腐殖酸輔助解鹽促生菌改良克拉瑪依鹽堿地土壤技術(shù)

皮婧婧，肖蘭，趙碩祎，趙怡，劉艷升，侯軍偉

(中國石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

鹽堿地是指土壤中的鹽含量過高，影響農(nóng)作物正常生長的一類土壤。全球鹽堿地面積約9.56億hm2，其中，我國2 600萬hm2，主要分布在東北、華北和西北地區(qū)。我國鹽堿地的形成主要受土壤類型和氣候條件變化的影響，并可細(xì)分為以下幾類地區(qū)：濱海鹽漬區(qū)(東營和東北地區(qū))、黃淮海平原鹽漬區(qū)(華北地區(qū))、荒漠及荒漠草原鹽漬區(qū)(西北地區(qū))、草原鹽漬區(qū)(內(nèi)蒙古)[1-5]。

鹽堿地是具備巨大開發(fā)潛力的土地資源，若能將我國鹽堿地充分利用，對我國的糧食安全具有重要的意義。眾多學(xué)者很早就對鹽堿地進(jìn)行了研究，20世紀(jì)20年代，有學(xué)者對土壤鹽堿化開始逐步研究，最初主要探索了土地鹽堿化的地域分布、形成原因、演變過程、控制機(jī)制等方面[6]。30年代，有學(xué)者建議采用合理安排灌溉用水和實(shí)施草田輪作的方案來進(jìn)行土壤鹽堿化的改良[7]。在40年代，形成圍繞水利工程滲漏，改善灌溉、排水的措施等一系列理論。在50 年代，植物改良措施與化學(xué)改良措施接踵而來。50—70年代，澳大利亞和以色列科學(xué)家提出以生物措施改良鹽堿地的方法，與此同時，使用化學(xué)試劑治理鹽堿地的方法也被學(xué)者提出[8]。近些年來，國外鹽堿地改良逐漸向綜合措施治理的方向發(fā)展，并且在綜合治理措施技術(shù)研究方面取得了較大進(jìn)展。目前階段，國外預(yù)測土壤形成次生鹽堿化趨勢的比較多，通過分子生物學(xué)對原始鹽害與次生鹽害進(jìn)行了詳細(xì)的分析。我國自20世紀(jì)50年代初，就開始鹽堿地治理，但多是按以往經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行治理，并未形成一定體系。主要方法為采用高洼地勢、沖洗灌溉、適當(dāng)施肥、及時中耕、及時排水[9]。自80年代，開始出現(xiàn)化學(xué)法治理鹽堿地，并有相關(guān)學(xué)者提出生物法治理鹽堿地的思路，但未得到實(shí)施，此時水利工程措施仍為主要治理方法，并成為當(dāng)時一大熱點(diǎn)[10]。90年代初起，開始實(shí)施生物法和化學(xué)法治理鹽堿地[11-13]。目前，常見的改良方法有客土法、植物改良法、水利改良法、化學(xué)改良法和腐殖酸改良法等?？死斠兰t山湖鹽堿地屬于典型的荒漠及荒漠草原鹽漬區(qū)，風(fēng)沙大，蒸發(fā)強(qiáng)烈，缺少淡水資源，使得一般的改良方法效果很差。

近年，隨著對生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視，微生物菌劑改良鹽堿地逐漸成為熱點(diǎn)。從土壤學(xué)上看，微生物可改良土壤內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)，避免土壤結(jié)塊，增強(qiáng)土壤通透性；從植物生理學(xué)上看，微生物菌落在繁殖過程中會產(chǎn)生對植物生長有利的物質(zhì)，且會為植物生長發(fā)育提供一定養(yǎng)分；從生態(tài)學(xué)看，微生物菌落可激活土壤中多種酶的活性，修復(fù)土壤。同時，由于微生物菌落提供土壤所需養(yǎng)分，可減少化學(xué)肥料的使用，避免土壤有益菌的死亡，使得土壤可持續(xù)發(fā)展。為此，研究了工業(yè)腐殖酸輔助微生物改良鹽堿地的技術(shù)，并取得良好的效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

碧旺解鹽促生菌劑(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院)、腐殖酸(克拉瑪依煉化)、紅山湖鹽堿地土壤、鹽地堿蓬種子(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院)，以及電子天平(BW3200S，上海精密)、烘箱(1013S，秋佐科技)等。

1.2 處理設(shè)計

1.2.1 微生物菌的培養(yǎng)

對試驗(yàn)區(qū)鹽堿地土壤進(jìn)行微生物改良，選用碧旺解鹽促生菌劑作為微生物菌劑，以紅糖作為碳源制作培養(yǎng)基。

進(jìn)行4組配置：A組，原土∶菌劑∶紅糖∶水201∶1∶1∶199，菌劑、紅糖占總質(zhì)量的0.50%；B組，原土∶菌劑∶紅糖∶水301∶1∶1∶299，菌劑、紅糖占總質(zhì)量的0.33%；C組，原土∶菌劑∶紅糖∶水401∶1∶1∶399，菌劑、紅糖占總質(zhì)量的0.25%；D組，原土∶菌劑∶紅糖∶水501∶1∶1∶499，菌劑、紅糖占總質(zhì)量的0.20%。

