不同改良剂对微咸水灌溉土壤盐分含量的影响

杨军 邵玉翠 高伟 任顺荣 高贤彪

摘要：采用盆栽试验方法，研究了在盐碱土中分别施入不同配比的褐煤、沸石、牛粪、醋渣、石膏及木质素有机物对盐碱土的改良效果。结果表明：各改良剂降低了土壤的pH值，CO32-、HCO3-离子含量，以及K++Na+离子占阳离子的比例；同时土壤中SO42-、Ca2+、Mg2+含量增加，从而改善了土壤离子组成，增强了土壤的团聚性，改善土壤结构，利于盐分离子的淋洗，使土壤碱性和盐分降低。各处理中以施入35%木质素有机物+35%牛粪+30%石膏(T3)的改良效果较好。

关键词：改良剂；微咸水；土壤全盐量；土壤pH值

中图分类号：S156.4 文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.01.010

Effects of Different Soil Amendment on Salt Content of Soil Under Irrigating with Brackish Water

YANG Jun, SHAO Yu-cui, GAO Wei, REN Shun-rong, GAO Xian-biao

( Tianjin Institute of Agricultural Resource and Environment Sciences, Tianjin 300192,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: The effect of soil improvement of applying the different ratio of lignite, zeolite, cattle manure, vinegar residue, gypsum and lignin organic on salinization soil was studied by pot experiment. The results showed that the amendment decreased pH, the content of CO32- and HCO3-, and the proportion of K++Na+. Meanwhile, the content of SO42-、Ca2+、Mg2+ in soil was increased. Thereby, it improved the soil ionic composition and soil structure, and enhanced the aggregate capacity of soil, favorabled to the leaching of ions, reduced the soil alkaline and salt. Among all treatments the better effect of improvement saline alkali soil was the treatment 3 with 35% lignin organic +35% cattle manure +30% vinegar residue.

Key words: soil amendment; brackish water; soil total salt content; soil pH value

盐碱土是地球陆地上分布广泛的一种土壤类型，约占陆地总面积的25%[1]。在人口不断增加，耕地日趋减少和淡水资源不足的严重压力下，如何利用大面积的盐碱土发展可持续农业，是国际上和农业科学技术迫切需要解决的重大课题[2]。改良盐碱土是一项复杂、难度大、需时长的工作。目前，所采用的改良方法很多，例如工程水利措施、增施有机肥、种植盐生植物等[3-4]，但是这些方法有的投资过大，有的见效慢[5]。施用土壤改良剂是有别于传统土壤改良的方法技术，在一定程度上可以改善土壤理化性状，增强土壤保土保水能力，增强土壤中微量元素的有效性，提高土壤肥力，同时还能提高土壤中微生物和酶活性，抑制病原微生物，促进植物对养分和水分的吸收，增强植物的抗性[6-8]；降低重金属污染土壤中重金属Cd、Pb、Zn等的迁移能力，抑制作物对重金属吸收[9]。对盐碱土的改良过程中，只是一种或两种改良物质的应用，存在以下缺点：一是改良物质用量大，成本高；二是改良效果单一，只注重对土壤的改良，忽视了对土壤的培肥及提高作物的耐盐能力[10]；最后，人工合成的高分子化合物的高成本以及潜在的环境污染风险，限制了它的广泛应用[11]。因此，研究多种物质的配合对盐碱土的改良作用及其机理，是当前盐碱土改良过程中急需解决的问题，这对于降低改良物质的用量及成本，并将其商品化具有重要意义。

笔者选用6种环保、施用方便的有机废弃物及工业废渣作为土壤改良剂，通过小麦盆栽试验，研究了褐煤、沸石、牛粪、醋渣、石膏及木质素有机物(二铵绝佳配，泉林三农)的组合对盐碱土的改良作用及对土壤pH值、电导率和盐分含量的影响，筛选出适宜盐碱地改良的土壤改良剂及其配比，探索出一项改良治理盐渍土的措施，同时为改良剂组合的商品化及应用和推广提供理论依据。

1材料和方法

1.1试验材料与设计

试验于2010年4─6月在天津市农业资源与环境研究所盆栽试验区进行。盆栽土壤取自天津市静海县蔡公庄乡四党口村小麦地表层（0～20 cm）土壤，土壤主要化学性质见表1。试验作物为春小麦(辽春10号)，4月8日播种，4月16日出苗，6月25日收获。

