鹽堿地生物改堿試驗研究

金 麗，李佳寧，鄭 強

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

鹽堿地對植物的影響較大，植被比較稀疏、作物不易生長，生產力低下，導致大量的土地資源浪費，嚴重制約了我國農業的發展，鹽堿地改良是急需解決的一大難題。目前，世界各國改良利用鹽堿地主要采用農業、水利工程、物理、化學與生物等綜合技術措施。其中，采用生物技術，即種植抗鹽植物是開發利用鹽堿地的一種最為有效和環保的途徑。

1 研究區概況

黃河三角洲高效生態經濟區共有土地面積264.48萬hm2，鹽漬化土壤面積達82.35萬hm2，占該區域土地總面積的31.14%。各區、市、縣鹽漬化土壤面積比較，以沾化縣最多，達11.42萬hm2，占該區域土地總面積的4.32%；河口區鹽漬化土壤面積達10.18萬hm2，占該區域土地總面積的3.85%，居第二位；無棣縣鹽漬化土壤面積為10.09萬hm2，占該區域土地總面積的3.81%，居第三位；再次為利津縣、墾利縣，鹽漬化土壤面積分別為10.03萬hm2、9.69萬hm2，分別占該區域土地總面積的3.79%、3.66%。本次研究所選地址為黃河三角洲利津縣鹽堿土壤。

2 鹽堿土的生物改堿措施

種植耐鹽植物改良鹽堿地，大片裸露的土地加快了土壤的鹽漬化，若能在這些土地上種植鹽生植物，發揮其覆蓋土壤的作用，將在一定程度上減少水份蒸發，降低地下水位，減少水土流失，提高土壤肥力，起到控制土壤返鹽，降低土體鹽量，改變小氣候，改善環境的作用。鹽生植物在鹽堿地上間作或單作，一個生長季節經多次收割方式種植均可明顯降低其土壤含鹽量。本文分別在不同鹽量的土壤上種植試驗，種植前后測量土壤鹽量、有機質、N、P、K等指標的變化情況，統計伴生植被生長情況，通過鹽水脅迫發芽、鹽水澆灌盆栽和田間耐鹽試驗，結合生理指標分析其對降低土壤含鹽量的作用，并提出適宜鹽堿地地區的作物改堿種植模式。

2.1 生物改良鹽堿地的機理

生物改良鹽堿地，通常是指在常規灌溉條件下，選取高等耐鹽植物，在鹽堿地中直接種植，不需要其他處理，通過灌溉水與植物根系的作用，將土壤所含鹽分控制在植物根系所在土層以下的土體中；隨后在種植過程中，再通過合理的輪作，培育肥沃的土壤。

生物改良鹽堿地不僅僅指的是吸走土壤中的鹽分，而是通過土壤物理化學性質的改變和水分過程影響土壤的理化性質。發達的根系和茂密的植物，能夠使土壤入滲和通氣性得到改善，有利于淡水的淋洗下滲，根系活動更是促進了有機質向腐殖質的轉化，改善了土壤的代換性，使土壤保肥能力增強、淡水帶走鹽分離子的可能性增加；水分過程的影響體現在根系吸水改變了水分全部由地表蒸發的局面，使表層土壤積鹽現象降低，另外就是植被覆蓋大大減少了土壤的裸地蒸發。

2.2 生物改良實驗

2.2.1 實驗區基本情況

實驗區屬鹽堿、澇洼地，平均海拔高程7.2 m，常年平均地下水埋深只有1.1 m，地下水礦化度4~9 g/L。洼地內有部分地塊經過5~7年的改良，能種植棉花甚至小麥——玉米，小麥——玉米產量多為中低產水平，少數能達到年產12 000 kg/hm2，60%以上的地塊為重鹽堿荒地，pH值8.4~9.1。實驗對地面植被生長進行了調查，并劃分了10個區域，各個地塊的詳細情況見表1。圖1和圖2是實驗區表層、0~50 cm土壤含鹽量分布。

表1 實地調查后的地塊劃分情況

圖1 實驗區內表層、根系層土壤含鹽量的空間分布

圖2 表層0～10 cm含鹽量的空間分布

2.2.2 實驗內容

實驗地塊的面積為32 m2，分割為32個區域，每個區域面積為1 m2，具體分布見圖3，每個區域的經營管理方式相同。選擇菊苣（美國菊苣），苜蓿（魯苜1號），甜高粱（雅津14號），棉花（魯05H9），玉米（金海5號），穇子，田箐（鹽菁一號），籽粒莧（美國籽粒莧）8種植物作為鹽堿地生物改良劑。區域布置情況見圖3。

