不同改良措施對(duì)鹽漬化土壤水熱碳與葵花產(chǎn)量的影響

屈忠義 胡 敏 王麗萍 丁艷宏 高曉瑜

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100)

0 引言

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是黃河流域最大的灌區(qū)，是我國(guó)3個(gè)特大型灌區(qū)之一，也是我國(guó)重要的糧油生產(chǎn)基地。該地區(qū)氣候干燥、降水稀少、蒸發(fā)量大，且水土流失較為嚴(yán)重。灌溉主要以引黃漫灌為主，排水不暢和渠道滲漏使得灌區(qū)地下水位抬高，導(dǎo)致土壤鹽漬化較為嚴(yán)重[1]。土壤鹽漬化導(dǎo)致農(nóng)田土壤保水、保肥能力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷降低，嚴(yán)重制約著河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，亟需通過施加適當(dāng)?shù)耐寥栏牧籍a(chǎn)品來蓄水保墑、保肥。

近年來，關(guān)于不同改良產(chǎn)品對(duì)鹽漬化土壤改良效應(yīng)的研究受到廣泛關(guān)注[2-3]。如生物炭含有有機(jī)碳，具有多孔隙結(jié)構(gòu)和較大的表面積[4]，施入土壤后可有效增加土壤有機(jī)碳含量、提高土壤的養(yǎng)分吸持容量及持水能力[5]，因此廣泛應(yīng)用于土壤的修復(fù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。李昌見等[6]、勾芒芒等[7]研究表明，施用生物炭對(duì)改善土壤透水和透氣性、提高土壤肥力均有較好的效果。脫硫石膏作為燃煤脫硫廢棄物，是一種即經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的土壤改良劑，已被證實(shí)是有效的鹽堿土壤改良產(chǎn)品[8]。毛玉梅等[9]研究表明，脫硫石膏可以改善土壤理化性質(zhì)、增加鹽漬化土壤有機(jī)質(zhì)，提高作物產(chǎn)量。作物秸稈含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，將其還田不但可以減少環(huán)境污染、增加土壤碳庫(kù)，還可以改善土壤的水、肥、氣、熱狀況[10]，已有大量研究表明，秸稈還田可以改善土壤性狀[11]、抑制水分蒸發(fā)、提高土壤持水率[12]、有效平抑地溫變化[13]、增加土壤有機(jī)碳含量[14]。

目前，針對(duì)單一措施對(duì)鹽漬土的改良效應(yīng)研究較多，而同時(shí)選用不同改良措施，綜合分析和比較其對(duì)鹽漬化農(nóng)田土壤水熱碳和葵花產(chǎn)量的研究則鮮有報(bào)道。鑒于此，本文在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市杭錦后旗三道橋澄泥村開展田間試驗(yàn)，探究生物炭(C)、脫硫石膏(S)、秸稈還田(J)3種常用的改良措施對(duì)鹽漬化土壤水熱碳環(huán)境和葵花產(chǎn)量的影響，以期篩選出更加適合該地區(qū)的土壤改良措施，為改善干旱地區(qū)鹽漬化土壤水熱條件、提高土壤肥力和葵花產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

表1 土壤性質(zhì)

圖1 研究區(qū)平均氣溫和日降雨量

圖2 地下水埋深變化曲線

1.2 供試材料

試驗(yàn)選用的生物炭為遼寧金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司使用玉米秸稈經(jīng)熱解處理制備而成，團(tuán)隊(duì)多年試驗(yàn)結(jié)果顯示田間最佳施用量為22.5 t/hm2[15]；脫硫石膏來自包頭市第二熱電廠廢棄的脫硫石膏，根據(jù)離子交換反應(yīng)原理計(jì)算得出最佳施用量為37.5 t/hm2；秸稈選用當(dāng)?shù)厥斋@的經(jīng)鍘草機(jī)鍘碎成5 cm左右小段的玉米秸稈，施用量為20.625 t/hm2(施用量參照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)驗(yàn))。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年和2018年的4—10月進(jìn)行，各種改良劑均于2017年4月施于土壤表面，用旋耕機(jī)將其與耕層土壤均勻混合，主要采樣日期為2018年4—10月。采用大田小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置生物炭(C)、脫硫石膏(S)、秸稈還田(J)以及不施加任何土壤改良劑的空白對(duì)照(CK)4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為150 m2(30 m×5 m)。2017—2018年種植作物均為葵花，采用當(dāng)?shù)仄毡榉N植的品種“902”。5月1日進(jìn)行春匯壓鹽，在播前2 d進(jìn)行人工耕翻，深度約30 cm。耕翻后松土施肥，磷酸二胺和復(fù)合肥均作為底肥一次性施入，施入量分別為450 kg/hm2和337.5 kg/hm2。5月25日播種，人工點(diǎn)播，種植株距50 cm，行距60 cm。在葵花整個(gè)生育期內(nèi)，灌水方式為膜下滴灌，灌水定額為225 m3/hm2。葵花生育期內(nèi)各處理田間管理保持一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1土壤含水率

