沸石腐殖酸复合型土壤调理剂对黄河三角洲盐碱化农田土壤的改良效果

2022-08-04刘严蓬刘卫东安永兴兖煤蓝天清洁能源有限公司山东邹城756兖矿集团有限公司洁净煤技术工程研究中心山东邹城756国投盛世承德科技股份有限公司河北承德06845

安徽农业科学 2022年14期

孟磊，许义，刘严蓬，李亚，刘卫东，安永兴 (.兖煤蓝天清洁能源有限公司，山东邹城 756；.兖矿集团有限公司洁净煤技术工程研究中心，山东邹城 756；.国投盛世承德科技股份有限公司，河北承德 06845)

我国耕地资源紧缺，而大面积土壤盐碱化进一步加剧了耕地资源的紧张局面。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，我国约有盐碱地9 913万hm。改良治理以及合理开发盐碱地资源，是影响我国粮食安全的重要因素，关系到我国农业的可持续发展。黄河三角洲土壤类型主要为潮土、盐化潮土和滨海潮盐土，土壤母质为黄河冲积物,土壤pH在7.5～8.5，有机质含量偏低，氮磷钾严重缺乏，总体养分含量较低。此外由于土壤质地偏轻，土壤毛细管作用强烈，土壤返盐现象普遍，土壤含盐量较高，有不同程度的土壤盐碱化现象。土壤盐碱化造成土壤肥力下降、理化性状退化、土壤结构变差，威胁到大部分作物的生长。

天然沸石是一种多孔结构的含水铝硅酸盐矿物，因其独特的晶体结构和巨大的比表面积，具有强吸附性、离子交换性、催化性、分子筛、酸碱高温耐受性等优良反应特性。沸石是国内外认可的优良土壤改良材料，可以有效降低土壤盐分；改善土壤结构性状；改善土壤养分状况，缓释肥效；增加土壤有机质含量，提高土壤阳离子交换量；提高土壤微生物数量和多样性，增强土壤抑制植物病害的能力。沸石应用于农田土壤改良，对农作物的生长具有明显的促进作用。腐殖酸是由芳香族及多种官能团构成的高分子有机酸。利用腐殖酸改良盐碱土壤，可以明显降低土壤中水溶性盐分，改良盐碱土及防止土壤盐渍化的效果显著。该试验以天然沸石为主要材料，添加矿源腐殖酸材料，形成复合型土壤调理剂，在山东东营黄河三角洲地区进行盐碱化农田土壤改良试验示范，旨在为改良治理以及合理开发盐碱地资源提供技术途径。

1 材料与方法

供试作物。品种为山东神华种业有限公司生产的裕华402(国审玉20196065)。

供试材料。沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(2～5 mm球粒，主要成分为天然斜发沸石，矿源腐殖酸含量≥1%)由国投盛世承德科技股份有限公司提供。磷石膏为山东省滨州市利丰达化工有限公司生产磷酸氢钙的副产品；脱硫石膏取自山东泰山新型建材有限公司。有机无机复混肥料(有机质20%，13-8-9)购自寿光蔡伦中科肥料有限责任公司。

供试土壤。试验地位于山东省东营市广饶县“黄河三角洲农业高新技术产业示范区”内，试验地块为盐化潮土。供试土壤理化性质分别为有机质10.67 g/kg、碱解氮83.17 mg/kg、有效磷14.97 mg/kg、速效钾428.5 mg/kg、pH 8.684、全盐2.0 g/kg、砷18.91 mg/kg、汞0.131 mg/kg、铅37.6 mg/kg、镉0.262 mg/kg、铬89.49 mg/kg、镍40.17 mg/kg。

试验共设7个处理(表1)。其中CK为对照处理，不施用任何土壤调理剂；试验设B、C、D、E共4个不同水平施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂加7 500 kg/hm工业副产石膏辅助盐碱地土壤改良材料处理。处理A和F分别为等用量的天然沸石和沸石腐殖酸复合型土壤调理剂处理。7个处理的肥料用量相同，基肥施用量为600 kg/hm。试验采用小区试验方式，每处理设3次重复，共21个小区。

表1 盐碱地土壤改良材料用量Table 1 Amount of soil improvement materials in saline-alkali land kg/hm2

土壤指标。玉米测产后各处理小区采集0～20 cm土壤样品。土壤pH测定采用pH计法；质量法测定水溶性全盐，并定义：脱盐率=(对照样地可溶性盐总量-处理样地可溶性盐总量)/对照样地可溶性盐总量×100%；环刀法测土壤容重；土壤阳离子交换量采用氯化铵-乙酸铵交换法测定；采用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质；采用碱解扩散法测定土壤碱解氮；采用NaHCO浸提-钼蓝比色法测定土壤有效磷；采用NHOAc浸提-火焰光度法测定土壤速效钾；土壤微生物数量用平板表面涂抹法计数。以上数据均取平均值。

