秸稈還田對(duì)洛陽植煙土壤養(yǎng)分和鹽分的影響

韓 金，韓秋靜，2，馬靜，3，盧劍，姚鵬偉，武秦漾，葉協(xié)鋒，吳福如

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院/國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地/煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002；2.浙江中煙寧波卷煙廠，浙江 寧波 315000；3.陜西省煙草公司 洛南分公司，陜西 商洛 726100；4.四川省煙草公司 涼山州公司，四川 西昌 615000）

土壤鹽漬化是目前面臨的緊迫生態(tài)環(huán)境問題之一，也是導(dǎo)致全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力低下的原因之一[1-3]。全世界受鹽漬化影響的土地面積大約占農(nóng)田面積的20%，且有連年增加趨勢(shì)[4]。我國(guó)部分植煙土壤由于長(zhǎng)期施用化肥，煙草生長(zhǎng)后期高溫干旱，降雨減少，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，表層土壤中容易富集鹽分離子，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化。灌溉的數(shù)量、質(zhì)量和頻率也是導(dǎo)致土壤鹽漬化的重要原因[5]。

土壤養(yǎng)分和鹽分的空間變異受環(huán)境和人類活動(dòng)的共同影響[6-9]，增施有機(jī)肥料在提高土壤養(yǎng)分的同時(shí)，還可以降低鹽分含量[10]，對(duì)改良土壤的理化性質(zhì)有利。適量的土壤鹽分可以為煙株生長(zhǎng)提供礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，鹽分過量有可能抑制種子萌發(fā)或植物生長(zhǎng)代謝等[11]。秸稈還田是綜合治理土壤鹽漬化的重要途徑[12]，可以改變土壤通氣狀況、提高土壤肥力、抑制蒸發(fā)和鹽分表聚[13]，減輕土壤鹽分過高對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的抑制，有利于作物產(chǎn)量的提高。張蛟等[14]研究發(fā)現(xiàn)，種植耐鹽植被結(jié)合適量秸稈覆蓋（如15 000 kg/hm2秸稈覆蓋）是灘涂圍墾區(qū)降鹽改土的重要措施之一。秦燚鶴等[15]研究了不同施肥措施對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育及土壤鹽分的影響，發(fā)現(xiàn)增施有機(jī)物料有降低總鹽含量的趨勢(shì)，其中，增施腐熟秸稈和芝麻餅肥脫鹽效果較顯著。馬靜等[5]的研究表明，洛陽部分植煙土壤已表現(xiàn)出輕度鹽漬化現(xiàn)象，土壤中陽離子主要包括Ca2+、K+、Na+、Mg2+，其中，以Ca2+為主(占陽離子總量的52.50%～58.40%)；陰離子主要是SO42-（占陰離子總量的94.10%～95.62%）。秸稈還田對(duì)洛陽植煙土壤理化性質(zhì)的改良作用未見報(bào)道。因此，以洛陽植煙土壤為研究對(duì)象，分析不同秸稈還田量對(duì)洛陽植煙土壤養(yǎng)分和鹽分的影響，為優(yōu)化煙田土壤養(yǎng)分管理、控制土壤鹽分提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

洛陽煙區(qū)位于河南省西部，黃河中下游，屬溫帶季風(fēng)氣候，該區(qū)域春季干旱較多，夏季炎熱降雨集中，年均氣溫14.8 ℃，年均降水量578.2 mm，年均蒸發(fā)量1 200 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 291.6 h，日照率52%，無霜期218 d。試驗(yàn)于2017年4－10月在河南省洛陽市汝陽縣內(nèi)埠鎮(zhèn)羅洼村進(jìn)行。供試烤煙品種為中煙100，土壤類型為黃土質(zhì)褐土，有機(jī)質(zhì)16.38 g/kg、堿解氮81.41 mg/kg、速效磷8.55 mg/kg、速效鉀169.23 mg/kg，pH 值7.52。洛陽主要煙區(qū)耕層土壤中，Ca2+為0.104 0 g/kg、Mg2+為0.015 6 g/kg、K+為0.059 9 g/kg、Na+為0.018 6 g/kg、HCO3-為0.011 7 g/kg、SO42-為0.375 6 g/kg、Cl-為0.005 6 g/kg。供試秸稈為經(jīng)過自然堆漚發(fā)酵的小麥秸稈。