葵花的每個(gè)生育期在不同處理采用土鉆進(jìn)行多點(diǎn)采集土樣，取樣深度為0～100 cm，每20 cm為一層，每層土壤混合均勻后帶回實(shí)驗(yàn)室，在105℃恒溫條件下，干燥8 h至干燥狀態(tài)，計(jì)算土壤質(zhì)量含水率。

1.4.2土壤溫度

土壤溫度采用曲管式地溫計(jì)，在各生育期內(nèi)連續(xù)3 d每日08:00—20:00讀取土層深度5、15、25、35 cm處土壤溫度，每隔2 h讀一次，最后求取其平均值。

1.4.3土壤有機(jī)碳含量

在葵花各生育期按照多點(diǎn)法對(duì)不同處理用土鉆分別于0～20 cm和20～40 cm土層取樣，將土樣破碎混勻，經(jīng)自然風(fēng)干研磨，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)碳含量。分別計(jì)算某土層i的有機(jī)碳密度和土壤剖面的總有機(jī)碳密度，計(jì)算公式分別為

DSOCi=CiDiEi/100

(1)

(2)

式中DSOCi——某土層i的有機(jī)碳密度，kg/m2

DSOCt——土壤剖面的總有機(jī)碳密度，kg/m2

Ci——第i層土壤有機(jī)碳含量，g/kg

Di——第i層土壤容重，g/cm3

Ei——第i層土層厚度，cm

n——第i層土壤剖面土層數(shù)

1.4.4葵花百粒質(zhì)量、產(chǎn)量

在葵花成熟收獲時(shí)，在各小區(qū)選取2 m×2 m進(jìn)行考種，各小區(qū)單打單收，曬干脫粒測(cè)產(chǎn)。百粒質(zhì)量為隨機(jī)選100粒葵花稱其質(zhì)量，重復(fù)3次，取其平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。采用Surfer 12和Origin 2017作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良措施對(duì)土壤含水率的影響

2.1.1葵花生育期土壤含水率動(dòng)態(tài)變化特征

圖3 全生育期內(nèi)不同處理土壤含水率動(dòng)態(tài)變化

圖3(圖中不同小寫字母表示同一生育期不同處理間差異達(dá)到P<0.05顯著水平，下同)為各處理葵花生育期在0～20 cm和20～40 cm土層土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化情況。從圖中可以看出，土壤含水率的變化趨勢(shì)與降雨量的變化趨勢(shì)基本一致?？缙谥仓臧。乃康?，CK處理在0～20 cm和20～40 cm土層含水率低于C、S和J處理。這可能是由于改良處理可顯著降低土壤蒸發(fā)，減少水分的消耗?，F(xiàn)蕾期降雨量減少，葵花各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)逐漸增大，作物耗水使含水率呈下降趨勢(shì)，3種改良處理與對(duì)照差異顯著，但三者無顯著性差異，說明各改良措施均有較好的保墑效果，而此階段是葵花生長(zhǎng)關(guān)鍵期，適宜的水分更利于作物生長(zhǎng)發(fā)育；在開花期和灌漿期，降雨量增加，但由于此階段作物生長(zhǎng)旺盛，耗水量增加，兩者綜合作用使得土壤含水率變化不大，開花期在0～20 cm土層C處理的土壤含水率增幅最大，達(dá)24.39%，20～40 cm土層各處理無顯著差異；灌漿期各土層各處理的土壤含水率均較對(duì)照有顯著性差異；成熟期降雨量減小，作物耗水量開始減少，使得土壤含水率變化不大，在0～20 cm土層J、C處理分別較CK顯著提高15.85%和17.56%，S處理差異不顯著，在20～40 cm土層C處理顯著高于CK，增幅為16.00%，C、S和J處理之間無顯著差異。