测产指标。每小区选取位于小区内部的有代表性地点，5 m双行6 m面积，测出穗数及20株左右的穗粒数，取约10株样品带入室内风干。干燥脱粒后计量千粒重。玉米产量于播种后118 d进行测定，时间为2020年10月14日。

利用Microsoft excel软件进行数据处理及绘图；用SPSS 22.0软件对试验数据进行统计分析，采用单因素方差分析法检测各数据组间的显著性。

2 结果与分析

从表2可以看出，A～F各处理与对照CK比较，pH均有降低；B、C处理与对照有显著差异，其他处理与对照无显著差异，各处理间无显著差异。施用3 000～4 500 kg/hm的沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(B、C处理)可降低土壤pH。

从表2可以看出，A、D、E处理水溶性全盐含量均低于对照CK，施用6 000～7 500 kg/hm的沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(D、E处理)以及施用6 000 kg/hm的天然沸石(A处理)均能降低土壤中的盐分含量，7 500 kg/hm的沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(E处理)降盐效果最好，脱盐率为24.2%。

经分析，对照CK、A～F处理的土壤容重分别为1.46、1.46、1.45、1.43、1.45、1.37、1.36 g/cm，除A处理外，B～F处理土壤容重均小于对照CK；除F处理与对照差异显著(<005)外，其他各处理与对照之间差异均不显著(>005)，A～F各处理之间差异不显著(>005)。施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂对土壤结构有一定的良性影响，由于作用时间短，不同用量之间差异不明显，效果还未明显显现。

表2 土壤pH、全盐含量及脱盐率Table 2 Soil pH,total salt content and desalination rate

从表3可以看出，A～F各处理土壤阳离子交换量均高于对照CK，且与对照之间都有显著差异(<0.05)；A～F各处理土壤有机质含量均高于对照，但与对照之间均无显著差异(>005)；A～F各处理土壤碱解氮含量均高于对照，A和B处理与对照无显著差异(>005)，其他处理与对照之间差异显著(<005)；A～F各处理土壤有效磷含量均高于对照，且与对照之间均无显著差异(>005)，各处理之间也无显著差异；除E处理外，其他处理土壤速效钾含量均小于对照，各处理与对照之间均无显著差异(>005)。

施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(B～F处理)可显著提高土壤阳离子交换量；可提高土壤有机质含量，但效果尚不显著；土壤碱解氮和有效磷含量都有提高，但速效钾含量多为降低。阳离子交换量的大小可以作为评价土壤保肥能力的指标，施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂可以有效改善土样养分状况，提升土壤的保肥能力。综合几项指标，施用7 500 kg/hm的沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(E处理)改善土壤养分状况，较其他用量效果更佳。

从表4可以看出，A～F处理土壤中细菌数量和真菌数量均大于对照CK，且各处理与对照之间差异不显著(>005)；除B、C处理，其他处理土壤放线菌数量均高于对照，且各处理与对照之间差异不显著(>005)。总体来看，施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂能够提高土壤微生物数量，除3 000和4 500 kg/hm施用量，其他施用量对土壤微生物数量都有显著增加作用。

各小区玉米产量为7 200～9 000 kg/hm，由于盐碱、播种期偏迟等影响因素，玉米籽粒千粒重未达到品种推荐的375 g。从表5可以看出，除B处理外，其他处理千粒重和玉米产量都高于对照CK，D、F处理较对照有显著提高(<005)。B处理较对照出现减产，可能是因为土质分布不均匀造成玉米植株生长弱，穗粒数和千粒重降低，也可能由于工业副产脱硫石膏施用量过大造成的。各小区玉米千粒重与产量之间存在一定的正向关联。施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂可提升玉米产量。以单独施用6 000 kg/hm沸石腐殖酸复合型土壤调理剂(F处理)增产效果最佳，最高增产可达24.09%。从同等用量的处理A和F比较看，施用沸石腐殖酸复合型土壤调理剂较单一施用天然沸石增产幅度大。

表3 土壤化学指标Table 3 Soil chemical indexes

表4 土壤微生物数量Table 4 Quantity of soil microorganism CFU/g

表5 玉米测产数据Table 5 Yield measurement data of maize

3 讨论

天然沸石和腐殖酸都是良好的土壤改良材料，用于盐碱地改良都有良好的效果，将天然沸石与腐殖酸复合使用改良盐碱土壤，其效果优于单独使用天然沸石或腐殖酸的改良效果。我国农田土壤盐碱化问题严重，只山东黄河三角洲区域就分布着大面积的盐碱地。研发环保高效的沸石腐殖酸复合型土壤调理剂，可以为提高盐碱地利用与生产效率、减少化学肥料使用量、建设绿色高效农业提供有力的技术支撑。产品技术成熟后进行大面积推广应用，可以促进盐碱地高效低成本开发利用，获得良好的社会效益和经济效益，具有广泛的应用前景。