在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上設(shè)置無秸稈還田（CK）和腐熟秸稈還田處理：秸稈還田量為6 000 kg/hm2（T1）、秸稈還田量為9 000 kg/hm2（T2）、秸稈還田量為12 000 kg/hm2（T3）。常規(guī)施肥純氮用量為52.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶2∶3；腐熟秸稈氮含量0.74%。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每小區(qū)面積133.33 m2。4 月7 日（煙苗移栽前30 d）將腐熟秸稈均勻撒施到試驗(yàn)田中，用旋耕機(jī)翻入土壤，澆水閑置7 d 后用旋耕機(jī)再次旋耕，深度約為20 cm。于5 月7 日移栽，按洛陽煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行煙田管理。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.1 土壤樣品采集 煙苗移栽后45、60、75、90 d，在壟體上采用五點(diǎn)取樣法分別采集各小區(qū)0～20 cm 土壤樣品。土壤樣品混勻并揀出石塊、植物殘?bào)w、雜物，將土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干，分別過2 mm 和0.15 mm 篩子，用于測(cè)定土壤速效磷、速效鉀、堿解氮、pH值及土壤鹽分等指標(biāo)。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)和方法 土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定；pH 值采用pH 計(jì)電位法（1∶5 的土水比浸提液）測(cè)定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用NaHCO3浸提、鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4OAc 浸提、火焰光度法測(cè)定[16]；Na+和K+采用火焰光度法測(cè)定；Mg2+和Ca2+采用EDTA 絡(luò)合滴定法測(cè)定；SO42-采用EDTA間接絡(luò)合滴定法測(cè)定[17]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和制圖，采用DPS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.1.1 秸稈還田對(duì)土壤堿解氮含量的影響 由圖1可知，各處理土壤堿解氮含量均在移栽后45 d 最高。隨生育期的延長(zhǎng)，秸稈還田處理堿解氮含量呈緩慢下降至平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。移栽后45 d，堿解氮含量隨秸稈還田量的增加整體呈上升趨勢(shì)，且顯著高 于CK，T1、T2 和T3 處理分別 較CK 高12.84、11.79、23.99 mg/kg。移栽后60 d，各處理堿解氮含量分別是75.98、94.98、95.18、91.98 mg/kg，秸稈還田處理與CK差異顯著。移栽后90 d，秸稈還田處理間堿解氮含量差異不顯著，與CK相比差異也不顯著。

2.1.2 秸稈還田對(duì)土壤速效磷含量的影響 由圖2可知，處理T2的土壤速效磷含量呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)。CK 的速效磷含量呈現(xiàn)出明顯下降趨勢(shì)。各處理土壤速效磷含量均在移栽后45 d 達(dá)到最高值，且處理T3在該時(shí)期顯著高于其他處理。移栽后75 d，各處理速效磷含量依次為T3＞T2＞T1＞CK。移栽后90 d，秸稈還田的處理土壤速效磷含量均顯著高于CK，但處理T1、T2和T3之間差異不顯著。

2.1.3 秸稈還田對(duì)土壤速效鉀含量的影響 由圖3可知，隨著烤煙生育期的延長(zhǎng)，除處理T1外，其他處理的速效鉀含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。移栽后45 d，不同處理土壤速效鉀含量隨秸稈還田量的增加而增加，處理T3 的速效鉀含量（235.85 mg/kg）顯著大于其他處理。移栽后90 d，各處理的速效鉀含量分別是106.75、125.52、171.21、173.65 mg/kg。

