添加秸秆和石膏改善滨海盐渍土盐分淋洗效果的试验研究

贺园春，罗纨，贾忠华，张裕，张大伟，艾伯汉，陆培榕，许青

添加秸秆和石膏改善滨海盐渍土盐分淋洗效果的试验研究

贺园春，罗纨*，贾忠华，张裕，张大伟，艾伯汉，陆培榕，许青

（扬州大学 水利科学与工程学院，江苏 扬州 225009）

【目的】探讨添加石膏和秸秆对滨海滩涂盐渍土盐分淋洗效果的改善作用。【方法】采用直径为20 cm，土层深度为60 cm的土柱开展室内试验，设置了对照组、秸秆覆盖、石膏覆盖以及秸秆+石膏覆盖4种试验处理；土柱饱和后观测了时长为5个淋洗周期（）的排水质量浓度变化，每2 L排水取淋洗液测量电导率、pH值和钠钾钙镁离子质量浓度；比较了土壤盐分淋洗过程中及试验结束后土壤e和值变化。【结果】①石膏覆盖处理和秸秆覆盖处理的土壤饱和电导率及交换性钠百分率在淋洗了5个淋洗周期后均达到脱盐标准(e=4.0 dS/m)。②土壤盐分淋洗效果递减次序为秸秆+石膏覆盖>石膏覆盖>秸秆覆盖=对照组。【结论】在滨海滩涂盐渍土壤改良过程中，单独添加石膏覆盖或添加秸秆+石膏覆盖均可改善土壤的理化性质；秸秆+石膏覆盖处理对盐分淋洗有促进作用，单独使用则无明显效果。

盐渍土；秸秆；石膏；淋洗；脱盐

0 引言

【研究意义】江苏沿海滩涂面积占全国1/4以上，且每年以不低于2%的速度增长[1]。适度围垦和开发利用是补充当地农业耕地资源的重要方式[2]。不过，新垦土地的土壤含盐量较高，不能直接用于农业生产[3-4]。仅通过自然排水和植物群落演替来降低土壤盐分，往往需要数年的时间[5-6]，不利于实现土地开发的价值。为了早日实现土壤脱盐目标，一般通过建设人工排水系统来加快降雨或灌溉水对土壤中可溶性盐的淋洗。但是，新垦滩涂土壤结构性差、排水不畅，盐分随排水输出的速度缓慢，导致土壤脱盐效果差、改良周期长。为此，可结合物理、化学等改良方法，通过增加土壤有机质来改善土壤结构，同时利用化学离子置换的方式加快土壤中有害盐分离子的排出。

【研究进展】作物秸秆是粮食生产的副产品，对其合理利用可实现变废为宝，资源回收利用的良性循环。秸秆还田，覆盖在土壤表面可以有效保持土壤水分、减少蒸发以及盐分积累，改善土壤水盐环境[7]。腐熟秸秆提供的胶结物质用于形成土壤团聚体[8-9]，降低土壤的体积质量和提高土壤总孔隙度，增加土壤有效持水率[10]，可以提高土壤腐殖质量[11]。崔士友等[12]在江苏沿海地区的研究发现，秸秆覆盖有效增强了雨季滨海重盐土的淋洗效果，常年降雨量能够满足土壤剖面80%的脱盐要求。张蛟等[13]研究发现，秸秆覆盖量为15 t/hm2时，可显著改变气象条件对土壤盐分季节性变化特征的影响，有利于滩涂重度盐渍土的改良。Son等[14]对于韩国滩涂盐碱土改良的室内试验研究发现，盐渍土壤中加入新鲜稻秸秆后，由于有机质未能腐解发挥作用，短期内对于土壤盐分淋洗没有显著作用。

基于离子置换理论，石膏常被作为一种化学改良剂而用于农业区盐碱地改良[15-16]。石膏微溶于水，可作为钙离子（Ca2+）的来源，取代吸附在土壤胶体上可交换钠离子（Na+）。周铸等[17]研究发现滴灌结合石膏有利于加快耕作层盐碱土改良过程；高慧敏等[18]发现应用石膏及有机物料为土壤改良剂来提高作物产量在半干旱地区显示出良好效果。在雨水丰沛的沿海地区，添加石膏来改良滩涂盐碱土具有较低的生态风险，可以作为滩涂盐渍土壤的有效改良剂[19-20]。

