不同有機肥用量對濱海鹽漬土鹽分表聚性及物理性狀的影響

李國輝 宋付朋 駱洪義 公華銳 亓艷艷 段福建 王旭鵬 朱福軍 褚嶼

摘要：為探究不同有機肥施用量對濱海鹽漬土鹽分表聚性及物理性狀的影響，以東營市利津縣濱海鹽漬土為研究對象，通過大田試驗，分析0、15、30、45、75t/hm2有機肥施用量對鹽漬土鹽分表聚量、土壤蒸發速率、容重、孔隙度、含水率等指標的影響及其之間的相關性。結果表明：在重度鹽漬化土和鹽土條件下，有機肥施用量分別為45t/hm2和75t/hm2時對土壤鹽分表聚量降低最顯著，降低幅度分別為5.69%和13.02%;各有機肥處理較不施有機肥（對照）土壤蒸發速率降低范圍分別為12.20%～31.05%和12.43%～30.32%。在重度鹽漬化土中，有機肥施用量45t/hm2對土壤物理性狀改善作用最顯著，土壤容重降低9.85%，土壤孔隙度和含水率分別提高16.06%和14.44%;在鹽土中，有機肥施用量75t/hm2對土壤物理性狀改善作用最顯著，土壤容重降低31.00%，土壤孔隙度和含水率分別提高30.63%和33.03%;土壤容重和鹽分表聚量之間呈顯著正相關，土壤孔隙度與鹽分表聚量之間呈極顯著負相關。

關鍵詞：濱海鹽漬化土;有機肥用量;鹽分表聚量;土壤蒸發速率;相關性

中圖分類號：S151.9+2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）05-0083-06

土地是農業發展的重要基礎，也是人與其他生物賴以生存的重要資源。目前，土壤鹽漬化和次生鹽漬化已成為限制農業發展和對資源可持續利用的重要因素。Ghassemi等[1]研究表明，全球鹽漬化土壤面積高達9.5438×108hm2，土壤鹽漬化問題已成為全球性問題。Kovda[2]認為該類土壤含鹽率較高，抑制作物生長，破壞土壤的理化環境。中國是一個人口眾多的傳統農業國，人均耕地面積低于世界平均水平;同時又面臨著人口持續增長、耕地面積不斷減少、耕地質量下降等問題[3]，隨著耕地面積的急劇縮減，鹽堿地利用的巨大潛力備受關注。目前，我國約有鹽堿地9913×104hm2，其中現代鹽堿地3693×104hm2，殘余鹽堿地4487×104hm2，潛在鹽堿地1733×104hm2[4]。改良鹽堿地對保障國家糧食安全和實現土地資源的可持續利用具有重要意義。

早在20世紀50年代就有國外學者提出，施用有機肥具有促進土壤排鹽抑堿、培肥土壤、提高土壤生產力的作用。隨后的研究表明，增施有機肥不僅可以改善鹽堿地的土壤結構，而且增強了土壤的保水保肥能力[5]。自20世紀70年代開始，我國的土壤科學工作者開始研究鹽堿土水肥鹽的綜合調控，主張利用有機質和土壤養分對鹽分進行時、空、形的調控[6]。本試驗以山東省東營市濱海鹽漬土為材料，通過施入不同量的有機肥，研究其對濱海鹽漬土理化性狀的影響，以得出最佳施用量，為濱海鹽漬土改良、施肥提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

田間試驗設于利津縣渤海糧倉科技示范工程中心一分場的原生重度鹽漬土和鹽土，土壤地下水埋深0.83m左右，地下水礦化度27.22g/L。利津地處溫帶季風氣候區，臨渤海，屬暖溫帶半濕潤季風氣候，平均氣溫14.5℃，年降水量579.3mm，日照時數2573.9h[7]。試驗區重度鹽漬土孔隙度為40.09%，容重1.41g/cm3，含鹽量0.84%，pH值7.96，有機質含量15.42g/kg，全氮0.85g/kg，有效磷15.13mg/kg，速效鉀345.54mg/kg;鹽土孔隙度為32.98%，容重1.53g/cm3，含鹽量1.48%，pH值7.21，有機質含量12.37g/kg，全氮0.53g/kg，有效磷9.82mg/kg，速效鉀373.35mg/kg。

1.2試驗材料

供試有機肥：ETS（天津）生物科技發展有限公司生產;供試水源：黃河水;供試作物：小麥品種為濟麥22，玉米品種為登海605。

1.3試驗設計

試驗共設8個處理，處理代號分別為HO1、HO2、HO3、HCK、SO2、SO3、SO4、SCK。其中H代表重度鹽漬土，S代表鹽土，CK、O1、O2、O3、O4分別表示試驗田施有機肥0、15、30、45、75t/hm2。灌溉量為3000m3/hm2，旋耕深度為20cm。

