组合改良剂对天津滨海盐碱土的改良效应

桂丕，李化山，田冬，彭冲，王茜徵，江亚雄，叶宇轩，裴福云

摘要 [目的]对天津滨海盐碱土进行培养，筛选出较佳的改良方案，为滨海地区盐碱土的改良提供理论依据。[方法]利用磷石膏（A）、聚丙烯酰胺（B）、园林废弃有机物（C）3种改良剂，通过3因素3水平正交设计，研究组合改良剂对天津滨海盐碱土的改良效应。[结果]不同处理均能不同程度地降低土壤盐分含量，增加养分含量。其中对土壤盐分指标有显著影响的因素是磷石膏（A），最佳方案是A2B1C2；对土壤结构指标有显著影响的因素是聚丙烯酰胺（B）与园林废弃有机物（C），最佳方案是A2B1C1；对土壤养分指标有显著影响的因素是园林废弃有机物（C），最佳方案是A3B2C3。[结论]磷石膏、PAM、园林废弃有机物对盐碱土改良效果的最佳配方为A2B1C2。

关键词 滨海盐碱土；改良剂；正交设计

中图分类号 S156.4+2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）06-0117-04

Improvement Effect of Combination Modifier on Coastal Salinealkali Soil in Tianjin

GUI Pi ，LI Huashan，TIAN Dong et al （Shenzhen Techand Ecology & Environment Co.，Ltd.，Shenzhen， Guangdong 518000）

Abstract [Objective] The soil of Tianjin coastal salinealkali was cultivated to choose a better drainage scheme ，and it can provide theoretical basis for the improvement of coastal salinealkali soil. [Method]The phosphogypsum，PAM，organic garden waste were adopted as ameliorants to improve the property of coastal salinealkali soil in Tianjin by using three factors and three level orthogonal variance analysis. [Result] Different treatments could reduce soil salinity in different degrees， increase nutrient content. Among the factors that the most significant effect on soil salinity index was phosphogypsum，the best formula was A2B1C2. The most significant effect on soil structural indicators was PAM and organic garden waste，the best formula was A2B1C1. The most significant effect on soil nutrient index was organic garden waste，the best formula was A3B2C3. [Conclusion]The recipe（A2B1C2） of phosphorus gypsum， PAM and organic garden waste compounds had the best effect on the improvement of salinealkali soil.

Key words Coastal saline soil；Amendment；Orthogonal design

目前我國滨海地区的盐碱地约1.3×105 km2，其地下水位较高、矿化度高，年蒸发量大于降水量，土壤盐碱化严重[1]。这极大地限制了滨海特色农业园区与湿地公园的建设，制约当地经济发展[2]。当前滨海盐碱地往往结合一定的水利工程措施，配套物理、化学、生物措施进行开发利用[3-5]。

化学改良由于药剂多样、来源广、成本低且效果较佳应用较广。磷石膏是生产高浓度磷复肥时产生的一种工业副产石膏，其主要成分硫酸钙能与土壤溶液中的碳酸钠、碳酸氢钠等发生反应，置换出钠离子，降低土壤的碱性[6]。聚丙烯酰胺（PAM）在土壤中具有吸附、团聚作用，盐碱地中的2价阳离子（如CA2+等）可以分别结合土壤颗粒表面阴离子PAM的负相，形成阳离子桥，即PAM-CA2+-土壤颗粒，不仅降低了土壤中的阳离子含量，也能增大孔隙度，改善土壤结构，起到排盐改良效果[7-8]。园林废弃有机物是经粉碎堆肥后的腐熟料，不仅可提高土壤有机质含量，同时所含的有机酸（如腐殖酸、黄腐酸等）螯合土壤盐离子后释出H+，进而降低土壤的pH，也能够增加有机质含量、改善土壤结构[9-11]。目前，关于磷石膏、PAM、园林废弃有机物三者组合改良滨海盐碱土的最佳参数配比报道较少。为探讨滨海盐碱地复合改良剂的最佳参数配比，笔者采用3种常用改良剂（磷石膏、PAM、园林废弃有机物）分别设置3个水平，通过正交试验，分析不同改良剂对盐碱地的改良效果，为确定滨海盐碱地改良剂各因子最佳配比提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试土壤采自天津市滨海新区南港工业区海岸线地区，按照0～20、20～50、50～80 cm分层取样，试验过程中保持原土层结构。土壤含盐量2.33%～2.56%。盐碱土壤改良材料包括磷石膏、PAM、园林废弃有机物。磷石膏由南京市秦淮区捷发矿粉厂提供；PAM：阴离子型，分子量800万，水解度15%～30%，由河南淼森环保科技有限公司提供；园林废弃物有机肥：园林废弃物腐熟的二次料，由深圳市铁汉生态环境股份有限公司肥料厂提供。