【切入点】现有研究对使用单一材料改良盐碱地的效果与原理关注较多，但对不同材料组合使用的综合改良效果以及离子组成变化关注不足。相关文献中有不少针对干旱半干旱地区以及沿海地区盐渍化土壤改良的研究，但缺乏针对滨海滩涂新垦盐分快速淋洗过程及添加剂作用的研究。【拟解决的关键问题】探讨添加秸秆以及石膏改良剂对于加快沿海地区新垦土壤脱盐过程的作用，本文通过室内土柱试验，考虑沿海垦区人工排水条件下降雨淋洗盐分过程的实际情况，研究了添加秸秆和石膏对滩涂盐渍土盐分组成变化和淋洗效果的影响，成果可为沿海地区土壤盐渍化治理提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况及土样采集

试验用土取自江苏省东台市弶港条子泥垦区（120°57′E，32°45′N）。区内属亚热带季风海洋性气候，年平均气温15.0 ℃；年均降水量1 061.2 mm，且雨量集中在夏秋之际。

试验前先将土壤风干、碾压磨细，过2 mm筛后备用。土壤粒径组成分析使用马尔文3000激光粒度仪MS测量，分析结果显示，供试土壤为沙质壤土，其中沙粒量（2～0.05 mm）为51.25%，粉粒量（0.05～0.002 mm）为45.43%，黏粒量（<0.002 mm）为3.32%。测得土壤性质列于表1。

表1 淋洗试验前土壤性质

1.2 试验装置及试验处理设计

如图1所示，本文采用了圆形土柱开展试验；柱高80 cm，内径19 cm，上端开放连接由马氏瓶供水，保持水位在土壤表层10 cm左右；下部设置出水口，出水口上方设置5 cm反滤层；同时在反滤层上设置直径为50 mm的波纹管排水管，填土层厚度为60 cm，按照体积质量为1.30 g/cm3进行填土，每隔5 cm对土壤压实，表面刷毛以防止分层。填土前，借助凡士林对筒内壁进行打毛处理，使土壤与边壁密切结合。填入后土壤高度为60 cm，土壤孔隙度为50.94%。

研究设计4种处理方式，分别是①对照组、②秸秆覆盖、③石膏覆盖和④秸秆+石膏覆盖，观测了5轮土壤盐分淋洗过程。试验中从土柱表层（0～20 cm）获取土壤样本共3次，依次为初始状态（NaCl溶液浸泡后），第3轮和第5轮淋洗试验结束后；淋洗液样本自土柱下端设置的出水口取样。4个处理的具体情况如下：

①对照组：无添加剂，仅用淡水（电导率0.364 dS/m）进行盐分淋洗。

②秸秆覆盖：将稻秸秆制成3～5 cm长度，均匀覆盖于土壤表层（60 g/土柱）。

③石膏覆盖：在土壤表层均匀播撒优级纯石膏粉（50 g/土柱）。

④秸秆+石膏覆盖：在土壤表层播撒石膏后覆盖秸秆（50 g石膏+60 g秸秆/土柱[14,23]）。

图1 试验装置示意图

试验前，为保证土柱土壤初始含盐量和剖面水盐分布一致，每个土柱自下而上使用0.5 mol/LNaCl溶液饱和，排出空气后使用20 L NaCl溶液淋洗，测量各组排水电导率以确保淋洗液电导率与NaCl溶液电导率基本相同，淋洗结束后使用淡水（电导率0.364 dS/m）自下而上饱和土壤48 h。试验中，使用马氏瓶供水，保证各土柱内土壤表层具有10～12 cm稳定水深；收集土柱底部流出的淋洗滤液，每2 L收集1次，共收集24次。

为分析土壤中盐分逐渐析出过程，需观测土柱排水的电导率变化。根据土柱与淋洗水量关系，定义土柱内的总土壤孔隙体积（Pore Volume,）[14]为完成1轮淋洗周期的时间单位；即收集排水量达到1个时，可认为完成了1次盐分淋洗过程。计算式为：

式中：为总土壤孔隙体积（cm3）；s为土壤堆积体积（cm3）；为土壤总孔隙度（%）。

试验中，使用雷磁DDBJ-350测量提取液和淋洗液电导率，使用酸度计测量pH。利用乙酸铵浸出土样中可交换阳离子，而后通过安捷伦AA240原子吸收分光光度计测量提取液和淋洗液中阳离子（Ca2+、Mg2+、Na+、K+）的吸光度，然后计算得到离子质量浓度。土壤孔隙度使用比重瓶法测定土壤比重后计算得出。土壤钠吸附比（）根据测得的离子质量浓度计算式为：

1.3 试验数据分析

针对不满足正态分布的小样本数据，利用非参数检验Mann Whitney进行各处理间显著性检验，检验水平=0.05。采用Excel 2019和Origin 2018软件进行试验数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 淋洗前后土壤性质变化