圖4 不同處理的土壤含水率空間分布

2.1.2土壤含水率剖面分布特征

為探究土壤水分在垂直方向上的分布特征，通過含水率等值線圖來說明土壤剖面含水率的變化趨勢(shì)。在葵花生育期110 d內(nèi)，分析不同處理0～100 cm土層土壤水分空間分布特點(diǎn)可以看出(圖4)，各處理在0～40 cm土層土壤水分空間分布規(guī)律較為明顯，此土層主要受外界及作物根系等因素的影響，土壤改良措施起到了較好的蓄水、保水作用，蓄貯了較多的水分，各改良處理的土壤含水率較CK高，隨著土層深度的增加土壤受外界影響程度逐漸減弱，在40～100 cm土層內(nèi)，各處理間土壤含水率發(fā)生波動(dòng)變化，處理間無明顯規(guī)律。播種后10d左右，各處理0～100 cm土層土壤含水率均較高，且CK處理0～100 cm土壤含水率低于C、S、J處理，這可能由于春灌后，各改良處理可顯著降低土壤水分蒸發(fā)，起到了保墑作用。苗期葵花根系較淺，主要吸收表層土壤水分，對(duì)深層土壤水分影響較小?，F(xiàn)蕾期，各改良處理在0～40 cm土層土壤含水率普遍高于對(duì)照，能有效保持作物耕層土壤水分，其中10～20 cm土層效果最明顯，含水率由大到小依次為C處理、J處理、S處理、CK處理，原因可能與不同土壤改良措施的特性有關(guān)。隨著作物生長(zhǎng)，水分需求量增大，在開花期和灌漿期，各處理土壤含水率與CK相比，均有所提高(除S處理0～30 cm土層含水率較低)，生物炭處理在灌漿期10～30 cm土層含水率等值線較密，反映了土壤含水率梯度較大，在空間上變化劇烈，且土壤含水率顯著高于CK處理，增幅最高達(dá)到80.47%。此外，各處理剖面土壤水分空間分布格局均表現(xiàn)下濕上干的特點(diǎn)，但不同處理間干濕土層的空間分布位置和土壤含水率差異較小。

2.2 不同改良措施對(duì)葵花各生育期土壤溫度的影響

表2為不同處理各生育期土壤多日平均溫度的變化。由表可知，在苗期C處理和S處理保溫效果相當(dāng)，各土層深度溫度無顯著性差異，但均高于CK處理，J處理與CK處理在25 cm深度處土壤溫度有顯著差異；在現(xiàn)蕾期S處理和J處理保溫效果相當(dāng)，且在15 cm處土壤溫度顯著高于CK，分別增加了2.5℃和2.44℃；說明與對(duì)照相比，C、S、J處理均可有效提高葵花生育前期土壤溫度，可使葵花提前出苗并為前期生長(zhǎng)提供良好的土壤溫度條件；在開花期C、S、J處理在5～25 cm深度土壤溫度較對(duì)照組CK低0.02～1.3℃，此生育階段對(duì)應(yīng)的外界氣溫達(dá)到了全年的峰值。有研究表明[16]，過高的土壤溫度會(huì)抑制作物正常的代謝，從而加快老化進(jìn)程，影響對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，最終影響產(chǎn)量的形成，此時(shí)各改良處理在一定程度上達(dá)到了降溫效果，可使葵花避免高溫的危害，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的溫度環(huán)境；在灌漿期到成熟期，由于此時(shí)氣溫下降，同時(shí)受到植物生長(zhǎng)過程中蒸騰作用等生理活動(dòng)的影響，增加了近地面的相對(duì)濕度，使得土壤溫度降低，其中C和S處理保溫效果相當(dāng)，J處理在5～15 cm土層與對(duì)照CK差異顯著；成熟期，C、S、J處理在25 cm土層處與CK差異顯著，增幅分別為1.85、1.74、1.89℃。