配置好后發(fā)酵48 h，發(fā)酵溫度為26 ℃。發(fā)酵完成后倒掉上層液體，使其自然風(fēng)干后進(jìn)行分析。

1.2.2 工業(yè)腐殖酸的添加

將工業(yè)腐殖酸與自來水配置成2%的溶液，與微生物處理過的土以質(zhì)量比1∶1混合，充分?jǐn)嚢韬笞匀桓稍?，進(jìn)行分析。

1.2.3 植物種植的方案

將A、B、C、D改良過后的土壤各500 g裝入相同規(guī)格的花盆中，均勻撒上鹽地堿蓬種子，覆蓋1 cm厚的改良土，同時用自來水澆灌，放置到25 ℃的室溫下培育。未發(fā)芽時每盆鹽地堿蓬一天澆兩次100 mL清水，保障種子所需的土壤環(huán)境，發(fā)芽時每盆鹽地堿蓬一天澆一次100 mL清水，并記錄生長情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含鹽量

圖1可以看出，碧旺解鹽促生菌可大幅降低土壤中的含鹽量，從原始的0.88%降低到C組的0.27%。隨著解鹽促生菌、紅糖的含量從A組的0.50%降低到D組的0.20%，含鹽量呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。這主要跟解鹽促生菌的最佳生長濃度有關(guān)。當(dāng)濃度過高時，促生菌之間會相互抑制生長，當(dāng)濃度過低時，又無法處理過多的鹽。腐殖酸對含鹽量的影響很小，只是少量地降低含鹽量。

圖1 不同處理組別土壤的含鹽量

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)含量對植物的后續(xù)生長有重要作用。圖2可以看出，促生菌、紅糖的含量越高，提升有機(jī)質(zhì)含量效果越好，但整體提高的程度較低。加了工業(yè)腐殖酸以后，有機(jī)質(zhì)含量大幅度提高。

圖2 不同處理組別土壤的有機(jī)質(zhì)含量

2.3 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)

土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分布對土壤中水、鹽的運(yùn)移有著重要的影響。當(dāng)土壤中粒徑<0.250 mm的團(tuán)粒過多時，會造成嚴(yán)重的毛細(xì)管水現(xiàn)象，土壤深層可溶性鹽類隨著地下水被大量地吸向地面，水分蒸發(fā)后大量的鹽堿留在土壤表層，形成鹽堿地。因此，改善團(tuán)粒結(jié)構(gòu)對改良鹽堿地非常重要。圖3可以看出，隨著促生菌濃度提高，大的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)所占比例越來越高。但是，團(tuán)粒也不是越大越好，團(tuán)粒過大，會影響水分的保留，以及營養(yǎng)物質(zhì)的流失。

圖3 不同促生菌濃度處理土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)所占比例

2.4 土壤種植效果

圖4可以看出，C組鹽地堿蓬生長情況較好，即解鹽促生菌劑濃度配比在原土∶菌劑∶紅糖∶水401∶1∶1∶399更適宜植株生長發(fā)育，且鹽地堿蓬發(fā)芽率和生長速度達(dá)到峰值。C組為最優(yōu)綜合處理法。

圖4 不同處理鹽地堿蓬的株高

表1結(jié)果表明，使用C組改良鹽堿地土壤后，pH由原來的8.00下降到7.29，含鹽量由0.88%下降至0.27%，土壤鹽堿性被大幅減弱；有機(jī)質(zhì)含量由19.04上升到34.78 g·kg-1；全氮含量由1.08上升到1.86 g·kg-1，增加72.2%；有效磷含量由35.26上升至78.60 mg·kg-1，增加122.9%；相應(yīng)的鐵含量增加1.17 g·kg-1，錳含量增加198.24 mg·kg-1，鋅含量增加66.40 mg·kg-1，銅含量增加52.32 mg·kg-1，全鉀含量增加0.73 g·kg-1，鋁含量下降2.72 g·kg-1，鎂含量增加2.30 g·kg-1，鈣含量增加26.98 g·kg-1，土壤理化性質(zhì)發(fā)生較大改變，鹽堿地改良初步成功。

表1 C組改良法處理前后土壤養(yǎng)分的變化

3 小結(jié)

使用碧旺解鹽促生菌劑能有效降低紅山湖鹽堿地土壤中的pH和含鹽量；加入的工業(yè)腐殖酸不但增加了土壤中有機(jī)質(zhì)含量，而且還改善了土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，緩解了鹽堿脅迫對鹽地堿蓬的傷害，促進(jìn)鹽地堿蓬的生長發(fā)育。該方法為新疆地區(qū)其他鹽堿地的土壤改良提供一個有價值的思路。