次生盐渍化土壤可溶性盐生态消减方法

于倩倩 钱宏兵 许爱霞 王芹

摘 要：根据微生物主导的碳氮互作原理，土壤硝态氮的积累是由于缺乏适当的碳源来接纳这种无机氮源。因此，如果土壤中存在合适的碳源，微生物就会将硝态氮转变成有机态氮，这个过程既能降低土壤溶液中的硝酸根含量，进而降低高盐对作物根系的毒害，还能增加土壤有机质含量，提高土壤肥力。本试验通过向土壤中添加由秸秆和菌剂制备的碳调节剂，为土壤提供了大量合适碳源，快速、高效降低了土壤硝酸根含量，继而缓解了土壤次生盐渍化的发生，为解决大棚土壤次生盐渍化找到了一条经济、环保、简便的新方法。

关键词：次生盐渍化；土壤可溶性盐；土壤改良剂；生态消减

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732001

1 研究背景

近年来，我国设施蔬菜产业发展迅速，生产面积逐年增加，设施面积稳居世界第一。设施蔬菜栽培可以人为地创造可控环境，在一定程度上克服了传统蔬菜栽培面临的反季节和跨区域的供应问题，是现代农业的一次重大变革。设施蔬菜栽培主要方式有日光温室、塑料大棚、连栋大棚等，具有高复种指数、高效益、集约化程度高等特点[1]。“十二五”期间，我国设施蔬菜的种植面积逐年增多、栽培区域不断扩大、生产效益得到了极大地提高，至2015年，播种面积达到400万hm2以上，增加了13.7%[2]。

然而，设施蔬菜栽培过程中普遍存在着施肥过量的现象，在高投入高产出的情况下，多年以上的土壤即会出现次生盐渍化，这些都会是设施蔬菜的品质降低或者收获的量，严重的甚至绝收。已有研究表明，当前的设施农业生产中氮肥的大量施用，其利用率低，导致硝酸盐在土壤表层积累 [3]。虽然前人研究已提出多种解决设施蔬菜大棚土壤次生盐渍化的途径，如测土配方施肥、工程措施、生物除盐、轮作休耕、施用生物有机肥等，但这些措施很有可能会给周围环境带来二次污染，如淹水洗盐则使硝酸根向下淋洗出表层土壤，不但是对氮肥资源造成了极大浪费，还增加了其对地下水和地表水的迁移污染[4-6]。在一种环境友好的生态环境下，为了提高氮肥的资源利用效率，亟需研发一种既能极大的提高土壤氮素资源利用率又可以降低设施土壤次生盐渍化的技术方法。

根据微生物主导的碳氮互作原理可知，如果没有适宜的碳源相结合而转化，无机氮则会转变成硝酸盐而积累。微生物而土壤中的则会利用土壤中的碳源，将土壤中的无机氮同化转变成有机态氮。在这个过程中土壤溶液中的硝酸根会减少，土壤有机质含量还会提升，土壤CEC增多，土壤溶液的盐分含量降低，次生盐渍化的危害就会减少，进而利于蔬菜作物的生长[7]。不同类别的碳源、量及其配比显著影响其在土壤中腐解速率和持续时长，继而影响转化土壤溶液中的硝酸根的作用，因此，筛选合适的碳源配方、合理调控碳源的腐解速率和持续性成为重要的科学问题。为了解决土壤的次生盐渍化问题，本文介绍一种生态型的生物强化碳土壤改良剂来降低硝酸盐含量，进而改善土壤化学性质和养分含量方法。