田間試驗布置：播種前對整個試驗區統一進行土地整理。小區面積：30m×4m=120m2，每處理重復3次。

土樣采集：在小麥玉米輪作完成后于2018年10月用土鉆采集0～20cm土層土樣，取回后風干、預處理后待用;用環刀采集耕層土樣取回待用。

1.4測定指標和方法

土壤全鹽含量采用烘干殘渣法（水土比為5∶1）測定;土壤容重采用環刀法測定;孔隙度通過計算而得：土壤孔隙度（%）=（1-容重/比重）;采用比重瓶法測比重;含水量采用質量差法測定;土壤蒸發速率參考何瑞成等[8]的方法。

1.5統計分析

田間調查及室內分析均采用MicrosoftExcel和SPSS程序軟件進行統計處理及分析繪圖。

2結果與分析

2.1不同有機肥用量對兩種鹽漬土鹽分表聚量的影響

不同有機肥用量下各處理間鹽分表聚量差異顯著（圖1）。在重度鹽漬化土條件下，HO1處理土壤可溶性鹽含量與HCK相比差異不顯著，HO2、HO3處理顯著低于HCK，降幅分別為22.88%、5.69%（P<0.05），各施肥處理間差異顯著（P<0.05）。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理可溶性鹽含量顯著低于SCK，降幅分別為5.63%、10.36%和13.02%（P<0.05），各施肥處理間差異顯著（P<0.05）。

有機肥用量與土壤鹽分積累量之間呈極顯著線性負相關（表1）。說明有機肥用量越大鹽分表聚量越小（P<0.01）。

造成以上差異的原因可能是有機肥的施用使土壤有機質含量提高，有機質在腐解轉化過程中，與土壤相互作用形成新的團粒結構，使土壤的淋鹽速度加快，土壤的持水能力提高，進而造成地下水隨毛管上升的速度降低，表層土壤返鹽速度隨之降低，使得土壤中鹽分表聚量降低。

2.2不同有機肥用量對兩種鹽漬化土壤蒸發速率的影響

在其它條件不變情況下，鹽漬化土壤蒸發速率越快，表明土壤返鹽速度越快，相同時間內鹽分積累量越大。不同有機肥用量各處理間土壤蒸發速率不同（圖2）。各處理土壤蒸發速率前期較快而后期趨于平緩。在蒸發開始的前16h內，與CK相比各施肥處理土壤蒸發速率均有降低（P<0.05）。

在重度鹽漬化土中，蒸發開始的0～12h內HO3處理與HCK相比土壤蒸發速率顯著降低，降幅在18.35%～22.79%之間（P<0.05），HO1、HO2處理與HCK差異不顯著;蒸發開始后12～16h，各處理間差異不顯著;16h之后，三個有機肥處理較HCK差異顯著，總體趨勢表現為HO3

在鹽土中，SO4處理與SCK相比土壤蒸發速率顯著降低，降幅在12.43%～30.32%之間（P<0.05）;蒸發開始的0～16h內，SO2、SO3處理總體較SCK土壤蒸發速率差異不顯著;16h后，除24h時SO2處理較SCK差異不顯著外，SO2、SO3處理與SCK相比土壤蒸發速率顯著降低，降幅在13.17%～24.95%之間（P<0.05）。

有機肥用量與土壤蒸發速率之間呈極顯著線性負相關（表2），在一定范圍內有機肥用量越大土壤蒸發速率越低。

2.3不同有機肥用量對兩種鹽漬化土壤容重、總孔隙度、含水率的影響

土壤容重和孔隙度是基礎物理指標，能直接反映出土壤的板結程度和蓄水能力，并在一定程度上影響土壤鹽分積累能力和作物生長情況[9]。不同有機肥施用量下兩種鹽漬化土壤容重存在差異（圖3A）。重度鹽漬化土中，HO2、HO3處理的土壤容重較HO1、HCK處理顯著降低，其中HO3處理較HCK降幅最大，達9.85%，HO2、HO3兩處理間差異不顯著。在鹽土中，SO2、SO3、SO4處理的土壤容重較SCK顯著降低，其中SO4處理較HCK容重降幅最大，達31.00%（P<0.05），三個有機肥處理間差異不顯著。

不同有機肥用量下兩種鹽漬化土壤孔隙度存在差異（圖3B）。重度鹽漬化土條件下，HO1、HO2處理的土壤孔隙度與HCK相比差異不顯著，HO3處理顯著高于HCK，增幅為16.06%（P<0.05），三個有機肥處理間無顯著差異。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理間孔隙度差異不顯著，但分別較SCK顯著增加26.70%、29.15%、30.63%（P<0.05）。

