设施硫基型盐渍化土壤修复技术研究

吴 星，赵 虎，苏天明，王 萌，赵曾菁，李 琴，宋奇琦，龚明霞，何 志，王日升 *

(1.广西农业科学院蔬菜研究所，广西 南宁 530007；2.广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007；3.广西大学农学院，广西 南宁 530004)

1 材料与方法

1.1 试验材料

吸盐试验供试作物：苏丹草(新苏3号，新疆农业大学选育)，紫花苜蓿(中苜5号，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所选育)，田菁(鲁菁1号，山东省农作物种质资源中心选育)，芝麻(Sesamumindicum)、猪毛菜品种为常规品种，菜心(BrassicacampestrisL. ssp.Chinensisvar.utilisTsen et Lee)为广西农业科学院蔬菜所选育的桂甜菜心1号。“洗盐+吸盐”修复试验供试作物：辣椒(CapsicumannuumL.)和苦瓜(MomordicacharantiaL.)品种分别为广西农业科学院蔬菜所选育的桂椒9号和桂农科5号。

1.2 试验方法

1.2.3 “洗盐+吸盐”修复技术应用效果试验 2017年6-8月在五塘某合作社基地，以轻度盐渍化大棚土壤为研究对象小区试验。试验设4个处理：不处理土壤+苦瓜(NTB)、处理土壤+苦瓜(TB)、不处理土壤+辣椒(NTP)、处理土壤+辣椒(TP)，每个小区20 m2，各处理设3次重复。不处理土壤为轻度硫基型盐渍化土壤，处理土壤为经过免耕泡水5 d洗盐处理后轮作芝麻吸盐处理，然后在组合处理后的土壤上种植苦瓜和辣椒，各处理的田间管理相同。

1.3 土壤样品采集及测定指标

“洗盐+吸盐”组合应用效果试验：盐渍化土壤在“洗盐+吸盐”处理前、后采用“X”形5点采样法，采集0～20 cm土层样品，测定可溶性盐含量。采收期调查各处理苦瓜和辣椒的小区产量。

1.4 测定项目及方法

1.5 统计分析

采用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计和制作图表。采用SPSS 18.0软件中的Duncan′s新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 “洗盐”修复结果

2.1.1 “洗盐”对设施土壤可溶性盐含量的影响 如图1a所示，6个泡水处理的耕作层土壤可溶性盐含量显著降低，盐渍化程度由泡水前的轻度盐渍化(可溶性盐含量>0.20 %)降为微盐渍化(<0.20 %)，表明泡水可降低土壤盐渍化程度。NT5、NT10和NT15处理的洗盐率分别为52.02 %、53.69 %和54.59 %(图1b)，处理间差异不显著，表明免耕条件下一定时间内增加泡水时间对洗盐率的影响不显著；T5、T10和T15处理的洗盐率分别为54.94 %、57.34 %和63.72 %(图1b)，说明翻耕条件下一定时间内洗盐率随泡水时间的增加而显著升高。可见一定时间内翻耕泡水时间越长洗盐效果越好，而免耕泡水处理无此规律。

此外，日常课程中采用网络教学平台收集过程性数据，包括平时测试分数、资料查阅情况以及教师发布内容完成情况等；在课堂中教师记录学生上课表现，工作台整理情况等，共占课程评价的30%。新的评价机制降低了最终考试成绩在总体成绩中所占的比例,更多的是综合考查学生的综合能力和专业应用能力，也调动了学生的学习热情，增强课程培养学生学习能力的作用。

图柱上不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同Columns of the same legend with different letters are significantly different, P<0.05, the same as below图1 泡水洗盐对设施土壤可溶性盐含量及洗盐率的影响Fig.1 Effect of salt leaching on content of soluble salt and salt leaching rate of facility soil

2.2 吸盐修复结果

表1 泡水对土壤养分及盐分下降率的影响

注：表中数据为平均值±标准误，同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: Data are mean± SD, data on the same column with different letters are significantly different (P<0.05), the same as below.

表2 轮作对土壤可溶性盐含量的影响

表3 轮作对土壤养分含量的影响

2.2.2 “吸盐”对设施土壤养分含量的影响 表3所示，轮作6种作物后土壤养分(全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)含量变化不同， SS和SP处理的土壤碱解氮、有效磷含量显著增加，速效钾含量显著降低，MS、SI、BC处理的土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均降低，SC处理的全氮、有效磷、速效钾含量显著降低，但碱解氮含量显著升高，SI处理的土壤全氮和速效钾含量下降率显著低于SC处理，碱解氮和有效磷含量下降率(18.25 %、49.92 %)均为最高，总养分(全N+碱解N+有效磷P+速效钾K)下降率(140.58 %)最高(表4)，表明轮作6种作物对土壤养分(全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)含量的影响不同，SI对养分含量的影响最大，可能的原因是各作物吸收利用养分的种类和能力不同，芝麻吸收养分的能力较其他5种作物强。