2 土壤改良剂制备方法

对土壤的物理性质进行改善，作物本身不提供植物养分或者提供养分较少的物料[8]，其利用黏结很多小的土壤颗粒形成大的，并且水稳定的聚集体。由混合碳剂和快腐菌剂依据一定的配比进行制备的改良剂，可以快速降低土壤中的硝态氮含量，使土壤的表层次生盐渍化程度降低，这是生态环保型的简便快速治理土壤次生盐渍化的新技术。混合碳剂的制备方法：以干燥的作物秸秆（小麦、水稻、玉米、稻壳、棉花等）为原料，然后进行粉碎，再按照一定配比（水稻秸秆、小麦秸秆和稻壳粉碎成1～3mm的颗粒，玉米秸秆2～5mm颗粒，棉花秸秆粉碎成5～10mm的颗粒；水稻秸秆：玉米秸秆：小麦秸秆：稻壳：棉花秸秆=5～10：0～5：5～10：0～5：1～3；快腐菌剂为市场通用的快速腐解秸秆碳的商品纤维素分解微生物制剂，每吨土壤改良剂中含0.3～1.0kg快腐菌剂）均匀混合后即可制得混合碳剂。配料的颗粒大小会影响混合碳剂在土壤中的腐解转化速率和程度，进而影响该碳剂在土壤中减少硝酸盐的能力，减弱次生盐渍化土壤可溶性盐含量的效果。各种秸秆的使用比例应按照土壤次生盐渍化程度、气温、土壤理化性状等综合来确定。

3 土壤改良剂使用方法

改良剂使用分为以下几步：以施用量为15～75 t/hm2的标准，把制备好的土壤改良剂均匀撒施在硝酸盐含量较高的土壤表面。由于土壤改良剂中微生物的生物活会受到存放时间及温度的影响，所以为了达到较佳的效果，应在48h内施用；然后用旋耕机对耕层土壤进行深度15cm左右的旋耕；调节耕层土壤水分含量，使其达到30%左右为最佳；一般情况下常温培养10±5d左右，即可明显降低土壤可溶性盐含量。

4 实施案例

选用江苏省泰州市姜堰区张甸镇张前村丰源蔬菜种植专业合作社内一块发生次生盐渍化特别严重的设施大棚，将土壤改良剂均匀的撒在土壤表面，施用量为75t/hm2；使用农机将0～20cm的耕层土壤均匀翻耕1次；测熵灌溉，将耕层土壤水分含量调节至为25%～35%；15d后取土壤样品进行分析。试验前后土壤可溶性盐含量变化及组成见表1。由表1可知，土壤改良剂使发生次生盐渍化土壤的电导率显著变小，由原来的3.69mS/cm降为2.71mS/cm，下降25%以上；硝酸根离子由原来的5.76g/kg降为0.22g/kg，降幅极大；总盐含量也降低了30%以上。硝酸根含量约占整个阴离子总量的3/5左右，在阴离子中含量最多的，所以硝酸根的大幅度下降是导致整个水溶性离子总量下降的主要原因。

5 结论

微生物对土壤中的碳氮转化起着重要作用，一般而言，硝酸根的积累是由于土壤中缺乏相应的碳源供微生物利用对其进行转化。如果土壤中存在合适的碳源，微生物才能将硝态氮转变成有机态氮，这个过程既可降低土壤溶液中的硝酸根含量，减少盐分进入土壤溶液的量，从而降低盐毒害，同时也会增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，增强了養分的供应。本试验结果表明，加入基于秸秆、微生物配制的土壤改良剂可明显降低土壤溶液中硝酸根的浓度，从而减轻土壤的次生盐渍化程度，并且在一定范围内，降低幅度随碳调节剂加入量的增加而显著增强。实验条件下，最多可在原有浓度上降低95%以上。

参考文献

[1]顾京晏，顾卫，张化，等.我国设施农业土壤次生盐渍化生物改良措施研进展[J].北京师范大学学报（自然科学版），2016，52（1）：70-75.

[2]喻景权，周杰.“十二五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望[J].中国蔬菜，2016，1（9）：18-30.

[3]孙凯文.碳调节剂在次生盐渍化土壤中的使用效果及对氮素形态的影响研究[D].扬州：扬州大学，2016.

[4]于田利，潘文杰，郎文培，等.设施栽培土壤质量问题危害及解决对策[J].农业与技术，2018，38（06）：35.

[5]华小梅.我国设施农业产地环境问题与土壤环境保护管理对策[C].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集（第3卷）.北京：中国环境科学学会，2013（5）.

[6]杨静.设施次生盐渍化土壤盐分特征及碳调节剂降盐效果研究[D].扬州大学，2018.

[7]张金锦，增强.设施菜地土壤次生盐溃化的成因、危害及其分类与分级标准的研究进展[J].土壤，2011，43（3）：361-366.

[8]赵永志.设施蔬菜土肥实用技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2014：115.

作者简介：于倩倩（1985-），女，硕士，研究方向：土壤肥料技术推广应用。