试验共设7个处理，3次重复，见表2。盆栽使用直径260 mm、高300 mm的花盆，土壤通过2 mm筛后装盆，每盆装土13 kg。土壤改良剂的施用量为3 000 kg·hm-2，按花盆表面积（0.053 m2）计算后一次性均匀地撒在土壤表层，然后将其与0～20 cm土壤充分混匀。同时每盆施入尿素1.3 kg、过磷酸钙3.3 kg和氯化钾0.7 kg作基肥。浇淡水后进行播种，每盆播种42粒，覆土。小麦出苗后，根据土壤墒情进行灌溉，T1～T6处理进行淡水与咸水轮流灌溉，T7处理只进行淡水灌溉。在每个盆下放置1个接水盆，防止灌溉水渗出。试验期间降雨量、灌溉水量及其主要化学性质见表3。

1.2测定指标和方法

测定样品为基础土样及小麦收获后0～5 cm、5～20 cm和＞20 cm深度土样。将过1 ｍｍ筛后的待测土样按1∶5土水比与去CO2的蒸馏水混合，振荡、过滤，滤液为待测液。以下项目的测定参照《土壤理化分析》[12]、《土壤农化分析》[13]等的相关方法。

pH值：pH计(梅特勒S30K)测定； EC：电导率仪(梅特勒S30K)测定；全盐：重量法； CO32-和HCO3-：双指示剂中和滴定法； Cl-：AgNO3 滴定法； SO42-：EDTA间接络合滴定法； Ca2+和Mg2+：EDTA滴定法； K+和Na+：差减法。

1.3数据处理

采用Microsoft Excel 2003和DPS统计软件进行数据、图片处理分析。

2结果与分析

2.1 不同改良剂对土壤pH值和EC值的影响

pH是土壤重要的基本性质，也是影响肥力的因素之一。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性。对于碱土而言，了解其pH值具有更大的意义[14]。不同的改良剂对土壤pH值的影响见图1(a)。从图中可以看出： T7处理3层土壤pH值均显著(P<0.05，下同)高于其它处理，可见在不施改良剂的情况下灌溉淡水使各土层的pH值升高。在施用改良剂的5个处理中，0～5 cm土层土壤pH值范围在7.60～7.96之间，平均值为7.77；5～20 cm土层土壤pH值范围在7.61～7.88之间，平均值为7.80，各处理差异不显著；＞20 cm土层土壤pH值范围在7.68～7.90之间，平均值为7.76。各土层土壤pH值的平均值均低于基础土壤的pH值(7.90)，但变化较小。由此可见，各改良剂在一定程度上均能降低土壤的pH值。

在一定的浓度范围内，溶液的含盐量与电导率(EC)呈正相关，因此，土壤浸出液的电导率数值能反映土壤含盐量的高低。图1(b)为不同改良剂对土壤电导率的影响。由图可以看出，在小麦收获后不同处理不同土层土壤EC值发生了较大的变化，所有处理3个土层的EC值都高于种植前的EC值(263 μs·cm-1)。T7处理各土层EC值均显著低于其它处理，可见咸水灌溉使土壤的EC值明显上升。除T5外，其它处理3个土层的EC值均呈现5～20 cm<0~5 cm<20 cm以上的变化趋势。0～5 cm和5～20 cm 2个土层的EC值在咸水灌溉的6个处理中的差异都未达到显著水平，而在＞20 cm土层中，T3处理的EC值显著高于处理T1和T6。

2.2不同改良剂对土壤全盐的影响

由图2可见，小麦收获后不同处理不同土层中全盐含量都发生了变化，而且3个土层全盐含量都高于基础土样的全盐含量（0.106 %）。从不同土层看，除处理T4外，各处理5～20 cm土层全盐的含量最低；0～5 cm较高，＞20 cm土层全盐含量最高，这与土壤EC值的变化规律一样，同时有很好的对应关系。底层土壤的全盐含量高，说明试验中，有一部分盐分随灌溉和降雨淋洗到较深层的土壤中。另外，试验中每盆小麦下面都放置有小盆，因此渗漏出来的水并未流走，在土壤水分蒸发的时候还可从小盆里吸取一定的水，从而淋洗掉的部分盐又进入底层土壤。同时，试验也表现出表层土壤聚盐的现象。从不同处理上看，T3处理＞20 cm土层土壤全盐含量最高，达到了0.413 %，T7处理各土层全盐含量都明显低于其它处理，由此可见，灌溉咸水使土壤中盐分含量显著增加。

2.3不同改良剂对土壤阴离子的影响

施用改良剂能够普遍降低土壤中的CO32-积累程度，降低程度几乎达到了100%(见图3)，而未施改良剂的T6和T7中，各土层均含有一定量的CO32-，尤其是T7处理的0～5 cm土层，CO32-含量达到了0.006 3%，占阴离子比例为10.01%（表3）。其原因是一方面改良剂中含有大量的酸性物质，能将碱土中的CO32-和HCO3-分解，另一方面改良剂中大量的Ca2+与CO32-反应生成CaCO3沉淀，从而使CO32-的量降低。