2.2 秸稈還田對(duì)土壤pH值的影響

由圖4 可知，所有處理的土壤pH 值介于6.94～7.51，屬中性偏堿性土壤。添加秸稈后，土壤pH 值有降低的趨勢(shì)，且土壤pH 值隨著秸稈還田量的增加而相應(yīng)降低。除移栽后90 d 外，其他各時(shí)期處理T3 的土壤pH 值均顯著低于CK、T1、T2 處理，T1 和T2 處理的土壤pH 值無顯著差異。移栽后60 d 和75 d，處理T1和T2的土壤pH值顯著低于CK。

2.3 秸稈還田對(duì)土壤鹽分的影響

2.3.1 秸稈還田對(duì)SO42-含量的影響 由圖5 可知，移栽后45～75 d，處理T1 的SO42-含量均顯著低于處理T2 和T3。處理T2 的SO42-含量在各個(gè)時(shí)期均高于處理CK 和T1。移栽后45～90 d，處理T2 的SO42-含量呈先下降后上升的趨勢(shì)；處理T1 的SO42-含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。移栽后75 d，各秸稈還田處理的SO42-含量均高于CK，分別較CK 高0.077、0.318、0.248 g/kg。

2.3.2 秸稈還田對(duì)Mg2+含量的影響 由圖6 可知，移栽后45～90 d，CK 的Mg2+含量變化不大，處理T2的Mg2+含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。移栽后45 d，秸稈還田處理Mg2+含量隨著秸稈還田量的增加而增加。除處理T3外，其他處理的Mg2+含量在移栽后60 d 達(dá)到最大值（CK 為0.015 g/kg、T1 為0.024 g/kg、T2 為0.024 g/kg)。移栽后90 d，處理T3 的Mg2+含量達(dá)到最大值（0.028 g/kg）。移栽后45～90 d，處理T3的Mg2+含量均高于其他處理。

2.3.3 秸稈還田對(duì)K+含量的影響 由圖7 可知，移栽后45～90 d，所有處理K+含量都呈現(xiàn)出先下降后上升再下降的趨勢(shì)。移栽后45 d，處理間K+含量差異不顯著。移栽后60 d和75 d，處理T1的K+含量顯著低于其他處理。移栽后75 d，除T1 處理外，其他處理的K+含量均達(dá)到最大值（CK 為0.032 g/kg、T2為0.030 g/kg、T3 為0.035 g/kg）。移栽后90 d，處理T3的K+含量顯著高于其他處理。

2.3.4 秸稈還田對(duì)Ca2+含量的影響 由圖8 可知，不同處理Ca2+含量介于0.133～0.235 g/kg。處理T1的Ca2+含量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，處理T2 的Ca2+含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。移栽后45 d，除T2外其他處理的Ca2+含量均達(dá)到最大值，且秸稈還田處理的Ca2+含量均顯著高于CK，T1、T2、T3 分別比CK 高0.019、0.020、0.043 g/kg。移栽后60 d，處理T2的Ca2+含量達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理。

2.3.5 秸稈還田對(duì)Na+含量的影響 由圖9可知，移栽后45～90 d，各處理Na+含量整體上呈先上升后下降趨勢(shì)。除移栽后45 d 外，其他各時(shí)期處理T3 的Na+含量均顯著高于其他處理。移栽后45 d，CK 的Na+含量顯著低于其他處理。移栽后45～75 d，處理T2 的Na+含量均低于處理T1 和T3。移栽后60 d，處理T2 與CK 的Na+含量相等，均為0.025 g/kg。移栽后90 d，各處理Na+含量隨秸稈還田量的增加而增加。

2.4 土壤養(yǎng)分指標(biāo)與鹽分指標(biāo)的相關(guān)分析

土壤養(yǎng)分與土壤鹽分指標(biāo)的相關(guān)性分析（表1）表明，CK 處理不同指標(biāo)中，SO42-含量與Mg2+含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與K+含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Ca2+含量與堿解氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。T1 處理不同指標(biāo)中，土壤pH 值與土壤中的速效鉀、堿解氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Ca2+含量與速效鉀、堿解氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；Mg2+含量與速效鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與堿解氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。T2 處理不同指標(biāo)中，Na+與土壤中的速效磷、堿解氮含量以及土壤pH 值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。添加秸稈的處理T1、T2中，Ca2+含量與SO42-、Mg2+含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。T3 處理不同指標(biāo)中，土壤中Ca2+含量與速效磷、速效鉀以及堿解氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；土壤pH 值與SO42-含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），而與Mg2+含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。由此可見，在土壤中添加適量秸稈，能夠增強(qiáng)土壤養(yǎng)分與鹽分離子間的相關(guān)性。