1.2 试验设计 土壤培养试验于2016年5月13日至7月29日在深圳市绿化处树枝粉碎场进行，每盆装土6 kg，每个土层装土2 kg。3种改良剂设计为3个梯度，按L9（33）正交设计表设计，与土壤均匀混合，共9个处理，每个处理3次重复，具体设计见表1。

1.3 测定项目与方法 每盆取3个点，混合均匀，备用。取样时间：初期，土壤及改良剂混匀装盆后；中期，半个试验周期时（第38天）；末期，試验结束时（第77天）。土壤pH用pHs-2C型数字酸度计测定，按土∶水=5∶1方式浸提；土壤电导率用DDS-11A型电导率仪测定，按土∶水=5∶1方式浸提；土壤速效P及有效K参考鲁如坤[12]的方法测定。阳离子交换量（CEC）采用BaCl2-硫酸强迫交换法测定。全盐量参考朱晓涛等[13]的方法测定。

1.4 数据分析 试验数据采用Microsoft Excel（2007）、SAS 9.0进行统计分析，多重比较采用Duncan法（P=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化性质的影响 由表2可知，磷石膏与PAM的添加量与土壤pH高低无必然关系；随着园林废弃有机物施入量的增加，处理间无显著差异，但土壤pH呈下降趋势。且随着培养时间的增加，土壤pH降低。该试验中，最优组合为A3B2C3。方差分析结果表明，磷石膏（A）、PAM（B）、园林废弃有机物（C）三者对滨海盐碱地改良土壤pH的影响由大到小依次为C、B、A。

土壤容重是单位体积自然状态下土壤的干重，是土壤坚实度的指标。土壤容重大，表明土体紧实，空隙少，结构差，保水保肥能力较强，其与孔隙度、渗透率密切相关。由表3可知，PAM添加量与土壤容重无必然关系，但随着磷石膏、园林废弃有机物的加入，土壤容重降低，各处理之间无显著差异。综合容重降幅（末期与初期比较）与末期土壤的容重，最优组合为A2B1C1。

2.2 不同处理对土壤盐分指标的影响 土壤电导率（EC）反映土壤阴阳离子总含量的高低，也是表征土壤混合盐分含量状况最为直观的指标。由表4可知，磷石膏、PAM、废弃有机物的添加量对土壤电导率有一定的影响。对不同时期土壤电导率进行多重比较，结果表明，对土壤电导率的影响效果由优到劣依次为A、C、B；其中末期土壤A1水平与A2水平达显著差异。结合末期土壤的电导率、末期土壤较初期的降幅，A因子以A2水平较佳，B因子以B1水平较佳，C因子以C2水平较佳，即最佳组合为A2B1C2。且随着培养时间的增加，土壤电导率降低。

由表5可知，较土壤改良前，各处理土壤的全盐量均有不同程度的降低。方差分析结果表明，各因素对全盐量的影响由大到小依次为A、C、B。培养中期土壤全盐量A1水平与A3水平达显著差异。随着培养时间的增加，各处理土壤的全盐量呈降低趋势，但中期与末期相差不大，仅个别处理轻微增加。可能原因为7月份天气炎热，蒸发积盐，浇水不足，淋沥盐分，造成土壤全盐含量增加。结合降幅与末期土壤全盐量，最优组合为A2B1C2。