由表4可见，从HCO3-含量占阴离子总量的变化分析，除T7外，其它处理各土层中HCO3-离子所占比例均有较大的降幅，此外，与T6相比，T1、T3、T4和T5的5~20 cm与＞20 cm土层中的HCO3-比例也有一定的降低，可见，除T2处理的改良剂外，其它改良剂在咸水灌溉下对土壤中的HCO3-有降低作用，从而起到改良土壤碱性的效果。

试验过程大量增加了土体中Cl-的含量，其中＞20 cm土层增加最多。除T7处理中含量较少以外，其它6个处理的Cl-含量相差不大，由此可以推断，土壤中Cl-的大量累积主要是灌溉的咸水带入的。从表4还可以看出，与T6相比，施用改良剂对Cl-含量占阴离子总量比例的改变效果并不明显，各处理间的差异也不大。

由图3和表4还可看出，与Cl-的变化相似，灌溉微咸水和施用改良剂增加了土体中SO42-的含量，也加大了SO42-含量占阴离子总量比例。改良剂为土壤提供了充足的SO42-，随着改良剂的施入，土壤中SO42-含量增加，HCO3-占阴离子的比例降低，因此随着改良剂的加入，土壤中中性可溶性盐增多，从而可以促进土壤碱化度的降低[15-16]。

2.4不同改良剂对土壤阳离子的影响

从表5中可以看出，Ca2+比例呈现出随土层深度的增加而增大的变化规律，其中以T3处理最高，其次为T4和T2处理。施用改良剂和灌溉微咸水亦增加了土壤中Ca2+的含量(图4)，只灌溉清水的T7处理与基础土样相比，Ca2+的变化不大。由于改良剂为土壤提供了充足的Ca2+，土壤中Ca2+占土壤阳离子比例增加了，有利于将土壤胶体复合体中的Na+代换出来，因此有利于土粒由互相排斥到互相粘结及团粒的形成，改善土壤结构。Na+被代换下来后形成的Na2SO4可随水移动排除出土壤，使土壤碱性和盐分降低[17-18]。

由表5可见，Mg2+比例在各土层间的变化不大，施用改良剂后有一定的提高，T3处理提高的程度最大，与基础土样相比3个土层分别上升了65%，85%，90%；而未施改良剂的T6处理则分别上升了72%，58%，27%。由此可见，改良剂的施入使中下层土壤中Mg2+的比例大幅升高，从而起到改善土壤离子组成的作用。

图4显示了施用改良剂和灌溉咸水对土壤K++Na+含量影响较大。虽然土壤K++Na+有上升的趋势，但土壤K++Na+占阳离子的比例在施加改良剂的情况下是下降的，T3和T4处理0~5 cm土层的钾钠百分含量与T6和T7处理比较分别下降了1.29%，0.58%，7.07%，6.41%，说明土壤离子组成得到了改善。此外， K++Na+含量在5~20 cm土层中含量均低于＞20cm土层，因此可以认为，本试验在灌溉微咸水条件下施用改良剂使K+、Na+部分淋洗出小麦根系主要分布的土层中，从而降低了K+、Na+对小麦的危害。

3结论与讨论

（1）利用微咸水对盆栽小麦进行灌溉，施用不同配方的改良剂对土壤pH值和EC值有较大的影响。各配方改良剂均能在一定程度上降低土壤pH值，但灌溉微咸水也提高了土壤浸出液的EC值。

（2） 灌溉微咸水使土壤中全盐含量显著增加，一方面是由于微咸水的含盐量较高，另一方面是因为本试验中部分淋出土体的水又被土壤重新吸收。综合考虑8个阴阳离子在土体中的垂直变化规律、含量变化以及离子组成变化，可以得出T3处理(35%木质素有机物+35%牛粪+30%石膏)对改良土壤碱性、改善土壤离子组成、降低有害离子的含量效果最佳，是本试验中最优的改良剂配方；T4(35%醋渣+35%牛粪+30%石膏)处理效果次之。

（3） 本试验中选用的改良剂原料除醋渣外，均是商品性很强的材料，价格偏高，有的还不易获得。因此，根据当地实际情况，寻找廉价、易得的原材料，进行配方试验将是进一步研究的方向之一。

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收稿日期：2011-09-02；修订日期：2011-10-25

基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目 (2009BADA3B05)

作者简介：杨军（1982-），男，云南红河州人，硕士，主要从事盐碱地改良与无土栽培研究。