图2显示不同处理的饱和泥浆浸提液电导率e在淋洗过程中的变化情况，可见，不同处理土壤e值较初始e（43.8 dS/m）均显著降低（＜0.05），其中经历3个淋洗周期后（定义土柱完成1个淋洗周期的水量等于土柱总土壤孔隙体积Pore Volume[14]，即收集排水量达到1个时，认为完成了1次盐分淋洗周期，下同）与5个淋洗周期后平均下降分别为93.8%、98.8%。而秸秆覆盖的土壤e与对照组相比差异不明显。石膏覆盖的2个处理组间差异不大，经历5轮淋洗后，与对照组相比，石膏覆盖处理的土壤e高出61.0%，秸秆+石膏覆盖组高出值达115.6%。添加于表层土壤的石膏在试验淋洗过程中一直处于溶解过程，为土壤提供Ca2+离子。石膏溶解量较小，在土壤电导率整体较大时表现不明显。滨海盐渍土中存在大量NaCl和Na2SO4，添加石膏后，NaCl的盐效应提高了淋洗过程中石膏的溶解度；而Na2SO4和石膏同时具有SO42-离子又抑制了石膏的溶解度。因此，添加石膏覆盖处理中，Ca2+离子淋洗累计量稳定上升。

图2 不同处理土壤饱和溶液ECe在淋洗过程中的变化

表2列出了不同处理下土壤交换性阳离子量变化情况。经过5个淋洗周期后，2组石膏覆盖处理土壤的交换性Na+离子较初始量均明显下降，分别下降了93.3%和96.6%。石膏覆盖的2个处理土壤交换性Na+离子均明显低于对照组，而秸秆覆盖与对照组间差异较小。虽然试验开始时使用新鲜秸秆，但有研究表明[21]当小麦秸秆置于淹水潮湿环境中30 d后，其腐解速度较快，可以在土壤表层形成少量有机质积聚。添加秸秆对Na+离子去除有轻微的影响，来自秸秆的有机质可以帮助Ca2+离子置换出Na+离子。石膏覆盖使得土壤Ca2+离子量较初始值均明显增加，这是因为添加于土壤表层的石膏微溶于水，5轮淋洗后，土壤表层仍有石膏持续溶解提供Ca2+离子。所有处理中，K+离子和Mg2+离子与其初始值相比均降低，而各处理间该指标减少量区别不明显。

表2 不同处理土壤交换性阳离子量变化

注 不同字母代表不同处理之间的显著性差异（＜0.05）。

试验前土壤初始为113.9 (mmol/L)0.5，淋洗试验后，各处理中值均大幅下降，秸秆+石膏覆盖处理对降低的效果最好（见图3）。对照组和秸秆覆盖处理之间差异则不明显。试验前土壤经盐水浸泡，土壤初始含盐量较高，使得对照组的淋洗效果也比较明显。与对照组相比，秸秆覆盖处理的下降16.5%、石膏覆盖处理下降69.3%、秸秆+石膏覆盖处理下降84.0%。

图3 不同处理土壤淋洗前后SAR值

2.2 淋洗过程中排水电导率变化

图4显示土壤溶液电导率与淋洗量过程之间的关系，其中淋洗水量以淋洗周期（）来表示。由图4可知，4种处理土壤淋洗过程中，不同处理淋洗液电导率的总体趋势变化相近，均在经历过1个淋洗周期时急剧下降，后期趋于稳定。对照组和秸秆覆盖组经过第1.5个淋洗周期的水量，淋洗液趋于稳定；石膏覆盖的2个处理下降幅度更小，且在2个淋洗周期后才趋于稳定；在排水电导率稳定阶段，石膏覆盖处理总体高于未添加组。饱和过程中石膏覆盖的土柱土壤胶体上Na+离子被置换出，同时土壤内Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子逐渐溶于淋洗液中，因此，淋洗液值在第1个淋洗周期略有上升，随后持续下降；石膏的溶解带来盐分的输入，而石膏同时微溶于水，在淋洗初期土壤整体含盐量较高的时候影响较小。在淋洗的后期，Ca2+离子随淋洗过程进入土壤溶液中，因此石膏覆盖处理的淋洗液电导率会略高于对照组，但整体差距不大。同时，从淋洗液的离子组成观察发现累计Na+离子的淋洗量在初期，2组石膏覆盖的处理明显高于对照组及秸秆覆盖（图7）。上述结果表明，通过石膏覆盖来提高排水对滩涂盐渍土壤的淋洗效率，其效果优于秸秆覆盖处理。与对照组相比，秸秆覆盖处理对盐分淋洗效果不显著（>0.05）；虽然秸秆可以提高土壤水分保持能力，增加孔隙度，稀释土壤中的盐浓度；但本次试验中的效果并不明显。这可能是因为秸秆腐解程度有限，尚未完全分解融入土壤对淋洗液影响较小，改良效果不明显。

