添加秸稈和石膏改善濱海鹽漬土鹽分淋洗效果的試驗研究

賀園春，羅紈，賈忠華，張裕，張大偉，艾伯漢，陸培榕，許青

添加秸稈和石膏改善濱海鹽漬土鹽分淋洗效果的試驗研究

賀園春，羅紈*，賈忠華，張裕，張大偉，艾伯漢，陸培榕，許青

（揚州大學 水利科學與工程學院，江蘇 揚州 225009）

【目的】探討添加石膏和秸稈對濱海灘涂鹽漬土鹽分淋洗效果的改善作用。【方法】采用直徑為20 cm，土層深度為60 cm的土柱開展室內(nèi)試驗，設置了對照組、秸稈覆蓋、石膏覆蓋以及秸稈+石膏覆蓋4種試驗處理；土柱飽和后觀測了時長為5個淋洗周期（）的排水質(zhì)量濃度變化，每2 L排水取淋洗液測量電導率、pH值和鈉鉀鈣鎂離子質(zhì)量濃度；比較了土壤鹽分淋洗過程中及試驗結(jié)束后土壤e和值變化?！窘Y(jié)果】①石膏覆蓋處理和秸稈覆蓋處理的土壤飽和電導率及交換性鈉百分率在淋洗了5個淋洗周期后均達到脫鹽標準(e=4.0 dS/m)。②土壤鹽分淋洗效果遞減次序為秸稈+石膏覆蓋>石膏覆蓋>秸稈覆蓋=對照組?！窘Y(jié)論】在濱海灘涂鹽漬土壤改良過程中，單獨添加石膏覆蓋或添加秸稈+石膏覆蓋均可改善土壤的理化性質(zhì)；秸稈+石膏覆蓋處理對鹽分淋洗有促進作用，單獨使用則無明顯效果。

鹽漬土；秸稈；石膏；淋洗；脫鹽

0 引言

【研究意義】江蘇沿海灘涂面積占全國1/4以上，且每年以不低于2%的速度增長[1]。適度圍墾和開發(fā)利用是補充當?shù)剞r(nóng)業(yè)耕地資源的重要方式[2]。不過，新墾土地的土壤含鹽量較高，不能直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[3-4]。僅通過自然排水和植物群落演替來降低土壤鹽分，往往需要數(shù)年的時間[5-6]，不利于實現(xiàn)土地開發(fā)的價值。為了早日實現(xiàn)土壤脫鹽目標，一般通過建設人工排水系統(tǒng)來加快降雨或灌溉水對土壤中可溶性鹽的淋洗。但是，新墾灘涂土壤結(jié)構(gòu)性差、排水不暢，鹽分隨排水輸出的速度緩慢，導致土壤脫鹽效果差、改良周期長。為此，可結(jié)合物理、化學等改良方法，通過增加土壤有機質(zhì)來改善土壤結(jié)構(gòu)，同時利用化學離子置換的方式加快土壤中有害鹽分離子的排出。

【研究進展】作物秸稈是糧食生產(chǎn)的副產(chǎn)品，對其合理利用可實現(xiàn)變廢為寶，資源回收利用的良性循環(huán)。秸稈還田，覆蓋在土壤表面可以有效保持土壤水分、減少蒸發(fā)以及鹽分積累，改善土壤水鹽環(huán)境[7]。腐熟秸稈提供的膠結(jié)物質(zhì)用于形成土壤團聚體[8-9]，降低土壤的體積質(zhì)量和提高土壤總孔隙度，增加土壤有效持水率[10]，可以提高土壤腐殖質(zhì)量[11]。崔士友等[12]在江蘇沿海地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋有效增強了雨季濱海重鹽土的淋洗效果，常年降雨量能夠滿足土壤剖面80%的脫鹽要求。張蛟等[13]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋量為15 t/hm2時，可顯著改變氣象條件對土壤鹽分季節(jié)性變化特征的影響，有利于灘涂重度鹽漬土的改良。Son等[14]對于韓國灘涂鹽堿土改良的室內(nèi)試驗研究發(fā)現(xiàn)，鹽漬土壤中加入新鮮稻秸稈后，由于有機質(zhì)未能腐解發(fā)揮作用，短期內(nèi)對于土壤鹽分淋洗沒有顯著作用。