表1 土壤養(yǎng)分指標(biāo)、鹽分指標(biāo)的相關(guān)性分析Tab.1 Correlation analysis between soil nutrient index and salinity index

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，在煙株生長(zhǎng)發(fā)育后期，添加秸稈的處理除T2 外Ca2+含量有所降低，可能是因?yàn)樘砑咏斩捲黾恿送寥乐形⑸锏幕钚?，隨著土壤中微生物活動(dòng)產(chǎn)生各種有機(jī)酸，提高了土壤中陰陽離子的溶解度。宿慶瑞等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，在水稻的生長(zhǎng)發(fā)育中，增施有機(jī)物料可以降低土壤Na+含量。但本研究中秸稈還田處理的Na+含量均高于沒有添加秸稈的對(duì)照，可能是添加秸稈改變了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤孔隙度，氣溫升高，降雨減少，地表蒸發(fā)量增大，使秸稈還田處理土壤中大部分Na+向地表遷移所致。移栽后90 d，處理T3的SO42-含量較移栽后45 d 下降，可能是秸稈還田后土壤中的硫酸鹽還原菌數(shù)量顯著增多[19]，將SO42-還原為HS-[20]所致；處理T1 和T2 的SO42-含量相比移栽后45 d 增加，可能是施硫酸鉀后，灌溉量不足，不能使肥料溶解完全，或者是采取的樣品中肥料含量較高所致。移栽后45～90 d，K+含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì)，可能是煙株移栽前期，灌溉頻率較高，降低了鹽分濃度所致。

本研究結(jié)果表明，土壤中添加秸稈有助于提高土壤中堿解氮的含量，這與孫星等[21]、吳婕等[22]的研究結(jié)果一致。在烤煙生長(zhǎng)前期，添加秸稈的處理中堿解氮含量顯著高于對(duì)照，可能是前期秸稈腐解速率較快，秸稈中的有機(jī)物和無機(jī)礦質(zhì)養(yǎng)分能快速釋放到土壤中，后期煙株快速生長(zhǎng)吸收大量養(yǎng)分，導(dǎo)致后期各處理間的堿解氮含量無明顯差異。本研究結(jié)果還表明，土壤養(yǎng)分含量隨著烤煙的生長(zhǎng)而降低，可能是煙株在生長(zhǎng)發(fā)育過程中需要大量養(yǎng)分所致。移栽后60～90 d，添加秸稈處理中的速效鉀和速效磷含量較對(duì)照升高，一是因?yàn)榻斩捴泻写罅康拟浽?、磷元素以及多種微量元素，施入土壤后能直接為土壤補(bǔ)充磷鉀養(yǎng)分[23]；二是秸稈還田后經(jīng)腐解形成的腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組成成分，具有溶磷解鉀的作用，能夠提高土壤磷鉀素的有效性[24-25]。

添加秸稈能夠明顯提高土壤速效磷和速效鉀的含量，并且秸稈還田量為12 000 kg/hm2（T3）時(shí)對(duì)土壤速效磷和速效鉀含量的提升作用最大。與CK相比，添加秸稈有降低土壤pH值的趨勢(shì)，且土壤pH值的降低效果與秸稈還田量呈正相關(guān)。秸稈還田量為6 000 kg/hm2（T1）和12 000 kg/hm2（T3）時(shí)對(duì)土壤Ca2+和SO42-的含量有抑制作用，但秸稈還田量為12 000 kg/hm2（T3）時(shí)顯著提高了K+、Mg2+和Na+含量。