图4 不同处理下土柱排水EC值在淋洗过程中的变化

2.3 淋洗过程中排水pH值变化

对照组在2个淋洗周期内，土壤淋洗液pH值变化趋势呈2个阶段。在第1个淋洗周期内，淋洗液pH值持续升高，土壤pH值普遍高于8；在第二个淋洗周期到达峰值10，随后稳定在9.0～10.0之间。图5中，单独添加秸秆覆盖与单独添加石膏覆盖处理的pH值均在第1个淋洗周期中上升；秸秆覆盖的处理上升阶段结束后稳定在8.6～9.0，石膏覆盖处理的pH值在波动后稳定在8.6～9.0。秸秆+石膏覆盖处理，pH值在开始时有小幅上升，其余时间均稳定在7.9～8.6之间。

秸秆+石膏覆盖处理的土壤淋洗液pH值总体比对照组以及单个处理更低更稳定。对照组在淋洗过程中，Na+离子大量减少后，溶解性较小的碱性NaHCO3析出，排水的pH值升高。这是因为土壤含水率增加时，吸附在固相中的Na+离子进入土壤溶液，易形成NaOH，使得排水pH升高。新鲜小麦秸秆在淹水条件下前30 d分解速度极快，本次试验在夏天阳光大棚中历时30 d，温度适宜腐解。淋洗过程中伴随秸秆少量腐解，形成有机酸中和碱性盐，降低排水pH。加入石膏后，Ca2+离子较Na+离子对土壤中胶体有更强的吸附能力，Ca2+离子会置换出土壤胶体中的Na+离子，Na+离子与SO42-离子形成中性Na2SO4，降低淋洗液pH。与对照组相比，秸秆石膏都具有显著降低土壤淋洗液pH的效果（<0.05），二者共同添加时降低和稳定pH值的作用更好。

图5 不同处理下土柱pH值在淋洗过程中的变化

2.4 淋洗过程中排水Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子变化

图6、图7显示，不同土壤改良剂在整个淋洗周期（）内Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子质量浓度变化明显，累计4种离子淋洗量均有明显差异。第1个周期中，4组淋洗液Na+离子稳定在较高质量浓度，在第2个周期中急剧下降，2组石膏覆盖淋出Na+离子质量浓度明显大于未添加石膏覆盖组。第3次淋洗周期后淋洗液Na+离子质量浓度缓慢下降，逐渐稳定。单独添加秸秆覆盖对于定水头淋洗的饱和土柱在瞬时淋洗效果和累计Na+离子淋洗量上影响都很小，但石膏覆盖为土壤提供Ca2+离子可以有效置换出Na+离子；与对照组和秸秆覆盖组相比，显著提高土壤淋洗液Na+离子的淋洗量（<0.05）。

秸秆+石膏覆盖可以减缓淋洗液Na+离子量下降趋势，显著提高初期排盐效率（<0.05）；但随时间推移，石膏覆盖处理组Na+离子淋洗量在逐渐接近秸秆+石膏覆盖组Na+离子淋洗量。Na+离子在土壤中部分呈游离态，淋洗时快速溶解排出，而部分处于与土壤胶体结合的可交换态则不能随水流出[22]。4组处理在5个淋洗周期后Na+离子淋洗量趋势线斜率放缓，此时相较于对照组累计淋洗出45.34 g的Na+离子，单独添加秸秆覆盖处理和石膏覆盖处理分别淋洗出98.49、98.79 g的Na+离子，相较对照组提高8.6%、8.9%；而秸秆+石膏覆盖处理淋洗出116.44 g的Na+离子，淋洗效率提高了28.42%。单独添加秸秆石膏覆盖处理效果都有限，但秸秆+石膏覆盖处理比单独使用石膏可以显著提高Na+离子淋洗量（<0.05）。