2.2.3 “吸盐”对设施土壤容重、总孔隙度和pH的影响 表4所示，轮作处理有效降低了土壤容重(降幅为11.82 %～35.22 %)，增加了土壤总孔隙度(增幅为18.86 %～64.27 %)，其中SI处理土壤容重降低的幅度及总孔隙度增加的幅度最大；不同作物轮作在一定程度上影响了土壤pH的变化，SS、SC、SI处理后土壤pH有所降低，而BC、SP处理则提高了土壤pH。说明SI有利于降低土壤容重，提高土壤总孔隙度。

2.2.4 “吸盐”对设施土壤微生物的影响 土壤微生物的数量影响土壤质量，并且对土壤质量的变化反应敏感，是评价土壤质量的生物指标[27]。轮作6种作物，提高了土壤有机质含量，增加了土壤细菌、真菌和放线菌数量(表5)。其中SI处理的土壤细菌数量增加了149.02 %、微生物总量增加了134.75 %为6个处理中最高，并与其他处理间差异显著，说明SI最有利于土壤微生物的增殖和改善土壤质量。

2.2.5 “吸盐”对设施土壤交换性钾、钠、钙、镁含量的影响 表6所示，除了SS和SP处理，其他处理阳离子总浓度(K++Na++Ca2++Mg2+)均显著降低，其中SI处理降低的幅度(46.20 %)最大，表明SI提高土壤通透性和水分淋洗效应的效果较其他处理好。轮作处理后交换性Na+的含量显著降低，其中SI处理降低的幅度显著高于SS，表明SI处理降低土壤发生板结的效果好。SI处理的土壤Mg2+含量以及Mg/K比例降低，SI处理后可能导致作物缺镁。SI处理后Ca2+饱和度、Ca/K等指标均呈增长趋势(表7)，表明SI提高了土壤钙的供应能力。

表4 轮作对土壤容重、总孔隙度和pH的影响

表5 轮作对土壤有机质含量和微生物数量的影响

表6 轮作对土壤主要交换性阳离子含量的影响

表7 轮作对土壤钙离子饱和度、Ca/K和Mg/K比值的影响

2.3 “NT5+SI”组合修复技术的应用效果

表8所示，“NT5+ SI”处理后大棚土壤可溶性盐含量分别下降低60.19 %和60.63 %，盐渍化程度由处理前的轻度盐渍化降为微盐渍化；大棚土壤经“NT5+SI”处理后种植苦瓜和辣椒，小区产量分别比对照增加28.72 %和31.15 %，增产效果显著。说明组合技术处理有效降低了土壤盐渍化程度，并显著提高了苦瓜和辣椒产量。

3 讨 论

3.1 “洗盐”对设施盐渍化土壤盐分和养分的影响

本研究结果表明，免耕和翻耕泡水处理均显著降低了0～20 cm土层可溶性盐含量，其中免耕泡水

表8 “NT5+ SI”处理对土壤可溶性盐含量及苦瓜、辣椒产量的影响

5 d处理的洗盐率为52.02 %，翻耕泡水处理的洗盐率高于免耕泡水。黄歆贤等[28]的试验结果表明，泡田洗盐30 d后，试验区0～20 cm土层脱盐率为36. 30 %和43. 80 %，茅国芳等[16]则认为，漫灌洗盐8 d后，脱盐率均值可达54.76 %。本研究中泡水洗盐降低土壤盐分的结果与前人报道的结果基本一致[29]，免耕泡水5 d处理的洗盐率与漫灌洗盐8 d[16]的接近，但高于泡田洗盐30 d的脱盐率[28]，可能的原因是本研究中泡水洗盐处理与漫灌洗盐方法相似，洗盐时间也相近，而泡田洗盐用水量大，处理时间长，淋洗到土壤底层的盐分存在返盐的可能。灌水洗盐降低盐分含量的原因是，灌水后盐分溶解于水，一部分随径流水排出，一部分随渗漏水垂直下渗到土壤深层[30]。本研究结果表明，翻耕泡水洗盐率高于免耕泡水，原因有以下几点，一、翻耕本身可以降低土壤盐分含量[31]；二、相比免耕，翻耕改善了土壤结构，增大了土壤孔隙度[32]，使水分入渗能力增强[33]，因此翻耕泡水盐分随水入渗到土壤深层的量多于免耕；三、免耕保护了表层土壤微孔隙和其连续的孔隙路径[34]，提高了土壤稳定性渗透率和饱和导水率[35]，使土壤持水量增大[33]，因此免耕泡水减少了盐分随径流水排离土壤的量，故翻耕泡水降低土壤盐分的量高于免耕，因此翻耕泡水洗盐率高于免耕泡水。