基于離子置換理論，石膏常被作為一種化學改良劑而用于農(nóng)業(yè)區(qū)鹽堿地改良[15-16]。石膏微溶于水，可作為鈣離子（Ca2+）的來源，取代吸附在土壤膠體上可交換鈉離子（Na+）。周鑄等[17]研究發(fā)現(xiàn)滴灌結(jié)合石膏有利于加快耕作層鹽堿土改良過程；高慧敏等[18]發(fā)現(xiàn)應用石膏及有機物料為土壤改良劑來提高作物產(chǎn)量在半干旱地區(qū)顯示出良好效果。在雨水豐沛的沿海地區(qū)，添加石膏來改良灘涂鹽堿土具有較低的生態(tài)風險，可以作為灘涂鹽漬土壤的有效改良劑[19-20]。

【切入點】現(xiàn)有研究對使用單一材料改良鹽堿地的效果與原理關(guān)注較多，但對不同材料組合使用的綜合改良效果以及離子組成變化關(guān)注不足。相關(guān)文獻中有不少針對干旱半干旱地區(qū)以及沿海地區(qū)鹽漬化土壤改良的研究，但缺乏針對濱海灘涂新墾鹽分快速淋洗過程及添加劑作用的研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討添加秸稈以及石膏改良劑對于加快沿海地區(qū)新墾土壤脫鹽過程的作用，本文通過室內(nèi)土柱試驗，考慮沿海墾區(qū)人工排水條件下降雨淋洗鹽分過程的實際情況，研究了添加秸稈和石膏對灘涂鹽漬土鹽分組成變化和淋洗效果的影響，成果可為沿海地區(qū)土壤鹽漬化治理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及土樣采集

試驗用土取自江蘇省東臺市弶港條子泥墾區(qū)（120°57′E，32°45′N）。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶季風海洋性氣候，年平均氣溫15.0 ℃；年均降水量1 061.2 mm，且雨量集中在夏秋之際。

試驗前先將土壤風干、碾壓磨細，過2 mm篩后備用。土壤粒徑組成分析使用馬爾文3000激光粒度儀MS測量，分析結(jié)果顯示，供試土壤為沙質(zhì)壤土，其中沙粒量（2～0.05 mm）為51.25%，粉粒量（0.05～0.002 mm）為45.43%，黏粒量（<0.002 mm）為3.32%。測得土壤性質(zhì)列于表1。

表1 淋洗試驗前土壤性質(zhì)

1.2 試驗裝置及試驗處理設計

如圖1所示，本文采用了圓形土柱開展試驗；柱高80 cm，內(nèi)徑19 cm，上端開放連接由馬氏瓶供水，保持水位在土壤表層10 cm左右；下部設置出水口，出水口上方設置5 cm反濾層；同時在反濾層上設置直徑為50 mm的波紋管排水管，填土層厚度為60 cm，按照體積質(zhì)量為1.30 g/cm3進行填土，每隔5 cm對土壤壓實，表面刷毛以防止分層。填土前，借助凡士林對筒內(nèi)壁進行打毛處理，使土壤與邊壁密切結(jié)合。填入后土壤高度為60 cm，土壤孔隙度為50.94%。

研究設計4種處理方式，分別是①對照組、②秸稈覆蓋、③石膏覆蓋和④秸稈+石膏覆蓋，觀測了5輪土壤鹽分淋洗過程。試驗中從土柱表層（0～20 cm）獲取土壤樣本共3次，依次為初始狀態(tài)（NaCl溶液浸泡后），第3輪和第5輪淋洗試驗結(jié)束后；淋洗液樣本自土柱下端設置的出水口取樣。4個處理的具體情況如下：

①對照組：無添加劑，僅用淡水（電導率0.364 dS/m）進行鹽分淋洗。

②秸稈覆蓋：將稻秸稈制成3～5 cm長度，均勻覆蓋于土壤表層（60 g/土柱）。

③石膏覆蓋：在土壤表層均勻播撒優(yōu)級純石膏粉（50 g/土柱）。

④秸稈+石膏覆蓋：在土壤表層播撒石膏后覆蓋秸稈（50 g石膏+60 g秸稈/土柱[14,23]）。

圖1 試驗裝置示意圖

試驗前，為保證土柱土壤初始含鹽量和剖面水鹽分布一致，每個土柱自下而上使用0.5 mol/LNaCl溶液飽和，排出空氣后使用20 L NaCl溶液淋洗，測量各組排水電導率以確保淋洗液電導率與NaCl溶液電導率基本相同，淋洗結(jié)束后使用淡水（電導率0.364 dS/m）自下而上飽和土壤48 h。試驗中，使用馬氏瓶供水，保證各土柱內(nèi)土壤表層具有10～12 cm穩(wěn)定水深；收集土柱底部流出的淋洗濾液，每2 L收集1次，共收集24次。