图6 不同处理下土柱排水Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子质量浓度在淋洗过程中的变化

图7 不同处理下土柱排水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子淋洗量的变化

2组石膏覆盖处理淋洗液K+离子初始质量浓度基本接近，石膏的添加使K+离子更快降低到稳定值；石膏组淋洗液中的K+离子质量浓度持续下降，对照组K+离子质量浓度波动逐渐下降。随着淋洗进行，K+离子累计淋洗量逐渐上升。从不同处理的K+离子累计淋洗量在前3个淋洗周期变化曲线发现，添加石膏覆盖与对照组相比变化趋势与未添加组变化不显著（>0.05）；后期4组K+离子淋洗总量逐渐接近于0.28 g。对照组在初期将土壤饱和时溶解在溶液中的K+离子排出后，K+离子质量浓度缓慢下降在第3个淋洗周期后趋于稳定；而石膏覆盖可以在淋洗初期提供Ca2+离子置换出结合在土壤胶体中K+离子，快速降低了土壤K+离子量，使淋洗液K+离子质量浓度更快处于较低状态。在前1个淋洗周期中，淋洗液中的Ca2+离子质量浓度急剧下降，随后逐渐保持稳定。淋洗初期，秸秆与石膏混合覆盖增加了石膏与淡水接触面积，溶解量增大，使得淋洗初期，秸秆+石膏覆盖处理淋洗液的Ca2+离子质量浓度显著高于单独石膏覆盖处理（<0.05）；而石膏微溶于水，在整个淋洗周期中一直稳定溶解，使得Ca2+离子淋洗量稳定上升。

整体而言，不同处理组初期土壤Mg2+离子质量浓度远低于其他3种阳离子质量浓度，均小于20 mg/L。不同处理间Mg2+离子质量浓度变化曲线基本相似，在3个孔淋洗周期后基本稳定；石膏覆盖组整体波动幅度更小。4组累计Mg2+离子淋洗量最多0.48 g、最少0.57 g，相差较小。

3 讨论

本试验结果发现，添加秸秆和石膏处理的土壤改良方案均可以改善滨海盐渍土盐分淋洗效果。在盐分淋洗试验过程中，4种处理土壤的e值均呈现下降趋势，经3轮淋洗（）后，4组处理较初始土壤的e值平均下降94.0%，均达到了土壤脱盐标准（e=4.0 dS/m）。Chaganti等[23]研究发现，在经历5个淋洗周期后土壤达到了脱盐标准。本试验使用的砂质壤土较Chaganti试验中的黏壤土入渗能力更强，物理结构更好，易于盐分淋洗。石膏覆盖以及秸秆+石膏覆盖2种方式较对照组的盐分淋洗效果分别提高了6.3%和11.2%；经5轮淋洗后，秸秆+石膏覆盖处理下的土壤e较对照组提高了128.1%，结果与程镜润[24]一致；淋洗初期Ca2+离子参与反应，使得石膏组淋洗液电导率下降率大，盐分累计淋洗量高。土壤1：5随着混入土柱石膏量的增大而增大。这与Chaganti[23]研究中加入脱硫石膏等改良剂使得淋洗后的土壤e低于对照组的结论不同。添加秸秆和石膏的处理经历过5个淋洗周期之后，土壤孔隙中易溶解的Na+离子淋洗出后，石膏持续溶解，秸秆逐渐腐解，产生的Ca2+、Mg2+离子等二价阳离子，使得土壤e偏高[25]。淋洗后，2组添加石膏处理的土柱中交换性Na+离子量较对照组平均降低了94.4%。廖栩等[27]经过5个淋洗周期降低了73.3%。这是因为本试验淋洗前使用NaCl溶液浸泡，增加了土壤中Na+离子量，使得添加石膏淋洗盐分效果更为明显。

本试验表明，单独石膏覆盖和石膏＋秸秆覆盖处理改良的土壤在淋洗后，土壤明显下降，而单纯使用秸秆覆盖处理后的效果则不明显。这是因为石膏的添加有效提高了土壤交换性Ca2+离子量，降低交换性Na+离子量，虽然e有所增加，但下降[26]。由于秸秆腐解需要适宜的有氧环境，而本试验中维持土壤表层10 cm左右水层可能造成了厌氧环境，不利于秸秆腐解[27]，试验期内添加秸秆的积极效果不明显。

土柱淋洗液盐分浓度（）是观察土柱淋洗效果的重要指标。本试验发现，第1个淋洗周期后，4个处理的淋洗液盐分浓度变化均不明显，而在第2个淋洗周期后，淋洗液盐分浓度值快速下降。Son等[14]与Chaganti等[23]的研究认为，添加脱硫石膏和有机改良剂后，在第一个淋洗周期，淋出液值达到最高。这是由于土柱装填后从底部缓慢注水饱和后静置，可溶性盐在土壤溶液中溶解，该土柱内盐渍土在其剖面上的盐分浓度分布均匀。饱和后排出多余水分，盐分随入渗方向朝土柱下部移动，值在淋洗初期达到最大值。当2个淋洗周期的淡水通过土壤剖面后，所有处理淋洗液的值均下降至稳定数值。Chaganti等[23]的研究发现，淋洗液值呈先增后减的趋势，值在第1个淋洗周期内迅速上升至最大值后下降，淋洗液值初始值仅为最大值的1/5。这是由于其试验自下而上饱和土壤后盐分随之聚集至土壤上剖面，未静置直接开始淋洗试验，使得第1个淋洗周期淋洗出电导率较低的下剖面水分。上剖面聚集盐分随着淋洗进行，排出后，淋洗液电导率逐渐下降。