表2 不同處理下葵花各生育期土壤溫度對(duì)比

注：同列不同小寫字母表示同一土層深度不同處理間差異在P<0.05水平顯著，下同。

2.3 不同改良措施對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響

圖5為整個(gè)生育期各處理在0～20 cm和20～40 cm土層土壤有機(jī)碳含量的變化規(guī)律。在0～20 cm土層，在苗期C處理和S處理的土壤有機(jī)碳含量顯著高于CK，增幅分別為52.58%和24.96%，J處理與CK無顯著差異；在20～40 cm土層只有C處理顯著高于CK處理，增幅為17.34%。在現(xiàn)蕾期和開花期0～20 cm土層C、S、J處理的土壤有機(jī)碳含量比CK分別增加了52.22%、27.12%、15.72%和36.90%、16.85%、20%，均達(dá)到了顯著性差異；在20～40 cm土層，C、S、J處理較CK的最大增幅分別為29.42%、18.18%、19.37%。在灌漿期各處理的土壤有機(jī)碳含量在土層0～20 cm和20～40 cm較CK均有顯著差異，增幅在12.95%～47.12%。成熟期，在0～20 cm土層，J、C處理的土壤有機(jī)碳含量顯著高于CK處理，分別增加了15.92%和16.90%，S處理增幅較??；在20～40 cm土層，C、S、J處理較CK分別增加了26.22%、15.18%、10.05%。

圖5 不同處理下土壤有機(jī)碳含量動(dòng)態(tài)變化

2.4 不同改良措施下土壤有機(jī)碳密度的變化

由表3可知，各處理不同土層的土壤有機(jī)碳總密度較對(duì)照CK均有所增加。CK、C、S、J處理在0～40 cm土層的土壤有機(jī)碳總密度分別為3.77、4.43、4.12、4.00 kg/m2，其中C處理顯著高于CK處理，增加了17.46%，C、S、J處理間無顯著性差異。在0～20 cm土層，各處理間的土壤有機(jī)碳密度波動(dòng)范圍為1.93～2.19 kg/m2，其中S和C處理顯著高于CK處理，增幅分別為10.80%和13.46%；在20～40 cm土層，各處理間的土壤有機(jī)碳密度波動(dòng)范圍為1.84～2.24 kg/m2，其中C處理顯著高于其他處理，比CK、S、J處理分別高出21.64%、12.99%、13.86%，J和S處理間土壤有機(jī)碳密度保持在同一水平(無顯著差異)。可以看出，0～20 cm土層土壤有機(jī)碳含量均高于20～40 cm土層(除處理C外)，說明添加改良劑是引起土壤有機(jī)碳密度變化的主要原因。

表3 不同處理的土壤有機(jī)碳密度

2.5 不同改良措施對(duì)葵花產(chǎn)量的影響

不同改良措施下葵花產(chǎn)量如表4所示，與CK相比，不同改良措施對(duì)葵花產(chǎn)量以及百粒質(zhì)量均有促進(jìn)作用，各處理增幅較對(duì)照相比差異顯著。不同處理下葵花的百粒質(zhì)量保持在16.01～21.79 g之間，C、S、J處理的百粒質(zhì)量和產(chǎn)量顯著高于CK，增幅分別為36.10%、29.67%、25.11%和32.28%、30.68%、21.94%，且三者之間差異不顯著。這是由于在苗期各處理的保溫效果明顯優(yōu)于空白處理，可導(dǎo)致提前出苗，并且施加改良劑后土壤含水率有效提高，有機(jī)碳含量增加，促進(jìn)了葵花的生長(zhǎng)發(fā)育，故各改良處理下的產(chǎn)量?jī)?yōu)于空白處理。

