沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑對黃河三角洲鹽堿化農(nóng)田土壤的改良效果

孟 磊，許 義，劉嚴蓬，李 亞，劉衛(wèi)東，安永興 (.兗煤藍天清潔能源有限公司，山東鄒城 756；.兗礦集團有限公司潔凈煤技術(shù)工程研究中心，山東鄒城 756；.國投盛世承德科技股份有限公司，河北承德 06845)

我國耕地資源緊缺，而大面積土壤鹽堿化進一步加劇了耕地資源的緊張局面。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計，我國約有鹽堿地9 913萬hm。改良治理以及合理開發(fā)鹽堿地資源，是影響我國糧食安全的重要因素，關(guān)系到我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。黃河三角洲土壤類型主要為潮土、鹽化潮土和濱海潮鹽土，土壤母質(zhì)為黃河沖積物,土壤pH在7.5～8.5，有機質(zhì)含量偏低，氮磷鉀嚴重缺乏，總體養(yǎng)分含量較低。此外由于土壤質(zhì)地偏輕，土壤毛細管作用強烈，土壤返鹽現(xiàn)象普遍，土壤含鹽量較高，有不同程度的土壤鹽堿化現(xiàn)象。土壤鹽堿化造成土壤肥力下降、理化性狀退化、土壤結(jié)構(gòu)變差，威脅到大部分作物的生長。

天然沸石是一種多孔結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽礦物，因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，具有強吸附性、離子交換性、催化性、分子篩、酸堿高溫耐受性等優(yōu)良反應(yīng)特性。沸石是國內(nèi)外認可的優(yōu)良土壤改良材料，可以有效降低土壤鹽分；改善土壤結(jié)構(gòu)性狀；改善土壤養(yǎng)分狀況，緩釋肥效；增加土壤有機質(zhì)含量，提高土壤陽離子交換量；提高土壤微生物數(shù)量和多樣性，增強土壤抑制植物病害的能力。沸石應(yīng)用于農(nóng)田土壤改良，對農(nóng)作物的生長具有明顯的促進作用。腐殖酸是由芳香族及多種官能團構(gòu)成的高分子有機酸。利用腐殖酸改良鹽堿土壤，可以明顯降低土壤中水溶性鹽分，改良鹽堿土及防止土壤鹽漬化的效果顯著。該試驗以天然沸石為主要材料，添加礦源腐殖酸材料，形成復(fù)合型土壤調(diào)理劑，在山東東營黃河三角洲地區(qū)進行鹽堿化農(nóng)田土壤改良試驗示范，旨在為改良治理以及合理開發(fā)鹽堿地資源提供技術(shù)途徑。

1 材料與方法

供試作物。品種為山東神華種業(yè)有限公司生產(chǎn)的裕華402(國審玉20196065)。

供試材料。沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(2～5 mm球粒，主要成分為天然斜發(fā)沸石，礦源腐殖酸含量≥1%)由國投盛世承德科技股份有限公司提供。磷石膏為山東省濱州市利豐達化工有限公司生產(chǎn)磷酸氫鈣的副產(chǎn)品；脫硫石膏取自山東泰山新型建材有限公司。有機無機復(fù)混肥料(有機質(zhì)20%，13-8-9)購自壽光蔡倫中科肥料有限責(zé)任公司。

供試土壤。試驗地位于山東省東營市廣饒縣“黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)”內(nèi)，試驗地塊為鹽化潮土。供試土壤理化性質(zhì)分別為有機質(zhì)10.67 g/kg、堿解氮83.17 mg/kg、有效磷14.97 mg/kg、速效鉀428.5 mg/kg、pH 8.684、全鹽2.0 g/kg、砷18.91 mg/kg、汞0.131 mg/kg、鉛37.6 mg/kg、鎘0.262 mg/kg、鉻89.49 mg/kg、鎳40.17 mg/kg。