本研究结果表明，一、免耕和翻耕泡水处理的土壤全氮、全磷、全钾等养分含量均降低，且养分下降率总和随着泡水时间的增加而增加；二、翻耕泡水养分下降率总和均高于免耕泡水，其中免耕泡5 d处理养分下降率总和最低。杨建军等[36]研究表明，灌水洗盐后土壤硝态氮含量降低、速效磷和水浸提磷含量增加，而本研究洗盐后氮素下降的结果与其灌水洗盐结果一致，而磷素含量变化与其不同，可能原因是，杨建军等[36]采用持续灌水，溶解出的大量磷素只能残留在土壤中，致使有效磷等含量升高，而本研究泡水时间1 d只有10 h，虽然土壤干湿交替导致氧化还原电位发生变化，致使土壤中难溶性磷溶解增加了磷素水平，但第2天又随径流水排出，因而全磷含量降低。本研究翻耕泡水土壤总养分下降率高于免耕泡水，原因可能是翻耕后土壤孔隙度增加[32]，水分入渗能力增强[33]，增加了土壤颗粒上养分离子的溶解量，加速了养分的淋洗，而免耕处理提高了土壤稳定性渗透率和饱和导水率[35]，使土壤持水量增大[33]，因此免耕泡水利于溶解于水中的养分在土壤中保留，减少养分的淋溶损失[37]，所以翻耕泡水总养分下降率高于免耕泡水。

3.2 “吸盐”对设施盐渍化土壤盐分和养分的影响

研究表明，种植作物后，土壤有机质，全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量降低[41-42]，而秦嘉海等[20]和赵可夫等[21]的研究表明种植鲁梅克斯草、碱蓬耐盐作物后，土壤有机质、速效 N、P和K含量增加。本研究结果表明，轮作苏丹草等6种作物后，土壤有机质含量增加，这与秦嘉海[20]和赵可夫[21]的结果一致，但与王金龙和阮维斌的结果相反[41]，原因可能是每种作物根系活动对土壤微生物的影响不同。轮作芝麻、紫花苜蓿和菜心后，土壤全氮，碱解氮，有效磷，速效钾含量降低，这与王金龙等[41]、李元等[42]的研究结果一致。其中轮作芝麻土壤养分下降率总和最大，可见芝麻吸收土壤养分的能力较其他5种作物强。

3.3 “吸盐”对设施盐渍化土壤理化性状及微生物数量的影响

土壤盐渍化降低土壤的通气性、透水性、土壤有机质含量及 N、P和K有效性，导致土壤板结[43]，种植耐盐植物可以改善土壤物理性状[20]。本研究结果显示，轮作6种作物后，增加了土壤总孔隙度，提高了土壤通气、透水性，这与张晓琴和胡明贵[40]的研究结果一致。土壤阳离子组成是土壤高产的重要指标之一[44]，土壤阳离子总浓度的降低，反映了土壤通透性和水分淋洗效应的增强[43]。本研究结果显示，轮作紫花苜蓿、田菁、芝麻和菜心显著降低阳离子总浓度，其中轮作芝麻处理降低的幅度最大，说明轮作芝麻增强土壤通透性和水分淋洗效应的效果最好。

土壤微生物参与土壤有机质的分解和养分循环，调节土壤中各种生物化学过程，是评价土壤质量的生物指标[27,45]。种植耐盐作物有利于提高土壤细菌、真菌、放线菌的数量[22]。在温室内种植甜玉米等增加了土壤细菌和放线菌的数量[42]。本研究结果显示，轮作6种作物后，土壤细菌、真菌和放线菌数量均显著增加，这与前人[22,42]的研究结果一致。其中轮作芝麻处理微生物总量和细菌数量增加的幅度最大，说明轮作芝麻最有利于提高土壤微生物的活性和改善土壤微生态环境。

3.4 “洗盐+吸盐”对设施盐渍化土壤盐分含量及作物产量的影响

灌水洗盐和种植耐盐作物吸盐均有较好的脱盐效果，组合应用效果更佳，研究表明，滨海盐渍土在经灌水洗盐和种植紫花苜蓿组合处理后，耕作层土壤可溶性盐含量降低了63.70 %[46]。本研究结果表明，大棚轻度盐渍化土壤经“免耕泡水5 d+轮作芝麻”组合修复后，可溶性盐含量降低60.00 %以上，修复效果显著。此外，本研究还发现，在经“免耕泡水5 d+轮作芝麻”组合修复后土壤上种植辣椒和苦瓜，小区产量显著增加。

4 结 论

免耕泡水5 d洗盐率高，土壤养分下降率低，省时省工是最优的洗盐处理。轮作芝麻处理吸盐率高，改善土壤理化性状及微生态环境效果好，适于修复设施硫基型盐渍化土壤。“免耕泡水5 d+轮作芝麻”组合修复轻度盐渍化土壤效果好。

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