褰Y(jié)和返鹽。這與魏曉敏[15-17]等的研究結(jié)果一致。生物有機(jī)肥施入土壤后，其中的微生物活動(dòng)頻繁，對(duì)于土壤板結(jié)具有較好的改良效應(yīng)，進(jìn)而降低土壤容重。土壤容重降低在一定意義上表明土壤物理性狀的改善，土壤的松緊度和透氣性也隨之得到改善，土壤的持水力也得到相應(yīng)提高，對(duì)植株根系的生長(zhǎng)具有重要意義[18，19]。黃河三角洲濱海鹽漬化土形成的主要原因是地下水位高且礦化度大，潛水蒸發(fā)帶動(dòng)地下水中的鹽分隨毛管聚集在土壤表層造成土壤的次生鹽漬化，因此研究水鹽關(guān)系及其運(yùn)移規(guī)律具有重要意義[20]。在鹽漬化環(huán)境無(wú)法根除條件下，改善土壤理化性狀以使其滿足作物生長(zhǎng)所需的條件是改良利用鹽漬化土的一個(gè)重要方向。施入有機(jī)肥后，土壤理化性狀得到改善，土壤環(huán)境更加適合動(dòng)植物和土壤微生物生存，并且生物有機(jī)肥的施入在作物各生長(zhǎng)時(shí)期具有緩解土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量降低的作用[21]。