土壤阳离子交换量是表征土壤保蓄、供应和缓冲阳离子养分（NH4+、K+）的指标。由表6可知，培养前后，土壤阳离子交换量变化不大。方差分析结果表明，各因素对盐碱土阳离子交换量的影响由大到小依次为C、A、B。在培养中期和末期，C1水平与C3水平土壤阳离子交换量达显著差异，末期土壤C1水平较C3水平增加7.48%。综合末期土壤阳离子交换量与增幅，最佳组合为A2B1C2。

2.3 不同处理对土壤养分指标的影响 由表7可知，磷石膏、PAM、园林废弃有机物施加量对盐碱土的有机质、有效磷含量影响较大，对土壤速效钾含量无显著影响。方差分析结果表明，对土壤速效钾的影响效果由优到劣依次为C、A、B；对土壤有效磷的影响效果由优到劣依次为A、B、C；对土壤速效钾的影响效果由优到劣依次为C、A、B。有机质含量最高组合为A3B2C3，有效磷含量最高组合为A2B2C1，速效钾含量最高组合为A3B2C3，且随着园林废弃有机物的增加，C3水平培养末期盐碱土含量与C1相比达显著差异，增加17.21%。

46卷6期 桂 丕等 组合改良剂对天津滨海盐碱土的改良效应3 讨论

利用工业副产物改良碱化土壤是目前盐碱地改良中一个行之有效的手段。研究表明，工业废弃物如磷石膏等能改善土壤理化性状，降低土壤pH和碱化度[14]，增强作物的抗逆性，促进作物生长。但磷石膏本身也是一种盐分，添加量过多不但不能降低盐碱地的含盐量，反而会导致土壤盐分累积。张涛等[15]研究发现，添加1 kg/m2磷石膏能显著降低滨海盐碱地表层土壤全盐量，但当磷石膏添加量为3 kg/m2时，表层土壤的全盐量反而显著升高。该研究结果表明，与A1水平的磷石膏施用量相比，A2水平的土壤全盐量、电导率有所降低，但A3水平则增加。这与王金满等[16]和肖国举等[17]的研究结果类似。

PAM由于其独特的分子结构，能增加土壤颗粒间的凝聚力，在一定程度上能够松土、保湿、改良土壤的物理性状，提高盐碱地的生产能力[18-20]。但受来源与价格限制，难以大面积推广，因此确定PAM在盐碱地改良中的最佳范围是应用的重要步骤。刘彩云[21]通过室内模拟试验得出，轻度盐碱化土壤改良的最佳PAM施用量为0.75 mg/g；中度则为1.00 mg/g。该研究结果表明，结合土壤全盐量、电导率、阳离子交换量，PAM用量在B1水平已达到较优的改良效果，B2、B3水平差异不大。在实际应用中，为节约经济成本，PAM一般与其他天然改良剂混合施用。康倍铭等[7]的研究表明，PAM与风化煤、油渣、秸秆分别混合施用均能显著改善土壤结构，提高土壤有机质含量和土壤水分含量。

我国滨海地区的盐碱地除存在盐渍化、碱化问题外，还存在肥力缺乏、土壤结构差等特点，限制植物的生长[22]。研究表明，施用有机肥可以显著增加土壤有机质含量，激发土壤中的氮、磷释放，提高土壤的有效成分[23-24]。该研究表明，随着园林废弃有机物施用量的增加，盐碱地中有效磷、速效钾、有机质含量均增加。可能原因是施用的园林废弃物能大量增加土壤中的微生物，微生物能对盐碱土起活化作用，促使土壤释放出更多的有机质，并减缓土壤全氮、有效磷和速效钾的消耗。

4 结论

土壤改良剂对土壤改良效果明显，土壤性质随着培养时间的变化显著，一般碱度指标随着改良时间的增加而降低。但不同指标的最佳配方不一致，方差分析结果表明，土壤pH改良效果最佳配方为A3B2C3，容重为A2B1C1，电导率为A2B1C2，全盐量为A2B1C2，阳离子交换量为A2B1C2，有效磷为A2B2C1，速效钾为A3B2C3，有机质为A3B2C3。根据因素影响的主次，综合平衡，确定最佳配方。由于电导率、全盐量、阳离子交换量为衡量盐碱地碱度较为重要的指标，因此确定磷石膏、PAM、园林废弃有机物对盐碱土改良效果最佳配方为A2B1C2。

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