表4 不同改良措施下的葵花產(chǎn)量

3 討論

3.1 不同改良措施對(duì)土壤含水率和土壤溫度的影響

水熱條件是影響作物出苗率、生長(zhǎng)發(fā)育和提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵性因素。鹽漬化土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)，保墑保肥能力差。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施入生物炭、脫硫石膏和秸稈還田均能不同程度地改善土壤水分和溫度狀況，起到保墑保溫作用。綜合來看，生物炭處理的保水、持水性更好，尤其在苗期，葵花植株矮小，根系較淺且蒸騰量較小，土壤顆粒間的蒸發(fā)成為土壤水分流失的主要原因，此時(shí)生物炭處理能夠顯著增加土壤含水率，主要由于生物炭具有多孔性、親水性和較強(qiáng)的吸附力，可以增加土壤孔隙度，有利于提高土壤的持水能力。這與魏永霞等[17]和KIMETU等[18]研究結(jié)果一致。脫硫石膏在一定程度上也可提高土壤含水率，主要由于其含有高價(jià)離子，可增強(qiáng)土壤的離子吸附能力，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤持水性。秸稈還田處理在生育前期能較顯著地增加土壤含水率，后期增加效應(yīng)稍有減弱。主要原因是后期葵花葉片生長(zhǎng)茂盛，遮陰了土壤，植株蒸騰是土壤含水率降低的主要原因，而后期氣溫逐漸升高，秸稈增強(qiáng)了土壤的通氣能力，且植株需水量增加，使秸稈本身的水分逐漸減小，而在滴灌條件下，灌水量不足以抵掉土壤蒸發(fā)和作物的吸水量，導(dǎo)致秸稈還田處理土壤含水率降低，這與高利華等[10]研究結(jié)果基本一致。分析土壤水分在垂直方向上的分布特征發(fā)現(xiàn)，與CK處理相比，各改良處理在0～40 cm可以通過不同程度地聚集降水，減少土壤水分蒸發(fā)，為葵花生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的水分環(huán)境。40 cm以下，各處理間土壤水分含量發(fā)生波動(dòng)變化，處理間無明顯規(guī)律。通過土壤含水率等值線圖可以直觀發(fā)現(xiàn)，這種保水現(xiàn)象在生物炭處理更為顯著。在我國(guó)干旱半干旱地區(qū)土壤生產(chǎn)力和土壤肥力較差，水土流失較嚴(yán)重，追其原因，大部分是因?yàn)橥寥莱炙芰Σ?，土壤有機(jī)質(zhì)淋洗流失所致。鹽漬化土壤中施加生物炭可有效緩解這種矛盾。

不同改良措施可以明顯地調(diào)節(jié)土壤溫度。綜合整個(gè)生育期，3種改良措施在一定程度上均可提高土壤溫度，主要原因是生物炭本身為黑色，脫硫石膏為淺灰色，加入土壤后，可使土壤的吸熱能力增強(qiáng)，從而提高土壤溫度；另一方面，可能由于生物炭的多孔結(jié)構(gòu)為微生物的生存提供了有利的場(chǎng)所，微生物在活動(dòng)過程中會(huì)釋放出大量熱量，從而增加土壤溫度。秸稈還田1年后，所形成的腐殖質(zhì)使得土壤變得疏松，改善了土壤通透性，且秸稈分解形成有機(jī)質(zhì)使得土壤顏色變暗，增加了土壤吸熱。這與高利華等[19]研究結(jié)果一致。此外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各改良措施在生育前期起到了增溫保溫的效果，可促進(jìn)葵花出苗和生長(zhǎng)發(fā)育，而在溫度最高階段(開花期)又起到了一定的降溫作用，避免高溫的危害，能較好地調(diào)節(jié)土壤溫度。且各處理的調(diào)溫作用主要在5～25 cm土層，在35 cm處作用減弱，分析原因可能是土壤表層溫度受太陽(yáng)輻射和添加的改良措施影響較大，隨著土層深度的增加，對(duì)土壤溫度的影響逐漸減小。

3.2 不同改良措施對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫(kù)是土壤中較活躍的組分，是作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)[20]。試驗(yàn)表明，施入不同改良措施后均能提高土壤有機(jī)碳含量和有機(jī)碳總密度，其中生物炭的效果最好，由于生物炭保墑保溫效果好，改善了土壤結(jié)構(gòu)，且所帶負(fù)電荷能夠提高土壤陽(yáng)離子交換量，減少土壤的養(yǎng)分流失[21]，柯躍進(jìn)等[22]研究結(jié)果表明，施入生物炭可增加土壤總有機(jī)碳含量，有利于土壤碳的固定，與本研究結(jié)果一致；隨著葵花生育進(jìn)程，秸稈逐漸腐解，增加了土壤有機(jī)碳含量；脫硫石膏用Ca2+置換Na+，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，且含有大量微量元素，可通過改變土壤理化性質(zhì)，增加土壤有機(jī)碳含量[23]。此外，脫硫石膏處理的土壤有機(jī)碳含量高于秸稈還田處理，原因可能是脫硫石膏通過降低土壤鹽分含量，使受鹽堿脅迫程度降低，從而增加了鹽漬化土壤培肥的效果。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，表層土壤有機(jī)碳含量較高，隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)碳含量呈降低趨勢(shì)。分析原因可能是由于0～20 cm耕層土壤有機(jī)碳含量的變化主要受到改良措施的影響，這也進(jìn)一步說明改良措施對(duì)提高土壤有機(jī)碳很有幫助。