土壤pH值和Na+离子淋出量是评价土壤改良效果的重要指标。本文开展的土壤盐分淋洗试验发现，与对照组相比，秸秆和石膏都具有显著降低土壤淋洗液pH值的效果（<0.05）；共同作用则使得pH值变化比单个处理的波动幅度更小。土壤淋洗液离子组成可以更直观反应土柱土壤淋洗过程中化学变化情况。研究表明，秸秆或石膏单独覆盖处理Na+离子淋出量相比对照组分别高出8.6%和9.0%，然而秸秆+石膏覆盖处理高达28.4%。秸秆+石膏覆盖处理较石膏覆盖处理土壤在秸秆的作用下，向溶液中释放出更多的Na+离子[28]。张晓东等[29]和Ghafoor等[30]均得出，添加单一改良剂的改土降盐效果不如石膏与有机改良剂共同施用。而王珍等[31]发现秸秆+无机改良剂对土壤入渗特性改良无正交互作用。这可能是选用NaOH作为无机改良剂无法提高土壤Ca2+离子量，以置换出Na+离子，改善土壤结构。

4 结论

1）添加石膏覆盖的化学改良处理使得盐渍土壤明显降低，经过3个淋洗周期（）后达到了脱盐标准；经过5个淋洗周期后，添加石膏覆盖的盐渍土壤交换性Na+离子较对照组平均下降了94.4%。

2）在添加石膏+秸秆覆盖的处理中，土壤淋洗液Ca2+、Mg2+、Na+、K+离子成分不同；在第1至第2个淋洗周期中，4种水溶性阳离子累计排出量增长最快。不同处理下淋洗液中K+与Mg2+区别不大，而Na+和Ca2+则较对照组显著增加，表明石膏为土壤提供了二价阳离子，促进了土壤中Na+的交换。

3）单独添加秸秆覆盖对盐渍土壤淋洗效果的影响不明显，秸秆+石膏覆盖处理较石膏单独覆盖处理可以淋洗出更多的可溶性Na+离子，有效降低土壤。

[1] 杨宝国, 王颖, 朱大奎. 中国的海洋海涂资源[J]. 自然资源学报, 1997, 12(4): 307-316.

YANG Baoguo, WANG Ying, ZHU Dakui. The tidal flat resource of China[J]. Journal of Natural Resources, 1997, 12(4): 307-316.

[2] 许艳, 濮励杰, 张润森, 等. 近年来江苏省海岸带土地利用/覆被变化时空动态研究[J]. 长江流域资源与环境, 2012, 21(5): 565-571.

XU Yan, PU Lijie, ZHANG Runsen, et al. Spatial-temporal dynamics of land use and land cover change in the coastal zone of Jiangsu Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2012, 21(5): 565-571.

[3] NAIDA R, SUMNER M E. Sodic soils-distribution, properties, management, and environmental consequences[M]. New York: Oxford University Press, 1998.

[4] RENGASAMY P. Transient salinity and subsoil constraints to dryland farming in Australian sodic soils: An overview[J]. Australian Journal of Experimental Agriculture, 2002, 42(3): 351.

[5] 姚艳平, 叶玫. 如东沿海滩涂土壤形成与垦区土壤改良[J]. 土壤, 1996, 28(6): 316-318.

YAO Yanping, YE Mei. Soil formation in mudflat and soil improvement in reclamation area in Rudong coastal area[J]. Soils, 1996, 28(6): 316-318.

[6] BAO J L, GAO S, GE J X. Salt and wetland: Traditional development landscape, land use changes and environmental adaptation on the central Jiangsu coast, China, 1450—1900[J]. Wetlands, 2019, 39(5): 1 089-1 102.

[7] 仲昭易, 张瑜, 冯绍元, 等. 秸秆深埋结合地膜覆盖土壤水盐运移模拟试验研究[J]. 灌溉排水学报, 2019, 38(6): 25-30.

ZHONG Zhaoyi, ZHANG Yu, FENG Shaoyuan, et al. Incorporating straw coupled with film mulching to ameliorate soil salinization[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(6): 25-30.

[8] XIE W J, WU L F, ZHANG Y P, et al. Effects of straw application on coastal saline topsoil salinity and wheat yield trend[J]. Soil and Tillage Research, 2017, 169: 1-6.