試驗共設(shè)7個處理(表1)。其中CK為對照處理，不施用任何土壤調(diào)理劑；試驗設(shè)B、C、D、E共4個不同水平施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑加7 500 kg/hm工業(yè)副產(chǎn)石膏輔助鹽堿地土壤改良材料處理。處理A和F分別為等用量的天然沸石和沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑處理。7個處理的肥料用量相同，基肥施用量為600 kg/hm。試驗采用小區(qū)試驗方式，每處理設(shè)3次重復(fù)，共21個小區(qū)。

表1 鹽堿地土壤改良材料用量Table 1 Amount of soil improvement materials in saline-alkali land kg/hm2

土壤指標(biāo)。玉米測產(chǎn)后各處理小區(qū)采集0～20 cm土壤樣品。土壤pH測定采用pH計法；質(zhì)量法測定水溶性全鹽，并定義：脫鹽率=(對照樣地可溶性鹽總量-處理樣地可溶性鹽總量)/對照樣地可溶性鹽總量×100%；環(huán)刀法測土壤容重；土壤陽離子交換量采用氯化銨-乙酸銨交換法測定；采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質(zhì)；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮；采用NaHCO浸提-鉬藍比色法測定土壤有效磷；采用NHOAc浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀；土壤微生物數(shù)量用平板表面涂抹法計數(shù)。以上數(shù)據(jù)均取平均值。

測產(chǎn)指標(biāo)。每小區(qū)選取位于小區(qū)內(nèi)部的有代表性地點，5 m雙行6 m面積，測出穗數(shù)及20株左右的穗粒數(shù)，取約10株樣品帶入室內(nèi)風(fēng)干。干燥脫粒后計量千粒重。玉米產(chǎn)量于播種后118 d進行測定，時間為2020年10月14日。

利用Microsoft excel軟件進行數(shù)據(jù)處理及繪圖；用SPSS 22.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析法檢測各數(shù)據(jù)組間的顯著性。

2 結(jié)果與分析

從表2可以看出，A～F各處理與對照CK比較，pH均有降低；B、C處理與對照有顯著差異，其他處理與對照無顯著差異，各處理間無顯著差異。施用3 000～4 500 kg/hm的沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(B、C處理)可降低土壤pH。

從表2可以看出，A、D、E處理水溶性全鹽含量均低于對照CK，施用6 000～7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(D、E處理)以及施用6 000 kg/hm的天然沸石(A處理)均能降低土壤中的鹽分含量，7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(E處理)降鹽效果最好，脫鹽率為24.2%。

經(jīng)分析，對照CK、A～F處理的土壤容重分別為1.46、1.46、1.45、1.43、1.45、1.37、1.36 g/cm，除A處理外，B～F處理土壤容重均小于對照CK；除F處理與對照差異顯著(<005)外，其他各處理與對照之間差異均不顯著(>005)，A～F各處理之間差異不顯著(>005)。施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑對土壤結(jié)構(gòu)有一定的良性影響，由于作用時間短，不同用量之間差異不明顯，效果還未明顯顯現(xiàn)。

表2 土壤pH、全鹽含量及脫鹽率Table 2 Soil pH,total salt content and desalination rate

從表3可以看出，A～F各處理土壤陽離子交換量均高于對照CK，且與對照之間都有顯著差異(<0.05)；A～F各處理土壤有機質(zhì)含量均高于對照，但與對照之間均無顯著差異(>005)；A～F各處理土壤堿解氮含量均高于對照，A和B處理與對照無顯著差異(>005)，其他處理與對照之間差異顯著(<005)；A～F各處理土壤有效磷含量均高于對照，且與對照之間均無顯著差異(>005)，各處理之間也無顯著差異；除E處理外，其他處理土壤速效鉀含量均小于對照，各處理與對照之間均無顯著差異(>005)。

施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(B～F處理)可顯著提高土壤陽離子交換量；可提高土壤有機質(zhì)含量，但效果尚不顯著；土壤堿解氮和有效磷含量都有提高，但速效鉀含量多為降低。陽離子交換量的大小可以作為評價土壤保肥能力的指標(biāo)，施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可以有效改善土樣養(yǎng)分狀況，提升土壤的保肥能力。綜合幾項指標(biāo)，施用7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(E處理)改善土壤養(yǎng)分狀況，較其他用量效果更佳。