3.3 不同改良措施對(duì)葵花產(chǎn)量的影響

在鹽漬化土壤中施加各種不同改良措施的主要目的是通過改善土壤物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)離子環(huán)境，來提高土壤的可持續(xù)肥力，而土壤改良和培肥效果最直接的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)中，與對(duì)照相比，3種改良措施均能顯著提高葵花產(chǎn)量和百粒質(zhì)量，生物炭的增產(chǎn)率最高，達(dá)到32.28%，這主要由于生物炭在整個(gè)生育期對(duì)土壤的保水保肥能力最佳，從而顯著提高葵花產(chǎn)量。這與唐光木等[24]的研究結(jié)果相似。石婧等[25]研究表明，脫硫石膏在改善土壤性狀和提高作物產(chǎn)量效果顯著。趙宏波等[26]研究得出，秸稈還田可顯著提高作物產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明脫硫石膏和秸稈還田較對(duì)照分別增產(chǎn)30.68%、21.94%，與以上研究結(jié)果相似。相關(guān)分析表明，土壤有機(jī)碳含量與葵花產(chǎn)量呈顯著性正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.985?？梢?，不同改良措施下，葵花產(chǎn)量的增加與土壤有機(jī)碳含量的增加存在密切的關(guān)系。

面臨河套灌區(qū)大面積農(nóng)業(yè)種植過程中造成的土壤鹽漬化問題，為提高鹽漬化土壤保墑保溫、保肥能力，開展鹽堿地改土培肥和增產(chǎn)理論與技術(shù)的研究意義重大。生物炭和秸稈是促進(jìn)農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展、資源循環(huán)利用的重要措施，具有廣闊的研究前景。脫硫石膏作為燃煤脫硫廢棄物，被認(rèn)為是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保、且修復(fù)速率快的土壤改良措施之一。也有研究表明[27]，脫硫石膏應(yīng)與有機(jī)肥、耕作措施等相結(jié)合，效果更顯著。本試驗(yàn)主要在河套灌區(qū)施加3種不同改良措施，對(duì)鹽漬化土壤水熱碳和葵花生長(zhǎng)的影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示生物炭處理能更好地為葵花生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的水熱條件，增加土壤有機(jī)碳，可大幅提高葵花產(chǎn)量。

4 結(jié)論

(1)3種改良處理均具有良好的蓄水作用，能顯著提高整個(gè)生育期內(nèi)0～20 cm和20～40 cm土層的土壤含水率，其中，施加生物炭增幅最大，較對(duì)照增加了24.39%，脫硫石膏在整個(gè)生育期能較穩(wěn)定地增加土壤含水率，而秸稈還田在生育前期較顯著地增加土壤含水率，后期增加效應(yīng)有所減弱；在土壤垂直剖面上，0～40 cm土層各改良措施保水、蓄水作用效果更好，40 cm以下，各處理間土壤含水率發(fā)生波動(dòng)變化，處理間無明顯規(guī)律。

(2)整個(gè)生育期內(nèi)，3種改良措施對(duì)5～25 cm土層土壤溫度有較好的平抑作用，均表現(xiàn)出低溫時(shí)具有“增溫效應(yīng)”、高溫時(shí)具有“降溫效應(yīng)”。

(3)3種改良措施均可以增加土壤有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度，且0～20 cm土層增幅大于20～40 cm土層，施加生物炭效果最顯著，秸稈還田處理增幅最小，不同處理間的土壤有機(jī)碳密度由大到小為C、S、J、CK處理。

(4)3種改良措施均能提高葵花的產(chǎn)量和百粒質(zhì)量。與對(duì)照CK相比，C、S、J處理的百粒質(zhì)量分別增加36.10%、29.67%、25.11%，產(chǎn)量分別增加32.28%、30.68%、21.94%。施加生物炭處理增產(chǎn)率最高，其次為脫硫石膏處理，秸稈還田處理可能由于施加年限太短，秸稈尚未充分分解，導(dǎo)致增產(chǎn)率最低。綜合分析，在河套灌區(qū)施入生物炭22.5 t/hm2，對(duì)鹽漬土壤提高肥力、保墑保溫、持水效果更好，能顯著提高葵花產(chǎn)量。