為分析土壤中鹽分逐漸析出過程，需觀測土柱排水的電導率變化。根據(jù)土柱與淋洗水量關(guān)系，定義土柱內(nèi)的總土壤孔隙體積（Pore Volume,）[14]為完成1輪淋洗周期的時間單位；即收集排水量達到1個時，可認為完成了1次鹽分淋洗過程。計算式為：

式中：為總土壤孔隙體積（cm3）；s為土壤堆積體積（cm3）；為土壤總孔隙度（%）。

試驗中，使用雷磁DDBJ-350測量提取液和淋洗液電導率，使用酸度計測量pH。利用乙酸銨浸出土樣中可交換陽離子，而后通過安捷倫AA240原子吸收分光光度計測量提取液和淋洗液中陽離子（Ca2+、Mg2+、Na+、K+）的吸光度，然后計算得到離子質(zhì)量濃度。土壤孔隙度使用比重瓶法測定土壤比重后計算得出。土壤鈉吸附比（）根據(jù)測得的離子質(zhì)量濃度計算式為：

1.3 試驗數(shù)據(jù)分析

針對不滿足正態(tài)分布的小樣本數(shù)據(jù)，利用非參數(shù)檢驗Mann Whitney進行各處理間顯著性檢驗，檢驗水平=0.05。采用Excel 2019和Origin 2018軟件進行試驗數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淋洗前后土壤性質(zhì)變化

圖2顯示不同處理的飽和泥漿浸提液電導率e在淋洗過程中的變化情況，可見，不同處理土壤e值較初始e（43.8 dS/m）均顯著降低（＜0.05），其中經(jīng)歷3個淋洗周期后（定義土柱完成1個淋洗周期的水量等于土柱總土壤孔隙體積Pore Volume[14]，即收集排水量達到1個時，認為完成了1次鹽分淋洗周期，下同）與5個淋洗周期后平均下降分別為93.8%、98.8%。而秸稈覆蓋的土壤e與對照組相比差異不明顯。石膏覆蓋的2個處理組間差異不大，經(jīng)歷5輪淋洗后，與對照組相比，石膏覆蓋處理的土壤e高出61.0%，秸稈+石膏覆蓋組高出值達115.6%。添加于表層土壤的石膏在試驗淋洗過程中一直處于溶解過程，為土壤提供Ca2+離子。石膏溶解量較小，在土壤電導率整體較大時表現(xiàn)不明顯。濱海鹽漬土中存在大量NaCl和Na2SO4，添加石膏后，NaCl的鹽效應提高了淋洗過程中石膏的溶解度；而Na2SO4和石膏同時具有SO42-離子又抑制了石膏的溶解度。因此，添加石膏覆蓋處理中，Ca2+離子淋洗累計量穩(wěn)定上升。

圖2 不同處理土壤飽和溶液ECe在淋洗過程中的變化

表2列出了不同處理下土壤交換性陽離子量變化情況。經(jīng)過5個淋洗周期后，2組石膏覆蓋處理土壤的交換性Na+離子較初始量均明顯下降，分別下降了93.3%和96.6%。石膏覆蓋的2個處理土壤交換性Na+離子均明顯低于對照組，而秸稈覆蓋與對照組間差異較小。雖然試驗開始時使用新鮮秸稈，但有研究表明[21]當小麥秸稈置于淹水潮濕環(huán)境中30 d后，其腐解速度較快，可以在土壤表層形成少量有機質(zhì)積聚。添加秸稈對Na+離子去除有輕微的影響，來自秸稈的有機質(zhì)可以幫助Ca2+離子置換出Na+離子。石膏覆蓋使得土壤Ca2+離子量較初始值均明顯增加，這是因為添加于土壤表層的石膏微溶于水，5輪淋洗后，土壤表層仍有石膏持續(xù)溶解提供Ca2+離子。所有處理中，K+離子和Mg2+離子與其初始值相比均降低，而各處理間該指標減少量區(qū)別不明顯。