從表4可以看出，A～F處理土壤中細菌數(shù)量和真菌數(shù)量均大于對照CK，且各處理與對照之間差異不顯著(>005)；除B、C處理，其他處理土壤放線菌數(shù)量均高于對照，且各處理與對照之間差異不顯著(>005)?？傮w來看，施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑能夠提高土壤微生物數(shù)量，除3 000和4 500 kg/hm施用量，其他施用量對土壤微生物數(shù)量都有顯著增加作用。

各小區(qū)玉米產(chǎn)量為7 200～9 000 kg/hm，由于鹽堿、播種期偏遲等影響因素，玉米籽粒千粒重未達到品種推薦的375 g。從表5可以看出，除B處理外，其他處理千粒重和玉米產(chǎn)量都高于對照CK，D、F處理較對照有顯著提高(<005)。B處理較對照出現(xiàn)減產(chǎn)，可能是因為土質(zhì)分布不均勻造成玉米植株生長弱，穗粒數(shù)和千粒重降低，也可能由于工業(yè)副產(chǎn)脫硫石膏施用量過大造成的。各小區(qū)玉米千粒重與產(chǎn)量之間存在一定的正向關(guān)聯(lián)。施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可提升玉米產(chǎn)量。以單獨施用6 000 kg/hm沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑(F處理)增產(chǎn)效果最佳，最高增產(chǎn)可達24.09%。從同等用量的處理A和F比較看，施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑較單一施用天然沸石增產(chǎn)幅度大。

表3 土壤化學(xué)指標(biāo)Table 3 Soil chemical indexes

表4 土壤微生物數(shù)量Table 4 Quantity of soil microorganism CFU/g

表5 玉米測產(chǎn)數(shù)據(jù)Table 5 Yield measurement data of maize

3 討論

天然沸石和腐殖酸都是良好的土壤改良材料，用于鹽堿地改良都有良好的效果，將天然沸石與腐殖酸復(fù)合使用改良鹽堿土壤，其效果優(yōu)于單獨使用天然沸石或腐殖酸的改良效果。我國農(nóng)田土壤鹽堿化問題嚴重，只山東黃河三角洲區(qū)域就分布著大面積的鹽堿地。研發(fā)環(huán)保高效的沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑，可以為提高鹽堿地利用與生產(chǎn)效率、減少化學(xué)肥料使用量、建設(shè)綠色高效農(nóng)業(yè)提供有力的技術(shù)支撐。產(chǎn)品技術(shù)成熟后進行大面積推廣應(yīng)用，可以促進鹽堿地高效低成本開發(fā)利用，獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

(1)施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可有效降低土壤pH和降低土壤中的鹽分含量。以施用7 500 kg/hm沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑降鹽效果最好，脫鹽率可達24.2%。

(2)施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可降低土壤容重，使土壤疏松，對土壤結(jié)構(gòu)有一定的良性影響。由于作用時間短，效果還未明顯顯現(xiàn)。

(3)施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可顯著提高土壤陽離子交換量；可提高土壤有機質(zhì)含量，短時間內(nèi)效果尚不顯著；能夠提高土壤中氮和磷的有效態(tài)含量。沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑能夠有效改善土樣養(yǎng)分狀況，提升土壤的保肥能力。

(4)施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑對土壤微生物數(shù)量有增加作用。

(5)施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑可提高玉米產(chǎn)量。以單獨施用6 000 kg/hm沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑增產(chǎn)效果最佳，最高增產(chǎn)可達24.09%；施用沸石腐殖酸復(fù)合型土壤調(diào)理劑較單一施用天然沸石增產(chǎn)幅度大；工業(yè)副產(chǎn)脫硫石膏施用量過大可能會造成玉米減產(chǎn)。