沼液沼渣改良鹽堿土試驗初報

張翠麗 卜東升 曹琦

土壤的鹽漬化是一個全球性問題。鹽堿土在世界的分布涉及五大洲近百個國家和地區(qū)［1］。據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織的不完全統(tǒng)計，全球鹽堿地面積已達9.5×l08hm2，且每年仍以1.0～1.5×l06hm2的速度增長［2］。我國鹽漬土面積約為9.913 × l07hm2［3］，占國土面積的 3.26%，主要分布于5個大區(qū)的23個省、市、自治區(qū)［4－5］。新疆是中國最大的鹽堿區(qū)，約占全國鹽漬土面積的1/3。隨著土地資源的日趨緊缺，鹽堿地作為耕地后備資源的重要性日益突顯［6］。目前，世界各國都高度重視鹽堿地的改良及開發(fā)利用［7－9］。新疆塔里木河沿岸荒漠綠洲灌溉區(qū)在鹽堿土改良方面，主要利用塔里木河河水資源進行泡田洗鹽，明溝排堿，活水種稻。自20世紀90年代以來，由于人口增多和農(nóng)業(yè)發(fā)展塔里木河下游時常斷流［10］，依靠大量的淡水洗鹽已不現(xiàn)實。因此，尋求一條既能充分利用當?shù)刭Y源，又能行之有效的改良鹽堿土的新舉措是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當務(wù)之急。自2003年，新疆開始實施沼氣工程國債項目［11］，經(jīng)過十年的發(fā)展，南疆農(nóng)村戶用沼氣已具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展優(yōu)勢。就目前而言，“三沼”(沼氣、沼液、沼渣)利用中，沼氣利用效益較為顯著，但對沼液沼渣利用不充分甚至造成新的污染。本研究利用當?shù)卣託獍l(fā)酵殘余物—沼液沼渣進行鹽堿土的改良試驗，以期通過該研究探索一項改良治理荒漠綠洲鹽堿土的新措施，同時為合理利用沼液沼渣提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

阿拉爾墾區(qū)位于塔里木盆地西北邊緣;天山褶皺帶以南;塔里木地臺北部的庫車山前坳陷西端。該區(qū)屬典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，年均氣溫10.8℃左右，日照時數(shù)2 556～2 991 h，無霜期210 d左右，年蒸發(fā)量2 000～3 400 mm，而年降水量不足100 mm，蒸發(fā)量遠大于降水量，土壤水分上升占絕對優(yōu)勢，淋溶極其微弱;加之地勢平緩，排水條件差，地下水位較高，導致耕地鹽堿化日趨嚴重。該區(qū)鹽堿土主要分為鹽土、堿土和鹽化草甸土3種類型，鹽土0～50 cm表層土體以蘇打為主要成分，地下水位1～2.5 m，地下水礦化度一般在3～30 g/L，心土層以下常見銹紋或銹斑;堿土由暗鹽堿地脫鹽層被破壞后其堿化層裸露于地表而堿化形成，pH值8.5～10.0，甚至更高;鹽化草甸土表層含鹽量可高達21 g/L左右。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試土壤

土樣于2011年4月19日采自新疆阿拉爾市周邊塔里木河沿岸，成土母質(zhì)為沖洪積物。依據(jù)土壤地表植被生長分布狀況、植被類型及蓋度判斷其鹽漬化程度，選擇具有狹長堿斑的地塊，大致將土樣分為重度鹽堿土(堿斑)(pH值為8.7～9.5)，中度鹽堿土(pH值為7.8～8.5)，輕度鹽堿土(pH值為7.4～7.7)3 類［12］。取樣時先用 pH 試紙粗測，以確保各類型土樣的pH值基本在不同范圍之內(nèi)。將土樣帶回實驗室，風干混合均勻，過5mm篩，測定土壤理化性質(zhì)(表1)。

表1 供試土壤基本性質(zhì)

1.2.2 試驗材料

供試沼肥取自阿拉爾市十二團“塔里木萬頭養(yǎng)豬場”。沼液為厭氧發(fā)酵沉淀池內(nèi)的上清液;沼渣為沉淀物。沼肥主要成分見表2。

表2 沼肥的主要成分含量

1.3 試驗設(shè)計

將混合均勻，過篩后的風干土樣稱取10 kg裝盆。將沼渣作為基肥按不同劑量混入土樣中，沼渣劑量分別為 0 g/kg、9 g/kg、13 g/kg、17 g/kg、21 g/kg，作為基肥一次性施入土中，用量杯每盆澆水2 000 mL，以后每次澆水量確保相同，以減小水分參數(shù)的誤差;根據(jù)當季農(nóng)田棉花生育期追肥時間(苗期、蕾期、鈴期)施入沼液3次，每次400 mL，對照(CK)澆自來水400 mL。試驗設(shè)5個處理，3次重復。試驗設(shè)計見表3。試驗于2011年4月25日開始，2011年10月5日取土，取土時倒出盆中所有土壤充分混勻后進行分析;重復試驗開始于2012年4月25日，于2012年10月5日取土。

表3 試驗設(shè)計

1.4 測定指標及方法

1.4.1 土壤性質(zhì)測定指標

土壤容重、總鹽分、PH值、土壤有機質(zhì)、有效氮。

1.4.2 測定方法

土壤容重采用環(huán)刀法;pH值采用電位測定法(水土比為5:1);總鹽分含量殘渣烘干法;有效氮含量堿解擴散法;土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)［13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液沼渣對鹽堿土土壤容重的影響