表2 不同處理土壤交換性陽離子量變化

注 不同字母代表不同處理之間的顯著性差異（＜0.05）。

試驗前土壤初始為113.9 (mmol/L)0.5，淋洗試驗后，各處理中值均大幅下降，秸稈+石膏覆蓋處理對降低的效果最好（見圖3）。對照組和秸稈覆蓋處理之間差異則不明顯。試驗前土壤經(jīng)鹽水浸泡，土壤初始含鹽量較高，使得對照組的淋洗效果也比較明顯。與對照組相比，秸稈覆蓋處理的下降16.5%、石膏覆蓋處理下降69.3%、秸稈+石膏覆蓋處理下降84.0%。

圖3 不同處理土壤淋洗前后SAR值

2.2 淋洗過程中排水電導率變化

圖4顯示土壤溶液電導率與淋洗量過程之間的關(guān)系，其中淋洗水量以淋洗周期（）來表示。由圖4可知，4種處理土壤淋洗過程中，不同處理淋洗液電導率的總體趨勢變化相近，均在經(jīng)歷過1個淋洗周期時急劇下降，后期趨于穩(wěn)定。對照組和秸稈覆蓋組經(jīng)過第1.5個淋洗周期的水量，淋洗液趨于穩(wěn)定；石膏覆蓋的2個處理下降幅度更小，且在2個淋洗周期后才趨于穩(wěn)定；在排水電導率穩(wěn)定階段，石膏覆蓋處理總體高于未添加組。飽和過程中石膏覆蓋的土柱土壤膠體上Na+離子被置換出，同時土壤內(nèi)Ca2+、Mg2+、Na+、K+等離子逐漸溶于淋洗液中，因此，淋洗液值在第1個淋洗周期略有上升，隨后持續(xù)下降；石膏的溶解帶來鹽分的輸入，而石膏同時微溶于水，在淋洗初期土壤整體含鹽量較高的時候影響較小。在淋洗的后期，Ca2+離子隨淋洗過程進入土壤溶液中，因此石膏覆蓋處理的淋洗液電導率會略高于對照組，但整體差距不大。同時，從淋洗液的離子組成觀察發(fā)現(xiàn)累計Na+離子的淋洗量在初期，2組石膏覆蓋的處理明顯高于對照組及秸稈覆蓋（圖7）。上述結(jié)果表明，通過石膏覆蓋來提高排水對灘涂鹽漬土壤的淋洗效率，其效果優(yōu)于秸稈覆蓋處理。與對照組相比，秸稈覆蓋處理對鹽分淋洗效果不顯著（>0.05）；雖然秸稈可以提高土壤水分保持能力，增加孔隙度，稀釋土壤中的鹽濃度；但本次試驗中的效果并不明顯。這可能是因為秸稈腐解程度有限，尚未完全分解融入土壤對淋洗液影響較小，改良效果不明顯。

圖4 不同處理下土柱排水EC值在淋洗過程中的變化

2.3 淋洗過程中排水pH值變化

對照組在2個淋洗周期內(nèi)，土壤淋洗液pH值變化趨勢呈2個階段。在第1個淋洗周期內(nèi)，淋洗液pH值持續(xù)升高，土壤pH值普遍高于8；在第二個淋洗周期到達峰值10，隨后穩(wěn)定在9.0～10.0之間。圖5中，單獨添加秸稈覆蓋與單獨添加石膏覆蓋處理的pH值均在第1個淋洗周期中上升；秸稈覆蓋的處理上升階段結(jié)束后穩(wěn)定在8.6～9.0，石膏覆蓋處理的pH值在波動后穩(wěn)定在8.6～9.0。秸稈+石膏覆蓋處理，pH值在開始時有小幅上升，其余時間均穩(wěn)定在7.9～8.6之間。

秸稈+石膏覆蓋處理的土壤淋洗液pH值總體比對照組以及單個處理更低更穩(wěn)定。對照組在淋洗過程中，Na+離子大量減少后，溶解性較小的堿性NaHCO3析出，排水的pH值升高。這是因為土壤含水率增加時，吸附在固相中的Na+離子進入土壤溶液，易形成NaOH，使得排水pH升高。新鮮小麥秸稈在淹水條件下前30 d分解速度極快，本次試驗在夏天陽光大棚中歷時30 d，溫度適宜腐解。淋洗過程中伴隨秸稈少量腐解，形成有機酸中和堿性鹽，降低排水pH。加入石膏后，Ca2+離子較Na+離子對土壤中膠體有更強的吸附能力，Ca2+離子會置換出土壤膠體中的Na+離子，Na+離子與SO42-離子形成中性Na2SO4，降低淋洗液pH。與對照組相比，秸稈石膏都具有顯著降低土壤淋洗液pH的效果（<0.05），二者共同添加時降低和穩(wěn)定pH值的作用更好。