[9] TEJADA M, GARCIA C, GONZALEZ J L, et al. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation: Influence on the physical, chemical and biological properties of soil[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2006, 38(6): 1413-1421.

[10] 于博, 于晓芳, 高聚林, 等. 秸秆全量深翻还田和施加生物炭对不同土壤持水性的影响[J]. 灌溉排水学报, 2018, 37(5): 25-32.

YU Bo, YU Xiaofang, GAO Julin, et al. Change in hydraulic properties of soils amended with biochar following plough of straw stalk into deep soil horizon[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2018, 37(5): 25-32.

[11] ZHANG J B, YANG J S, YAO R J, et al. The effects of farmyard manure and mulch on soil physical properties in a reclaimed coastal tidal flat salt-affected soil[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13(8): 1 782-1 790.

[12] 崔士友, 张蛟, 翟彩娇, 等. 秸秆覆盖增强滩涂重盐土雨水脱盐的效果[J]. 土壤通报, 2018, 49(5): 1 198-1 205.

CUI Shiyou, ZHANG Jiao, ZHAI Caijiao, et al. Desalinization effectiveness of straw mulching on heavy saline soil in Jiangsu coastal area[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2018, 49(5): 1 198-1 205.

[13] 张蛟, 崔士友, 冯芝祥, 等. 气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(2): 294-302.

ZHANG Jiao, CUI Shiyou, FENG Zhixiang, et al. Climatic factors and mulching affect soil salinity dynamics in coastal areas[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(2): 294-302.

[14] SON J K, SHIN W T, LEE S H, et al. Reclamation of a coastal reclaimed tidal land soil by gypsum and rice straw[J]. Archives of Agronomy and Soil Science, 2017, 63(6): 761-770.

[15] SHAINBERG I, SUMNER M E, MILLER W P, et al. Use of gypsum on soils: A review[J]. Advances in Soil Science, 1989, 9(1):1-111.

[16] QADIR M, QURESHI R H, AHMAD N. Reclamation of a saline-sodic soil by gypsum and Leptochloa fusca[J]. Geoderma, 1996, 74(3/4): 207-217.

[17] 周铸, 杨培岭, 任树梅. 滴灌结合脱硫石膏改良盐碱土过程中水盐运移规律[J]. 灌溉排水学报, 2014, 33(6): 14-20.

ZHOU Zhu, YANG Peiling, REN Shumei. Transport of soil salt and water in the process of improving alkaline soil with drip irrigation and desulfurized gypsum[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(6): 14-20.

[18] 高惠敏, 王相平, 屈忠义, 等. 脱硫石膏与有机物料配施对河套灌区土壤改良及向日葵生长的影响[J]. 灌溉排水学报, 2020, 39(8): 85-92.

GAO Huimin, WANG Xiangping, QU Zhongyi, et al. Combining desulfurization gypsum and organic materials to improve soil quality and sunflower growth in Hetao irrigation district[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(8): 85-92.

[19] XING J Y, YANG B, DANG W W, et al. Preparation of photo/electro-sensitive hydrogel and its adsorption/desorption behavior to acid fuchsine[J]. Water, Air, & Soil Pollution, 2020, 231(5): 1-8.

[20] MAO Y M, LI X P, DICK W A, et al. Remediation of saline-sodic soil with flue gas desulfurization gypsum in a reclaimed tidal flat of southeast China[J]. Journal of Environmental Sciences, 2016, 45: 224-232.

[21] 陈曦. 淹水和好气条件下腐解秸秆的碳氮形态变化及其对土壤有机碳组成与微生物群落的影响[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2020.

CHEN Xi. Transformation of carbon and nitrogen forms in decomposed crop straw under anaerobic and aerobic condition as well as its effect on SOC composition and microbial community[D]. Hefei: Anhui Agricultural University, 2020.

[22] 列高斯塔耶夫. 盐渍土改良[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1964: 25-31.

ЛЕГОСТАЕВ B M. Physicochemical study on alkaline soil improvement[M]. Shanghai: Shanghai Scientific & Technical Publishers, 1964: 25-31.

[23] CHAGANTI V N, CROHN D M, ŠIMŮNEK J. Leaching and reclamation of a biochar and compost amended saline-sodic soil with moderate SAR reclaimed water[J]. Agricultural Water Management, 2015, 158: 255-265.

[24] 程镜润. 脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究[D]. 上海: 东华大学, 2014.

CHENG Jingrun. The experimental study on the process and effect to the FGD-gypsum as an improvement in coastal saline-alkali soil[D]. Shanghai: Donghua University, 2014.

[25] 侯勇. 秸秆发酵制取生化腐殖酸过程中的理化特性及微生物学特性研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2013.