圖3 生物改良實驗場地布置圖

各處理施肥相同，300 kg/hm2施加有機肥（秸稈+牛糞）為底肥，600 kg/hm2施加磷肥為底肥，苗期后追肥，尿素450 kg/hm2，復合肥225 kg/hm2；灌溉，播種前大水灌溉，灌水量為1 500 m3/hm2，之后根據墑情狀況進行灌溉，各處理灌溉量相同，灌水量為900 m3/hm2。

觀測項目：出苗，生物量，灌溉，土壤鹽分、養分、容重，地表入滲，地下水位、礦化度垂直分布。

2.3 生物改良的結果

2.3.1 植物的生長情況對比

各種植物的生長觀測結果見表2，從產量和生物量的表現看，甜高粱、菊苣、田箐、棉花排名比較靠前，穇子的最低，各植物都能夠在鹽堿地地塊上生長，即使是生物量最低的穇子也可以在鹽堿地生長，例如，生物實驗場地的17號、25號、26號、28號區域。在鹽分比較高的30號區域，0~10 cm含鹽量為0.882%，菊苣能夠正常生長，鹽分比較高的11號區域，0~10 cm含鹽量為0.598%，田菁生長良好。

表2 各種耐鹽植物的生長情況對比 kg/hm2

2.3.2 植物的土壤化學指標變化

表3是生物實驗小區各處理的土壤鹽分、養分變化。從表3中可以看出，各植物地塊的鹽分都有明顯的變化，呈現出一定的脫鹽趨勢。水溶性鹽指標是鹽堿土的重要屬性之一，也是限制鹽堿土上農作物生長的障礙因素之一。8種植物對鹽堿地的鹽分影響中：菊苣對土壤水溶性鹽的影響最顯著，鹽量降低了0.263%，其次是田菁，鹽量降低了0.231%，再次是棉花，鹽量降低0.139%。鹽分降低最少的是穇子，說明穇子在鹽堿土壤中生長較差，改良效果不佳。養分變化并沒有明顯的規律，影響養分的因素較多，有的生長旺盛的處理對養分的吸收多，但長勢差的區域土壤環境差，養分也會流失。田箐與菊苣生物量比較接近，在同樣的施肥量條件下，從種植到收獲速效氮分別從51.57 mg/kg和61.45 mg/kg減少至27.45 mg/kg和38.70 mg/kg，顯示田菁和菊苣的固氮效果較好。

菊苣的耐鹽性能突出，生長也比較旺盛，苗期后肥水供應充足能獲得較大的生物量，生物改良效果比較典型，圖4是菊苣處理的土壤剖面鹽分變化過程，0~10 cm土層平均含鹽量已經從開始的0.446%減少到0.183%，整個剖面呈脫鹽的趨勢。

2.3.3 各處理耕層土壤物理參數變化

表4是各處理耕層容重測定結果，從各區域的容重變化來看，植物長勢旺盛的區域土壤容重變化比較明顯。

表3 各處理耕層0～10 cm土壤鹽分、養分變化

采樣日期：①2017年4月（淋洗后）②2017年8月③2018年5月

圖4 生物改堿試驗典型土壤剖面含鹽量變化（菊苣）

2.3.4 土壤pH的變化

pH值是土壤理化性質指標之一，對土壤養分存在形式有重要影響，并與土壤微生物及植物根系營養狀態聯系密切，直接影響土壤中各類元素的存在形式和遷移轉化規律。8種植物對土壤pH有不同的影響。其中菊苣改良土壤pH值效果最好，降低了大約1.03，其次是籽粒莧，降低了0.92，再次是田菁，降低了0.6。各植物對pH的影響具體見表5。

表5 pH值變化情況

3 結論

土壤鹽漬化是影響農業生產和生態環境的重要因素，嚴重制約鹽堿地地區農業生產的發展。通過鹽堿地生物改堿對比實驗發現，菊苣與其他試驗選用植物相比，對土壤pH的耐受性較強，同時，其對土壤水溶性鹽的影響較其他試驗選用植物更為顯著，土壤全鹽量明顯降低，且固氮效果良好。因此，根據試驗結果和實地調查，綜合考慮植物的生長量、經濟價值、培肥效果、對含鹽量的影響、耐澇性能、土壤pH調節能力等指標，認為菊苣對鹽堿地區適應性強，是性能較為理想的生物改良劑，且經濟價值較高，在鹽堿地區具有良好的發展前景和推廣利用價值。