圖5 不同處理下土柱pH值在淋洗過程中的變化

2.4 淋洗過程中排水Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子變化

圖6、圖7顯示，不同土壤改良劑在整個淋洗周期（）內(nèi)Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子質(zhì)量濃度變化明顯，累計4種離子淋洗量均有明顯差異。第1個周期中，4組淋洗液Na+離子穩(wěn)定在較高質(zhì)量濃度，在第2個周期中急劇下降，2組石膏覆蓋淋出Na+離子質(zhì)量濃度明顯大于未添加石膏覆蓋組。第3次淋洗周期后淋洗液Na+離子質(zhì)量濃度緩慢下降，逐漸穩(wěn)定。單獨添加秸稈覆蓋對于定水頭淋洗的飽和土柱在瞬時淋洗效果和累計Na+離子淋洗量上影響都很小，但石膏覆蓋為土壤提供Ca2+離子可以有效置換出Na+離子；與對照組和秸稈覆蓋組相比，顯著提高土壤淋洗液Na+離子的淋洗量（<0.05）。

秸稈+石膏覆蓋可以減緩淋洗液Na+離子量下降趨勢，顯著提高初期排鹽效率（<0.05）；但隨時間推移，石膏覆蓋處理組Na+離子淋洗量在逐漸接近秸稈+石膏覆蓋組Na+離子淋洗量。Na+離子在土壤中部分呈游離態(tài)，淋洗時快速溶解排出，而部分處于與土壤膠體結(jié)合的可交換態(tài)則不能隨水流出[22]。4組處理在5個淋洗周期后Na+離子淋洗量趨勢線斜率放緩，此時相較于對照組累計淋洗出45.34 g的Na+離子，單獨添加秸稈覆蓋處理和石膏覆蓋處理分別淋洗出98.49、98.79 g的Na+離子，相較對照組提高8.6%、8.9%；而秸稈+石膏覆蓋處理淋洗出116.44 g的Na+離子，淋洗效率提高了28.42%。單獨添加秸稈石膏覆蓋處理效果都有限，但秸稈+石膏覆蓋處理比單獨使用石膏可以顯著提高Na+離子淋洗量（<0.05）。

圖6 不同處理下土柱排水Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子質(zhì)量濃度在淋洗過程中的變化

圖7 不同處理下土柱排水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子淋洗量的變化

2組石膏覆蓋處理淋洗液K+離子初始質(zhì)量濃度基本接近，石膏的添加使K+離子更快降低到穩(wěn)定值；石膏組淋洗液中的K+離子質(zhì)量濃度持續(xù)下降，對照組K+離子質(zhì)量濃度波動逐漸下降。隨著淋洗進行，K+離子累計淋洗量逐漸上升。從不同處理的K+離子累計淋洗量在前3個淋洗周期變化曲線發(fā)現(xiàn)，添加石膏覆蓋與對照組相比變化趨勢與未添加組變化不顯著（>0.05）；后期4組K+離子淋洗總量逐漸接近于0.28 g。對照組在初期將土壤飽和時溶解在溶液中的K+離子排出后，K+離子質(zhì)量濃度緩慢下降在第3個淋洗周期后趨于穩(wěn)定；而石膏覆蓋可以在淋洗初期提供Ca2+離子置換出結(jié)合在土壤膠體中K+離子，快速降低了土壤K+離子量，使淋洗液K+離子質(zhì)量濃度更快處于較低狀態(tài)。在前1個淋洗周期中，淋洗液中的Ca2+離子質(zhì)量濃度急劇下降，隨后逐漸保持穩(wěn)定。淋洗初期，秸稈與石膏混合覆蓋增加了石膏與淡水接觸面積，溶解量增大，使得淋洗初期，秸稈+石膏覆蓋處理淋洗液的Ca2+離子質(zhì)量濃度顯著高于單獨石膏覆蓋處理（<0.05）；而石膏微溶于水，在整個淋洗周期中一直穩(wěn)定溶解，使得Ca2+離子淋洗量穩(wěn)定上升。