HOU Yong. Physicochemical and microbial properties in the process of biochemical humic acids producing by straw fermentation[D]. Ya’an: Sichuan Agricultural University, 2013.

[26] 郑复乐, 姚荣江, 杨劲松, 等. 改良材料对微咸水滴灌农田土壤盐分分布与离子组成的影响[J]. 灌溉排水学报, 2020, 39(8): 60-71.

ZHENG Fule, YAO Rongjiang, YANG Jingsong, et al. The effects of soil amendment with different materials on soil salt distribution and its ion composition under brackish-water drip irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(8): 60-71.

[27] 廖栩, 杨帆, 王志春, 等. 腐解秸秆和脱硫石膏添加对苏打盐渍土淋洗脱盐效率的影响[J]. 土壤与作物, 2020, 9(1): 74-82.

LIAO Xu, YANG Fan, WANG Zhichun, et al. Effects of decomposed straw and desulfurized gypsum on salt leaching in saline-sodic soils[J]. Soils and Crops, 2020, 9(1): 74-82.

[28] YAZDANPANAH N, MAHMOODABADI M. Reclamation of calcareous saline–sodic soil using different amendments: Time changes of soluble cations in leachate[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2013, 6(7): 2 519-2 528.

[29] 张晓东, 李兵, 刘广明, 等. 复合改良物料对滨海盐土的改土降盐效果与综合评价[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(11): 1 744-1 754.

ZHANG Xiaodong, LI Bing, LIU Guangming, et al. Effect of composite soil improvement agents on soil amendment and salt reduction in coastal saline soil[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(11): 1 744-1 754.

[30] GHAFOOR A, MURTAZA G, REHMAN M Z, et al. Reclamation and salt leaching efficiency for tile drained saline-sodic soil using marginal quality water for irrigating rice and wheat crops[J]. Land Degradation & Development, 2012, 23(1): 1-9.

[31] 王珍, 冯浩. 秸秆不同还田方式对土壤入渗特性及持水能力的影响[J].农业工程学报, 2010, 26(4): 75-80.

WANG Zhen, FENG Hao. Effect of straw-incorporation on soil infiltration characteristics and soil water holding capacity[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(4): 75-80.

Adding Straw and Gypsum to Improve Efficiency of Remediating Coastal Saline Soils

HE Yuanchun, LUO Wan*, JIA Zhonghua, ZHANG Yu, ZHANG Dawei, EBRAHIM Y K, LU Peirong, XU Qing

(College of Hydraulic Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

【Objective】Enhancing salt leaching is critical to improving the efficiency of desalinating salt-affected soils. In this paper, we investigated the efficacy of adding straw and gypsum to improve efficiency of remediation of coastal saline soil.【Method】The experiment was conducted using repacked soil columns 60 cm high with an internal diameter of 20 cm. The soil was mulched with straw and gypsum separately, or in their combination. The control was no amendment. The soils in the columns were saturated first and they were then leached by amount of water equivalent to five times the pore volume of the soil in the columns. During the experiment, we measured the electric conductivity (e), pH, and the concentration of sodium, potassium, calcium, and magnesium ions in the leachates.【Result】The saturated electrical conductivity and sodium adsorption ratio in the soils treated with gypsum and straw reached the requirement ofe=4.0 dS/m after 5 pore volume of water passed through the columns. Efficacy of the amendment in improving salt leaching was ranked in the order of gypsum + straw >gypsum > straw=CK.【Conclusion】Amending the soil with gypsum alone or in combination with straw can improve salt leaching from the coastal saline soil, and improve its physical and chemical properties. Our results showed that adding straw alone did not show identifiable improvement.

saline soil; straw; gypsum; leaching; desalination

贺园春, 罗纨, 贾忠华, 等. 添加秸秆和石膏改善滨海盐渍土盐分淋洗效果的试验研究[J]. 灌溉排水学报, 2022, 41(10): 117-124.

HE Yuanchun, LUO Wan, JIA Zhonghua, et al. Adding Straw and Gypsum to Improve Efficiency of Remediating Coastal Saline Soils[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(10): 117-124.

1672 - 3317（2022）10 - 0117 - 08

S156.4

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021517

2021-10-24

国家自然科学基金项目（51979239，52109068）；江苏省水利科技项目（2019040）；江苏省博士后科研资助计划项目（2021K220B）

贺园春（1996-），男。硕士研究生，主要从事农业水土工程领域相关研究。E-mail: chun.he963@outlook.com

罗纨（1967-），女。教授，博士生导师，主要从事农业水土工程领域相关研究。E-mail: luowan@yzu.edu.cn

责任编辑：赵宇龙