以沼液沼渣改良后的土壤容重為觀察變量，以5個處理劑量為控制變量，以沼液沼渣改良前的土壤容重為協(xié)變量進行沼液沼渣對鹽堿土土壤容重影響的協(xié)方差分析(表4)。改良前鹽堿土土壤容重的相伴概率為0.002，小于0.05，表明沼液沼渣對不同鹽漬化程度鹽堿土的土壤容重改良效果顯著;改良后中度鹽堿土的土壤容重變化量明顯大于輕度鹽堿土和重度鹽堿土;沼渣劑量為21g/kg時對鹽堿土土壤容重的改良效果明顯好于其他劑量。

表4 沼液沼渣對鹽堿土土壤容重的協(xié)方差分析

2.2 沼液沼渣對鹽堿土pH值的影響

以沼液沼渣改良后的土壤pH值為觀察變量，以5個處理劑量為控制變量，以沼液沼渣改良前的土壤pH值為協(xié)變量進行沼液沼渣對鹽堿土土壤pH值影響的協(xié)方差分析(表5)。改良前鹽堿土pH值的相伴概率為0.000，小于0.05，表明沼液沼渣對不同鹽堿土pH值改良效果顯著;沼液沼渣對重度鹽堿土pH值的降低效果明顯好于對中度和輕度鹽堿土，且沼液沼渣劑量越大降低效果越好;沼液沼渣劑量為21 g/kg時的改良效果明顯好于其他劑量。沼液沼渣中含有大量有機酸，能中和鹽堿土中的C、HC和OH－，使土壤pH值下降。

表5 沼液沼渣對鹽堿土pH值的協(xié)方差分析

2.3 沼液沼渣對鹽堿土總鹽分的影響

以沼液沼渣改良后的土壤總鹽分為觀察變量，以5個處理劑量為控制變量，以沼液沼渣改良前的土壤總鹽分為協(xié)變量進行沼液沼渣對鹽堿土土壤總鹽分影響的協(xié)方差分析(表6)。改良前鹽堿土總鹽分的相伴概率為0.078，大于0.05，表明沼液沼渣對不同鹽漬化程度鹽堿土的土壤總鹽分改良效果不顯著;沼液沼渣對重度和中度鹽堿土有一定的脫鹽作用，但效果不顯著，可能與沼液沼渣中本身含有的鹽分離子有關(guān)。

表6 沼液沼渣對鹽堿土總鹽分的協(xié)方差分析

2.4 沼液沼渣對鹽堿土有機質(zhì)的影響

以沼液沼渣改良后的土壤有機質(zhì)為觀察變量，以5個處理劑量為控制變量，以沼液沼渣改良前的土壤有機質(zhì)為協(xié)變量進行沼液沼渣對鹽堿土土壤有機質(zhì)影響的協(xié)方差分析(表7)。改良前鹽堿土土壤有機質(zhì)的相伴概率為0.000，小于0.05，表明沼液沼渣對不同鹽漬化程度鹽堿土的土壤有機質(zhì)改良效果顯著;沼液沼渣對重度鹽堿土有機質(zhì)含量增加的影響效果要低于中度和輕度鹽堿土;沼液沼渣中含有豐富的有機物，施人鹽堿土中能夠增加土壤中有機質(zhì)含量，但是鹽堿土土壤分解能力有限，所以當沼渣劑量為17g/kg時的改良效果明顯好于其他劑量。

表7 沼液沼渣對鹽堿土有機質(zhì)的協(xié)方差分析

2.5 沼液沼渣對鹽堿土有效氮的影響

以沼液沼渣改良后的土壤有效氮為觀察變量，以5個處理劑量為控制變量，以沼液沼渣改良前的土壤有效氮為協(xié)變量進行沼液沼渣對鹽堿土土壤有效氮的協(xié)方差分析(表8)。改良前鹽堿土土壤有效氮的相伴概率為0.003，小于0.05，表明沼液沼渣對不同鹽漬化程度鹽堿土的土壤有效氮有增加效果;沼液沼渣對中度鹽堿土有效氮的提高效果小于輕度和重度鹽堿土;沼渣劑量為17g/kg時的改良效果明顯好于其他劑量。沼液沼渣中含有豐富的有機物質(zhì)、蛋白質(zhì)和各種氨基酸，施入土壤后可以分解產(chǎn)生水解性氮，由此增加鹽堿土中水解性氮。

表8 沼液沼渣對鹽堿土有效氮的協(xié)方差分析

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，沼液沼渣除對鹽堿土總鹽分的影響不顯著外，對土壤容重、pH值、有機質(zhì)和有效氮均有明顯改善;由此可得，沼液沼渣對改良荒漠綠洲鹽堿土有一定作用。近年來，許多專家學者開展了一系列沼液沼渣應(yīng)用方面的研究［14－16］，但目前對沼液沼渣改良鹽堿土的研究還鮮未見報到;且本試驗為盆裝實驗，不能完全模擬出大田中水分淋溶、水分蒸發(fā)、地表徑流、風力侵蝕以及地下水位等因素對鹽堿土的影響，因而沼液沼渣對鹽堿土理化性質(zhì)的具體影響以及脫鹽降堿的機理都有待進一步研究。

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