整體而言，不同處理組初期土壤Mg2+離子質(zhì)量濃度遠低于其他3種陽離子質(zhì)量濃度，均小于20 mg/L。不同處理間Mg2+離子質(zhì)量濃度變化曲線基本相似，在3個孔淋洗周期后基本穩(wěn)定；石膏覆蓋組整體波動幅度更小。4組累計Mg2+離子淋洗量最多0.48 g、最少0.57 g，相差較小。

3 討論

本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加秸稈和石膏處理的土壤改良方案均可以改善濱海鹽漬土鹽分淋洗效果。在鹽分淋洗試驗過程中，4種處理土壤的e值均呈現(xiàn)下降趨勢，經(jīng)3輪淋洗（）后，4組處理較初始土壤的e值平均下降94.0%，均達到了土壤脫鹽標準（e=4.0 dS/m）。Chaganti等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)歷5個淋洗周期后土壤達到了脫鹽標準。本試驗使用的砂質(zhì)壤土較Chaganti試驗中的黏壤土入滲能力更強，物理結(jié)構(gòu)更好，易于鹽分淋洗。石膏覆蓋以及秸稈+石膏覆蓋2種方式較對照組的鹽分淋洗效果分別提高了6.3%和11.2%；經(jīng)5輪淋洗后，秸稈+石膏覆蓋處理下的土壤e較對照組提高了128.1%，結(jié)果與程鏡潤[24]一致；淋洗初期Ca2+離子參與反應，使得石膏組淋洗液電導率下降率大，鹽分累計淋洗量高。土壤1：5隨著混入土柱石膏量的增大而增大。這與Chaganti[23]研究中加入脫硫石膏等改良劑使得淋洗后的土壤e低于對照組的結(jié)論不同。添加秸稈和石膏的處理經(jīng)歷過5個淋洗周期之后，土壤孔隙中易溶解的Na+離子淋洗出后，石膏持續(xù)溶解，秸稈逐漸腐解，產(chǎn)生的Ca2+、Mg2+離子等二價陽離子，使得土壤e偏高[25]。淋洗后，2組添加石膏處理的土柱中交換性Na+離子量較對照組平均降低了94.4%。廖栩等[27]經(jīng)過5個淋洗周期降低了73.3%。這是因為本試驗淋洗前使用NaCl溶液浸泡，增加了土壤中Na+離子量，使得添加石膏淋洗鹽分效果更為明顯。

本試驗表明，單獨石膏覆蓋和石膏＋秸稈覆蓋處理改良的土壤在淋洗后，土壤明顯下降，而單純使用秸稈覆蓋處理后的效果則不明顯。這是因為石膏的添加有效提高了土壤交換性Ca2+離子量，降低交換性Na+離子量，雖然e有所增加，但下降[26]。由于秸稈腐解需要適宜的有氧環(huán)境，而本試驗中維持土壤表層10 cm左右水層可能造成了厭氧環(huán)境，不利于秸稈腐解[27]，試驗期內(nèi)添加秸稈的積極效果不明顯。

土柱淋洗液鹽分濃度（）是觀察土柱淋洗效果的重要指標。本試驗發(fā)現(xiàn)，第1個淋洗周期后，4個處理的淋洗液鹽分濃度變化均不明顯，而在第2個淋洗周期后，淋洗液鹽分濃度值快速下降。Son等[14]與Chaganti等[23]的研究認為，添加脫硫石膏和有機改良劑后，在第一個淋洗周期，淋出液值達到最高。這是由于土柱裝填后從底部緩慢注水飽和后靜置，可溶性鹽在土壤溶液中溶解，該土柱內(nèi)鹽漬土在其剖面上的鹽分濃度分布均勻。飽和后排出多余水分，鹽分隨入滲方向朝土柱下部移動，值在淋洗初期達到最大值。當2個淋洗周期的淡水通過土壤剖面后，所有處理淋洗液的值均下降至穩(wěn)定數(shù)值。Chaganti等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，淋洗液值呈先增后減的趨勢，值在第1個淋洗周期內(nèi)迅速上升至最大值后下降，淋洗液值初始值僅為最大值的1/5。這是由于其試驗自下而上飽和土壤后鹽分隨之聚集至土壤上剖面，未靜置直接開始淋洗試驗，使得第1個淋洗周期淋洗出電導率較低的下剖面水分。上剖面聚集鹽分隨著淋洗進行，排出后，淋洗液電導率逐漸下降。