不同有機肥用量下兩種鹽漬化土壤含水率存在差異（圖3C）。重度鹽漬化土壤含水率以HO3處理最大，為14.44%，各有機肥處理間差異不顯著，但均顯著高于HCK（P<0.05）。在鹽土條件下，SO2、SO3、SO4處理的土壤含水率較SCK分別提高17.66%、22.00%、33.03%（P<0.05）。SO4處理顯著高于SO2（P<0.05），SO3處理與SO4、SO2處理差異不顯著。

造成以上不同處理之間差異的原因可能是，有機肥施入后，經過一年的腐化分解，產生相當數量的有機膠體，這些膠體與土壤作用形成穩定的團粒結構，在這些團粒結構內形成了大量毛管，增加了土壤孔隙度，降低了土壤容重，從而提高了土壤的導水和蓄水能力。

2.4不同有機肥用量與鹽漬土各指標之間的相關性分析

有機肥施用量與鹽漬土各指標值之間具有一定的相關性（表3）。有機肥施用量與土壤容重、鹽分表聚量之間呈極顯著負相關，與孔隙度、含水率之間呈極顯著正相關;土壤容重與孔隙度、含水率之間呈極顯著負相關，與鹽分表聚量之間相關性顯著;土壤孔隙度與含水率呈極顯著正相關、與鹽分表聚量之間呈極顯著負相關。由此可以得出，施用有機肥通過影響土壤的容重、孔隙度、含水率等物理性狀進而影響鹽分的表聚性。

3討論

研究表明，有機肥的施入對鹽漬化土壤物理性狀具有明顯的改善作用，進而影響土壤蒸發速率和鹽分積累量[10，11]。土壤鹽漬化會導致土壤容重升高，孔隙度降低，土壤板結，pH、EC值升高等一系列理化性狀的惡化，這些變化對作物生長具有較強的抑制作用，甚至導致作物死亡[12]。在本試驗條件下，隨著有機物料腐解，其表面氧化基團以及羧基的增加會增強土壤的保水性能[8]，從而提高土壤的蓄水能力，降低土壤水分的蒸發速率[13]。地表水分蒸發完成后開始毛管水的蒸發，在溫度等外界條件相同情況下，影響這一階段土壤水分蒸發的主要因素是土壤孔隙的多少及大小，孔隙度增加會提高土壤的導水力和持水力。在一定范圍內，隨著有機肥施入量的增加，土壤的持水力也隨之提高，在土壤水分蒸發過程中，有機肥本身的孔隙結構以及與土壤形成的團粒結構對水分的吸持能力會抑制水分上移，進而會降低土壤蒸發速率，單位時間內土壤蒸發量也會隨之降低。本試驗結果表明，在相同有機肥用量條件下不同類型鹽堿土土壤蒸發量不同，原因可能是兩種土壤質地或理化性狀有差異，在有機肥施入土壤后，土壤的結構、孔隙特征、表面性狀等產生不同程度的變化，這些因素都會對土壤持水能力產生影響，進而影響土壤的蒸發速率。

施用有機肥可以改善土壤結構，進而促進土壤排鹽并抑制返鹽，減輕鹽分對作物的脅迫作用[14]。施用有機肥可以提高土壤的毛管孔隙度和總孔隙度，并使水、肥、鹽、氣在一定程度上形成一種動態平衡，減緩土壤板結和返鹽。這與魏曉敏[15-17]等的研究結果一致。生物有機肥施入土壤后，其中的微生物活動頻繁，對于土壤板結具有較好的改良效應，進而降低土壤容重。土壤容重降低在一定意義上表明土壤物理性狀的改善，土壤的松緊度和透氣性也隨之得到改善，土壤的持水力也得到相應提高，對植株根系的生長具有重要意義[18，19]。黃河三角洲濱海鹽漬化土形成的主要原因是地下水位高且礦化度大，潛水蒸發帶動地下水中的鹽分隨毛管聚集在土壤表層造成土壤的次生鹽漬化，因此研究水鹽關系及其運移規律具有重要意義[20]。在鹽漬化環境無法根除條件下，改善土壤理化性狀以使其滿足作物生長所需的條件是改良利用鹽漬化土的一個重要方向。施入有機肥后，土壤理化性狀得到改善，土壤環境更加適合動植物和土壤微生物生存，并且生物有機肥的施入在作物各生長時期具有緩解土壤有機質和氮磷鉀含量降低的作用[21]。