土壤pH值和Na+離子淋出量是評價土壤改良效果的重要指標。本文開展的土壤鹽分淋洗試驗發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，秸稈和石膏都具有顯著降低土壤淋洗液pH值的效果（<0.05）；共同作用則使得pH值變化比單個處理的波動幅度更小。土壤淋洗液離子組成可以更直觀反應土柱土壤淋洗過程中化學變化情況。研究表明，秸稈或石膏單獨覆蓋處理Na+離子淋出量相比對照組分別高出8.6%和9.0%，然而秸稈+石膏覆蓋處理高達28.4%。秸稈+石膏覆蓋處理較石膏覆蓋處理土壤在秸稈的作用下，向溶液中釋放出更多的Na+離子[28]。張曉東等[29]和Ghafoor等[30]均得出，添加單一改良劑的改土降鹽效果不如石膏與有機改良劑共同施用。而王珍等[31]發(fā)現(xiàn)秸稈+無機改良劑對土壤入滲特性改良無正交互作用。這可能是選用NaOH作為無機改良劑無法提高土壤Ca2+離子量，以置換出Na+離子，改善土壤結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

1）添加石膏覆蓋的化學改良處理使得鹽漬土壤明顯降低，經(jīng)過3個淋洗周期（）后達到了脫鹽標準；經(jīng)過5個淋洗周期后，添加石膏覆蓋的鹽漬土壤交換性Na+離子較對照組平均下降了94.4%。

2）在添加石膏+秸稈覆蓋的處理中，土壤淋洗液Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子成分不同；在第1至第2個淋洗周期中，4種水溶性陽離子累計排出量增長最快。不同處理下淋洗液中K+與Mg2+區(qū)別不大，而Na+和Ca2+則較對照組顯著增加，表明石膏為土壤提供了二價陽離子，促進了土壤中Na+的交換。

3）單獨添加秸稈覆蓋對鹽漬土壤淋洗效果的影響不明顯，秸稈+石膏覆蓋處理較石膏單獨覆蓋處理可以淋洗出更多的可溶性Na+離子，有效降低土壤。

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Adding Straw and Gypsum to Improve Efficiency of Remediating Coastal Saline Soils

HE Yuanchun, LUO Wan*, JIA Zhonghua, ZHANG Yu, ZHANG Dawei, EBRAHIM Y K, LU Peirong, XU Qing

(College of Hydraulic Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

【Objective】Enhancing salt leaching is critical to improving the efficiency of desalinating salt-affected soils. In this paper, we investigated the efficacy of adding straw and gypsum to improve efficiency of remediation of coastal saline soil.【Method】The experiment was conducted using repacked soil columns 60 cm high with an internal diameter of 20 cm. The soil was mulched with straw and gypsum separately, or in their combination. The control was no amendment. The soils in the columns were saturated first and they were then leached by amount of water equivalent to five times the pore volume of the soil in the columns. During the experiment, we measured the electric conductivity (e), pH, and the concentration of sodium, potassium, calcium, and magnesium ions in the leachates.【Result】The saturated electrical conductivity and sodium adsorption ratio in the soils treated with gypsum and straw reached the requirement ofe=4.0 dS/m after 5 pore volume of water passed through the columns. Efficacy of the amendment in improving salt leaching was ranked in the order of gypsum + straw >gypsum > straw=CK.【Conclusion】Amending the soil with gypsum alone or in combination with straw can improve salt leaching from the coastal saline soil, and improve its physical and chemical properties. Our results showed that adding straw alone did not show identifiable improvement.

saline soil; straw; gypsum; leaching; desalination

賀園春, 羅紈, 賈忠華, 等. 添加秸稈和石膏改善濱海鹽漬土鹽分淋洗效果的試驗研究[J]. 灌溉排水學報, 2022, 41(10): 117-124.

HE Yuanchun, LUO Wan, JIA Zhonghua, et al. Adding Straw and Gypsum to Improve Efficiency of Remediating Coastal Saline Soils[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(10): 117-124.

1672 - 3317（2022）10 - 0117 - 08

S156.4

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021517

2021-10-24

國家自然科學基金項目（51979239，52109068）；江蘇省水利科技項目（2019040）；江蘇省博士后科研資助計劃項目（2021K220B）

賀園春（1996-），男。碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程領域相關(guān)研究。E-mail: chun.he963@outlook.com

羅紈（1967-），女。教授，博士生導師，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程領域相關(guān)研究。E-mail: luowan@yzu.edu.cn

責任編輯：趙宇龍